Die Erfindung betrifft ein Wasserverteilerrohr zum Einführen von Wasser in einen

Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zum Antrieb von Fahrzeugen werden Verbrennungsmotoren genutzt, die Kraftstoff

verbrauchen. Dabei stößt der Verbrennungsmotor bei der Umsetzung des Kraftstoffs Abgase aus. Um die Menge der ausgestoßenen Abgase zu verringern und den Kraftstoffverbrauch zu senken, kann Wasser in den Verbrennungsmotor eingespritzt werden.

Dazu ist es bekannt, aus einem Wassertank, in dem demineralisiertes Wasser gelagert wird, mittels einer Pumpe Wasser über eine Druckleitung in ein Wasserrohr zu transportieren, das mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist und das Wasser in den Verbrennungsmotor injiziert. Allerdings werden Fahrzeuge bei verschiedenen Witterungen genutzt. Bei Frost gewinnt Wasser beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand ca. 9 % Volumen hinzu. Um Schäden am Wasserrohr zu vermeiden, ist es bekannt, das Wasserrohr sehr fest auszubilden, so dass es durch die mit der Vergrößerung des Volumens einhergehende Druckerhöhung nicht beschädigt wird. Weiter ist bekannt, spezielle Spülstrategien bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkt zu nutzen, um das Wasserrohr ausreichend zu entleeren. Dabei muss das

Wasserrohr in beiden Fällen beheizt werden, wenn die Temperaturen unterhalb des

Gefrierpunkt fallen, um betriebsfähig zu bleiben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein verbessertes Wasserrohr für die Einspritzung von Wasser in einen Verbrennungsmotor bereitzustellen.

Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 13 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12 und 14.

In einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein Wasserverteilerrohr zum Einführen von Wasser in einen Verbrennungsmotor, wobei das Wasserverteilerrohr eine Einlassöffnung umfasst, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass das Wasserverteilerrohr ein Verbindungsstück, einen Wasserinjektor zum Injizieren von Wasser in den Verbrennungsmotor und ein

Schlauchstück aufweist, wobei das Verbindungsstück den Wasserinjektor fluidkommunizierend mit dem Schlauchstück verbindet, und wobei das Schlauchstück fluidkommunizierend mit der Einlassöffnung verbunden ist und ein flexibles Material aufweist.

Das Wasserverteilerrohr wird damit durch die Kombination aus dem Verbindungsstück und dem Schlauchstück gebildet. Wasser, das durch die Einlassöffnung in das Wasserverteilerrohr eingeführt wird, kann dabei über das Schlauchstück zu dem Verbindungsstück fließen. Über das Verbindungsstück kann das Wasser weiter in den Wasserinjektor fließen, der das Wasser in den Verbrennungsmotor injiziert. Durch die flexible Ausgestaltung des Schlauchstücks wird durch das Gefrieren von Wasser in dem Wasserrohr eine Dehnung des Schlauchstücks bewirkt. Damit werden Schäden an dem Wasserverteilerrohr durch das Gefrieren von Wasser innerhalb des Wasserverteilerrohrs vermieden.

Weiter kann ein Heizstab zumindest teilweise in dem Schlauchstück angeordnet sein.

Auf diese Weise kann Wasser, das sich in dem Schlauchstück befindet, bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts beheizt werden. Dies sichert die Betriebsfähigkeit des

Wasserverteilerrohrs bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts. Weiter kann ein Heizelement zum Heizen eines Verbindungsstücks zumindest teilweise an dem Verbindungsstück angeordnet sein.

Mittels des Heizelementes, das zumindest teilweise an dem Verbindungsstück angeordnet ist, kann das Verbindungsstück beheizt werden, sodass bei Temperaturen unterhalb des

Gefrierpunkts ein Einfrieren von Wasser in dem Verbindungsstück vermieden wird. Dies erhöht die Betriebsfähigkeit des Wasserverteilerrohrs bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts weiter.

In einer ersten Alternative kann das Heizelement ein Heizdraht sein, der sich zumindest teilweise um das Verbindungsstück erstreckt. Das Heizelement kann sich dabei außen an dem Verbindungsstück erstrecken.

Die Installation und der Betrieb eines Heizdrahtes sind unkompliziert und kostengünstig durchzuführen.

In einer weiteren Alternative kann das Heizelement ein elektrisches Kabel sein, das an dem Verbindungsstück keine Isolierung aufweist.

Die Isolierung kann dabei ebenfalls eine thermische Isolierung bewirken, sodass lediglich punktuell an den Verbindungsstücken Hitze durch das elektrische Kabel abgegeben wird. Dies erhöht die Effizienz der Heizleistung.

In einer weiteren Alternative kann das Heizelement ein Positive-Temperature-Coefficient- Heizelement sein.

Das Positive-Temperature-Coefficient-Heizelement umfasst ein Material, das einen

nichtlinearen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Auf diese Weise kann bei sinkenden Temperaturen automatisch eine Erhöhung der Heizleistung erfolgen, ohne dass es einer besonderen Regelung der Heizleistung von außerhalb bedarf. Ebenso wird bei hohen

Temperaturen automatisch eine Verringerung der Heizleistung bewirkt. Dies vereinfacht den Betrieb und erhöht die Betriebssicherheit, da sowohl ein Überhitzen des Verbindungsstücks als auch das Gefrieren von Wasser in dem Verbindungsstück vermieden wird. Das Wasserverteilerrohr kann ein Gehäuse aufweisen, wobei das Verbindungsstück und das Schlauchstück in dem Gehäuse angeordnet sind und wobei das Gehäuse aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt ist.

Mittels des Gehäuses kann eine thermische Isolation des Wasserverteilerrohrs zur Umgebung hin erfolgen. Auf diese Weise werden Temperaturschwankungen der Umgebung mit großer Verzögerung an das Wasserverteilerrohr übertragen. Kurzfristige Frostperioden bewirken daher zunächst kein Gefrieren von Wasser, das sich in dem Wasserverteilerrohr befindet. Auch eine heiße Umgebung, die durch einen Verbrennungsmotor bewirkt werden können, werden durch das Gehäuse thermisch abgeschirmt. Weiter kann das Gehäuse mechanisch stabil sein, sodass das Wasserverteilerrohr durch das Gehäuse von mechanischen Einflüssen abgeschirmt wird. In Kombination mit einem Heizelement, das außen an dem Verbindungsstück jedoch innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und durch mechanische Einflüsse beschädigt werden kann, wird mittels des Gehäuses ein Schutz des Heizelements bewirkt.

Das Gehäuse kann weiter Schalenelemente umfassen, die muschelartig miteinander verbunden sind. Die Installation des Gehäuses kann dabei mittels des Schließens der Schalenelemente erfolgen.

Weiter kann das Verbindungsstück das Schlauchstück und den Wasserinjektor in einem Winkel von 80° bis 100°, vorzugsweise 90°, zueinander anordnen.

Damit kann das Schlauchstück außerhalb eines Verbrennungsmotors geführt werden, wobei der Wasserinjektor das Wasser zu dem Verbrennungsmotor hinführt, um das Wasser über eine Auslassöffnung in den Verbrennungsmotor einzuführen.

Weiter ist vorteilhaft, wenn das Verbindungsstück einen Schnellverbinder aufweist, auf den das Schlauchstück aufsteckbar ist.

Auf diese Weise kann das Wasserverteilerrohr in kurzer Zeit aus modularen Komponenten hergestellt werden. Dies reduziert die Herstellungskosten und stellt eine einfache Verbindung zwischen dem Schlauchstück und dem Verbindungsstück bereit.

Es kann weiter vorgesehen sein, dass das Verbindungsstück mit einem weiteren Schlauchstück fluidkommunizierend verbunden ist, wobei das Verbindungsstück das weitere Schlauchstück fluidkommunizierend mit der Einlassöffnung verbindet, wobei das weitere Schlauchstück mit einem weiteren Verbindungsstück fluidkommunizierend verbunden sein kann, wobei das weitere Verbindungsstück einen weiteren Wasserinjektor fluidkommunizierend mit dem weiteren Schlauchstück verbindet.

Das Verbindungsstück kann damit zwei Schlauchstücke miteinander verbinden, wobei beide Schlauchstücke über die Einlassöffnung des Wasserverteilerrohrs mit Wasser versorgt werden können. Das Verbindungsstück zweigt damit einen Teil des durch die Schlauchstücke fließenden Wassers ab, um es zu dem Wasserinjektor zu leiten. Damit kann das

Wasserverteilerrohr verlängert und mit einem weiteren Verbindungsstück und einem weiteren Wasserinjektor bestückt werden. Das weitere Verbindungsstück kann ebenfalls wie das vorherige Verbindungsstück ausgebildet sein und zwei Schlauchstücke miteinander verbinden. Alternativ kann das weitere Verbindungsstück lediglich mit einem Schlauchstück verbunden werden. In diesem Fall bildet das weitere Verbindungsstück ein Endstück des

Wasserverteilerrohrs.

Dabei kann das Verbindungsstück zwischen dem Schlauchstück und dem weiteren

Schlauchstück angeordnet sein, wobei das Verbindungsstück das Schlauchstück und das weitere Schlauchstück in einem Winkel von 170° bis 190°, vorzugsweise 180°, zueinander angeordnet.

Damit wird durch die Schlauchstücke ein gerades bzw. leicht gekrümmtes Wasserverteilerrohr gebildet, das sich in einer geraden oder lediglich leicht gekrümmten Bahn entlang eines Verbrennungsmotors erstrecken kann.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Wasserverteilrohr nach der vorhergehenden Beschreibung, wobei eine Auslassöffnung des Wasserinjektors in dem Verbrennungsmotor angeordnet ist.

Vorteile und Wirkungen sowie Weiterbildungen des Fahrzeugs ergeben sich aus den Vorteilen und Wirkungen sowie Weiterbildungen des oben beschriebenen Wasserverteilerrohrs. Es wird daher in dieser Hinsicht auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen. Das Fahrzeug kann weiter einen Wassertank, eine in dem Wassertank angeordnete Pumpe zum Auspumpen des Wassertanks und eine Druckleitung aufweisen, wobei die Druckleitung fluidkommunizierend mit der Pumpe und der Einlassöffnung verbunden ist.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wasserverteilerrohrs,

Fig. 2a-c schematische Darstellungen der Komponenten des Wasserverteilerrohrs,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Heizstabs im Wasserverteilerrohr,

Fig. 4a, b schematische Darstellungen von Heizelementen, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs.

Das Wasserverteilerrohr zum Einführen von Wasser in einen Verbrennungsmotor wird in seiner Gesamtheit mit dem Referenzzeichen 10 bezeichnet, wie in Figur 1 dargestellt ist.

Dabei umfasst das Wasserverteilerrohr 10 eine Einlassöffnung 26, durch die Wasser in das Wasserverteilerrohr 10 eingeführt werden kann. In fluidkommunikativer Verbindung mit der Einlassöffnung 26 umfasst das Wasserverteilerrohr 10 ein Schlauchstück 16, das

fluidkommunizierend mit einem Verbindungsstück 12 verbunden ist. Das Schlauchstück 16 kann dabei an beiden Enden mit jeweils einem Verbindungsstück 12 verbunden sein. Das Verbindungsstück 12 umfasst weiter eine fluidkommunizierende Verbindung zu einem

Wasserinjektor 14, mit dem Wasser in einen Verbrennungsmotor injiziert werden kann. Der Wasserinjektor 14 und das Schlauchstück 14 sind dabei orthogonal zueinander angeordnet.

Das Verbindungsstück 12 kann weiter mit zwei Schlauchstücken 16 verbunden sein, wobei es die beiden Schlauchstücke 16 fluidkommunizierend miteinander verbindet und zwischen den beiden Schlauchstücken 16 angeordnet ist. Dabei sind die mittels des Verbindungsstücks 12 verbundenen Schlauchstücke 16 auf einer geraden Linie angeordnet. Sie umschließen einen 180° Winkel. Es kann damit eine Kette von Verbindungsstücken 12 und Schlauchstücken 16 gebildet werden, die im Wechsel angeordnet und miteinander verbunden sind, um eine Leitung des Wasserverteilerrohrs 10 auszubilden.

In diesem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind dabei drei Schlauchstücke 16 und vier Verbindungsstücke 12 mit vier Wasserinjektoren 14 dargestellt. Dabei umfasst das letzte Verbindungsstück 12, das in Figur 1 ganz rechts angeordnet ist, lediglich eine unmittelbare Verbindung zu einem Schlauchstück 16. Dieses Verbindungsstück 16 bildet ein Endstück des Wasserverteilerrohrs 10.

Der Wasserinjektor 14, der in Figur 1 ganz rechts angeordnet ist, bildet damit einen letzten Auslass des Wasserverteilerrohrs 10. Es kann jedoch eine beliebig größere oder kleinere Anzahl an Wasserinjektoren 14 vorgesehen werden und die Anzahl der Verbindungsstücke 12 und der Schlauchstücke 16 entsprechend angepasst und miteinander kombiniert werden.

Weiter ist in Figur 1 ein Heizelement 18 dargestellt, das in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 in Form eines Heizdrahtes 32 ausgebildet ist. Zumindest Teile des Heizelements 18 erstrecken sich um Teile der Verbindungsstücke 12. Dabei sind die Teile des Heizelements 18 jeweils an einem Übergang von dem Verbindungsstück 12 zu dem mit dem Verbindungsstück 12 verbundenen Wasserinjektor 14 angeordnet. Damit bewirkt das Heizelement 18 eine Beheizung von Wasser, das durch das Verbindungsstück 12 zu dem Wasserinjektor 14 geführt wird. Auf diese Weise kann ein Gefrieren von Wasser in dem Bereich zwischen dem

Verbindungsstück 12 und dem Wasserinjektor 14 vermieden werden.

Zwischen den Verbindungsstücken 12 erstreckt sich das Heizelement 18 entlang der

Schlauchstücke 16. Ein Teil des Heizdrahtes 32 kann dabei um jeweils ein Verbindungsstück 16 gewickelt sein.

Weiter dargestellt ist ein Gehäuse 20, das die Schlauchstücke 16, das Heizelement 18 und Teile der Verbindungsstücke 12 umschließt. Das Gehäuse 20 ist dabei aus einem thermisch isolierenden Material hergestellt. Das Gehäuse 20 bewirkt damit eine thermische Isolierung für die Verbindungsstücke 12, die Schlauchstücks 16 und das Heizelement 18 gegen die

Außenwelt.

Der durch das Gehäuse 20 bewirkte thermische Schutz bewirkt dabei, dass kalte

Außentemperaturen von dem Innenraum des Gehäuses 20, in dem die Schlauchstücke 16, Teile der Verbindungsstücke 12 sowie das Heizelement 18 angeordnet sind, ferngehalten werden. Ebenso werden heiße Außentemperaturen, die z. B. in einem Motorraum bei Betrieb eines Verbrennungsmotors erzeugt werden können, von dem Inneren des Gehäuses 20 abgeschirmt, so dass eine Überhitzung des Wassers und ggf. ein Verdampfen des Wassers in dem Wasserverteilerrohr 10 vermieden wird.

Weiter kann das Gehäuse 20 mechanisch stabil ausgebildet sein, sodass es mechanische Einwirkungen von außen auf das Wasserverteilerrohr 10 auffängt. Dies bewirkt einen Schutz der Komponenten des Wasserverteilerrohrs 10. Insbesondere das Heizelement 18 wird mechanisch durch das Gehäuse 20 geschützt, wobei das Heizelement 18 in diesem

Ausführungsbeispiel als Heizdraht 32 ausgebildet ist, der leicht durch mechanische Einflüsse beschädigt werden kann.

Das Gehäuse 20 kann Schalenelemente aufweisen, die im zusammengebauten Zustand einen Raum umschließen, in dem die durch die Schlauchstücke 16 und die Verteilerstücke 12 gebildete Leitung angeordnet ist. Die Schalenelemente können dabei muschelschalenartig miteinander verbunden sein, so dass ein Zusammenbau der Schalenelemente in Form eines Zusammenklappens der Schalenelemente um die Schlauchstücke 16, Teile der

Verbindungsstücke 12 und das Heizelement 18 bewirkt werden kann. Der Raum in dem die Schlauchstücke 16, Teile der Verbindungsstücke 12 und das Heizelement 18 in dem Gehäuse 20 angeordnet sind, kann größer sein als das von den Schlauchstücken 16 und den

Verteilerstücken 12 benötigte Volumen, um mittels einer in dem Gehäuse 20 eingeschlossenen Luftschicht eine zusätzliche thermische Isolation zu erhalten.

Mit Bezug zur Figur 2a umfasst das Verbindungsstück 12 dabei Schnellverbinder 28, um eine Verbindung mit dem Schlauchstück 16 herzustellen, das in Figur 2b dargestellt ist, wobei das Schlauchstück 16 mit einem Ende über den Schnellverbinder 28 gezogen wird. Der

Schnellverbinder 28 kann dabei eine Tannenbaum-Form aufweisen, um ein Aufziehen des Schlauchstücks 16 zu erleichtern. Weiter wird durch diese Form ein Lösen bzw. ein Abziehen des Schlauchstücks 16 von dem Schnellverbinder 28 erschwert, wodurch die Verbindung zwischen dem Schlauchstück 16 und dem Verbindungsstück 12 gesichert wird.

Der Wasserinjektor 14 umfasst gemäß Figur 2c ein Verbindungselement 30, mit dem der Wasserinjektor 14 mit dem Verbindungsstück 12 verbunden werden kann. Weiter weist der Wasserinjektor 14 eine Auslassöffnung 11 auf, die in einen Verbrennungsmotor 42 angeordnet werden kann. Das Wasserverteilerrohr 10 ist durch die Komponenten der Figuren 2a bis 2c modular aufgebaut und kann beliebig erweitert werden. Dennoch kann das Wasserverteilerrohr 10 als Gesamteinheit gehandhabt und installiert werden.

Figur 3 ist das Wasserverteilerrohr 10 als Schnittdarstellung gezeigt. Dabei ist ein Heizstab 22 dargestellt, das über elektrische Verbindungen 24 mit elektrischem Strom versorgt wird. Der Heizstab 22 ist dabei zumindest teilweise in dem Schlauchstücks 16 angeordnet. Gemäß dem Beispiel aus Figur 3 erstreckt sich der Heizstab 22 durch alle Schlauchstücke 16 des

Wasserverteilerrohrs 10 und zumindest teilweise durch alle Verbindungsstücke 12. Dabei ist der Heizstab 22 in einem Lumen der Schlauchstücke 16 bzw. der Verbindungsstücke 12

angeordnet.

Der Heizstab 22 kann dabei eine elektrische Verbindung zu dem Heizelement 18 aufweisen, um das Heizelement 18 mit elektrischer Energie zu versorgen.

Alternative Ausführungsbeispiele für das Heizelement 18 sind in den Figuren 4a und 4b dargestellt.

In Figur 4a ist ein Positive-Temperature-Coefficient-Heizelement 34 gezeigt. Das Positive- Temperature-Coefficient-Heizelement 34 umfasst dabei ein Material, das einen positiven, nichtlinearen Temperaturkoeffizienten aufweist. Auf diese Weise wird eine automatische Regelung der Heizleistung des Heizelementes 18 durch die Außentemperatur bewirkt.

Für jedes Verbindungsstück 12 kann dabei ein separates Materialstück des Positive- Temperature-Coefficient-Heizelements 34 vorgesehen und angeordnet sein.

Figur 4b zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Heizelementes 18. Dabei umfasst das Heizelement 18 ein elektrisches Kabel 38, das mit einer elektrischen Isolation 36 ummantelt ist. An den Positionen, an dem das elektrische Kabel 38 an einem Verbindungsstück 12

angeordnet ist, ist die elektrische Isolation 36 entfernt. An diesen Positionen ist daher der Leiter des elektrischen Kabels 38 an dem Verbindungsstück 12 ohne thermische Isolation angeordnet, um die Heizleistung des Heizelements 18 zu erhöhen.

Figur 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 40. Das Fahrzeug 40 weist einen Verbrennungsmotor 42 auf, mit dem das Wasserverteilerrohr 10 verbunden ist. Die Verbindung erfolgt dabei zumindest über einen Teil der Wasserinjektoren 14 des Wasserverteilerrohrs 10, wobei zumindest jeweils eine Auslassöffnung 11 der Wasserinjektoren 14 in dem

Verbrennungsmotor 42 angeordnet sind. Durch die Anordnung der Auslassöffnungen 11 der Wasserinjektoren 14 in dem Verbrennungsmotor 42, wird das Wasser, das über das

Wasserverteilerrohr 10 bereitgestellt wird, in den Verbrennungsmotor 42 injiziert.

Das Fahrzeug weist weiter einen Wassertank 44 auf, in dem eine Pumpe 46 angeordnet ist. Der Wassertank 44 umfasst dabei demineralisiertes Wasser. Die Pumpe 46 ist dazu ausgebildet, Wasser aus dem Wassertank 44 herauszupumpen.

Die Pumpe 46 pumpt das Wasser aus dem Wassertank 44 in eine Druckleitung 48. Die

Druckleitung 48 verbindet dabei die Einlassöffnung 26 des Wasserverteilerrohrs 10

fluidkommunizierend mit der Pumpe 46. Damit gelangt das Wasser, das durch die Druckleitung 48 gedrückt wird, in das Wasserverteilerrohr 10 zur Verteilung in den Verbrennungsmotor 42.

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden

Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezu gszei chen l iste

Wasserverteilerrohr

Auslassöffnung

Verbindungsstück

Wasserinjektor

Schlauchstück

Heizelement

Gehäuse

Heizstab

elektrische Anschlüsse

Einlassöffnung

Schnellverbinder

Heizdraht

Positive-Temperature-Coefficient-Heizelement

Isolierung

elektrisches Kabel

Fahrzeug

Verbrennungsmotor

Wassertank

Pumpe

Druckleitung