KR20190105513A - Water injection device having at least two tanks - Google Patents

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파스칼 글라델
페테르 쉥크
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

A water injection device (1) of an internal combustion engine comprises: at least one first water injector (2) to inject water; at least one first tank (3) to store water; at least one second tank (4) to store water; at least one first water supply line (11) from the first tank (3) to the water injector (2); at least one second water supply line (12) from the second tank (4) to the first water supply line (11); and a pump (5) arranged in the first water supply line (11). In the first water supply line (11), a 3/3 direction control valve (41) is arranged between the first water tank (3) and the pump (5), and the second water supply line (12) is placed through the 3/3 direction control valve (41).

Description

적어도 2개의 탱크를 포함한 물 분사 장치{WATER INJECTION DEVICE HAVING AT LEAST TWO TANKS}WATER INJECTION DEVICE HAVING AT LEAST TWO TANKS}

본 발명은 내연기관의 물 분사 장치, 그리고 물 분사 장치를 포함하는 차량의 내연기관에 관한 것이다.The present invention relates to a water injection device of an internal combustion engine, and an internal combustion engine of a vehicle including a water injection device.

이산화탄소 배출량 감소에 대한 요건의 증가로 인해, 내연기관은 연료 소비량과 관련하여 점점 더 최적화되고 있다. 그러나 알려진 내연기관들은 높은 부하를 갖는 작동점들에서 소비량과 관련하여 최적으로 작동될 수 없는데, 그 이유는 작동이 노킹 경향(knocking tendency) 및 높은 배기가스 온도에 의해 제한되기 때문이다. 노킹 경향의 감소 및 배기가스 온도의 감소를 위한 가능한 조치는 물의 분사이다. 이런 경우, 통상적으로, 물 분사를 가능하게 하기 위해, 별도의 물 분사 시스템들이 제공된다. 따라서, 예컨대 DE 10 2015 208 476 A1호로부터는 내연기관용 물 분사 시스템이 알려져 있다.Due to the increasing requirements for reducing carbon dioxide emissions, internal combustion engines are increasingly being optimized in terms of fuel consumption. Known internal combustion engines, however, cannot be optimally operated in terms of consumption at operating points with high loads, since the operation is limited by knocking tendency and high exhaust gas temperatures. Possible measures for reducing the knocking tendency and reducing the exhaust gas temperature are the injection of water. In this case, separate water injection systems are typically provided to enable water injection. Thus, for example, from DE 10 2015 208 476 A1 a water injection system for an internal combustion engine is known.

내연기관들을 위한 물 분사 시스템들의 경우, 보통 하나의 물탱크가 제공되며, 그럼으로써 항상 물이 내연기관의 흡기관 또는 연소실 내로의 분사를 위해 이용될 수 있다. 추가로, 상기 유형의 물 분사 시스템들의 경우, 물은 집수 시스템(water catchment system)에 의해, 자동차 내의 내연기관의 배기가스 시스템으로부터, 또는 자동차의 주변으로부터 획득될 수 있고, 예컨대 물탱크에도 공급될 수 있다. 물은 물탱크로부터 예컨대 펌프에 의해 분배 장치를 통해 분사 밸브들로 송출될 수 있고, 상기 분사 밸브에 의해 물이 예컨대 내연기관의 흡기관 또는 연소실 내로 분사된다. 이를 위해, 연료용 분사 시스템들의 경우에서처럼, 분배 장치는 물을 저장하여 다수의 분사 밸브로 분배하기 위해 제공될 수 있고, 이후 상기 분사 밸브들에 의해 물이 분사될 수 있다.In the case of water injection systems for internal combustion engines, usually one water tank is provided so that water can always be used for injection into the intake or combustion chamber of the internal combustion engine. In addition, for water injection systems of this type, water can be obtained by means of a water catchment system, from the exhaust system of the internal combustion engine in the motor vehicle, or from the surroundings of the motor vehicle, for example to be supplied to a water tank. Can be. Water can be sent from the water tank to the injection valves, for example by means of a pump, via the distribution device, by which the water is injected into the intake pipe or combustion chamber of the internal combustion engine, for example. To this end, as in the case of injection systems for fuel, a dispensing device may be provided for storing and dispensing water to a plurality of injection valves, which may then be injected by the injection valves.

이런 경우, 내연기관의 작동 중에, 분사를 위한 물이 항상 충분하게 존재하는 것이 보장되어야 한다. 그러나 특히 차량 내에 사용 시, 차량의 사용자가 부득이하게 물탱크에 물을 보충하지 않아도 되는 것이 바람직할 것이다. 따라서 필요한 물탱크는 최대한 크게 설계되어야 한다. 그러나 이는 차량 내에 상응하는 설치 공간이 존재하지 않는다는 단점을 갖는다.In this case, during the operation of the internal combustion engine, it should be ensured that there is always sufficient water for injection. However, especially when used in the vehicle, it would be desirable for the user of the vehicle to not necessarily refill the water tank. Therefore, the required water tank should be designed as large as possible. However, this has the disadvantage that there is no corresponding installation space in the vehicle.

본 발명의 과제는 특히 차량 내에 훨씬 더 많은 수량을 저장할 수 있는 물 분사 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention, in particular, to provide a water jet apparatus which can store even more quantities in a vehicle.

본 발명에 따라서, 내연기관용 물 분사 장치가 제안된다. 본원의 물 분사 장치는 물을 분사하기 위한 적어도 하나의 제 1 물 인젝터, 물을 저장을 위한 적어도 하나의 제 1 탱크, 물의 저장을 위한 적어도 하나의 제 2 탱크, 제 1 탱크로부터 물 인젝터로의 적어도 하나의 제 1 급수 라인, 제 2 탱크로부터 제 1 급수 라인으로의 적어도 하나의 제 2 급수 라인, 및 제 1 급수 라인 내에 배치된 펌프를 포함한다. 본 발명에 따라서, 제 1 급수 라인 내에서 제 1 물탱크와 펌프 사이에는 3/3 방향 제어 밸브가 배치되며, 제 2 급수 라인은 3/3 방향 제어 밸브로 통해 있다.According to the present invention, a water injection device for an internal combustion engine is proposed. The water jetting apparatus of the present invention comprises at least one first water injector for injecting water, at least one first tank for storing water, at least one second tank for storing water, from the first tank to the water injector At least one first feed line, at least one second feed line from the second tank to the first feed line, and a pump disposed in the first feed line. According to the invention, a 3/3 directional control valve is arranged between the first water tank and the pump in the first water supply line, and the second water supply line is through the 3/3 directional control valve.

종래 기술에 비해, 청구항 제 1 항의 특징들을 갖는 물 분사 장치는, 특히 차량 내에 훨씬 더 많은 수량이 저장될 수 있고, 구조적인 비용이 허용치 이내로 유지된다는 장점을 갖는다. 이는, 물을 저장하기 위해 제 1 및 제 2 탱크가 제공됨으로써 달성된다. 이를 위해, 제 1 급수 라인 내에서 제 1 물탱크와 펌프 사이에 배치되며 제 2 급수 라인이 통해 있는 3/3 방향 제어 밸브에 의해, 바람직하게는 3/3 방향 제어 밸브와 물 인젝터들 사이의 영역이 물로 채워진다면, 3/3 방향 제어 밸브가 폐쇄될 수 있는 것이 달성될 수 있다. 3/3 방향 제어 밸브의 폐쇄에 의해, 물 인젝터들에 대한 제 1 탱크의 연결과 물 인젝터들에 대한 제 2 탱크의 연결은 차단된다. 폐쇄된 3/3 방향 제어 밸브(3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치)에 의해, 3/3 방향 제어 밸브와 물 인젝터들 사이에 폐쇄된 영역이 형성된다. 따라서, 3/3 방향 제어 밸브와 물 인젝터들 사이의 상기 영역 내 시스템 압력은 물 분사 장치의 비활성 단계에서도 물의 증기압을 상회한 상태로 유지될 수 있다. 그에 따라, 물의 증기 형성은 방지되며, 짧은 압력 형성 시간 및 신속한 분사 개시가 보장된다. 또한, 폐쇄된 3/3 방향 제어 밸브는 펌프를 위한 과류 방지부(flooding protection)로서 사용될 수 있다.Compared with the prior art, the water jetting device with the features of claim 1 has the advantage that, in particular, a much larger quantity can be stored in the vehicle and the structural cost is kept within tolerance. This is achieved by providing first and second tanks for storing water. To this end, a 3/3 directional control valve disposed between the first water tank and the pump in the first water supply line and through the second water supply line, preferably between the 3/3 directional control valve and the water injectors If the area is filled with water, it can be achieved that the 3/3 directional control valve can be closed. By closing the 3/3 directional control valve, the connection of the first tank to the water injectors and the connection of the second tank to the water injectors are interrupted. By the closed 3/3 directional control valve (third position of the 3/3 directional control valve), a closed area is formed between the 3/3 directional control valve and the water injectors. Thus, the system pressure in the region between the 3/3 directional control valve and the water injectors can be maintained above the vapor pressure of water even in the inactive stage of the water injection device. As a result, steam formation of water is prevented, and a short pressure formation time and a rapid injection start are guaranteed. In addition, a closed 3/3 directional control valve can be used as floating protection for the pump.

종속 청구항들에는 본 발명의 바람직한 개선예들이 제시되어 있다.The dependent claims set forth preferred refinements of the invention.

특히 바람직한 실시예에서, 3/3 방향 제어 밸브의 제 1 위치에서 제 1 탱크와 물 인젝터 사이의 연결이 제공되고, 3/3 방향 제어 밸브의 제 2 위치에서 제 2 탱크와 물 인젝터 사이의 연결이 제공되며, 3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치에서 3/3 방향 제어 밸브에 접해 있는 모든 라인이 폐쇄된다.In a particularly preferred embodiment, a connection between the first tank and the water injector in a first position of the 3/3 directional control valve is provided, and a connection between the second tank and the water injector in a second position of the 3/3 directional control valve Is provided, and all lines abutting the 3/3 directional control valve in the third position of the 3/3 directional control valve are closed.

3/3 방향 제어 밸브의 제 1 위치에서, 바람직하게는 제 1 탱크와 물 인젝터들 사이의 연결이 형성되고 제 2 탱크와 제 1 급수 라인 사이의 연결은 차단된다. 3/3 방향 제어 밸브가 제 1 위치에 있다면, 물은 제 2 물탱크로부터 물 인젝터들로 또는 제 1 물탱크로 유동할 수 없다. 3/3 방향 제어 밸브가 제 1 위치에 있다면, 펌프를 통해 물은 제 1 탱크로부터 물 인젝터들로 송출되어 이 물 인젝터들에 의해 분사될 수 있다.In the first position of the 3/3 directional control valve, a connection between the first tank and the water injectors is preferably formed and the connection between the second tank and the first feed line is interrupted. If the 3/3 directional control valve is in the first position, water cannot flow from the second water tank to the water injectors or to the first water tank. If the 3/3 directional control valve is in the first position, water may be pumped out of the first tank to the water injectors and injected by the water injectors.

3/3 방향 제어 밸브의 제 2 위치에서, 제 2 탱크와 물 인젝터들 사이의 연결이 형성된다. 이와 동시에, 물 인젝터에 대한 제 1 탱크의 연결은 차단되고, 제 2 탱크에 대한 제 1 탱크의 연결도 차단된다. 3/3 방향 제어 밸브가 제 2 위치에 있다면, 물은 제 2 탱크로부터 물 인젝터들로 펌핑되어 물 인젝터들에 의해 분사될 수 있다.In the second position of the 3/3 directional control valve, a connection is formed between the second tank and the water injectors. At the same time, the connection of the first tank to the water injector is cut off and the connection of the first tank to the second tank is also cut off. If the 3/3 directional control valve is in the second position, water can be pumped from the second tank to the water injectors and sprayed by the water injectors.

3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치에서, 3/3 방향 제어 밸브에 접해 있는 모든 라인은 폐쇄된다. 그에 따라, 제 1 탱크, 제 2 탱크 및 물 인젝터들은 각각 상호 간에 유체적으로 분리된다. 다시 말해, 3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치에서, 물 인젝터들에 대한 제 1 탱크의 연결은 차단되고, 물 인젝터들에 대한 제 2 탱크의 연결은 차단되며, 제 1 탱크와 제 2 탱크 사이의 연결도 차단된다. 그에 따라, 3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치에서, 3/3 방향 제어 밸브와 물 인젝터들 사이에 폐쇄된 영역이 형성된다. 3/3 방향 제어 밸브와 물 인젝터들 사이의 상기 영역 내 시스템 압력은 물 분사 장치의 비활성 단계들에서도 물의 증기압을 상회하는 상태로 유지될 수 있다. 그에 따라, 물의 증기 형성은 방지되며, 짧은 압력 형성 및 신속한 분사 개시가 보장된다.In the third position of the 3/3 directional control valve, all lines in contact with the 3/3 directional control valve are closed. Thus, the first tank, the second tank and the water injectors are each fluidly separated from each other. In other words, in the third position of the 3/3 directional control valve, the connection of the first tank to the water injectors is cut off, the connection of the second tank to the water injectors is cut off, the first tank and the second tank The connection between them is also blocked. Thus, in the third position of the 3/3 directional control valve, a closed area is formed between the 3/3 directional control valve and the water injectors. The system pressure in the region between the 3/3 directional control valve and the water injectors can be maintained above the vapor pressure of the water even during inactive stages of the water injection device. Thus, steam formation of water is prevented, and short pressure build-up and rapid injection start are ensured.

특히 바람직한 실시예에서, 펌프는 제 1 방향으로 그리고 상기 제 1 방향에 대해 반대되는 제 2 방향으로 이송할 수 있는 복동식 펌프(double-acting pump)로서 형성된다. 단일의 펌프가 복동식 펌프로서 형성된다. 다시 말하면, 펌프는 2개의 방향으로 작동될 수 있고 그에 따라 송출 방향을 전환할 수 있다. 이로써, 단지 정확히 단일의 펌프만이 필요하기는 하지만, 다수의 탱크가 사용될 수 있다. 그 결과, 적어도 2개의 물탱크를 제공함에도 불구하고 물 분사 장치에 대한 비용은 낮게 유지될 수 있다.In a particularly preferred embodiment, the pump is formed as a double-acting pump capable of conveying in the first direction and in a second direction opposite to the first direction. A single pump is formed as a double acting pump. In other words, the pump can be operated in two directions and can switch the delivery direction accordingly. In this way, although only exactly one pump is needed, multiple tanks can be used. As a result, the cost for the water injection device can be kept low despite providing at least two water tanks.

특히 바람직한 실시예에서, 물 분사 장치는, 제 1 라인에서 펌프와 물 인젝터 사이의 영역으로부터 분기되어 제 1 탱크로 복귀하는 리턴 라인을 포함한다. 리턴 라인은 물을 회수하는 기능에 추가해서, 제 2 탱크로부터 제 1 탱크로의 송출 라인의 기능도 담당할 수 있다. 3/3 방향 제어 밸브가 제 2 위치에 있다면, 물은 제 2 탱크로부터 펌프 및 리턴 라인을 통해 제 1 탱크 내로 송출될 수 있으며, 그리고 그에 따라 제 1 탱크는 제 2 탱크로부터 나온 물로 채워질 수 있다.In a particularly preferred embodiment, the water injection device comprises a return line branching from the area between the pump and the water injector in the first line and returning to the first tank. In addition to the function of recovering water, the return line may also serve as a delivery line from the second tank to the first tank. If the 3/3 directional control valve is in the second position, water can be pumped from the second tank through the pump and return line into the first tank, and thus the first tank can be filled with water from the second tank. .

특히 바람직한 실시예에서, 리턴 라인 내에는 체크 밸브가 배치되며, 이 체크 밸브는 리턴 라인 내에서 단지 3/3 방향 제어 밸브로부터 제 1 탱크를 향하는 방향으로만 물의 유동을 허용한다.In a particularly preferred embodiment, a check valve is arranged in the return line, which allows the flow of water only in the direction from the 3/3 directional control valve towards the first tank in the return line.

특히 바람직한 실시예에서, 물 분사 장치는 또한 펌프를 구동하기 위한 모터 및/또는 3/3 방향 제어 밸브의 제어를 위한 제어 유닛도 포함한다. 이 경우, 제어 유닛은 내연기관의 작동 상태에 따라서 제어를 실행하도록 설계된다.In a particularly preferred embodiment, the water injection device also comprises a control unit for the control of the motor and / or the 3/3 directional control valve for driving the pump. In this case, the control unit is designed to execute the control in accordance with the operating state of the internal combustion engine.

특히 바람직한 실시예에서, 제어 유닛은, 내연기관이 아이들링 상태에 있거나, 또는 부분 부하 작동 범위에 있거나, 또는 정지 상태에 있다면, 제 2 탱크로부터 제 1 탱크로의 유체 유동이 수행되는 방식으로 제어를 실행하도록 설계된다.In a particularly preferred embodiment, the control unit controls the control in such a way that fluid flow from the second tank to the first tank is performed if the internal combustion engine is in an idling state, in a partial load operating range, or in a stationary state. Is designed to execute.

특히 바람직한 실시예에서, 제어 유닛은, 내연기관이 정지된다면, 3/3 방향 제어 밸브가 3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치로 전환되는 방식으로 제어를 실행하도록 설계된다.In a particularly preferred embodiment, the control unit is designed to carry out control in such a way that if the internal combustion engine is stopped, the 3/3 directional control valve is switched to the third position of the 3/3 directional control valve.

특히 바람직한 실시예에서, 제어 유닛은, 내연기관이 아이들링 상태에 있거나, 또는 부분 부하 작동 범위에 있거나, 또는 정지 상태에 있다면, 제 2 탱크로부터 제 1 탱크로의 유체 유동이 수행되는 방식으로 제어를 실행하도록 설계된다.In a particularly preferred embodiment, the control unit controls the control in such a way that fluid flow from the second tank to the first tank is performed if the internal combustion engine is in an idling state, in a partial load operating range, or in a stationary state. Is designed to execute.

또한, 본 발명은, 본 발명에 따른 물 분사 장치를 포함하는 차량의 내연기관에도 관한 것이다. 이런 경우, 물 분사 장치의 물 인젝터는 바람직하게는 물을 연소실 내로 직접 분사시키기 위해 연소실 상에 배치되고, 및/또는 물 인젝터는 내연기관의 흡기 트랙트 상에, 특히 흡기관 상에 배치된다.Moreover, this invention relates also to the internal combustion engine of the vehicle containing the water injection apparatus which concerns on this invention. In this case, the water injector of the water injection device is preferably arranged on the combustion chamber for direct injection of water into the combustion chamber, and / or the water injector is arranged on the intake tract of the internal combustion engine, in particular on the intake pipe.

하기에서는, 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 이 경우, 동일하거나 기능이 동일한 부재들은 동일한 도면부호로 표시된다.In the following, preferred embodiments of the present invention are described in detail with reference to the accompanying drawings. In this case, the same or the same members are denoted by the same reference numerals.

도 1은 제 1 위치에서 3/3 방향 제어 밸브를 포함하는 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 내연기관의 물 분사 장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 제 2 위치에서 3/3 방향 제어 밸브를 포함하는 본 발명의 상기 실시예에 따르는 내연기관의 물 분사 장치를 도시한 개략도이다.
도 3은 제 3 위치에서 3/3 방향 제어 밸브를 포함하는 본 발명의 상기 실시예에 따르는 내연기관의 물 분사 장치를 도시한 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating a water jetting apparatus of an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention comprising a 3/3 directional control valve in a first position.
2 is a schematic view showing a water jetting apparatus of an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention including a 3/3 directional control valve in a second position.
3 is a schematic view showing a water jetting apparatus of an internal combustion engine according to the embodiment of the present invention comprising a 3/3 directional control valve in a third position.

도 1 내지 도 3에는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르는 물 분사 장치(1)가 도시되어 있다.1 to 3, a water jetting apparatus 1 according to a preferred embodiment of the present invention is shown.

도면들에 나타나는 바와 같이, 물 분사 장치(1)는 워터 레일(6)(water rail) 상에 배치된 다수의 물 인젝터(2)를 포함한다. 물 인젝터들(2)은 내연기관의 연소실 내로 또는 그 흡기 트랙트(intake tract) 내로 물을 분사하기 위해 제공된다. 도 1에는, 물 인젝터(2)의 경우 연소실(15) 내로 물의 직접 분사가 개략적으로 도시되어 있다. 그러나 주지할 사항은, 물의 분사가 내연기관의 흡기 트랙트 내로도 가능하거나, 또는 내연기관의 연소실 내로의 직접 분사뿐만 아니라 그 흡기 트랙트 내로의 분사도 가능하다는 점이다.As shown in the figures, the water injection device 1 comprises a plurality of water injectors 2 arranged on a water rail 6. Water injectors 2 are provided for injecting water into the combustion chamber of the internal combustion engine or into its intake tract. In FIG. 1 a direct injection of water into the combustion chamber 15 in the case of a water injector 2 is schematically illustrated. It should be noted, however, that water injection may be possible into the intake tract of the internal combustion engine, or not only directly into the combustion chamber of the internal combustion engine, but also into the intake tract thereof.

또한, 물 분사 장치(1)는 물의 저장을 위한 제 1 탱크(3) 및 제 2 탱크(4)를 포함한다. 제 1 탱크(3)는 제 1 급수 라인(11)을 통해 워터 레일(6)과 연결된다.The water injection device 1 also comprises a first tank 3 and a second tank 4 for the storage of water. The first tank 3 is connected with the water rail 6 via a first water supply line 11.

제 1 급수 라인(11) 내에는 단일의 복동식 펌프(5)가 배치된다. 복동식 펌프(5)는, 도 1에 개략적으로 도시된 것처럼, 제 1 방향으로의 송출 및 거꾸로 제 2 방향으로의 송출이 가능해지는 기능을 갖는다. 이는 도 1에서 양방향 화살표로 도시되어 있다. 복동식 펌프(5)는 모터(M)에 의해 구동된다. 도 1에서 추가로 알 수 있는 것처럼, 펌프(5)는 제 1 급수 라인(11)을 제 1 영역(11a)과 제 2 영역(11b)으로 분할한다. 펌프(5)는 복동식 펌프로서 형성되며, 반대 방향으로도 즉, 제 1 급수 라인(11)의 제 2 영역(11b)으로부터 역으로 그의 제 1 영역(11a)의 방향으로의 송출로도 작동될 수 있다. 이로써, 예컨대 차량이 정차할 때, 제 2 영역(11b)뿐만 아니라 워터 레일(6) 및 물 인젝터들(2)은 예컨대 겨울에 상기 부품들 내에서 물의 동결을 방지하기 위해, 흡입되어 비워질 수 있다. 이런 경우, 바람직하게는, 겨울에도 제 1 탱크(3) 내에 저장된 물의 액상 응집 상태를 보장하기 위해, 가열 장치가 적어도 제 1 탱크(3) 내에 제공된다.Within the first feed line 11 a single double acting pump 5 is arranged. The double-acting pump 5 has a function of enabling the delivery in the first direction and the delivery in the second direction upside down, as schematically shown in FIG. 1. This is illustrated by the double arrow in FIG. 1. The double acting pump 5 is driven by the motor M. As shown in FIG. As can be seen further in FIG. 1, the pump 5 divides the first water supply line 11 into a first region 11a and a second region 11b. The pump 5 is formed as a double-acting pump and also works in the opposite direction, ie in the delivery path in the direction of the first region 11a in reverse from the second region 11b of the first feed water line 11. Can be. Thus, for example, when the vehicle is stopped, the water rail 6 and the water injectors 2 as well as the second area 11b can be sucked and emptied, for example to prevent freezing of water in the parts in the winter. have. In this case, a heating device is preferably provided in at least the first tank 3, in order to ensure the liquid phase aggregation state of the water stored in the first tank 3 even in winter.

그에 따라, 상기 실시예의 물 분사 장치(1)는 정확히 2개의 탱크(3, 4)를 포함하고 정확히 하나의 복동식 펌프(5)를 포함한다.The water injection device 1 of this embodiment thus comprises exactly two tanks 3, 4 and exactly one double acting pump 5.

또한, 물 분사 장치(1)는 3/3 방향 제어 밸브(41)를 포함한다. 3/3 방향 제어 밸브(41)는 제 1 급수 라인(11) 내에서 제 1 물 탱크(3)와 펌프(5) 사이에 배치된다. 3/3 방향 제어 밸브 상에는 3개의 포트(51, 52, 53)가 형성된다. 제 1 급수 라인(11)은 제 1 물 탱크(3)로부터 3/3 방향 제어 밸브(41)로 이어지고 거기서 제 1 포트(51) 내로 통해 있다. 그런 다음, 제 1 급수 라인(11)은 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 2 포트(52)로부터 계속하여 워터 레일(6) 및 물 인젝터들(2)로 이어진다.In addition, the water injection device 1 includes a 3/3 directional control valve 41. The 3/3 directional control valve 41 is arranged between the first water tank 3 and the pump 5 in the first water supply line 11. Three ports 51, 52, 53 are formed on the 3/3 directional control valve. The first feed line 11 leads from the first water tank 3 to the 3/3 directional control valve 41 and there through the first port 51. The first feed line 11 then continues from the second port 52 of the 3/3 directional control valve 41 to the water rail 6 and the water injectors 2.

또한, 물 분사 장치(1)는, 제 2 탱크(4)를 3/3 방향 제어 밸브(41)와 연결하는 제 2 급수 라인(12)도 포함한다. 이 경우, 제 2 급수 라인(12)은 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 포트(53) 내로 통해 있다. 그에 따라, 제 2 탱크(4)는 제 2 급수 라인(12) 및 3/3 방향 제어 밸브(41)를 통해 제 1 급수 라인(11)과 연결된다.In addition, the water injection device 1 also includes a second water supply line 12 that connects the second tank 4 with the 3/3 directional control valve 41. In this case, the second feed water line 12 is through into the third port 53 of the 3/3 directional control valve 41. The second tank 4 is thus connected to the first feed line 11 via a second feed line 12 and a 3/3 directional control valve 41.

3/3 방향 제어 밸브(41)는 3개의 위치를 가질 수 있다. 도 1에는, 제 1 위치에 있는 3/3 방향 제어 밸브(41)를 포함한 물 분사 장치(1)가 도시되어 있다. 도 2에는, 제 2 위치에 있는 3/3 방향 제어 밸브(41)를 포함한 물 분사 장치(1)가 도시되어 있다. 도 3에는, 제 3 위치에 있는 3/3 방향 제어 밸브(41)를 포함한 물 분사 장치(1)가 도시되어 있다.The 3/3 directional control valve 41 may have three positions. 1 shows a water jetting device 1 comprising a 3/3 directional control valve 41 in a first position. In FIG. 2, a water jet device 1 is shown comprising a 3/3 directional control valve 41 in a second position. In FIG. 3, a water injection device 1 is shown comprising a 3/3 directional control valve 41 in a third position.

3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 1 위치에서, 3/3 방향 제어 밸브(41)를 통해 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 1 포트(51)와 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 2 포트(52) 사이의 연결이 형성되고, 이와 동시에 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 포트(53)는 폐쇄된다. 그에 따라, 3/3 방향 제어 밸브의 제 1 위치에서, 제 1 탱크(3)와 물 인젝터들(2) 사이의 연결이 형성되고, 제 2 탱크(4)와 제 1 급수 라인(11) 사이의 연결은 차단된다. 3/3 방향 제어 밸브(41)가 제 1 위치에 있다면, 물은 제 2 물 탱크(4)로부터 물 인젝터들(2) 또는 제 1 물 탱크(3)로 유동할 수 없다. 3/3 방향 제어 밸브(3)가 제 1 위치에 있다면, 펌프(5)를 통해 바람직하게는 물이 제 1 탱크(3)로부터 물 인젝터들(2)로 송출되어 이 물 인젝터들에 의해 분사될 수 있다.In the first position of the 3/3 directional control valve 41, the first port 51 of the 3/3 directional control valve 41 and the 3/3 directional control valve (via the 3/3 directional control valve 41) A connection is established between the second ports 52 of 41, and at the same time the third port 53 of the 3/3 directional control valve 41 is closed. Thus, in the first position of the 3/3 directional control valve, a connection is formed between the first tank 3 and the water injectors 2 and between the second tank 4 and the first feed line 11. Is disconnected. If the 3/3 directional control valve 41 is in the first position, water cannot flow from the second water tank 4 to the water injectors 2 or the first water tank 3. If the 3/3 directional control valve 3 is in the first position, preferably water is pumped out of the first tank 3 into the water injectors 2 via the pump 5 and sprayed by these water injectors. Can be.

3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 2 위치에서, 3/3 방향 제어 밸브(41)를 통해, 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 포트(53)와 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 2 포트(52) 사이의 연결이 형성되고, 이와 동시에 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 1 포트(51)는 폐쇄된다. 그에 따라, 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 2 위치에서, 제 2 탱크(4)와 물 인젝터들(2) 사이의 연결이 형성된다. 이와 동시에, 물 인젝터들(2)에 대한 제 1 탱크(3)의 연결은 차단되고, 제 2 탱크(4)에 대한 제 1 탱크(3)의 연결도 차단된다. 3/3 방향 제어 밸브(41)가 제 2 위치에 있다면, 물은 제 2 탱크(4)로부터 물 인젝터들(2)로 펌핑되어 이 물 인젝터들(2)에 의해 분사될 수 있다.In the second position of the 3/3 directional control valve 41, via the 3/3 directional control valve 41, the third port 53 and the 3/3 directional control valve of the 3/3 directional control valve 41 The connection between the second port 52 of 41 is formed, and at the same time the first port 51 of the 3/3 directional control valve 41 is closed. Thus, in the second position of the 3/3 directional control valve 41, a connection between the second tank 4 and the water injectors 2 is formed. At the same time, the connection of the first tank 3 to the water injectors 2 is cut off and the connection of the first tank 3 to the second tank 4 is also cut off. If the 3/3 directional control valve 41 is in the second position, water can be pumped from the second tank 4 into the water injectors 2 and sprayed by these water injectors 2.

3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 위치에서, 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 1 포트(51), 제 2 포트(52) 및 제 3 포트(53)는 폐쇄된다. 그에 따라, 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 1 포트(51), 제 2 포트(52) 및 제 3 포트(53)는 제 3 위치에서 3/3 방향 제어 밸브(41)에 의해 유체적으로 상호 간에 분리된다. 그 결과, 3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치에서, 3/3 방향 제어 밸브에 접하는 모든 라인(11, 12)은 폐쇄된다. 그에 따라, 제 1 탱크(3), 제 2 탱크(4) 및 물 인젝터들(2)은 각각 상호 간에 유체적으로 분리된다. 다시 말해, 3/3 방향 제어 밸브의 제 3 위치에서, 물 인젝터들(2)에 대한 제 1 탱크(3)의 연결은 차단되고, 물 인젝터들(2)에 대한 제 2 탱크(4)의 연결도 차단되며, 제 1 탱크(3)와 제 2 탱크(4) 사이의 연결도 차단된다. 그에 따라, 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 위치에서, 3/3 방향 제어 밸브(41)와 물 인젝터들(2) 사이에 폐쇄된 영역이 형성된다. 3/3 방향 제어 밸브(41)와 물 인젝터들(2) 사이의 상기 영역 내 시스템 압력은 물 분사 장치(1)의 비활성 단계들에서도 물의 증기압을 상회하는 상태로 유지될 수 있다.In the third position of the 3/3 directional control valve 41, the first port 51, the second port 52 and the third port 53 of the 3/3 directional control valve 41 are closed. Accordingly, the first port 51, the second port 52 and the third port 53 of the 3/3 directional control valve 41 are fluidized by the 3/3 directional control valve 41 in the third position. Are separated from each other. As a result, in the third position of the 3/3 directional control valve, all lines 11 and 12 in contact with the 3/3 directional control valve are closed. Thus, the first tank 3, the second tank 4 and the water injectors 2 are each fluidly separated from each other. In other words, in the third position of the 3/3 directional control valve, the connection of the first tank 3 to the water injectors 2 is cut off, and of the second tank 4 to the water injectors 2. The connection is also cut off and the connection between the first tank 3 and the second tank 4 is also cut off. Thus, in the third position of the 3/3 directional control valve 41, a closed area is formed between the 3/3 directional control valve 41 and the water injectors 2. The system pressure in the region between the 3/3 directional control valve 41 and the water injectors 2 can be maintained above the vapor pressure of water even during inactive stages of the water injection device 1.

또한, 제 1 및 제 2 급수 라인(11, 12) 내에는, 물 인젝터들(2)에 공급되는 물을 필터링하기 위해, 각각 하나의 필터(9)가 배치될 수 있다.In addition, in the first and second feed water lines 11 and 12, one filter 9 may be arranged in order to filter the water supplied to the water injectors 2.

또한, 제 1 급수 라인(11)의 제 2 영역(11b)에서부터 리턴 라인(7)은 역으로 제 1 탱크(3) 내로 이어진다. 이 경우, 리턴 라인(7) 내에는 체크 밸브(8)가 배치된다. 리턴 라인(7)은 제 2 영역(11b) 및 워터 레일(6)에서부터 제 1 탱크(3)로의 물의 회수를 위해 사용된다. 또한, 리턴 라인(7)은 제 2 탱크(4)로부터 제 1 탱크(3) 내로 물을 펌핑하기 위해서도 사용될 수 있다. 이 경우, 체크 밸브(8)는 리턴 라인(7) 내에서 단지 3/3 방향 제어 밸브(41)로부터 제 1 탱크(3)로의 방향으로만 물의 유동을 허용한다. 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 위치에서, 체크 밸브(8)는 그 밖에도 3/3 방향 제어 밸브(41)와 물 인젝터들(2) 사이의 폐쇄된 영역 내 압력의 유지를 위해서 사용된다.Also, from the second region 11b of the first water supply line 11, the return line 7 reversely leads into the first tank 3. In this case, a check valve 8 is arranged in the return line 7. The return line 7 is used for the recovery of water from the second region 11b and the water rail 6 to the first tank 3. The return line 7 can also be used to pump water from the second tank 4 into the first tank 3. In this case, the check valve 8 allows the flow of water only in the direction from the 3/3 directional control valve 41 to the first tank 3 in the return line 7. In the third position of the 3/3 directional control valve 41, the check valve 8 is otherwise used to maintain the pressure in the closed region between the 3/3 directional control valve 41 and the water injectors 2. Used.

이 실시예에서, 제 1 탱크(3) 상에, 그리고 제 2 탱크(4) 상에 각각 하나의 센서 어셈블리(10)가 배치된다. 센서 어셈블리(10)는 예컨대 수위 센서(water level sensor), 수질 센서 및 온도 센서를 포함할 수 있다.In this embodiment, one sensor assembly 10 is arranged on the first tank 3 and on the second tank 4, respectively. Sensor assembly 10 may include, for example, a water level sensor, a water quality sensor, and a temperature sensor.

또한, 예컨대 이 실시예에서처럼, 두 탱크(3, 4)의 센서 어셈블리들(10), 3/3 방향 제어 밸브(41), 및 펌프(5)를 구동하기 위한 모터(M)와 연결되는 제어 유닛(14)이 제공된다. 펌프(5)를 구동하기 위한 모터(M) 및/또는 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제어를 위한 제어 유닛(14)은 예컨대 내연기관의 작동 상태에 따라서 제어를 실행하도록 설계된다.Also, for example, as in this embodiment, control connected with the sensor assemblies 10 of the two tanks 3, 4, the 3/3 directional control valve 41, and the motor M for driving the pump 5. Unit 14 is provided. The control unit 14 for controlling the motor M for driving the pump 5 and / or the 3/3 directional control valve 41 is designed to carry out control according to the operating state of the internal combustion engine, for example.

또한, 제 1 급수 라인(11), 제 2 급수 라인(12) 및/또는 리턴 라인(7) 내에는, 워터 레일(6) 내의 소정 압력 레벨을 보장하기 위해, 예컨대 제어 유닛(14)과도 연결될 수 있는 압력 센서들도 배치될 수 있다.In addition, in the first water supply line 11, the second water supply line 12 and / or the return line 7, in order to ensure a predetermined pressure level in the water rail 6, for example, it may also be connected with the control unit 14. Pressure sensors may also be arranged.

이 경우, 물 분사 장치(1)의 기능은 다음과 같다: 내연기관의 작동 중에, 물은 물 인젝터들(2)을 통해 분사된다. 이런 경우, 초기 상태에서, 통상 제 1 및 제 2 탱크(3, 4)는 물로 채워져 있다. 그에 따라, 정상 작동을 위해, 제어 유닛(14)은 3/3 방향 제어 밸브(41)를 제 1 위치로 전환시킬 수 있고, 제 1 탱크(3)에서 나온 물은 펌프(5)에 의해 물 인젝터들(2)로 송출되어 이 물 인젝터들에 의해 분사될 수 있다. 또한, 정상 작동을 위해, 제어 유닛(14)은 3/3 방향 제어 밸브(41)를 제 2 위치로 전환시킬 수 있고, 제 2 탱크(4)에서 나온 물은 펌프(5)에 의해 물 인젝터들(2)로 송출되어 이 물 인젝터들에 의해 분사될 수 있다. 물 분사 및/또는 내연기관이 정지된다면, 제어 유닛(14)은 3/3 방향 제어 밸브(41)를 제 3 위치로 전환시킬 수 있고, 그에 따라 3/3 방향 제어 밸브(41)와 물 인젝터들(2) 사이의 상기 영역 내의 시스템 압력은 물 분사 장치(1)의 상기 비활성 단계들에서도 물의 증기압을 상회하는 상태로 유지될 수 있다. 또한, 펌프(5)의 과류 방지부가 제공될 수 있다.In this case, the function of the water injection device 1 is as follows: During the operation of the internal combustion engine, water is injected through the water injectors 2. In this case, in the initial state, the first and second tanks 3, 4 are usually filled with water. Thus, for normal operation, the control unit 14 can switch the 3/3 directional control valve 41 to the first position, and the water from the first tank 3 is discharged by the pump 5. It can be sent to the injectors 2 and sprayed by these water injectors. Further, for normal operation, the control unit 14 can switch the 3/3 directional control valve 41 to the second position, and the water from the second tank 4 is pumped by the pump 5 to the water injector. It can be sent to the field 2 and sprayed by these water injectors. If the water injection and / or the internal combustion engine is stopped, the control unit 14 may switch the 3/3 directional control valve 41 to the third position, thus the 3/3 directional control valve 41 and the water injector The system pressure in the region between the fields 2 can be maintained above the vapor pressure of water even in the inactive stages of the water injection device 1. In addition, an overflow prevention part of the pump 5 may be provided.

또한, 물 분사 장치(1)에 의해, 제 2 탱크(4)로부터 제 1 탱크(3) 내로의 송출도 가능해질 수 있다. 이를 위해, 제어 유닛(14)은, 내연기관의 상태에 따라서, 제 2 탱크(4)로부터, 제 2 급수 라인(12), 3/3 방향 제어 밸브(41), 제 1 급수 라인(11) 및 리턴 라인(7)을 통해 역으로 제 1 탱크(3) 내로의 송출을 실행할 수 있다. 이는, 예컨대 내연기관이 아이들링 상태에 있거나, 또는 부분 부하 작동 범위에 있거나, 또는 내연기관이 정지된 경우 수행될 수 있다.In addition, the water injection device 1 can also enable delivery from the second tank 4 into the first tank 3. For this purpose, the control unit 14, according to the state of the internal combustion engine, from the second tank 4, the second water supply line 12, the 3/3 directional control valve 41, the first water supply line 11 And the feed back into the first tank 3 can be executed in reverse through the return line 7. This can be done, for example, when the internal combustion engine is in an idling state, in a partial load operating range, or when the internal combustion engine is stopped.

물론, 또 다른 실시예들, 및 설명한 실시예들의 혼합 형태들도 가능하다.Of course, other embodiments, and mixed forms of the described embodiments are also possible.

Claims (10)

내연기관의 물 분사 장치(1)로서, 물을 분사하기 위한 적어도 하나의 제 1 물 인젝터(2), 물의 저장을 위한 적어도 하나의 제 1 탱크(3), 물의 저장을 위한 적어도 하나의 제 2 탱크(4), 상기 제 1 탱크(3)로부터 상기 물 인젝터(2)로의 적어도 하나의 제 1 급수 라인(11), 상기 제 2 탱크(4)로부터 상기 제 1 급수 라인(11)으로의 적어도 하나의 제 2 급수 라인(12), 및 상기 제 1 급수 라인(11) 내에 배치된 펌프(5)를 포함하는, 상기 물 분사 장치에 있어서,
상기 제 1 급수 라인(11) 내에서, 상기 제 1 물 탱크(3)와 상기 펌프(5) 사이에 3/3 방향 제어 밸브(41)가 배치되며, 상기 제 2 급수 라인(12)은 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)로 통해 있는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.A water injection device 1 of an internal combustion engine, comprising: at least one first water injector 2 for injecting water, at least one first tank 3 for storage of water, at least one second for storage of water Tank 4, at least one first feed water line 11 from the first tank 3 to the water injector 2, at least from the second tank 4 to the first feed water line 11. In the water injection device comprising a second water supply line 12, and a pump 5 disposed in the first water supply line 11,
In the first water supply line 11, a 3/3 directional control valve 41 is disposed between the first water tank 3 and the pump 5, and the second water supply line 12 is A water jet device, which is characterized in that it is through a 3/3 directional control valve (41). 제 1 항에 있어서,
상기 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 1 위치에서 상기 제 1 탱크(3)와 상기 물 인젝터(2) 사이의 연결이 제공되고, 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 2 위치에서 상기 제 2 탱크(4)와 상기 물 인젝터(2) 사이의 연결이 제공되며, 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 위치에서 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)에 접하는 모든 라인(11a, 11b, 12)이 폐쇄되는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method of claim 1,
A connection between the first tank 3 and the water injector 2 is provided at a first position of the 3/3 directional control valve 41, and a second position of the 3/3 directional control valve 41. In this connection is provided between the second tank 4 and the water injector 2, all of which contact the 3/3 directional control valve 41 at a third position of the 3/3 directional control valve 41. Water injection device, characterized in that the lines (11a, 11b, 12) are closed. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 펌프(5)는 제 1 방향으로, 그리고 상기 제 1 방향에 반대되는 제 2 방향으로 송출할 수 있는 복동식 펌프(5)로서 형성되는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method according to claim 1 or 2,
The pump (5) is characterized in that it is formed as a double-acting pump (5) capable of delivering in the first direction and in the second direction opposite to the first direction. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 라인(11)에서 상기 펌프(5)와 상기 물 인젝터(2) 사이의 영역(11b)으로부터 분기되어 상기 제 1 탱크(3)로 복귀하는 리턴 라인(7)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method according to any one of claims 1 to 3,
It further comprises a return line 7 branching out of the region 11b between the pump 5 and the water injector 2 in the first line 11 and returning to the first tank 3. Water spray device. 제 4 항에 있어서,
상기 리턴 라인(7) 내에서 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)로부터 상기 제 1 탱크(3)로의 방향으로만 물의 유동을 허용하는 체크 밸브(8)가 상기 리턴 라인(7) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method of claim 4, wherein
In the return line 7 a check valve 8 is arranged in the return line 7 which permits the flow of water only in the direction from the 3/3 directional control valve 41 to the first tank 3. Water spray device, characterized in that. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 물 분사 장치(1)는 상기 펌프(5)를 구동하기 위한 모터(M) 및/또는 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제어를 위한 제어 유닛(14)을 포함하며, 상기 제어 유닛(14)은 상기 내연기관의 작동 상태에 따라 제어를 실행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method according to any one of claims 1 to 5,
The water injection device 1 comprises a control unit 14 for controlling the motor M for driving the pump 5 and / or the 3/3 directional control valve 41, the control unit 14 is characterized in that it is designed to execute the control in accordance with the operating state of the internal combustion engine. 제 6 항에 있어서,
상기 제어 유닛(14)은, 상기 내연기관이 아이들링 상태에 있거나, 또는 부분 부하 작동 범위에 있거나, 또는 정지 상태에 있다면, 상기 제 2 탱크(4)로부터 상기 제 1 탱크(3)로의 유체 유동이 수행되는 방식으로 제어를 실행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method of claim 6,
The control unit 14 has a fluid flow from the second tank 4 to the first tank 3 when the internal combustion engine is in an idling state, in a partial load operating range, or in a stationary state. A water injection device, characterized in that it is designed to carry out the control in the manner performed. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 제어 유닛(14)은, 내연기관이 정지된다면, 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)가 상기 3/3 방향 제어 밸브(41)의 제 3 위치로 전환되는 방식으로 제어를 실행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method according to claim 6 or 7,
The control unit 14 is designed to execute control in such a way that, if the internal combustion engine is stopped, the 3/3 directional control valve 41 is switched to the third position of the 3/3 directional control valve 41. Water spray device, characterized in that. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 유닛(14)은, 내연기관이 아이들링 상태에 있거나, 또는 부분 부하 작동 범위에 있거나, 또는 정지 상태에 있다면, 제 2 탱크(4)로부터 제 1 탱크(3)로의 유체 유동이 수행되는 방식으로 제어를 실행하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 물 분사 장치.The method according to any one of claims 6 to 8,
The control unit 14 is such that the fluid flow from the second tank 4 to the first tank 3 is carried out if the internal combustion engine is in the idling state, in the partial load operating range, or in the stationary state. A water spray device, characterized in that it is designed to carry out control. 차량의 내연기관으로서, 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 물 분사 장치(1)를 포함하는, 상기 내연기관에 있어서,
상기 물 분사 장치(1)의 분사는 직접 연소실(15) 내로 및/또는 흡기관 내로 수행되는, 내연기관.In the internal combustion engine, the internal combustion engine comprising a water injection device (1) according to any one of claims 1 to 9,
The injection of the water injection device (1) is carried out directly into the combustion chamber (15) and / or into the intake pipe.
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