DE102018203328A1 - Device for adding a fluid to a combustion air of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zur Beimischung eines Fluids in eine Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Fluidbehälter aus dem das Fluid entnehmbar und der Verbrennungsluft zuführbar ist, wobei das Fluid in dem Fluidbehälter mittels Mikrowellenstrahlung aufheizbar ist.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann das Fluid schnell und aus energetisch sinnvoller Sicht erwärmt und dekontaminiert werden.
Device for admixing a fluid in a combustion air of an internal combustion engine for a motor vehicle, with a fluid container from which the fluid can be removed and the combustion air can be supplied, wherein the fluid in the fluid container can be heated by means of microwave radiation.
The inventive design, the fluid can be heated and decontaminated quickly and energetically meaningful point of view.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beimischung eines Fluids in eine Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a device for admixing a fluid in a combustion air of an internal combustion engine with the features of the preamble of patent claim 1.

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Patentschrift DE 100 26 695 C1 hingewiesen. Aus dieser Patentschrift sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wassergewinnung aus einem Abgassystem bekannt. Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von einer erforderlichen Menge Wasser durch Kondensation von dem im Abgas enthaltenen Wasserdampf beschrieben, insbesondere für eine Wassereinspritzanlage der Verbrennungskraftmaschine. Hierbei wird das kondensierte Wasser mit einer Leitungsanordnung geführt und in einem Behälter gespeichert. Erfindungsgemäß wird die erforderliche Menge Wasser mittels einer Kondensationsvorrichtung aus dem Abgas auskondensiert, die über den gesamten Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine einen mittleren Kondensationswirkungsgrad von mindestens 25%, bevorzugt mindestens 50% aufweist. Auf diese Weise wird eine Bereitstellung von zusätzlichem Wasser in einem separaten und nachfüllbaren Tank vermieden und trotzdem eine dauerhafte Wassergewinnung aus dem Abgas ermöglicht. Weiter ist aus der Europäischen Patentschrift EP 2 789 839 B1 ein Verfahren zur Wassereinspritzung für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei dem nur in bestimmten Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine Wasser über erste Injektoren in die Brennkammern der Verbrennungskraftmaschinen eingespritzt wird. So wird Kraftstoff abhängig vom Lastbereich entweder über die ersten Injektoren direkt in die Brennkammern der Verbrennungskraftmaschine oder über zweite Injektoren in ein Saugrohr stromaufwärts der Brennkammern eingespritzt. In einem dritten Lastbereich der in einem mittleren Drehzahlbereich im Wesentlichen bei Volllast liegt, wird Wasser über die ersten Injektoren in die Brennkammern eingespritzt und Kraftstoff ausschließlich über die zweiten Injektoren in das Saugrohr eingespritzt.The technical environment, for example, the German patent specification DE 100 26 695 C1 pointed. From this patent a method and a device for recovering water from an exhaust system are known. The invention relates to a method and a device for generating a required amount of water by condensation of the water vapor contained in the exhaust gas, in particular for a water injection system of the internal combustion engine. Here, the condensed water is guided with a line arrangement and stored in a container. According to the invention, the required amount of water is condensed out of the exhaust gas by means of a condensation device which has an average condensation efficiency of at least 25%, preferably at least 50%, over the entire operating range of the internal combustion engine. In this way, a provision of additional water is avoided in a separate and refillable tank and still allows a permanent extraction of water from the exhaust gas. Next is from the European patent EP 2 789 839 B1 a method for water injection for an internal combustion engine, in which only in certain load ranges of the internal combustion engine water is injected via first injectors in the combustion chambers of the internal combustion engines. Thus, depending on the load range, fuel is injected either directly via the first injectors into the combustion chambers of the internal combustion engine or via second injectors into a suction pipe upstream of the combustion chambers. In a third load range, which is substantially at full load in a medium speed range, water is injected via the first injectors into the combustion chambers and fuel is injected into the intake manifold exclusively via the second injectors.

Zum technischen Umfeld wird weiter auf die europäische Patentschrift EP 2 778 381 B1 hingewiesen. Aus dieser ist ein Verfahren zum Betreiben eines Einspritzsystems zum Einspritzen von Wasser in einen Einspritzbereich einer Verbrennungskraftmaschine mittels eines Injektors mit einem in einem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine wassergefüllten Arbeitsraum bekannt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass beim Abschalten der Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein Teil des im Arbeitsraum des Injektors vorhandenen Wassers durch eine aus der Brennkammer der Verbrennungskraftmaschine in den Arbeitsraum einströmendes Gasgemisch verdrängt und der Arbeitsraum wenigstens teilweise mit dem Gasgemisch gefüllt wird.The technical environment is further on the European patent specification EP 2 778 381 B1 pointed. From this a method for operating an injection system for injecting water into an injection region of an internal combustion engine by means of an injector with a water-filled in a normal operation of the internal combustion engine working space is known. The method is characterized in that when switching off the internal combustion engine, at least a portion of the present in the working space of the injector water is displaced by a flowing from the combustion chamber of the internal combustion engine into the working space gas mixture and the working space is at least partially filled with the gas mixture.

Weiter ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 3 023 619 A1 , von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ein Verfahren zum Steuern einer Verbrennung in einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder bekannt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

  • - Erfassen einer Klopfstärke in dem Zylinder mittels eines Klopfsensors,
  • - Einstellen eines einer Soll-Abgastemperatur entsprechenden vorbestimmten Soll-Zündwinkels des Zylinders und
  • - Steuern einer Fluidbeimischung in den Zylinder in Abhängigkeit von der erfassten Klopfstärke.
Next is from the European patent application EP 3 023 619 A1 , from which the present invention proceeds, discloses a method for controlling combustion in an internal combustion engine having at least one cylinder, the method comprising the following steps:
  • Detecting a knock magnitude in the cylinder by means of a knock sensor,
  • - Setting a desired target exhaust gas temperature corresponding predetermined target ignition angle of the cylinder and
  • Controlling a fluid admixture into the cylinder as a function of the detected knock intensity.

Aus Platzgründen ist die Unterbringung eines Fluid- oder Wassertanks im Fahrzeuginneren aus Platzmangel und Akustikgründen nicht umsetzbar. Eine ausreichende Größe des Fluidbehälters bzw. des Wassertanks ist derzeit nur im Fahrzeugheck real darstellbar, da im Motorraum meist kein Platz mehr vorhanden ist. Darüber hinaus kann sich aufgrund eines nicht vorhandenen Heizsystems im Fahrzeugheck in nachteiliger Weise Eis im Tank bilden und nicht aufgetaut werden und darüber hinaus kann eine Biokontamination (z. B. die Vermehrung von Bakterien) nicht beseitigt werden.For reasons of space, the accommodation of a fluid or water tank inside the vehicle for lack of space and acoustics is not feasible. A sufficient size of the fluid container or of the water tank can currently only be displayed realistically in the rear of the vehicle, since there is usually no space left in the engine compartment. Moreover, due to a non-existent heating system in the rear of the vehicle, ice in the tank may disadvantageously be formed and not thawed, and moreover, biocontamination (eg, propagation of bacteria) can not be eliminated.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, oben genannte Nachteile zu vermeiden.Object of the present invention is to avoid the above-mentioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features in the characterizing part of patent claim 1.

In vorteilhafter Weise ist die erfindungsgemäße Möglichkeit das Fluid in dem Fluidbehälter mittels Mikrowellenstrahlung aufzuheizen energetisch die effektivste Methode Wasser aufzuheizen. Diese Mikrowellentechnik kann in einfacher Weise von außen, durch die Fluidbehälterwand wirken (ohne Kontakt zum Fluid) und ist vom Wirkungsgrad optimal. Damit ist auch eine Biodekontamination aus energetischer Sicht sinnvoll und die Auftaugeschwindigkeit ist deutlich schneller als bei aktuellen Systemen.Advantageously, the possibility according to the invention of heating the fluid in the fluid container by means of microwave radiation is energetically the most effective method of heating water. This microwave technology can easily act from the outside, through the fluid container wall (without contact with the fluid) and is optimal in terms of efficiency. Thus, a bio-decontamination from an energetic point of view makes sense and the thawing speed is much faster than with current systems.

Prinzipiell kann erfindungsgemäß die gleiche Technik zum Einsatz kommen wie bei handelsüblichen Mikrowellenöfen als Küchengerät.In principle, the same technique can be used according to the invention as in commercially available microwave ovens as a kitchen appliance.

Es wird eine Vorrichtung zur Beimischung eines Fluids in eine Verbrennungsluft in einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, mit einem Fluidbehälter aus dem das Fluid entnehmbar und Verbrennungsluft zuführbar ist. Erfindungsgemäß ist das Fluid in dem Fluidbehälter mittels Mikrowellenstrahlung aufheizbar.The proposal is for a device for adding a fluid into a combustion air in an internal combustion engine for a motor vehicle, with a fluid container from which the fluid can be removed and combustion air can be supplied. According to the invention, the fluid in the fluid container can be heated by means of microwave radiation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10026695 C1 [0002]DE 10026695 C1 [0002]
  • EP 2789839 B1 [0002]EP 2789839 B1 [0002]
  • EP 2778381 B1 [0003]EP 2778381 B1 [0003]
  • EP 3023619 A1 [0004]EP 3023619 A1 [0004]

Claims (1)

Vorrichtung zur Beimischung eines Fluids in eine Verbrennungsluft einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem Fluidbehälter aus dem das Fluid entnehmbar und der Verbrennungsluft zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid in dem Fluidbehälter mittels Mikrowellenstrahlung aufheizbar ist.Device for admixing a fluid in a combustion air of an internal combustion engine for a motor vehicle, comprising a fluid container from which the fluid can be removed and the combustion air can be supplied, characterized in that the fluid in the fluid container can be heated by means of microwave radiation.
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