DE102019103209A1 - Water distribution pipe - Google Patents
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- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wasserverteilerrohr zum Einführen von Wasser in einen Verbrennungsmotor (42), wobei das Wasserverteilerrohr (10) eine Einlassöffnung (26) umfasst wobei das Wasserverteilerrohr (10) ein Verbindungsstück (12), einen Wasserinjektor (14) zum Injizieren von Wasser in den Verbrennungsmotor (42) und ein Schlauchstück (16) aufweist, wobei das Verbindungsstück (12) den Wasserinjektor (14) fluidkommunizierend mit dem Schlauchstück (16) verbindet, wobei das Schlauchstück (16) fluidkommunizierend mit der Einlassöffnung (26) verbunden ist und ein flexibles Material aufweist. Durch die flexible Ausgestaltung des Schlauchstücks (16) wird durch das Gefrieren von Wasser in dem Wasserrohr (10) eine Dehnung des Schlauchstücks (16) bewirkt. Damit werden Schäden an dem Wasserverteilerrohr (10) durch das Gefrieren von Wasser innerhalb des Wasserverteilerrohrs (10) vermieden.The invention relates to a water distribution pipe for introducing water into an internal combustion engine (42), the water distribution pipe (10) comprising an inlet opening (26), the water distribution pipe (10) having a connecting piece (12), a water injector (14) for injecting water into the internal combustion engine (42) and a hose piece (16), wherein the connecting piece (12) connects the water injector (14) fluidly communicating with the hose piece (16), wherein the hose piece (16) is fluidly connected to the inlet opening (26) and a having flexible material. Due to the flexible configuration of the hose section (16), the freezing of water in the water pipe (10) causes the hose section (16) to expand. This prevents damage to the water distribution pipe (10) due to the freezing of water inside the water distribution pipe (10).
Description
Die Erfindung betrifft ein Wasserverteilerrohr zum Einführen von Wasser in einen Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a water distribution pipe for introducing water into an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Zum Antrieb von Fahrzeugen werden Verbrennungsmotoren genutzt, die Kraftstoff verbrauchen. Dabei stößt der Verbrennungsmotor bei der Umsetzung des Kraftstoffs Abgase aus. Um die Menge der ausgestoßenen Abgase zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu senken, kann Wasser in den Verbrennungsmotor eingespritzt werden.Internal combustion engines, which consume fuel, are used to drive vehicles. The combustion engine emits exhaust gases when converting the fuel. In order to reduce the amount of exhaust gases emitted and to reduce fuel consumption, water can be injected into the internal combustion engine.
Dazu ist es bekannt, aus einem Wassertank, in dem demineralisiertes Wasser gelagert wird, mittels einer Pumpe Wasser über eine Druckleitung in ein Wasserrohr zu transportieren, das mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und das Wasser in den Verbrennungsmotor injiziert. Allerdings werden Fahrzeuge bei verschiedenen Witterungen genutzt. Bei Frost gewinnt Wasser beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand ca. 9 % Volumen hinzu. Um Schäden am Wasserrohr zu vermeiden, ist es bekannt, das Wasserrohr sehr fest auszubilden, so dass es durch die mit der Vergrößerung des Volumens einhergehende Druckerhöhung nicht beschädigt wird. Weiter ist bekannt, spezielle Spülstrategien bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkt zu nutzen, um das Wasserrohr ausreichend zu entleeren. Dabei muss das Wasserrohr in beiden Fällen beheizt werden, wenn die Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkt fallen, um betriebsfähig zu bleiben.For this purpose, it is known to use a pump to transport water from a water tank in which demineralized water is stored via a pressure line into a water pipe which is connected to the internal combustion engine and injects the water into the internal combustion engine. However, vehicles are used in different weather conditions. When there is frost, water gains approx. 9% volume when it changes from liquid to solid. In order to avoid damage to the water pipe, it is known to make the water pipe very solid, so that it is not damaged by the pressure increase associated with the increase in volume. It is also known to use special flushing strategies at temperatures below freezing point in order to sufficiently empty the water pipe. In both cases, the water pipe must be heated if the temperatures drop below freezing point in order to remain operational.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Wasserrohr für die Einspritzung von Wasser in einen Verbrennungsmotor bereitzustellen.The object of the invention is therefore to provide an improved water pipe for the injection of water into an internal combustion engine.
Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 13 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12 und 14.Main features of the invention are specified in the characterizing part of claims 1 and 13. Refinements are the subject of claims 2 to 12 and 14.
In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Wasserverteilerrohr zum Einführen von Wasser in einen Verbrennungsmotor, wobei das Wasserverteilerrohr eine Einlassöffnung umfasst, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Wasserverteilerrohr ein Verbindungsstück, einen Wasserinjektor zum Injizieren von Wasser in den Verbrennungsmotor und ein Schlauchstück aufweist, wobei das Verbindungsstück den Wasserinjektor fluidkommunizierend mit dem Schlauchstück verbindet, und wobei das Schlauchstück fluidkommunizierend mit der Einlassöffnung verbunden ist und ein flexibles Material aufweist.In a first aspect, the invention relates to a water distribution pipe for introducing water into an internal combustion engine, wherein the water distribution pipe comprises an inlet opening, it being provided according to the invention that the water distribution pipe has a connection piece, a water injector for injecting water into the internal combustion engine and a hose piece, wherein the connecting piece connects the water injector to the hose piece in fluid communication, and wherein the hose piece is connected in fluid communication to the inlet opening and comprises a flexible material.
Das Wasserverteilerrohr wird damit durch die Kombination aus dem Verbindungsstück und dem Schlauchstück gebildet. Wasser, das durch die Einlassöffnung in das Wasserverteilerrohr eingeführt wird, kann dabei über das Schlauchstück zu dem Verbindungsstück fließen. Über das Verbindungsstück kann das Wasser weiter in den Wasserinjektor fließen, der das Wasser in den Verbrennungsmotor injiziert. Durch die flexible Ausgestaltung des Schlauchstücks wird durch das Gefrieren von Wasser in dem Wasserrohr eine Dehnung des Schlauchstücks bewirkt. Damit werden Schäden an dem Wasserverteilerrohr durch das Gefrieren von Wasser innerhalb des Wasserverteilerrohrs vermieden.The water distribution pipe is thus formed by the combination of the connecting piece and the hose piece. Water that is introduced into the water distribution pipe through the inlet opening can flow to the connecting piece via the hose piece. The water can flow further via the connector into the water injector, which injects the water into the internal combustion engine. Due to the flexible design of the hose section, the freezing of water in the water pipe causes the hose section to expand. This avoids damage to the water distribution pipe due to the freezing of water within the water distribution pipe.
Weiter kann ein Heizstab zumindest teilweise in dem Schlauchstück angeordnet sein.Furthermore, a heating rod can be arranged at least partially in the hose piece.
Auf diese Weise kann Wasser, das sich in dem Schlauchstück befindet, bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts beheizt werden. Dies sichert die Betriebsfähigkeit des Wasserverteilerrohrs bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts.In this way, water that is located in the hose piece can be heated at temperatures below freezing point. This ensures the operability of the water distribution pipe at temperatures below freezing point.
Weiter kann ein Heizelement zum Heizen eines Verbindungsstücks zumindest teilweise an dem Verbindungsstück angeordnet sein.Furthermore, a heating element for heating a connecting piece can be arranged at least partially on the connecting piece.
Mittels des Heizelementes, das zumindest teilweise an dem Verbindungsstück angeordnet ist, kann das Verbindungsstück beheizt werden, sodass bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts ein Einfrieren von Wasser in dem Verbindungsstück vermieden wird. Dies erhöht die Betriebsfähigkeit des Wasserverteilerrohrs bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts weiter.The connecting piece can be heated by means of the heating element, which is at least partially arranged on the connecting piece, so that freezing of water in the connecting piece is avoided at temperatures below freezing point. This further increases the operability of the water distribution pipe at temperatures below freezing.
In einer ersten Alternative kann das Heizelement ein Heizdraht sein, der sich zumindest teilweise um das Verbindungsstück erstreckt. Das Heizelement kann sich dabei außen an dem Verbindungsstück erstrecken.In a first alternative, the heating element can be a heating wire which extends at least partially around the connecting piece. The heating element can extend on the outside of the connecting piece.
Die Installation und der Betrieb eines Heizdrahtes sind unkompliziert und kostengünstig durchzuführen.The installation and operation of a heating wire are easy and inexpensive to carry out.
In einer weiteren Alternative kann das Heizelement ein elektrisches Kabel sein, das an dem Verbindungsstück keine Isolierung aufweist.In a further alternative, the heating element can be an electrical cable that has no insulation on the connector.
Die Isolierung kann dabei ebenfalls eine thermische Isolierung bewirken, sodass lediglich punktuell an den Verbindungsstücken Hitze durch das elektrische Kabel abgegeben wird. Dies erhöht die Effizienz der Heizleistung.The insulation can also bring about thermal insulation, so that heat is only given off at the connecting pieces through the electrical cable. This increases the efficiency of the heating power.
In einer weiteren Alternative kann das Heizelement ein Positive-Temperature-Coefficient-Heizelement sein.In a further alternative, the heating element can be a positive temperature coefficient heating element.
Das Positive-Temperature-Coefficient-Heizelement umfasst ein Material, das einen nichtlinearen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Auf diese Weise kann bei sinkenden Temperaturen automatisch eine Erhöhung der Heizleistung erfolgen, ohne dass es einer besonderen Regelung der Heizleistung von außerhalb bedarf. Ebenso wird bei hohen Temperaturen automatisch eine Verringerung der Heizleistung bewirkt. Dies vereinfacht den Betrieb und erhöht die Betriebssicherheit, da sowohl ein Überhitzen des Verbindungsstücks als auch das Gefrieren von Wasser in dem Verbindungsstück vermieden wird.The Positive Temperature Coefficient heating element comprises a material that has a nonlinear has positive temperature coefficient. In this way, when the temperature drops, the heating output can automatically be increased without the need for special control of the heating output from outside. At high temperatures, the heating output is also automatically reduced. This simplifies the operation and increases the operational safety, since both overheating of the connector and the freezing of water in the connector are avoided.
Das Wasserverteilerrohr kann ein Gehäuse aufweisen, wobei das Verbindungsstück und das Schlauchstück in dem Gehäuse angeordnet sind und wobei das Gehäuse aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt ist.The water distribution pipe can have a housing, wherein the connecting piece and the hose piece are arranged in the housing and wherein the housing is made of a thermally insulating material.
Mittels des Gehäuses kann eine thermische Isolation des Wasserverteilerrohrs zur Umgebung hin erfolgen. Auf diese Weise werden Temperaturschwankungen der Umgebung mit großer Verzögerung an das Wasserverteilerrohr übertragen. Kurzfristige Frostperioden bewirken daher zunächst kein Gefrieren von Wasser, das sich in dem Wasserverteilerrohr befindet. Auch eine heiße Umgebung, die durch einen Verbrennungsmotor bewirkt werden können, werden durch das Gehäuse thermisch abgeschirmt. Weiter kann das Gehäuse mechanisch stabil sein, sodass das Wasserverteilerrohr durch das Gehäuse von mechanischen Einflüssen abgeschirmt wird. In Kombination mit einem Heizelement, das außen an dem Verbindungsstück jedoch innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und durch mechanische Einflüsse beschädigt werden kann, wird mittels des Gehäuses ein Schutz des Heizelements bewirkt.The water distribution pipe can be thermally insulated from the surroundings by means of the housing. In this way, temperature fluctuations in the environment are transmitted to the water distribution pipe with a long delay. Short-term frost periods therefore initially do not cause the water in the water distribution pipe to freeze. A hot environment, which can be caused by an internal combustion engine, is thermally shielded by the housing. Furthermore, the housing can be mechanically stable, so that the water distribution pipe is shielded from mechanical influences by the housing. In combination with a heating element, which is arranged on the outside of the connecting piece but inside the housing and can be damaged by mechanical influences, the housing provides protection for the heating element.
Das Gehäuse kann weiter Schalenelemente umfassen, die muschelartig miteinander verbunden sind. Die Installation des Gehäuses kann dabei mittels des Schließens der Schalenelemente erfolgen.The housing can further comprise shell elements which are connected to one another in the manner of a shell. The housing can be installed by closing the shell elements.
Weiter kann das Verbindungsstück das Schlauchstück und den Wasserinjektor in einem Winkel von 80° bis 100°, vorzugsweise 90°, zueinander anordnen.Furthermore, the connecting piece can arrange the hose piece and the water injector at an angle of 80 ° to 100 °, preferably 90 °, to one another.
Damit kann das Schlauchstück außerhalb eines Verbrennungsmotors geführt werden, wobei der Wasserinjektor das Wasser zu dem Verbrennungsmotor hinführt, um das Wasser über eine Auslassöffnung in den Verbrennungsmotor einzuführen.The hose section can thus be guided outside an internal combustion engine, the water injector leading the water to the internal combustion engine in order to introduce the water into the internal combustion engine via an outlet opening.
Weiter ist vorteilhaft, wenn das Verbindungsstück einen Schnellverbinder aufweist, auf den das Schlauchstück aufsteckbar ist.It is also advantageous if the connecting piece has a quick connector onto which the tube piece can be plugged.
Auf diese Weise kann das Wasserverteilerrohr in kurzer Zeit aus modularen Komponenten hergestellt werden. Dies reduziert die Herstellungskosten und stellt eine einfache Verbindung zwischen dem Schlauchstück und dem Verbindungsstück bereit.In this way, the water distribution pipe can be manufactured from modular components in a short time. This reduces the manufacturing costs and provides a simple connection between the hose piece and the connection piece.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Verbindungsstück mit einem weiteren Schlauchstück fluidkommunizierend verbunden ist, wobei das Verbindungsstück das weitere Schlauchstück fluidkommunizierend mit der Einlassöffnung verbindet, wobei das weitere Schlauchstück mit einem weiteren Verbindungsstück fluidkommunizierend verbunden sein kann, wobei das weitere Verbindungsstück einen weiteren Wasserinjektor fluidkommunizierend mit dem weiteren Schlauchstück verbindet.It can further be provided that the connecting piece is connected in a fluid-communicating manner to a further hose piece, the connecting piece connecting the further hose piece to the inlet opening in a fluid-communicating manner, the further hose piece being able to be connected to a further connecting piece in a fluid-communicating manner, the further connecting piece fluid-communicating to a further water injector connects to the other piece of hose.
Das Verbindungsstück kann damit zwei Schlauchstücke miteinander verbinden, wobei beide Schlauchstücke über die Einlassöffnung des Wasserverteilerrohrs mit Wasser versorgt werden können. Das Verbindungsstück zweigt damit einen Teil des durch die Schlauchstücke fließenden Wassers ab, um es zu dem Wasserinjektor zu leiten. Damit kann das Wasserverteilerrohr verlängert und mit einem weiteren Verbindungsstück und einem weiteren Wasserinjektor bestückt werden. Das weitere Verbindungsstück kann ebenfalls wie das vorherige Verbindungsstück ausgebildet sein und zwei Schlauchstücke miteinander verbinden. Alternativ kann das weitere Verbindungsstück lediglich mit einem Schlauchstück verbunden werden. In diesem Fall bildet das weitere Verbindungsstück ein Endstück des Wasservertei lerrohrs.The connecting piece can thus connect two hose pieces to one another, whereby both hose pieces can be supplied with water via the inlet opening of the water distribution pipe. The connection piece thus branches off part of the water flowing through the hose pieces in order to direct it to the water injector. This means that the water distribution pipe can be extended and equipped with a further connector and a further water injector. The further connecting piece can also be designed like the previous connecting piece and connect two pieces of tubing to one another. Alternatively, the further connecting piece can only be connected to a hose piece. In this case, the further connecting piece forms an end piece of the Wasservertei lerrohrs.
Dabei kann das Verbindungsstück zwischen dem Schlauchstück und dem weiteren Schlauchstück angeordnet sein, wobei das Verbindungsstück das Schlauchstück und das weitere Schlauchstück in einem Winkel von 170° bis 190°, vorzugsweise 180°, zueinander angeordnet.The connecting piece can be arranged between the tube piece and the further tube piece, the connecting piece, the tube piece and the further tube piece being arranged at an angle of 170 ° to 190 °, preferably 180 °, to one another.
Damit wird durch die Schlauchstücke ein gerades bzw. leicht gekrümmtes Wasserverteilerrohr gebildet, das sich in einer geraden oder lediglich leicht gekrümmten Bahn entlang eines Verbrennungsmotors erstrecken kann.A straight or slightly curved water distribution pipe is thus formed by the hose pieces, which can extend in a straight or only slightly curved path along an internal combustion engine.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Wasserverteilrohr nach der vorhergehenden Beschreibung, wobei eine Auslassöffnung des Wasserinjektors in dem Verbrennungsmotor angeordnet ist.In a further aspect, the invention relates to a vehicle with an internal combustion engine and a water distribution pipe according to the preceding description, an outlet opening of the water injector being arranged in the internal combustion engine.
Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Fahrzeugs ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Wasserverteilerrohrs. Es wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen.Advantages and effects as well as further developments of the vehicle result from the advantages and effects and further developments of the water distribution pipe described above. Reference is therefore made to the preceding description in this regard.
Das Fahrzeug kann weiter einen Wassertank, eine in dem Wassertank angeordnete Pumpe zum Auspumpen des Wassertanks und eine Druckleitung aufweisen, wobei die Druckleitung fluidkommunizierend mit der Pumpe und der Einlassöffnung verbunden ist. The vehicle can furthermore have a water tank, a pump arranged in the water tank for pumping out the water tank and a pressure line, the pressure line being connected in fluid communication with the pump and the inlet opening.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung eines Wasserverteilerrohrs, -
2a-c schematische Darstellungen der Komponenten des Wasserverteilerrohrs, -
3 eine schematische Darstellung eines Heizstabs im Wasserverteilerrohr, -
4a, b schematische Darstellungen von Heizelementen, und -
5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs.
-
1 a schematic representation of a water distribution pipe, -
2a-c schematic representations of the components of the water distribution pipe, -
3 a schematic representation of a heating rod in the water distribution pipe, -
4a, b schematic representations of heating elements, and -
5 a schematic representation of a vehicle.
Das Wasserverteilerrohr zum Einführen von Wasser in einen Verbrennungsmotor wird in seiner Gesamtheit mit dem Referenzzeichen
Dabei umfasst das Wasserverteilerrohr
Das Verbindungsstück
Es kann damit eine Kette von Verbindungsstücken
In diesem Ausführungsbeispiel gemäß
Der Wasserinjektor
Weiter ist in
Zwischen den Verbindungsstücken
Weiter dargestellt ist ein Gehäuse
Der durch das Gehäuse
Weiter kann das Gehäuse
Das Gehäuse
Mit Bezug zur
Der Wasserinjektor
Das Wasserverteilerrohr
Der Heizstab
Alternative Ausführungsbeispiele für das Heizelement
In
Für jedes Verbindungsstück
Das Fahrzeug weist weiter einen Wassertank
Die Pumpe
Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.The invention is not restricted to one of the embodiments described above, but can be modified in many ways.
Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.All of the features and advantages arising from the claims, the description and the drawing, including structural details, spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both individually and in a wide variety of combinations.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- WasserverteilerrohrWater distribution pipe
- 1111
- AuslassöffnungOutlet opening
- 1212th
- VerbindungsstückConnector
- 1414th
- WasserinjektorWater injector
- 1616
- SchlauchstückHose piece
- 1818th
- HeizelementHeating element
- 2020th
- Gehäusecasing
- 2222nd
- HeizstabHeating rod
- 2424
- elektrische Anschlüsseelectrical connections
- 2626th
- EinlassöffnungInlet opening
- 2828
- SchnellverbinderQuick connector
- 3232
- HeizdrahtHeating wire
- 3434
- Positive-Temperature-Coefficient-HeizelementPositive temperature coefficient heating element
- 3636
- Isolierunginsulation
- 3838
- elektrisches Kabelelectrical cable
- 4040
- Fahrzeugvehicle
- 4242
- VerbrennungsmotorInternal combustion engine
- 4444
- WassertankWater tank
- 4646
- Pumpepump
- 4848
- DruckleitungPressure line
Claims (13)
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Legal Events
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R016 | Response to examination communication |