本發(fā)明涉及用于提供水的設(shè)備和用于控制電泵來提供水用于噴射到發(fā)動機的燃燒室中的方法與設(shè)備。

背景技術(shù)：

本發(fā)明從用于提供水的設(shè)備出發(fā)或從用于控制電泵的方法出發(fā)或從用于控制電泵的設(shè)備出發(fā)，為此目的，分別將水噴射到發(fā)動機的燃燒室中。在文獻(xiàn)DE 3928611 A1中已經(jīng)公開了將水噴射到發(fā)動機的燃燒室中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的用于提供水的設(shè)備、根據(jù)本發(fā)明的用于控制電泵來提供水的方法和根據(jù)本發(fā)明的用于控制電泵來提供水用于將水噴射到發(fā)動機的燃燒室中的設(shè)備具有這樣的優(yōu)點：通過特別簡單的設(shè)備或操控進(jìn)行主水箱的再補滿，在該主水箱中包含用于噴射所需的水。除了該原本設(shè)置的電泵之外，不需要其它電操作的元件用于該重新的再補滿。通過激活電泵的泵運行，能夠借助抽吸射流泵特別簡單地實現(xiàn)泵運行。在此，尤其有利地是：除泵運行的激活之外，該抽吸射流泵不具有其它主動操控的元件，使得取消了其它電纜連接或操控機構(gòu)。這樣能夠通過在另一水箱中包含的水進(jìn)行主水箱的特別簡單的再補滿。

其它優(yōu)點和改善通過從屬權(quán)利要求的特征得出。對于在多氣缸發(fā)動機中的使用，電泵能夠或直接與水軌道或借助另一高壓泵與水軌道連接，以預(yù)給定的壓力將水帶入到該水軌道中。這樣的水軌道之后適用于供給多個噴水器。能夠特別簡單地進(jìn)行向內(nèi)燃機進(jìn)氣管中的噴射。此外，也能夠直接噴射到燃燒室中，其中，這提供這樣的優(yōu)點：燃燒室的特別熱的部位直接被充注。

另一可能方案在于產(chǎn)生燃料和水的乳化液，該乳化液之后被噴射到內(nèi)燃機中。在該方法的情況下，每個氣缸僅能夠使用一個噴射閥。為了矯正電泵的錯誤操控，尤其在回流管道中也能夠設(shè)置限壓閥，尤其設(shè)置純機械限壓閥。尤其能操控地構(gòu)成電泵，使得在需要時能夠接通或切斷該電泵。這避免了用于泵的運行的不必要的能量消耗和通過泵的運行產(chǎn)生的干擾噪聲。

泵尤其在主箱中的液位低的時候被接通，即泵運行被激活。此外，泵運行也能夠與另一水箱的液位有關(guān)地被激活。這樣保證：泵運行總是只在水能夠從另一水箱被泵入主水箱時、即在另一水箱中的水可供使用時進(jìn)行。此外，由于泵運行的激活與車輛的運行數(shù)據(jù)有關(guān)，這樣的泵運行能夠被放入在另一水箱中有較多量的水可供使用的階段中，或者放入由于發(fā)動機的運行條件而不能發(fā)覺泵運行噪聲的階段中。

附圖說明

在視圖中示出本發(fā)明的實施例并且在接下來描述中詳細(xì)說明。

圖1-3示出在發(fā)動機的情況下的噴水裝置的不同構(gòu)型和

圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于提供水來噴射到燃燒室中的設(shè)備。

具體實施方式

圖1中示意性示出發(fā)動機，即帶有氣缸10的內(nèi)燃發(fā)動機。在氣缸10中，通過活塞100限定燃燒室101。通過進(jìn)氣管11將用于燃燒的空氣以及通過燃料噴射器13將用于在氣缸10中的燃燒的燃料輸送給氣缸10或燃燒室101。在此產(chǎn)生的廢氣通過排氣管12從氣缸10中排走。這里，內(nèi)燃發(fā)動機是在圖1中僅示意性示出的常見的汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機。尤其不示出其它控制元件如空氣進(jìn)氣閥和廢氣排氣閥、用于影響通過進(jìn)氣管11的空氣流的器件(例如節(jié)氣門)、火花塞或電熱塞和常見的汽油機和柴油機的其它元件，因為這些元件對本發(fā)明的理解是不重要的。在圖1中還示出將水噴射到進(jìn)氣管11中的裝置。該噴水裝置包括水箱2，該水箱通過連接管道5與電泵1連接。通過連接管道5，水能夠從水箱2中流向電泵1或由電泵1從水箱中吸出。電泵1的借助連接管道5與水箱2連接的一側(cè)在下面被稱作輸入口。電泵1還具有高壓出口，該高壓出口借助連接管道5與水軌道3連接。水軌道3是壓力存儲器，電泵能夠用水充注該壓力存儲器并且給該壓力存儲器施加以壓力。尤其在噴射到進(jìn)氣管中的情況下，壓力相對較小，使得水軌道3也能夠被構(gòu)成為簡單的軟管或軟管分配器。水軌道3之后借助另一連接管道5與噴水器4連接，該噴水器通入進(jìn)氣管11。在水箱2中的水由此經(jīng)電泵1的輸入口被輸送并且在泵1的高壓出口處以提高的壓力可供使用。所述水之后被暫時存儲在水軌道3中直至通過噴水器4的相應(yīng)的開口被噴射到進(jìn)氣管11中。

在水軌道3上也能夠連接多個噴水器4，這些噴水器用水供給多個氣缸10。尤其在如現(xiàn)今在車輛中常見的那樣的多氣缸發(fā)動機的情況下，這是這樣一種構(gòu)型：借助該構(gòu)型能夠?qū)γ總€氣缸個別地供應(yīng)與該氣缸協(xié)調(diào)的水量。

通過水噴射到進(jìn)氣管11中，在氣缸10的燃燒室101中，與通過燃料噴射器13噴入的燃料一起產(chǎn)生空氣、燃料和水的混合物。之后，通過相應(yīng)的點火，即或通過火花塞或通過在柴油發(fā)動機的情況下的自燃過程，在氣缸10的燃燒室中進(jìn)行燃料-空氣混合物的燃燒。通過在該空氣-燃料混合物中包含的水，在氣缸10中進(jìn)行燃燒室101的有效冷卻，由此降低燃燒溫度并且在應(yīng)用于汽油發(fā)動機中情況下減小爆震趨勢。因此能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化的點火時刻，該點火時刻對汽油發(fā)動機的效率或消耗起正面作用。在汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機的情況下也還能夠減少有害廢氣的產(chǎn)生。因此，將水帶入燃燒室是這樣一種措施，借助該措施能夠正面影響在氣缸10的燃燒室中的燃燒質(zhì)量。通過該措施既能夠正面影響廢氣的質(zhì)量也能夠正面影響氣缸10的熱負(fù)載、功率和燃料需求。

在圖2中同樣示出帶有將水噴射到氣缸10的燃燒室中的裝置的發(fā)動機。用參考標(biāo)記10,11,12,13,1,2,3,4,5,100,101又表示與在圖1中相同的物體。但是與圖1不同，噴水器4不是布置成通入進(jìn)氣管11中，而是直接布置在氣缸10的燃燒室101中。相比水噴射到進(jìn)氣管中，水直接噴射到氣缸10的燃燒室中需要明顯更高的壓力。為了將水噴射到進(jìn)氣管11中，幾個bar的水壓已足夠。由于在空氣進(jìn)氣閥向進(jìn)氣管11的方向已經(jīng)關(guān)閉并且氣缸處于壓縮階段中時可以進(jìn)行向氣缸10的燃燒室中的噴射，因此，為了將水噴射到燃燒室中需要明顯更高的直至200bar數(shù)量級的壓力。因此，在水軌道3中必須用明顯更高的壓力存儲水，以便能夠?qū)崿F(xiàn)將水直接噴射到氣缸10的燃燒室中。為此，高壓泵6布置在電泵1后面。高壓泵6的數(shù)入口借助連接管道5與電泵1的高壓出口連接。高壓泵6的高壓出口借助連接管道5與水軌道3連接。這樣實現(xiàn)一種布置，在該布置的情況下產(chǎn)生足夠高的壓力，以便能夠?qū)崿F(xiàn)將水直接噴射到發(fā)動機的燃燒室中。

在圖3中示出帶有噴水系統(tǒng)的發(fā)動機的另一形式。用參考標(biāo)記1,2,3,4,5,10,11,12,13,100,101又表示與在圖1中相同的物體。在圖3中，另外還示出帶有燃料箱21的燃料供給系統(tǒng)，該燃料箱通過連接管道5與前級泵22連接。該前級泵22借助連接管道5與高壓泵6連接。高壓泵6之后通過連接管道5與軌道3連接。這里，高壓泵6具有兩個輸入口接口，其中，一個輸入口接口與電泵1連接，通過該電泵來泵水，并且高壓泵6的另一輸入口接口與燃料前級泵22連接。高壓泵6泵兩種介質(zhì)，并且在它的高壓出口處以適合于直接噴射到燃燒室中的壓力提供兩種液體的乳化液。由于燃料和水通常不會混合，給水添加乳化劑，使得通過水和燃料的混合來形成燃料和水的乳化液。之后，該乳化液在軌道3中以相應(yīng)的高壓被存儲并且通過噴射器4直接噴射到氣缸10的燃燒室101中。由此，通過噴射器4同時將燃料和水噴射到燃燒室101中。

帶有噴水的內(nèi)燃發(fā)動機的其它變型方案同樣是可能的并且通過圖1至3中示出的發(fā)動機的變型得出。例如也能夠同樣伴有將水噴射到進(jìn)氣管中或直接噴射到氣缸中地進(jìn)行燃料噴射到進(jìn)氣管中。向進(jìn)氣管中和氣缸中的雙重燃料噴射能夠用作為其它的變型方案。在多氣缸發(fā)動機的情況下，可以僅使個別的氣缸，尤其高熱負(fù)載的氣缸被設(shè)置用于噴水。

現(xiàn)在，在圖4中示出根據(jù)本發(fā)明的用于將水噴射到發(fā)動機的燃燒室101的系統(tǒng)。出于簡化原因未示出帶有氣缸10、進(jìn)氣管11和排氣管12的發(fā)動機。以參考標(biāo)記1,2,3和4又表示帶有相同功能的、如在圖1至3中一樣的相同物體。但是與之前圖示不同，根據(jù)本發(fā)明的、用于提供水來將水噴射到發(fā)動機的燃燒室中的該設(shè)備不僅具有水箱2，而且還具有另一水箱7。為了更清楚的區(qū)分，水箱2在下面被稱為主水箱并且水箱7被稱為另一水箱。在圖4中示出噴水系統(tǒng)，該噴水系統(tǒng)僅具有一個電泵1并且不具有高壓泵6。因此，這里是噴入到進(jìn)氣管11的噴水閥。當(dāng)該系統(tǒng)相應(yīng)地被考慮用于將水直接噴到燃燒室101中時，則必須相應(yīng)地在電泵1后面還設(shè)置高壓泵6，該高壓泵則本身與水軌道3連接。

在圖4中，在水軌道3和電泵1的高壓出口之間的連接管道5上連接有回流管道51。該回流管道51之后進(jìn)入抽吸射流泵8中，并且具體是在抽吸射流泵8的驅(qū)動噴射接口處。抽吸射流泵8以吸入接口借助管道5還與另一水箱7連接。抽吸射流泵8的高壓出口借助管道5與主水箱2連接。抽吸射流泵8的作用方式如下：當(dāng)通過抽吸射流泵8泵水時，則在抽吸射流泵8的內(nèi)部形成向主水箱2方向上的流動。在此，該流動這樣通過收縮部，即通過文杜里噴嘴(Venturi噴嘴)被擠壓，使得形成抽吸噴束，該抽吸噴束由于摩擦力而將空氣分子或水分子從水箱7中一起帶走并且同樣地輸送到主水箱中。因此，通過經(jīng)回流管道51被引導(dǎo)的水束產(chǎn)生從另一水箱7向主水箱2方向的泵作用。由此，當(dāng)穿過回流管道51的足夠水流被引導(dǎo)流經(jīng)抽吸射流泵8時，抽吸射流泵8則這樣引起將水從另一水箱7中泵入主水箱2中。

這樣的抽吸射流泵的優(yōu)點在于：這樣的抽吸射流泵絕對沒有運動的或被操作的元件。抽吸射流泵的泵作用簡單地通過流經(jīng)回流管道51的水流向主水箱2方向穿過抽吸射流泵8而形成。這樣的抽吸射流泵以此表示為特別簡單的元件，借助該抽吸射流泵能夠?qū)⑺畯牧硪凰?中泵入主水箱2中。

通過在電控制導(dǎo)線31上的相應(yīng)的信號，電泵1由與之聯(lián)系的控制器30所操控，即通過控制器30的相應(yīng)信號任意地接通或切斷電泵1。對于什么時候激活電泵的問題，發(fā)動機的不同運行模式是起決定作用的。電泵1的第一正常運行在發(fā)動機帶有噴水地運行時是必需的。在該正常運行的情況下，電泵1因此被接通并且將水以相應(yīng)提高的壓力從主水箱2泵入水軌道3中。由于在該運行中通過回流管道51而有相應(yīng)的水流流經(jīng)抽吸射流泵8，水也從另一水箱7中被泵入主水箱2中。因此，從主水箱2中取出的水量至少部分地由從另一水箱7泵入到主水箱2的水流入所代替。通常在此這樣設(shè)計抽吸射流泵8的泵功率：通過噴射從主水箱2中取出的水量的僅一部分被代替，即通常這樣設(shè)計抽吸射流泵8的輸送功率：從主水箱2中的平均取水量僅部分地被代替。

當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機不帶噴水而運行時，能夠設(shè)置噴水系統(tǒng)的另一運行狀態(tài)。當(dāng)不進(jìn)行將水噴入到燃燒室101時，則沒有水從電泵1中輸送到軌道3中。當(dāng)電泵1在該運行狀態(tài)中被激活時，水流經(jīng)回流管道51流經(jīng)抽吸射流泵8并且因此產(chǎn)生從另一水箱7向主水箱2方向的泵作用。該泵運行因此僅引起從另一水箱7中向主水箱2方向的泵水。

由于在發(fā)動機運行時，噴水有意義的階段與噴水無意義的階段交替，則其中不進(jìn)行噴水的運行階段能夠選擇式地被用于切斷電泵1或用于純的泵運行。因此，電泵1以有利方式不持續(xù)運行，而僅當(dāng)電泵1的運行是有利的時候才運行，即當(dāng)因為水被噴射到發(fā)動機中或因為要進(jìn)行從另一水箱7向主水箱2方向泵水的泵運行時。因此，通過電泵1的相應(yīng)操控能夠減少用于電泵運行的能量耗費。此外，電泵1或抽吸射流泵8的這樣的運行總是伴有一定的噪聲產(chǎn)生。在帶有噴水的運行期間，由于之后的水從水箱2中向水軌道3的必要輸送而不能避免這些附加的噪聲。但是，對于純的泵運行能夠使用發(fā)動機或車輛的這樣的運行階段，在這些階段中，通過發(fā)動機總歸產(chǎn)生強的噪聲，使得通過電泵1或抽吸射流泵8的運行的附加噪聲能夠不被裝有該發(fā)動機的車輛的使用者發(fā)覺。這樣，保持整個系統(tǒng)的噪聲產(chǎn)生是小的。

另一水箱2在裝有發(fā)動機的車輛中這樣被裝入：由不同的來源將水引向所述另一水箱2。車輛中的水源在這里例如是空調(diào)的運行，在該空調(diào)的情況下，在汽化器上形成冷凝水。用于在車輛中獲得水的另一可能方案在于：收集雨水。用于獲得水的另一可能方案在于：在燃燒室中蒸發(fā)的水在車輛的廢氣系統(tǒng)中從發(fā)動機的廢氣中重新被冷凝并且之后相應(yīng)地引向另一水箱7。通過車輛的相應(yīng)控制器，例如也通過這里示出的控制器30能夠通過相應(yīng)的傳感器信號的分析處理識別：是否該車輛正處于這樣的條件中，在這些條件中給另一水箱7補充水。在空調(diào)的情況下能夠計算例如溫度，空氣壓力和空氣濕度以及由此在空調(diào)的冷凝器中積聚的水量。通過對雨刷器上的信號的分析處理能夠識別：車輛處于雨中并且因此將雨水引向水箱7?；谕ㄟ^進(jìn)氣管11吸入的空氣的空氣濕度以及基于噴射到燃燒室101中的水量和相應(yīng)的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)，能夠計算：是否在車輛的廢氣裝置中產(chǎn)生冷凝水。這也能夠求得：是否在另一水箱7中包含相應(yīng)的水量。

電泵的操控與另一水箱7及主水箱2的液位和發(fā)動機的其它條件有關(guān)地進(jìn)行。與當(dāng)主水箱2具有還能夠?qū)崿F(xiàn)相對較長的運行時間而無需再次充注的水量時相比，當(dāng)例如主水箱2僅具有小水量的狀態(tài)時，對于電泵1的操控，在此產(chǎn)生的噪聲沒有那么重要。當(dāng)基于車輛的運行數(shù)據(jù)而不能預(yù)計另一水箱7中還有時，電泵1的運行同樣是沒有意義的。替代地也能夠設(shè)置：總是在水箱2快要空的時候激活泵運行。能考慮許多運行方案，這些運行方案滿足不同的要求，如主水箱2中的足夠的液位，通過電泵1的小的能量消耗或通過電泵1的小的噪聲產(chǎn)生。

在圖4中還示出了限壓閥9，該限壓閥與回流管道51和水箱2連接。當(dāng)通過電泵1的錯誤運行或在抽吸射流泵堵塞的情況下，在軌道3中引起過高的水壓時，這樣能夠通過限壓閥9建立回流管道51和主水箱2之間的連接。能夠通過打開限壓閥9降低水軌道3中的過壓力。不帶有這種限壓閥的系統(tǒng)也是可能的。限壓閥9純機械地構(gòu)成，該泄壓閥在一定的壓力下打開。

在圖1至4中不示出用于避免顆粒的過濾器，但是，這些過濾器通常在所有液體的情況下使用。通常，為了保護每個泵或閥布置有過濾器，以便保護泵和閥防止水中的顆粒。由于顆粒過濾器對于本發(fā)明的理解并不是必需的，則在圖1至4中不示出該顆粒過濾器。

此外，在圖1至4中，在水箱中不示出液位傳感器。水箱的液位能夠通過通常是浮標(biāo)或類似裝置的狀態(tài)傳感器，或通過液體流入或流出水箱的監(jiān)控被確定。這樣的液位傳感器的選擇或這樣的狀態(tài)傳感器的通過所估計的水流入和水流出的替代的選擇通常根據(jù)成本角度而定并且因此對于本發(fā)明的功能也不重要。這里，從成本的角度也許能夠代替：設(shè)置狀態(tài)傳感器用于主水箱2，而通常通過對車輛運行數(shù)據(jù)的觀察和基于此的估計求得另一水箱7的液面。