DE102018200444A1 - Internal combustion engine with water supply device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend einen Brennraum (2), ein Kraftstoffeinspritzventil (3), welches am Brennraum (2) angeordnet ist, um Kraftstoff in den Brennraum (2) einzuspritzen, eine Kraftstoffpumpe (4, 5), welche Kraftstoff zum Kraftstoffeinspritzventil (3) fördert, einen Kraftstoff-Leitungsabschnitt, welcher die Kraftstoffpumpe (4, 5) mit dem Kraftstoffeinspritzventil (3) verbindet, und eine Wasserversorgungsvorrichtung mit einem Wasseranschluss (11), welcher am Kraftstoff-Leitungsabschnitt (80) angeordnet ist, um Wasser in den Kraftstoffleitungsabschnitt (80) zuzuführen. The present invention relates to an internal combustion engine, comprising a combustion chamber (2), a fuel injection valve (3) which is arranged on the combustion chamber (2) to inject fuel into the combustion chamber (2), a fuel pump (4, 5), which fuel for Fuel injection valve (3), a fuel line section, which connects the fuel pump (4, 5) with the fuel injection valve (3), and a water supply device with a water connection (11) which is arranged on the fuel line section (80) to water into the fuel line section (80).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine direkt einspritzende Brennkraftmaschine, bei der ein Kraftstoffeinspritzventil Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, wobei zusätzlich noch Wasser in den Brennraum eingebracht werden kann.The present invention relates to a directly injecting internal combustion engine in which a fuel injection valve injects fuel directly into a combustion chamber, wherein additionally water can be introduced into the combustion chamber.
Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen kann. Neben Verbrauchsreduzierung von Brennkraftmaschinen ist ein Ziel bei der Entwicklung, möglichst wenig Schadstoffemissionen, insbesondere Stickoxide, zu erzeugen. Hierzu wurden verschiedenste direkt einspritzende Kraftstoffeinspritzventile entwickelt, welche den Kraftstoff möglichst so in den Brennraum einspritzen können, dass eine vollständige Verbrennung möglich ist. Um die bei der Verbrennung entstehenden Stickoxide zu minimieren, ist hierbei eine Temperaturabsenkung von Vorteil. Dies kann beispielsweise durch das Einbringen von Wasser in den Brennraum erfolgen. Hier ist beispielsweise aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Wasser in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einbringbar ist, wobei nur ein minimaler baulicher Aufwand für das Zuführen des Wassers notwendig ist. Wasser kann erfindungsgemäß hierbei direkt in den Brennraum eingebracht werden. Hierzu umfasst die Brennkraftmaschine einen Brennraum und ein Kraftstoffeinspritzventil, welches am Brennraum angeordnet ist und Kraftstoff in den Brennraum einspritzt. Ferner ist wenigstens eine Kraftstoffpumpe vorgesehen, welche Kraftstoff zum Kraftstoffeinspritzventil durch einen Kraftstoff-Leitungsabschnitt fördert, welcher die Kraftstoffpumpe mit dem Kraftstoffeinspritzventil verbindet. Weiterhin ist eine Wasserversorgungsvorrichtung mit einem Wasseranschluss am Kraftstoff-Leitungsabschnitt angeordnet, welche Wasser in den Kraftstoff-Leitungsabschnitt zuführt. Hierdurch ist kein separater Wasserinjektor oder dgl. notwendig und Wasser kann gemeinsam mit dem Kraftstoff über den Kraftstoff-Leitungsabschnitt zum Kraftstoffeinspritzventil gefördert werden und gemeinsam mit dem Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden. Dadurch können die Temperaturen im Brennraum gesenkt werden, wodurch die Stickoxidemissionen signifikant reduziert werden. Somit kann ein bereits vorhandenes Kraftstoffeinspritzventil verwendet werden, um Wasser in den Brennraum einzuspritzen.The internal combustion engine according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that water in a combustion chamber of the internal combustion engine can be introduced, with only a minimal construction effort for the supply of water is necessary. According to the invention, water can be introduced directly into the combustion chamber. For this purpose, the internal combustion engine comprises a combustion chamber and a fuel injection valve, which is arranged on the combustion chamber and injects fuel into the combustion chamber. Further, at least one fuel pump is provided which delivers fuel to the fuel injection valve through a fuel line section connecting the fuel pump to the fuel injection valve. Furthermore, a water supply device having a water connection is arranged at the fuel line section, which supplies water into the fuel line section. As a result, no separate water injector or the like. Necessary and water can be promoted together with the fuel through the fuel line section to the fuel injection valve and injected together with the fuel into the combustion chamber. As a result, the temperatures in the combustion chamber can be lowered, whereby the nitrogen oxide emissions are significantly reduced. Thus, an existing fuel injector may be used to inject water into the combustion chamber.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Besonders bevorzugt weist der Kraftstoffleitungsabschnitt eine Venturidüse auf, an welcher der Wasseranschluss angeordnet ist. Hierdurch erfolgt ein selbsttätiges Ansaugen des Wassers mittels der Venturidüse, wenn der Kraftstoff durch die Venturidüse strömt und Wasser aus dem Wasseranschluss mitreißt. Dadurch wird ferner auch eine sehr gute Vermischung zwischen dem Wasser und dem Kraftstoff erreicht, wodurch vermieden werden kann, dass lokale Konzentrationen von Wasser im eingespritzten Kraftstoff vorhanden sind.Particularly preferably, the fuel line section has a Venturi nozzle, on which the water connection is arranged. This results in an automatic suction of the water by means of the Venturi nozzle, when the fuel flows through the venturi and entrains water from the water connection. This also achieves a very good mixing between the water and the fuel, whereby it can be avoided that local concentrations of water are present in the injected fuel.
Weiter bevorzugt umfasst der Kraftstoff-Leitungsabschnitt ferner ein Rail, wobei der Wasseranschluss in Durchströmungsrichtung des Kraftstoff-Leitungsabschnitts vor dem Rail angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, dass das zugeführte Wasser mit dem Kraftstoff weiter im Rail zusätzlich vermischt wird, um eine besonders gute Durchmischung zu erreichen.More preferably, the fuel line section further comprises a rail, wherein the water connection is arranged in the flow direction of the fuel line section in front of the rail. This makes it possible that the water supplied with the fuel is further mixed in the rail in addition to achieve a particularly good mixing.
Bevorzugt umfasst der Kraftstoff-Leitungsabschnitt ferner eine Railtasse, welche eine Verbindung zwischen dem Rail und dem Kraftstoffeinspritzventil herstellt. Der Wasseranschluss ist dabei an der Railtasse angeordnet. Hierdurch kann eine Wassereinspritzung ohne großen baulichen Aufwand realisiert werden, indem lediglich eine Railtasse bei bekannten Brennkraftmaschinen ausgetauscht wird und ein Wasseranschluss an der Railtasse vorgesehen wird. Weiterhin ist dadurch das Vorhandensein eines Kraftstoff-Wasser-Gemisches nur auf die Railtasse und das Kraftstoffeinspritzventil beschränkt.Preferably, the fuel conduit section further comprises a rail cup, which establishes a connection between the rail and the fuel injection valve. The water connection is arranged on the rail cup. In this way, a water injection can be realized without great structural complexity by only a rail cup is replaced in known internal combustion engines and a water connection is provided on the rail cup. Furthermore, thereby the presence of a fuel-water mixture is limited only to the rail cup and the fuel injection valve.
Besonders bevorzugt umfasst die Railtasse dabei eine Venturidüse und der Wasseranschluss ist an der Venturidüse vorgesehen.Particularly preferably, the rail cup comprises a Venturi nozzle and the water connection is provided at the Venturi nozzle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ferner ein Rückschlagventil vorgesehen, welches in einer Wasserleitung der Wasserversorgungsvorrichtung zwischen dem Wasseranschluss und einer Wasserpumpe angeordnet ist. Das Rückschlagventil verhindert, dass Kraftstoff in die Wasserzuleitung und insbesondere in den Wassertank gelangen kann.According to a further preferred embodiment of the invention, a check valve is further provided, which is arranged in a water line of the water supply device between the water connection and a water pump. The check valve prevents fuel from getting into the water supply and especially into the water tank.
Weiter bevorzugt die Brennkraftmaschine eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzventilen, welche jeweils mittels einer Railtasse an einem Rail angeordnet sind. An jeder Railtasse ist dabei ein separater Wasseranschluss angeordnet. Somit kann für jeden Brennraum der Brennkraftmaschine ein gleicher Aufbau vorgesehen werden und gleiche Mengen von Wasser werden in die Brennräume zugeführt. Besonders bevorzugt ist dabei in jeder Railtasse eine Venturidüse angeordnet. Weiter bevorzugt führt eine Verbindungsleitung von der Wasserzuleitung zu jedem separaten Wasseranschluss. Dabei sind besonders bevorzugt in jeder Verbindungsleitung jeweils ein Rückschlagventil angeordnet.Further, the internal combustion engine preferably a plurality of fuel injection valves, which are each arranged by means of a rail cup on a rail. At each Railtasse thereby a separate water connection is arranged. Thus, a same structure can be provided for each combustion chamber of the internal combustion engine and equal amounts of Water is fed into the combustion chambers. Particularly preferably, a venturi nozzle is arranged in each rail cup. More preferably, a connecting line leads from the water supply line to each separate water connection. In this case, a check valve is particularly preferably arranged in each connecting line.
Vorzugsweise ist der Druck im Kraftstoff-Leitungsabschnitt gleich oder ungefähr gleich wie der Druck in der Wasserzuleitung.Preferably, the pressure in the fuel line section is equal to or approximately equal to the pressure in the water supply line.
Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise eine Otto-Brennkraftmaschine.The internal combustion engine is preferably an Otto internal combustion engine.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit Wasserzuführung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 eine schematische, vergrößerte Teildarstellung der Brennkraftmaschine von1 , -
3 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit Wasserzuführung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
4 eine schematische vergrößerte Teildarstellung einer Railtasse der Brennkraftmaschine von3 , und -
5 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic view of an internal combustion engine with water supply according to a first embodiment of the invention, -
2 a schematic, enlarged partial view of the internal combustion engine of1 . -
3 a schematic representation of an internal combustion engine with water supply according to a second embodiment of the invention, -
4 a schematic enlarged partial view of a rail cup of the internal combustion engine of3 , and -
5 a schematic representation of an internal combustion engine according to a third embodiment of the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Die Brennkraftmaschine
Eine Kraftstoffleitung
Von der Kraftstoffhochdruckpumpe
Die Brennkraftmaschine
Wie aus
Somit kommt die bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
Das Wasser wird erfindungsgemäß zwischen der Kraftstoff-Hochdruckpumpe
Die
Wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt, kann erfindungsgemäß somit eine Brennkraftmaschine mit einer Wasserversorgungsvorrichtung bereitgestellt werden, wobei die Wasserversorgungsvorrichtung keinen eigenen Wasserinjektor benötigt. Der sowieso in der Brennkraftmaschine vorhandene Kraftstoffinjektor wird zusätzlich auch zur Einspritzung des Wassers mitverwendet. Dadurch können die Kosten für derartige Wassereinspritzsysteme signifikant reduziert werden. Ferner können die weiteren Bauteile der Wasserversorgungsvorrichtung, insbesondere der Wasserpumpe, deutlich vereinfacht werden, insbesondere wenn ein Wasseranschluss
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102016200238 A1 [0002]DE 102016200238 A1 [0002]
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DE102018200444.7A DE102018200444A1 (en) | 2018-01-12 | 2018-01-12 | Internal combustion engine with water supply device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102016200238A1 (en) | 2016-01-12 | 2017-07-13 | Ford Global Technologies, Llc | Direct injection internal combustion engine with water injection and method of operating such an internal combustion engine |
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2018
- 2018-01-12 DE DE102018200444.7A patent/DE102018200444A1/en active Pending
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