DE3236233A1 - Hubkolben-brennkraftmaschine mit wassereinspritzung - Google Patents

Hubkolben-brennkraftmaschine mit wassereinspritzung

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Description

X 43
Hubkolben-Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzung
Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, in deren Saugrohranlage Kraftstoff-Einspritzventile und Wasser-Einspritzventile eingesetzt sind, die alle elektromagnetisch betätigt sind.
Bei einer aus der DE-AS 1 115 518 bekannten Brennkraftmaschine wird Kraftstoff und Wasser getrennt mit je einer Düse in den Brennraum eingespritzt, um die durch Dissoziation gewonnenen Spaltprodukte zur Verbesserung des Verbrennungsablaufs heran-1 zuziehen.
Demgegenüber soll nun durch Wassereinspritzung lediglich eine Innenkühlung erfolgen, um thermische Schaden zu verhindern, die sich durch kurzzeitige Höchstbelastung, beispielsweise bei einem Überholvorgang eines Kraftfahrzeuges oder beim Start eines Flugzeuges ergeben können.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine der Kraftstoffmenge angepaßte Wassereinspritzung mit konstruktiv einfachen Mitteln und geringen Herstellkosten zu verwirklichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. An das Steuergerät einer handelsüblichen elektronischen Einspritzanlage ist zusätzlich zu den Kraftstoffeinspritzventilen mindestens ein elektromagnetisches Wasser-Einspritzventil angeschlossen, das vom Steuergerät im selben Takt angesteuert wird, wie die Kraftstoffeinspritzventile. Bei einem 6-Zylinder-Motor mit sechs Einspritzventilen ist jeweils drei Kraftstoff-Einspritzventilen ein
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Wasser-Einspritzventil zugeordnet. Da die Dauer der Einspritzzeit für alle Ventile gleich ist und alle in zyklischer Reihenfolge betätigt werden, steht die eingespritzte Kraftstoffmenge zur Wassermenge im Verhältnis 3:1, was sich bei einer praktisch ausgeführten Brennkraftmaschine am besten bewährt hat. Es kann in diesem Fall einfach eine Einspritzanlage verwendet werden, die für eine 8-Zylinder-Brennkraftmaschine konzipiert ist. Lediglich zwei Kraftstoff-Einspritzventile werden 'durch Wasser-Einspritzventile ersetzt, die durch eine Wasserversorgungsleitung gespeist werden.
Für eine 8-Zylinder-Brennkraftmaschine werden je nach Verwendungszweck drei oder vier Wasser-Einspritzventile benutzt, so daß das Mengenverhältnis zum Kraftstoff in einem Fall 2 5 %, im anderen Fall 50 % beträgt. Da die Wasser-Einspritzung nur für kurzzeitige Höchstleistung der Brennkraftmaschine benötigt wird, ist gemäß Anspruch 5 vorgesehen, die Wasserzuführung zum Wasser-Einspritzventil durch Ausschalten der Wasserpumpe unterbrechen zu können. Alternativ hierzu ist nach Anspruch 4 in die elektrische Leitung vom Steuergerät zu dem Wasser-Einspritzventil ein Schalter eingebaut, nach dessen Schließen die Wasser-Einspritzung einsetzt. Dieser Schalter sowie der Schalter der Wasserpumpe können abhängig von der Last, dem Ladedruck oder der Temperatur der Brennkraftmaschine gesteuert sein, um bei einem thermisch gefährdeten Betrieb eine selbsttätige Einschaltung der Wassereinspritzung erreichen zu können.
Das Wasser-Einspritzventil kann an jeder Stelle der Saugrohranlage angeordnet sein. Bei einer Brennkraftmaschine mit Turbolader ist sie bevorzugt am Verdichter an dessen Saugseite oder Druckseite eingesetzt. Auf diese Weise wird in dem rotierenden Luftstrom eine feine Wasserzerstäubung, eine Verdampfung in der warmen Ladeluft und eine Kühlung der Ladeluft erreicht. Mit einer solchen Anordnung läßt sich neben einer höheren Leistung noch eine Kraftstoffersparnis erzielen.
BAD
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Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung in Fig, 1 und Fig. 2 dargestellt und werden nachfolgend erläutert.
In einen Zylinderkopf 1 eines 6-Zylinder-Boxermotors, der drei Zylinder umfaßt, münden drei Einzelsaugrohre 2, 3, 4 die an ein Samme1saugrohr 5 angeschlossen sind. Drei Abgasleitungen 6, 7, 8 sind gemeinsam zu einem Turbolader 9 geführt, der das Samme!saugrohr 5 mit Ladeluft versorgt. An seitlichen Stutzen der Einzelsaugrohre 2, 3, 4 sind elektromagnetisch betätigte Kraftstoff-Einspritzventile 10, 11, 12 befestigt, die über eine Kraftstoffleitung 13 durch eine Kraftstoffpumpe 14 aus einem Kraftstoffbehälter 15 versorgt werden. Elektrische Anschlüsse 10", 11', 12' der Kraftstoff-Einspritzventile 10, 11, 12 sind über entsprechende Leitungen mit einem Steuergerät 16 verbunden, an das auch ein Wasser-Einspritzventil 17 angeschlossen ist, das in das Sammelsaugrohr 15 eingebaut ist und durch eine Wasserpumpe 18 aus einem Wasserbehälter versorgt wird. Der zugehörige Elektromotor ist durch einen Schalter 21 ein- und ausschaltbar.
Nach Fig. 2 ist das Wasser-Einspritzventil 17 an eine Ringleitung 22 angeschraubt, an die auch das zweite, nicht gezeichnete Wasser-Einspritzventil angeschlossen ist, das den drei anderen Kraftstoff-Einspritzventilen des 6-Zylinder-Boxermotors zugeordnet ist. Das Wasser-Einspritzventil 17 ist durch eine Leitung 23 mit dem Steuergerät 16 verbunden, in die ein Schalter 24 eingebaut ist. Nach Schließen dieses Schalters 24 ist das Wasser-Einspritzventil 17 in Betrieb und wird vom Steuergerät 16 in gleicher Weise betätigt, wie die drei Kraftstoff-Einspritzventile 10, 11, 12. Alle Ventile sind von gleicher Bauart; die Einspritzmenge ist proportional der Öffnungszeit. Somit steht bei zyklischer Betätigung der Ventile die eingespritzte Kraftstoffmenge zur Wassermenge immer im Verhältnis 3:1.
6 Leerseite

Claims (6)

X 43 Patentansprüche
1. Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, in deren Saugrohranlage elektromagnetisch betätigte Kraftstoff-Einspritzventile und mindestens ein Wasser-Einspritzventil eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoff-Einspritzventile (10, 11, 12) und das Wasser-Einspritzventil (1.7) von gleicher Bauart sind und an ein gemeinsames elektrisches Steuergerät (16) angeschlossen sind, das alle Ventile in gleicher Weise nacheinander in zyklischer Reihenfolge betätigt.
2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Saugrohranlage (2, 3,4, 5) für drei Zylinder drei Kraftstoff-Einspritzventile (10, 11, 12) und ein Wasser-Einspritzventil (17) eingesetzt sind.
3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugrohranlage aus einem Sammelsaugrohr (5) und drei daran angeschlossenen, in die Zylinder einmündenden Einzelsaugrohren (2, 3, 4) besteht, und daß das Wasser-Einspritzventil (17) in das Samme1saugrohr (5) die Kraftstoff-Einspritzventile (10, 11, 12) in die Einzelsaugrohe (2, 3, 4) eingebaut sind.
4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die elektrische Zuleitung (20) vom Steuergerät (16) zu dem Wasser-Einspritzventil (17) ein Schalter (24) eingebaut ist, der zur kurzzeitigen Wasser-Einspritzung über Handbedienung oder durch Ansteuerung von Kenngrößen des Fahrzeugs schließbar ist.
JI Jb/J
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5. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser-Einspritzventil (17) an eine Wasserpumpe (18) angeschlossen ist, die durch Handbedienung oder Ansteuerung von Kenngrößen des Fahrzeugs mit einem Schalter (21) ein- und ausschaltbar ist.
6. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser-Einspritzventil (17) am Verdichter des Turboladers (9) in dessen Saugseite oder Druckseite eingesetzt ist, um eine feine Wasserzerstäubung und eine Kühlung der Ladeluft zu erreichen.
BAD
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