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Patent Searching and Data


Title:
COMBUSTION ENGINE UNIT COMPRISING A HUMIDIFYING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/031144
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a combustion engine unit comprising: a combustion engine; a device for humidifying the intake air of the combustion engine through which the intake air and water flow and come into contact with one another; a device mounted upstream from the humidifying device while serving to heat the intake air and/or water, and; an exhaust pipe of the combustion engine (1). A condenser (5) for recovering water from the exhaust gas is mounted inside said exhaust pipe (4), and a water recovery line (13) is provided that leads from the condenser (5) to the humidifying device (2). The recirculation of the water extracted from the exhaust gas and the use of this water for humidifying the intake air eliminates the need for feeding any fresh water whatsoever into the system or requires only a small amount of fresh water to be fed into the system.

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Inventors:
KRANEIS WULF (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/002103
Publication Date:
April 07, 2005
Filing Date:
September 21, 2004
Export Citation:
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Assignee:
MUNTERS EUROFORM GMBH CARL (DE)
KRANEIS WULF (DE)
International Classes:
F02B29/04; F02B47/02; F02M25/028; F02M31/08; F02M31/087; F02M31/10; F02B37/00; (IPC1-7): F02M25/022; F02B29/04; F02B47/02
Domestic Patent References:
WO2003001046A22003-01-03
WO2002075141A12002-09-26
Foreign References:
EP1076169A22001-02-14
EP0233157A21987-08-19
EP1076168A22001-02-14
EP0916836A21999-05-19
DE19538067A11997-04-17
EP0305351A21989-03-01
Attorney, Agent or Firm:
Döring, Wolfgang (Düsseldorf, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Brennkraftmaschineneinheit mit einer Brennkraftma schine, einer Einrichtung zur Befeuchtung der Einlaß luft der Brennkraftmaschine, durch die die Einlaßluft und Wasser strömen und miteinander in Kontakt treten, einer stromauf der Befeuchtungseinrichtung angeordne ten Vorrichtung zum Erwärmen der Einlaßluft und/oder des Wassers und einer Abgasleitung der Brennkraftma schine, dadurch gekennzeichnet, daß in der Abgaslei tung (4) ein Kondensator (5) zur Wasserrückgewinnung aus dem Abgas angeordnet ist und eine vom Kondensator (5) zur Befeuchtungseinrichtung (2) führende Wasser rückführleitung (7) vorgesehen ist.
2. Brennkraftmaschineneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vorrichtung zum Erwärmen der Einlaßluft um einen von der Einlaßluft und vom Abgas oder dem Kühlwasser der Brennkraftma schine (1) durchströmten Wärmetauscher handelt.
3. Brennkraftmaschineneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vorrichtung zum Erwärmen des Wassers um einen vom rückgewonnenen Was ser und vom Abgas oder dem Kühlwasser der Brennkraft maschine (1) durchströmten Wärmetauscher handelt.
4. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche,. dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Kondensator (5) um einen Abgas/LuftWärmetauscher handelt.
5. Brennkraftmaschineneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (5) von einem Ven tilator (6) mit Luft beaufschlagt wird.
6. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenn kraftmaschine (1) einen Turbolader aufweist und die Befeuchtungseinrichtung (2) stromauf des Kompressors (16) des Turboladers angeordnet ist.
7. Brennkraftmaschineneinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen Kompressor (16) und Brennkraftmaschine (1) einen von der komprimierten erwärmten und befeuchteten Einlaßluft und Umgebungs luft durchströmten, der Befeuchtungseinrichtung (2) nachgeschalteten Luft/LuftWärmetauscher (14) zum Abkühlen der komprimierten Einlaßluft aufweist.
8. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Brennkraftmaschine (1) und Kondensator (5) ein vom rückgewonnenen Wasser und dem Abgas durchströmter Wärmetauscher (18) zum Erhitzen des rückgewonnenen Wassers angordnet ist.
9. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem vom rückgewonnenen Wasser und dem Kühlwasser der Brenn kraftmaschine (1) durchströmten Wärmetauscher (10) ein konventioneller Kühlwasserkühler (11) nachbzw. parallel geschaltet ist.
10. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Be feuchtungseinrichtung (2) von der Einlaßluft und vom rückgewonnenen Wasser im Kreuzstrom durchströmt wird.
11. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Be feuchtungseinrichtung (2) einen oder mehrere Riesel körper aufweist.
12. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Vorrichtung zum Erwärmen der Einlaßluft um einen in der Abgasleitung (4) angeordneten, von Umgebungs luft und Abgas durchströmten Wärmetauscher (20) han delt, an den eine zur Befeuchtungseinrichtung (2) führende Leitung (21) für die erwärmte Umgebungsluft (Einlaßlfut) angeschlossen ist.
13. Brennkraftmaschineneinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Luft/LuftWärmetauscher (14) zum Abkühlen der komprimierten Einlaßluft mit dem Wärmetauscher (20) in der Abgasleitung (4) gekoppelt ist und letzterer mit der erwärmten Umgebungsluft des Luft/LuftWärmetauschers (14) beaufschlagt wird.
14. Brennkraftmaschineneinheit nach einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Be feuchtungseinrichtung (2) ein Tropfenabscheider nach geschaltet ist.
Description:
Brennkraftmaschineneinheit mit Befeuchtungseinrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschi- neneinheit mit einer Brennkraftmaschine, einer Einrichtung zur Befeuchtung der Einlaßluft der Brennkraftmaschine, durch die die Einlaßluft und Wasser strömen und miteinander in Kontakt treten, einer stromauf der Befeuchtungseinrich- tung angeordneten Vorrichtung zum Erwärmen der Einlaßluft und/oder des Wassers und einer Abgasleitung der Brennkraft- maschine.

Es ist bekannt, die Einlaßluft von Brennkraftmaschinen zu befeuchten, um auf diese Weise den NOx-Gehalt im Abgas der Brennkraftmaschine zu reduzieren. Hierzu gibt es eine Reihe von Veröffentlichungen, die sich mit Brennkraftmaschinen mit oder ohne Turbolader befassen und diverse Wege zur Be- feuchtung der Einlaßluft vorschlagen. Um eine angemessene Befeuchtung zu erreichen, werden entweder die Einlaßluft oder das Wasser oder beide vor dem Kontakt in der Befeuch- tungseinrichtung erwärmt, wobei zum Erwärmen die Energie des Kühlwassers oder der Abgase der Brennkraftmaschine über geeignete Wäremtauscher genutzt wird. Eine derartige Brenn- kraftmaschineneinheit, die die Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 aufweist, ist beispielsweise in der WO 02/075141 A1 beschrieben.

Das für die Befeuchtung benötigte Wasser wird bei derarti- gen bekannten Brennkraftmaschineneinheiten in Tanks aufbe- wahrt und der Befeuchtungseinrichtung zugeführt. Bei Brenn- kraftmaschineneinheiten von Schiffen wird das für die Be- feuchtung benötigte Wasser hauptsächlich als Salzwasser dem Medium entnommen, in dem sich das Schiff bewegt. Bei dieser Lösung müssen keine Tanks zur Speicherung des für die Be- feuchtung benötigten Wassers mitgeführt werden. Andere mo- bile Einheiten, wie Kraftfahrzeuge, benötigen jedoch derar- tige Tanks zur Mitführung des für die Befeuchtung verwende- ten Wassers.

Bei einer Befeuchtung mit Salzwasser (beispielsweise bei Schiffen) müssen die mit dem Salzwasser in Berührung tre- tenden Teile der Brennkraftmaschineneinheit aus korrosions- festen Werkstoffen, die darüber hinaus druckfest sein müs- sen, hergestellt werden, wodurch die Herstellkosten und Betriebskosten von derartigen Anlagen hoch sind. Wie er- wähnt, tritt bei mobilen Systemen der Nachteil auf, daß erhebliche Wassermengen mitgeführt werden müssen, die für eine hohe NOx-Reduktion erforderlich sind, wodurch das Gesamtgewicht (Brennkraftmaschineneinheit und Tank) von derartigen mobilen Einheiten stark erhöht und deren Lade- kapazität verringert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschineneinheit der angegebenen Art zu schaffen, bei der sich die Befeuchtung der Einlaßluft auf besonders wirtschaftliche Weise durchführen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Brennkraftma- schineneinheit der eingangs wiedergegebenen Art dadurch ge- löst, daß in der Abgasleitung ein Kondensator zur Wasser- rückgewinnung aus dem Abgas angeordnet ist und eine vom Kondensator zur Befeuchtungseinrichtung führende Wasser-

rückführleitung vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Lösung basiert auf dem Grundgedanken, das im Abgas in Form von Wasserdampf enthaltene und aus der eigentlichen Verbrennung des Brennstoffes in der Brennkraftmaschine und der erfin- dungsgemäß durchgeführten Befeuchtung der Einlaßluft resul- tierende Wasser zurückzugewinnen und hiermit die Befeuch- tungseinrichtung zu beaufschlagen. Da durch die Verbrennung permanent Wasserdampf im Abgas gebildet wird, wird daher nicht nur der durch die Befeuchtung der Einlaßluft erzeugte Wasserdampf im Abgas zurückgewonnen, sondern auch der durch die Verbrennung selbst erzeugte Wasserdampf, so daß im Be- trieb der Brennkraftmaschine permanent ausreichend Wasser zur Beaufschlagung der Befeuchtungseinrichtung zur Verfü- gung steht. Es wird daher überhaupt kein zusätzliches Was- ser bzw. nur wenig zusätzliches Wasser benötigt, das in das System eingeführt werden muß. Derartiges zusätzliches Was- ser wird allenfalls in der Anlaufphase der Brennkraftma- schine, in einer Leerlaufphase derselben oder bei hohen Um- gebungstemperaturen benötigt, so daß der Aufwand in bezug auf die Lagerung bzw. Gewinnung des Befeuchtungswassers ge- ring ist. Die erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftma- schine ist daher insbesondere für mobile Einheiten, bei- spielsweise in Lastkraftwagen, geeignet, ohne daß große Wassertanks benötigt werden. Ferner können die Befeuch- tungseinrichtungen der Brennkraftmaschineneinheit aus preiswerten Werkstoffen hergestellt werden, da kein Salz- wasser mehr benötigt wird (auf Schiffen), wodurch die Her- stellkosten beträchtlich gesenkt werden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftmaschineneinheit kann beliebig ausgebildete Brennkraftmaschinen umfassen, beispielsweise Benzinmotoren, Dieselmotoren, die mit oder ohne Turbolader ausgestattet sind. Als Einrichtung zur Be- feuchtung der Einlaßluft der Brennkraftmaschine können be- kannte, für derartige Zwecke verwendete Einrichtungen Ver-

wendung finden, wenn diese Einrichtungen für einen geeig- neten Kontakt zwischen der Einlaßluft und dem für die Be- feuchtung verwendeten Wasser sorgen und hierdurch die Ein- laßluft in hinreichender Weise befeuchtet wird. Nur rein beispielhaft sei hierbei auf eine Befeuchtungseinrichtung verwiesen, wie sie in der WO 02/075141 AI beschrieben ist.

Die Befeuchtungseinrichtung kann dabei eine einzige Be- feuchtungsstufe oder mehrere hintereinander geschaltete Befeuchtungsstufen aufweisen. Vorzugsweise ist die Befeuch- tungseinrichtung als Rieselbefeuchter ausgebildet und weist daher einen oder mehrere Rieselkörper auf, die beispiels- weise von oben nach unten vom Wasser durchströmt werden, während sie in Querrichtung von der Einlaßluft durchströmt werden, wobei diese entsprechende Feuchtigkeit auf adiaba- tische Weise aufnimmt.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die Ausbil- dung der Befeuchtungseinrichtung der vorstehend beschrie- benen Weise beschränkt ist. So können, wie erwähnt, auch andere Systeme Verwendung finden, und Wasser und Luft kön- nen neben einem Kreuzstrom auch in Gleichstrom oder Gegen- strom kontaktiert werden.

Wesentlich ist, daß entweder die Einlaßluft oder das Wasser oder beide Medien vor dem Befeuchten in geeigneter Weise erwärmt werden, um die gewünschte Befeuchtung zu erreichen.

So führt beispielsweise genügend heißes Wasser von 60-100 °C oder auch über 100 °C (wenn beispielsweise ein über Atmosphärendruck liegender Druck nach einem Turbolader vorliegt) zu einer gewünschten hohen Befeuchtung der Ein- laßluft mit gleichzeitiger Erwärmung derselben. So können beispielsweise bei einer Vorlauftemperatur des Wassers von 90 °C durchaus 60-70 °C Lufttemperatur bei einer Feucht- kugeltempertur von über 50 °C erreicht werden.

Die zur Erwärmung der Einlaßluft und/oder des Wassers be- nötigte Wärmeenergie wird vorzugsweise dem Kühlwasser oder dem Abgas der Brennkraftmaschine über geeignete Wärmetau- scher entnommen. Derartige Systeme sind bekannt und müssen an dieser Stelle nicht im einzelnen erläutert werden.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftmaschineneinheit hat somit den Nachteil eines hohen Frischwasserverbrauches beim Stand der Technik nicht mehr, da das für die Befeuch- tung benötigte Wasser im Kreislauf geführt wird und nur we- nig Frischwasser zugeführt werden muß (beispielsweise dann, wenn die durchschnittliche Motorlast sehr gering und/oder die Umgebungstemperaturen sehr hoch sind). Unter den übli- chen Betriebsbedingungen, d. h. wenn das Luft/Brennstoff- Verhältnis Lambda in den heute üblichen Bandbreiten schwankt, kann sogar noch Wasser aus dem System abgegeben werden, d. h. es wird nicht der gesamte Wasserdampf im Abgas zur Befeuchtung der Einlaßluft benötigt. Durch den erfin- dungsgemäß konzipierten"geschlossenen"Wasserkreislauf kann darüber hinaus die Wasserqualität wesentlich besser auf die Eigenschaften der Befeuchtungseinrichtung (des Rie- selkörpers) eingestellt werden, so daß die Befeuchtungs- einrichtung eine besonders lange Lebenszeit erreicht. Durch eine dauernde Frischwasserzufuhr kann sich die Lebensdauer der Befeuchtungseinrichtung verkürzen.

Eine erste Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich da- durch aus, daß es sich bei der Vorrichtung zum Erwärmen der Einlaßluft um einen von der Einlaßluft und vom Abgas oder dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchströmten Wärme- tauscher handelt. Bei einer zweiten Ausführungsform handelt es sich bei der Vorrichtung zum Erwärmen des Wassers um einen vom rückgewonnenen Wasser und vom Abgas oder dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine durchströmten Wärmetau- scher. Beide Ausführungsformen können auch miteinander kom-

biniert sein. Im erstgenannten Fall wird die erwärmte Ein- laßluft in der Befeuchtungseinrichtung (Rieselkörper) abge- kühlt und die in der Luft enthaltene Wärmeenergie in Was- serdampf umgesetzt, mit dem die Brennkraftmaschine beauf- schlagt wird. Bei der zweiten Ausführungsform wird das aus dem Abgas rückgewonnene Wasser durch das Abgas oder das Kühlwasser der Brennkraftmaschine erhitzt, beispielsweise auf 60 bis 100 °C, und in der Befeuchtungseinrichtung mit der Einlaßluft kontaktiert, so daß sich ebenfalls vorwie- gend Wasserdampf bildet, mit dem die Verbrennungskraftma- schine beaufschlagt wird.

Bei dem erfindungsgemäß in der Abgasleitung der Brennkraft- maschine vorgesehenen Kondensator handelt es sich vorzugs- weise um einen Abgas/Luft-Wärmetauscher. Dieser Wärmetau- scher wird einerseits vom Abgas und andererseits von der Umgebungsluft durchströmt, wobei die Umgebungsluft dem Wärmetauscher unter Druck zugeführt werden kann, beispiels- weise mit Hilfe eines geeigneten Ventilators. Das als Was- serdampf im Abgas enthaltene Wasser wird hierdurch konden- siert, über einen geeigneten Sumpf aufgefangen und zur Be- feuchtungseinrichtung zurückgeführt. Eine Drehzahlregulie- rung des Ventilators kann über einen in der Abgasleitung angeordneten Sensor durchgeführt werden.

Der Kondensator kann auch ein Abgas/Wasser-Wärmetauscher sein.

Wenn die Brennkraftmaschine einen Turbolader aufweist, ist die Befeuchtungseinrichtung vorzugsweise stromauf des Kom- pressors des Turboladers angeordnet, so daß befeuchtete Luft (Wasserdampf) im Kompressor des Turboladers kompri- miert und danach der Brennkraftmaschine zugeführt wird.

Eine Befeuchtung der Einlaßluft im komprimierten Zustand, d. h. nach Passieren des Kompressors, ist erfindungsgemäß

ebenfalls möglich.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Brennkraftmaschi- neneinheit zwischen Kompressor und Brennkraftmaschine einen von der erwärmten befeuchteten Einlaßluft und Umgebungsluft durchströmten, der Befeuchtungseinrichtung nachgeschalteten Luft/Luft-Wärmetauscher zum Abkühlen der Einlaßluft auf.

Die Einlaßluft wird nach Verdichtung durch den Kompressor noch gekühlt, um den Füllungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern. Auf diese Weise wird zusätzliche Wärmeenergie gewonnen, die zur Erhitzung der Einlaßluft verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform kann daher die gesamte Einlaßluft über den dem Kompressor nachgeschalteten Luft/ Luft-Wärmetauscher geführt und in die Befeuchtungseinrich- tung eingeführt werden, oder es kann auf diese Weise zu- sätzliche erwärmte Einlaßluft erzeugt werden. Ein derar- tiger Luft/Luft-Wärmetauscher kann entfallen, wenn die Be- feuchtungseinrichtung stromab des Kompressors angeordnet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwi- schen Brennkraftmaschine und Kondensator ein vom rückge- wonnenen Wasser und dem Abgas durchströmter Wärmetauscher zum Erhitzen des rückgewonnenen Wassers angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird somit das rückgewonnene Wasser durch das Abgas erhitzt. Diese Ausführungsform kann mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform kombiniert sein, bei der das rückgewonnene Wasser vom Kühlwasser der Brenn- kraftmaschine erhitzt wird. Insgesamt hat diese Ausfüh- rungsform dne Vorteil, daß das System in sehr kurzer Zeit eine hohe Befeuchtung erzielt, weil hierbei die Aufhei- zungsphase des Kühlwassers der Brennkraftmaschine nicht berücksichtigt werden muß. Über eine drehzahlgeregelte Pumpe ist es möglich, die dem Abgas entnommene Wärmemenge zu steuern bzw. dadurch die Höhe der Befeuchtung zu regu-

lieren. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit von einem Temperatursensor erfolgen.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist dem vom rückgewonnenen Wasser und dem Kühlwasser der Brennkraftma- schine durchströmten Wärmetauscher ein konventioneller Kühlwasserkühler nach-bzw. parallel geschaltet. Wenn nicht die gesamte Motorwärme aus dem Kühlwasser in der Befeuch- tungseinrichtung umgesetzt werden soll, kann dieser konven- tionelle Kühlwasserkühler Anwendung finden.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschineneinheit anstelle der Erwärmung des aus dem Abgas rückgewonnenen Wassers oder zusätzlich zu dieser eine Vorrichtung zum Er- wärmen der Einlaßluft Verwendung findet, so handelt es sich bei dieser vorzugsweise um einen in der Abgasleitung ange- ordneten, von Umgebungsluft und Abgas durchströmten Wärme- tauscher, an den eine zur Befeuchtungseinrichtung führende Leitung für die erwärmte Umgebungsluft (Einlaßluft) ange- schlossen ist. Natürlich kann diese Ausführungsform auch mit der Ausführungsform kombiniert sein, bei der eine Er- wärmung des rückgewonnenen Wassers über das Kühlwasser der Brennkraftmaschine oder das Abgas derselben stattfindet.

Bei Weiterbildung dieser Ausführungsform ist der Luft/Luft- Wärmetauscher zum Abkühlen der (komprimierten) Einlaßluft mit dem Wärmetauscher in der Abgasleitung gekoppelt, wobei letzterer mit der erwärmten Umgebungsluft des Luft/Luft- Wärmetauschers beaufschlagt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen in'Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen er- läutert. Es zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brenn-

kraftmaschineneinheit ; Figur 2 eine schematische Darstellung entsprechend Figur 1 einer zweiten Ausführungsform einer Brennkraftmaschineneinheit ; Figur 3 eine schematische Darstellung entsprechend Figur 1 einer dritten Ausführungsform einer Brennkraftmaschineneinheit ; Figur 4 eine schematische Darstellung entsprechend Figur 1 einer vierten Ausführungsform einer Brennkraftmaschineneinheit ; Figur 5 eine schematische Darstellung entsprechend Figur 1 einer fünften Ausführungsform einer Brennkraftmaschineneinheit ; und Figur 6 eine schematische Darstellung entsprechend Figur 1 einer sechsten Ausführungsform einer Brennkraftmaschineneinheit.

Die in Figur 1 dargestellte Brennkraftmaschineneinheit be- sitzt eine Brennkraftmaschine 1, bei der es sich beispiels- weise um einen Dieselmotor handelt. Diese Brennkraftma- schine wird mit Einlaßluft versorgt, die bei 3 als Umge- bungsluft dargestellt ist. In der Einführungsleitung der Einlaßluft befindet sich eine Befeuchtungseinrichtung 2 in der Form von einem oder mehreren Rieselkörpern, die in Querrichtung von der Einlaßluft 3 durchströmt werden.

Die entsprechende Brennstoffversorgung der Brennkraftma- schine 1 sowie weitere Einzelheiten derselben sind nicht dargestellt und spielen für die vorliegende Erfindung keine Rolle. Wichtig ist, daß die Brennkraftmaschine 1 einen

Kühlwasserkreis aufweist.

Das von der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Abgas wird über eine geeignete Abgasleitung 4 an die Atmosphäre abgegeben.

In der Abgasleitung 4 befindet sich ein Kondensator 5 in der Form eines Luft/Luft-Wärmetauschers, bei dem die den Kondensator 5 durchströmenden Abgase über einen Ventilator 6 mit Umgebungsluft beaufschlagt werden. Auf diese Weise wird der durch die Verbrennung gebildete, im Abgas enthal- tene Wasserdampf sowie der durch die Befeuchtung der Ein- laßluft gebildete Wasserdampf auskondensiert und über eine Rückführleitung 7, in der eine geeignete Pumpe 8 angeordnet ist, zur Befeuchtungseinrichtung 2 zurückgeführt. Dieses Wasser, das über eine geeignete Leitung 13 zur Oberseite der Befeuchtungseinrichtung 2 (ein oder mehrere Rieselkör- per) gelangt, rieselt über die Rieselkörper nach unten und wird dabei von der die Rieselkörper in Querrichtung durch- strömenden Einlaßluft in der Form von Wasserdampf mitge- führt.

In der Wasserrückführleitung 7 ist ein Wärmetauscher 10 an- geordnet, der vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine 1 und vom über die Leitung 7 zurückgeführten Wasser durchflossen wird. Durch diesen Wärmetauscher 10 wird das zurückgeführte Wasser erwärmt, beispielsweise auf eine Temperatur zwischen 70 und 100 °C. Wenn nicht die gesamte Motorwärme des Kühl- wassers in der Befeuchtungseinrichtung 2 umgesetzt werden soll, wird beispielsweise über einen Thermostat 12 ein her- kömmlicher Kühlwasserkühler 11 zugeschaltet, der eine Küh- lung des im Kreislauf geführten Kühlwassers bewirkt.

Es versteht sich, daß die hier dargestellte Brennkraftma- schineneinheit ohne weiteres mit einem Turbolader versehen sein kann, dessen Kompressor zwischen Befeuchtungseinrich- tung 2 und Brennkraftmaschine 1 und dessen Turbine in die

Abgasleitung 4 der Verbrennungsmaschine geschaltet sein kann. An der Funktionsweise der Einheit ändert sich hier- durch nichts.

Auf der Oberseite der Befeuchtungseinrichtung 2 sind Was- serverteiler 21 gezeigt, die das über die Leitung 13 zuge- führte Wasser auf den oder die Rieselkörper in der Befeuch- tungseinrichtung 2 verteilen. Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform einer Brennkraftmaschineneinheit unter- scheidet sich gegenüber der in Figur 1 gezeigten Ausfüh- rungsform dadurch, daß diese Ausführungsform einen Turbo- lader mit Kompressor 16 und Turbine 17 besitzt, die, wie vorstehend beschrieben, in der Einlaßluftzuführleitung und der Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeordnet sind.

Ferner unterscheidet sich diese Ausführungsform von der Ausführungsform der Figur 1 dadurch, daß dem Kompressor 16 des Turboladers ein Wärmetauscher 14 nachgeschaltet ist, der zum Kühlen der durch den Kompressor 16 verdichteten erwärmten und befeuchteten Einlaßluft dient. Dieser Wärme- tauscher 14 wird, wie erwähnt, einerseits von der kompri- mierten erwärmten und befeuchteten Einlaßluft und anderer- seits von Umgebungsluft 3 durchströmt, die im Wärmetauscher 14 erwärmt und über die Leitung 15 der Befeuchtungseinrich- tung 2 zugeführt wird, um diese in Querrichtung zu durch- strömen. Die Umgebungsluft 3 dient hierbei als Einlaßluft.

Durch Anordnung des Luft/Luft-Wärmetauschers 14 zum Kühlen der in die Brennkraftmaschine eingeführten komprimierten, erwärmten und befeuchteten Einlaßluft kann der Füllungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden.

Bei der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform wird das aus dem Abgas zurückgewonnene Wasser nicht über das Kühlwasser der Brennkraftmaschine erwärmt, wie bei den beiden vorste- hend beschriebenen Ausführungsformen erläutert, sondern über einen Wärmetauscher 18, der einerseits vom Abgas der

Brennkraftmaschine und andererseits vom über den Konden- sator 5 zurückgewonnenen Wasser mit Hilfe der Pumpe 8 durchströmt wird. Von diesem Luft/Wasser-Wärmetauscher 18 wird das erwärmte Wasser über die Leitung 7 direkt zur Befeuchtungseinrichtung 2 zurückgeführt. Der Sumpf der Be- feuchtungseinrichtung 2 steht über eine Leitung 9 mit dem Sumpf des Kondensators 5 in Verbindung, wobei das aus der Befeuchtungseinrichtung 2 über die Leitung 9 abgeführte Wasser zusammen mit dem durch den Kondensator 5 zurückge- wonnenen Wasser über den Wärmetauscher 18 und die Leitung 7 wieder der Befeuchtungseinrichtung 2 zugeführt werden kann.

Wie bei Ausführungsform 2 hat auch die in Figur 3 gezeigte Ausführungsform einen Wärmetauscher 14 zum Kühlen der kom- primierten erwärmten und befeuchteten Einlaßluft für die Brennkraftmaschine.

Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen nur dadurch, daß das rückgeführte Wasser hier sowohl durch das Abgas als auch durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine erwärmt wird. In die Wasserrückführlei- tung 7 ist hier somit zusätzlich zum Wärmetauscher 18 der bereits bei den Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 dar- gestellte Wärmetauscher 10 vorgesehen, der vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine zum Erwärmen des rückgeführten Was- sers durchflossen wird. Über einen nichtgezeigten Bypass um den Wasserkühler 11 der Brennkraftmaschine herum ist es hierbei vor allem während der Startphase schon möglich, eine höhere Befeuchtung zu erzielen.

Die Menge des zurückgewonnenen Wassers kann in einfacher Weise durch eine Umdrehungsregelung des Ventilators 6 des Kondensators 5 konstant bzw. ausreichend hoch gehalten wer- den. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn die Anlage

mit einer Abschlämmung versehen ist, wie durch das hier dargestellte Abschlämmventil 30 gezeigt, um die Wasserqua- lität zu erhalten, falls durch den Betrieb eine Wasserver- schmutzung auftritt, beispielsweise durch Luftverunreini- gungen oder die Bildung von schwefeliger Säure.

Es versteht sich ferner, daß bei sämtlichen Ausführungsfor- men Frischwasser über einen kleinen Zusatzwassertank (hier nicht gezeigt) eingespeist werden kann, um für den Fall von sehr warmen Umgebungsbedingungen und von sehr ungünstigen Betriebsbedingungen der Einheit (sehr viel Leerlauf des Mo- tors, d. h. geringe oder keine Last) Vorsorge zu treffen.

Ein derartiger Tank ist nicht dargestellt.

Bei der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform wird die Pumpe 8 von einem Temperatursensor T gesteuert, der die Durchflußmenge in der Wasserrückführleitung 7 und damit die Befeuchtungshöhe bzw. auch die Abgaskühlung reguliert.

Figur 5 zeigt eine Ausführungsform einer Brennkraftmaschi- neneinheit, bei der das über den Kondensator 5 aus dem Ab- gas der Brennkraftmaschine 1 zurückgewonnene Wasser wie bei den Ausführungsformen 1 und 2 über den Wärmetauscher 10 durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine 1 erwärmt wird.

Zusätzlich zu dieser Erwärmung des rückgeführten Wassers findet jedoch auch eine Erwärmung der Einlaßluft der Brenn- kraftmaschine statt. Hierzu ist in die Abgasleitung 4 der Brennkraftmaschine ein Luft/Luft-Wärmetauscher 20 geschal- tet, der einerseits vom Abgas der Brennkraftmaschine und andererseits von Umgebungsluft 3 durchströmt wird. Diese Umgebungsluft, bei der es sich um die Einlaßluft der Brenn- kraftmaschine handelt, wird im Wärmetauscher 20 erhitzt und gelangt über die Leitung 22 zur Befeuchtungseinrichtung 2, die sie in Querrichtung durchströmt. Im übrigen funktio- niert diese Ausführungsform wie die in Verbindung mit Figur

1 beschriebene Ausführungsform.

Auch bei der in Figur 6 gezeigten Ausführungsform kommt dieses Prinzip der Erwärmung der in die Befeuchtungsein- richtung 2 eingeführten Einlaßluft über das von der Ver- brennungsmaschine abgegebene Abgas zur Anwendung. Auch hier ist ein entsprechender Wärmetauscher 20 in der Abgasleitung 4 der Brennkraftmaschine vorgesehen. Dieser Wärmetauscher 20 ist über eine Luftleitung 40 an den Wärmetauscher 14 zum Abkühlen der komprimierten erwärmten und befeuchteten Ein- laßluft für die Brennkraftmaschine 1 angeschlossen. Bei dieser Ausführungsform strömt somit die bei 3 gezeigte Um- gebungsluft über den Wärmetauscher 14 und wird dort zum ersten Mal erwärmt. Die erwärmte Luft gelangt dann über die Leitung 40 zum Wärmetauscher 20 und wird in diesem durch das Abgas zum zeiten Mal erwärmt. Sie wird dann der Be- feuchtungseinrichtung 2 zugeführt.

Die in Figur 6 gezeigte Ausführungsform ist mit einem Tur- bolader versehen, von dem der Kompressor bei 16 und die Turbine bei 17 dargestellt sind. Im übrigen funktioniert diese Ausführungsform wie die in Figur 5 dargestellte Aus- führungsform. Sie ist ebenfalls für eine Anordnung mit Be- feuchtungseinrichtung hinter dem Kompressor geeignet.




 
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