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Die Erfindung betrifft eine Koppeleinrichtung einer Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine zum Einspritzen von Wasser an der Brennkraftmaschine, wobei die Koppeleinrichtung zum Koppeln eines Luftventils an einen Luftabscheider, der Luftabscheider zum Abscheiden von Luft aus der Wassereinspritzvorrichtung bzw. zum Speichern eines eingestellten Luftvolumens in der Wassereinspritzvorrichtung und das Luftventil zum wahlweisen Verschließen einer Luftleitung zum Zu- und Abführen von Luft am Luftabscheider vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung einer solchen Koppeleinrichtung.
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Bei Brennkraftmaschinen ist es bekannt, dass neben Kraftstoffen auch andere Medien, wie insbesondere Wasser, durch eine Einspritzvorrichtung eingespritzt werden. Beispielsweise kann Wasser in ein Saugrohr oder eine Brennkammer der zugehörigen Brennkraftmaschine eingespritzt werden um die Temperatur bei einem Verbrennungsvorgang der Brennkraftmaschine zu senken und um somit einen Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine zu reduzieren und ein Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine zu verbessern.
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Bei Wassereinspritzsystemen für Brennkraftmaschinen ist normalerweise ein Wassertank vorgesehen, so dass jederzeit Wasser zur Einspritzung in das Saugrohr oder die Brennkammer der Brennkraftmaschine verfügbar ist. Von dem Wassertank kann Wasser beispielsweise mittels einer Pumpe durch eine Wasserleitung zu einem Verteiler bzw. einer Verteilervorrichtung zu Einspritzventilen gefördert werden, durch die das Wasser dann beispielsweise in ein Saugrohr oder eine Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
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Dabei ist der Verteiler dazu vorgesehen, das Wasser auf die Einspritzventile zu verteilen. Im Verteiler kann es zur Ansammlung von Luft kommen, die aus dem Verteiler abzuführen ist. Dazu ist an dem Verteiler ein Luftabscheider mit einem daran angeschlossen Luftventil fluidleitend angekoppelt. Das Luftventil ist wahlweise zu verschließen und zu öffnen, wobei auf diese Weise Luft in die Wassereinspritzvorrichtung hinein und aus dieser heraus zu führen ist.
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Erfindungsgemäß ist eine Koppeleinrichtung einer Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine zum Einspritzen von Wasser an der Brennkraftmaschine geschaffen. Dabei sind die Koppeleinrichtung zum Koppeln eines Luftventils an einen Luftabscheider, der Luftabscheider zum Abscheiden von Luft aus der Wassereinspritzvorrichtung bzw. zum Speichern eines eingestellten Luftvolumens in der Wassereinspritzvorrichtung und das Luftventil zum wahlweisen Verschließen einer Luftleitung zum Zu- und Abführen von Luft am Luftabscheider vorgesehen. Ferner ist gemäß der Erfindung in der Koppeleinrichtung eine luftdurchlässige, aber wasserabweisende Membran vorgesehen.
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Mit der erfindungsgemäßen, luftdurchlässigen, aber zugleich wasserabweisenden Membran ist es möglich in der zugehörigen Luftleitung Luft ein- bzw. auszulassen während zugleich Wasser zurückgehalten und an einem Austreten aus der Luftleitung gehindert wird. Dieses Zurückhalten von Wasser in der Luftleitung erfolgt erfindungsgemäß mittels einer Membran, die in einer Koppeleinrichtung angeordnet ist. Innerhalb der Koppeleinrichtung kann eine solche Membran besonders kostengünstig verbaut werden. Ferner können auf vorteilhafte Weise Varianten von Koppeleinrichtungen vorgesehen werden, bei denen unterschiedliche Membranen verbaut sind und mittels denen dann besonders einfach und kostengünstig unterschiedliche Typen von Wassereinspritzvorrichtungen gestaltet werden können. Die Anordnung der erfindungsgemäßen Membran in einer Koppeleinrichtung einer Wassereinspritzvorrichtung ist ferner weitgehend kostenneutral und ohne nennenswerten Zusatzaufwand möglich.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die Koppeleinrichtung mit einem Kopplungsbecher gestaltet und die Membran ist von dem Kopplungsbecher umfasst. Der Kopplungsbecher bildet damit eine vorteilhafte Aufnahmeeinrichtung für die Membran, in der diese einfach und kostengünstig lagegenau und ortsfest gehaltert werden kann.
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Der Kopplungsbecher ist ferner vorteilhaft mit einem Becherboden und die Membran ist an dem Becherboden gehaltert. Die erfindungsgemäße Membran ist in den derartigen Kopplungsbecher einfach an dessen offener Seite einzufügen und bis an den Becherboden abzusetzen. An dem Becherboden ist die Membran dann abgelegt und kann dort mittels eines weiteren Bauteils, das in den Kopplungsbecher später eingefügt wird, gehalten werden.
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Die Membran ist dabei in dem Kopplungsbecher insbesondere vorteilhaft mittels eines Ventilstutzens des Ventils zurückzuhalten. Durch das Einfügen des Ventilstutzens in den Kopplungsbecher ist damit eine Doppelfunktion erfüllt. Zum einen ist das Luftventil insbesondere fluiddicht an die Luftleitung gekoppelt und zum anderen ist die Membran in dem Kopplungsbecher zurückgehalten.
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Die erfindungsgemäße Membran ist vorzugsweise aus gerecktem Polytetrafluorethylen (PTFE) hergestellt. Ein derartiges Material kann über die Lebensdauer einer Brennkraftmaschine hinweg die geforderten Eigenschaften von Luftdurchlässigkeit und Wasserabweisung sicher gewährleisten. Die Membran ist ferner vorzugsweise mikroporös mit einer Porendichte von zwischen 0,5 und 2,0 Milliarden Poren pro cm2, bevorzugt 1,0 und 1,5 Milliarden Poren pro cm2, am bevorzugtesten 1,25 Milliarden Poren pro cm2 hergestellt. Mit einer derartigen Porendichte sind die erfindungsgemäß vorgesehenen Eigenschaften der Membran dauerhaft und auch bei Belastung mit Partikeln und Schmutzstoffen, wie auch Salz oder Mineralien, sicher herzustellen.
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Die Erfindung ist ferner auch gezielt auf eine Verwendung einer derartigen erfindungsgemäßen Koppeleinrichtung zum Koppeln eines Luftventils an einen Luftabscheider einer Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine gerichtet.
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Nachfolgend wird die erfindungsgemäße Lösung beispielhaft anhand der beigefügten schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
- 1 perspektivische Ansicht einer Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einem Ausführungsbeispiel einer Koppeleinrichtung gemäß der Erfindung,
- 2 den Schnitt II - II gemäß 1,
- 3 das Detail III gemäß 2 und
- 4 die Ansicht IV gemäß 3.
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In 1 ist eine Wassereinspritzvorrichtung 10 zum Einspritzen von Wasser an einer weiter nicht veranschaulichten Brennkraftmaschine dargestellt. Die Wassereinspritzvorrichtung 10 umfasst einen Verteiler 12, von dem aus das einzuspritzende Wasser zu der Brennkraftmaschine gefördert wird. Dabei wird das Wasser mittels einer Wasserleitung 14 und einer weiter nicht dargestellten Pumpe zu dem Verteiler 12 gefördert. Die Wasserleitung 14 ist dazu mittels einer ersten Koppeleinrichtung 16 an einer nur stark schematisch veranschaulichten Wasserquelle 18 fluiddicht angeschlossen. An dem Verteiler 12 ist die Wasserleitung 14 dann mittels einer zweiten Koppeleinrichtung 20 fluiddicht angeschlossen.
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Auf dem Verteiler 12 ist oberseitig ein Luftabschneider 22 angebracht, von dem aus eine Luftleitung 24 zu einem Luftventil 26 führt. Die Luftleitung 26 ist dazu mittels einer dritten Koppeleinrichtung 28 an dem Luftabscheider 22 fluiddicht angeschlossen und mittels einer vierten Koppeleinrichtung 30 an dem Luftventil 26.
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Der Luftabscheider 22 ist mit einer Abscheiderglocke 32 versehen, aus der heraus ein Abscheidersteigrohr 34 zu einem Abscheideranschluss 36 führt. An dem Abscheideranschluss 36 befindet sich ein nach außen abstehender, kreiszylindrischer Abscheiderstutzen 38, an dem die dritte Koppeleinrichtung 28 angekoppelt ist.
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Das Luftventil 26 ist mit einem kreiszylinderförmigen Ventilaktuator 40 gestaltet, an dessen Mantelfläche sich ein Aktuatoranschluss 42 in Form eines elektrischen Steckkontaktes befindet. Ferner steht von dem Ventilaktuator 40 radial ein Ventilfilter 44 ab, durch den hindurch dem Luftventil 26 Luft zugeführt oder aus diesem abgeführt werden kann. Die zu- oder abgeführte Luft wird dabei mittels des Ventilfilters 44 gefiltert und auf diese Weise von Partikeln, wie Schmutz und Salz, gereinigt.
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Am stirnseitigen Ende des Ventilaktuators 40 steht von diesem ein hohlzylindrischer Ventilstutzen 46 ab, der zum Anschließen des Luftventils 26 an der vierten Koppeleinrichtung 30 dient. Die vierte Koppeleinrichtung 30 weist dabei einen Kopplungsbecher 48 auf, der den Ventilstutzen 46 umfasst und so in seinem Inneren aufnimmt. Am nach außen gewandten, offenen Endbereich des Kopplungsbechers 48 befindet sich eine Kopplungsverriegelung 50 in Form eines Schiebers bzw. Riegels, mittels der der Kopplungsbecher 48 ortsfest an dem Ventilstutzen 46 zu sichern ist.
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Eine hohlzylindrische Becherwand 52 umgibt den Ventilstutzen 46 derart, dass zwischen der Innenseite der Becherwand 52 und der Außenseite des Ventilstutzens 46 insgesamt drei Dichtungsringe 54 mit Abstandsringen 56 dazwischen in axialer Folge zu liegen kommen. Die Dichtringe 54 dienen der fluiddichten Abdichtung zwischen dem Luftventil 26 und der vierten Kopplungseinrichtung 30, wenn diese an das Luftventil 26 angekoppelt und die Kopplungsverriegelung 50 geschlossen ist.
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An einem radial gerichteten, die Becherwand 52 an deren bezogen auf 3 rechten Ende abschließenden Becherboden 58 des Kopplungsbechers 48 befindet sich eine zentrale Öffnung 60, durch die hindurch Luft aus der Luftleitung 24 zu deren vierter Koppeleinrichtung 30 und auch zurück gelangen kann. An dem Becherboden 58 ist ferner mittels eines Halterings 62 eine scheibenförmige Membran 64 gehalten. Der Haltering 62 ist dazu in den Kopplungsbecher 48 eingepresst, derart, dass er die scheibenförmige Membran 64 radial ausgerichtet und damit quer zur Längsrichtung der Luftleitung 24 bzw. des Kopplungsbechers 48 ortsfest und an ihrem Umfang abdichtend hält. Der Haltering 62 ist dabei an seinem äußeren Randbereich mit insgesamt sechs, ihn axial durchsetzenden Öffnungen 66 sowie mit einer, ihn ebenfalls axial durchsetzenden Öffnung 68 gestaltet. Die Öffnung 68 ist in Axialrichtung deckungsgleich mit der Öffnung 60 gestaltet. Die derart platzierte und gehalterte Membran 64 ist dabei so gestaltet, dass an ihr Luft 70 durchgelassen, Wasser 72 aber zugehalten wird, welches während des Betriebs des Luftabscheiders 22 gegebenenfalls ebenfalls durch die Luftleitung 24 zum Luftventil 26 geführt werden könnte.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wassereinspritzvorrichtung
- 12
- Verteiler
- 14
- Wasserleitung
- 16
- erste Koppeleinrichtung
- 18
- Wasserquelle
- 20
- zweite Koppeleinrichtung
- 22
- Luftabscheider
- 24
- Luftleitung
- 26
- Luftventil
- 28
- dritte Koppeleinrichtung
- 30
- vierte Koppeleinrichtung
- 32
- Abscheiderglocke
- 34
- Abscheidersteigrohr
- 36
- Abscheideranschluss
- 38
- Abscheiderstutzen
- 40
- Ventilaktuator
- 42
- Aktuatoranschluss
- 44
- Ventilfilter
- 46
- Ventilstutzen
- 48
- Kopplungsbecher
- 50
- Kopplungsverriegelung
- 52
- Becherwand
- 54
- Dichtungsring
- 56
- Abstandsring
- 58
- Becherboden
- 60
- Öffnung
- 62
- Haltering
- 64
- Membran
- 66
- Öffnung
- 68
- Öffnung
- 70
- Luft
- 72
- Wasser
