本发明专利技术涉及一种构造为将水溶液注射到位于内燃机的燃烧室(14)上游的进气线(12)中或该内燃机的所述燃烧室(14)中的车辆系统(80)，所述车辆系统(80)包括以下车辆系统组件：用于存储水溶液的储箱(16)；泵(18)；位于内燃机的燃烧室(14)上游的进气线(12)；一个或更多个构造为将水溶液注射到所述进气线(12)中、所述燃烧室(14)中或两者中的注射器(20)；构造为给所述注射器(20)供给由所述泵(18)泵送的水溶液的供给线(22)。在所述车辆系统中，至少一个所述车辆系统组件(16、18、12、20、22)或所述储箱(16)的构件(24)的至少一部分由聚合物材料制成。所述聚合物材料：‑包括有效量的至少一种抗菌剂，或‑在其表面上具有包含至少一种抗菌剂的表面覆层，该表面覆层包括0.001wt％到0.25wt％的该至少一种抗菌剂。
Vehicle systems and methods for injection of aqueous solutions into combustion chambers of internal combustion engines
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将水溶液注射到内燃机的燃烧室中的车辆系统和方法
本专利技术涉及一种用于将水溶液注射到内燃机的燃烧室中的车辆系统。本专利技术的另一方面涉及一种通过根据本专利技术的系统来注射水溶液的方法。
技术介绍
由于对于降低二氧化碳排放的要求日益提高，内燃机的燃料消耗的优化已经得到相当大的关注。然而，该优化受到燃料过早点燃和排放气体高温的限制。降低排放气体温度和减少过早点燃的一个可行措施为将水注射到燃烧室中。在内燃机中，水注射系统可将水喷入进入的空气或燃料-空气混合物中，或直接喷入燃烧室中，以冷却内燃机的可能会导致过早点燃的“热点”的某些部位。许多水注射系统使用水和乙醇或其它添加作用剂的混合物。由于其高密度和高吸热性，水提供主要冷却效果。乙醇是可燃的并用于水的防冻。已知WO2014/080266A给出可设置用于将水注射入内燃机的燃烧室中的单独的水注射系统的一个例子。水注射系统的已知问题在于，水可能会包含促进微生物物种(例如细菌、藻类、真菌或其它微生物)生长的杂质。当车辆长期静止时，在水储箱中特别可能有微生物污染。这样的污染会导致系统不良运作，甚至是故障，以及设置在水注射系统中的过滤器堵塞。为了防止微生物污染或根除已经存在的污染，可考虑使用化学产品。然而，将这样的化学物注射到燃烧室中可能会导致其它问题。WO2016/177556A1提出通过将水暴露于UV辐射来对包含在用于水注射系统的水储箱中的水进行净化。因为多个原因，该解决方案不是最优的。首先，必须向UV辐射器供能以产生净化效果。其次，当车辆长时间静止并且UV辐射器不被供能时，就不能抑制微生物物种(例如细菌、藻类、真菌或其它微生物)生长。由于污染水的微生物通过释放多种离子来改变水的化学特性，这对水系统具有进一步有害的效果。即使之后对水进行净化(例如用化学物或UV辐射)，也不能使得水的化学特性逆转为初始状态。而且，UV辐射器是昂贵且复杂的。它们也相对脆弱以至于必须周期性地更换。它们在水储箱中的位置使得更换操作困难且成本高。这些因素使得UV辐射器的使用不切实际。
技术实现思路
本专利技术提供一种经改善的用于将水溶液注射到内燃机的燃烧室中的车辆系统，该车辆系统克服现存于本领域中的上述问题。特别地，本专利技术的第一目的在于提供一种无需供能就能运作的水溶液注射系统，并且甚至在安装有该水溶液注射系统的车辆长时间的停车或其它无活动时期的情况下该系统也能防止污染。本专利技术的第二目的在于提供一种成本更低且不需要大量高成本的频繁维护操作的水溶液注射系统。根据本专利技术的第一实施例，通过一种构造为将水溶液注射到位于内燃机的燃烧室上游的进气线中或内燃机的燃烧室中的车辆系统来实现这些目的，所述车辆系统包括以下车辆系统组件：-用于存储水溶液的储箱；-泵；-位于内燃机的燃烧室上游的进气线；-一个或多个用于将水溶液注射到进气线中或燃烧室中或两者中的注射器；-用于给所述注射器供给由泵泵送的水溶液的供给线。根据本专利技术，储箱构件或所述至少一个车辆系统组件的至少一部分由聚合物材料制成，并且所述聚合物材料：-包括有效量的至少一种抗菌剂，或-在其表面上具有包括至少一种抗菌剂的表面覆层，该表面覆层包括10到2500ppm(0.001wt％到0.25wt％)的至少一种抗菌剂。例如，该表面覆层在该抗菌剂是吡啶硫酮锌(zincpyrithione)或4,5-二氯-2-辛基-4-异噻唑啉-3-酮(DCOIT)时可包含100到1000ppm(0.01wt％到0.1wt％)，在该抗菌剂是银时可包含最少15ppm(0.0015wt％)。“抗菌剂”指的是任何防止微生物物种(例如细菌、藻类和/或真菌)生长的作用剂。在本专利技术中，抗菌剂优选地是化学化合物。取决于微生物的性质，抗菌剂的抗菌效果根据ISO22196:2011标准或ISO16869:2008标准来测量。取决于微生物物种的性质，“有效量”是能够产生抑制至少80％微生物物种生长的效果(根据ISO22196:2011标准测量)的量或能够提供比值优选地为0(无生长)或1(初始生长)(根据ISO16869:2008标准测量)的量。本专利技术人已注意到，污染水溶液注射系统中的水溶液的微生物物种倾向于粘附到构成储箱的表面，而不是保持悬浮在水溶液中。因此，由系统构件的表面来对水溶液进行净化的想法是特别有效的。形成车辆系统组件或储箱构件的聚合物材料包括至少0.0002wt％、优选地至少0.0015wt％、更有选地至少0.01wt％、最优选地至少0.03wt％的至少一种抗菌剂。在本专利技术的范围内，wt％是抗菌剂与聚合物材料的质量比值。优选地，形成车辆系统组件或储箱构件的聚合物材料包括最多5wt％、优选地最多0.5wt％、更优选地最多0.4wt％、更优选地最多0.3wt％、更优选地最多0.27wt％、最优选地最多0.25wt％的至少一种抗菌剂。本专利技术人已经令人惊讶地发现，在有效的抗菌效果以外，抗菌剂在聚合物材料中的上述含量还导致抗冰性，同时仍保证壁是可焊接的。“可焊接的壁”这个术语指的是由根据本专利技术的包括至少一种抗菌剂的聚合物材料制成的壁能够与由包含或不包含该至少一种抗菌剂的相同的聚合物材料制成的元件相焊接。焊接现象定义如下：在界面处实现聚合物与聚合物接触后，需要分子间扩散和纠缠以完成该过程并形成良好的焊接。自粘是描述热塑性聚合物跨界面的分子间扩散和链纠缠以形成强键的现象。与依赖于表面能(或相似或不相似材料之间的次级化学键)的粘附不同的，自粘依赖于对于相似材料之间的聚合物链的链纠缠和次级键。如在《塑料和聚合物焊接手册》，(“PlasticsandCompositesWeldinghandbook”，作者Grewell/Benatar/Park)第23页中所示“在理想的条件下，当不能从本体中辨认界面时，扩散完成”。抗冰性也是聚合物材料的一个关键特性。通过从液体阶段改变到固体阶段，水的体积增大。该体积增大在储箱的壁上产生大的应力。聚合物材料的机械特性是重要的，并且特别地，屈服应力和屈服应变必须足够高以承受该应力。这些特性是根据ISO527标准在10mm/分钟下(对于杨氏模量，在1mm/分钟下)测量的。更优选地，抗菌剂的量在从0.0002wt％到5wt％、优选地从0.0015wt％到0.4wt％、更优选地从0.005wt％到0.3wt％、最优选地从0.01wt％到0.25wt％的范围中。这些量允许具有抗菌效果、抗冰性和可焊接的壁。在一个实施例中，抗菌剂是有机或无机抗菌剂。该有机或无机抗菌剂可选自例如由以下物质构成的集合：抗菌矿物质——例如包含可溶性还原金属的天然黏土(例如膨润土)、吸收能够长时间金属释放和产生有毒羟基的阳离子的可膨胀黏土矿物质；壳聚糖，10,10'-氧代双吩恶砒(OBPA)；2-辛基-2H-异噻唑啉-3-酮(OIT)；2-丁基-1,2-苯并异噻唑啉-3-酮；碘代丙炔基氨基甲酸酯(IPBC)；二氧化钛纳米颗粒金属；4,5-二氯-2-辛基-4-异噻唑啉-3本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种构造为将水溶液注射到位于内燃机的燃烧室(14)上游的进气线(12)中或该内燃机的所述燃烧室(14)中的车辆系统(80、90、100)，所述车辆系统(80、90、100)包括以下车辆系统组件：/n用于存储水溶液的储箱(16)；/n泵(18)；/n位于内燃机的燃烧室(14)上游的进气线(12)；/n一个或更多个用于将水溶液注射到所述进气线(12)中、所述燃烧室(14)中或两者中的注射器(20)；以及/n构造为给所述注射器(20)供给由所述泵(18)泵送的水溶液的供给线(22)；/n其特征在于，至少一个所述车辆系统组件(16、18、12、20、22)或所述储箱(16)的构件(24)的至少一部分由聚合物材料制成，所述聚合物材料：/n-包括有效量的至少一种抗菌剂，或/n-在其表面具有包括至少一种抗菌剂的表面覆层，该表面覆层包括0.001wt％到0.25wt％的所述至少一种抗菌剂。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170705 EP 17305868.6;20171004 EP 17306329.8;20181.一种构造为将水溶液注射到位于内燃机的燃烧室(14)上游的进气线(12)中或该内燃机的所述燃烧室(14)中的车辆系统(80、90、100)，所述车辆系统(80、90、100)包括以下车辆系统组件：
用于存储水溶液的储箱(16)；
泵(18)；
位于内燃机的燃烧室(14)上游的进气线(12)；
一个或更多个用于将水溶液注射到所述进气线(12)中、所述燃烧室(14)中或两者中的注射器(20)；以及
构造为给所述注射器(20)供给由所述泵(18)泵送的水溶液的供给线(22)；
其特征在于，至少一个所述车辆系统组件(16、18、12、20、22)或所述储箱(16)的构件(24)的至少一部分由聚合物材料制成，所述聚合物材料：
-包括有效量的至少一种抗菌剂，或
-在其表面具有包括至少一种抗菌剂的表面覆层，该表面覆层包括0.001wt％到0.25wt％的所述至少一种抗菌剂。
2.如权利要求1所述的车辆系统(80、90、100)，其中，所述聚合物材料包括至少0.0002wt％、优选地至少0.0015wt％、更优选地至少0.01wt％、最优选地至少0.03wt％的所述至少一种抗菌剂。
3.如权利要求2所述的车辆系统(80、90、100)，其中，所述聚合物材料包括最多5wt％、优选地最多0.5wt％、更优选地最多0.4wt％、更优选地最多0.3wt％、更优选地最多0.27wt％、最优选地最多0.25wt％的所述至少一种抗菌剂。
4.如权利要求2和3所述的车辆系统(80、90、100)，其中，所述聚合物材料包括从0.0002wt％到5wt％、优选地从0.0015wt％到0.4wt％、更优选地从0.005wt％到0.3wt％、最优选地从0.01wt％到0.25wt％的所述至少一种抗菌剂。
5.如上述权利要求中任一项所述的车辆系统(80、90、100)，其中，一种所述抗菌剂为抗菌金属化合物。
6.如权利要求5所述的车辆系统(80、90、100)，其中，所述抗菌金属化合物选自由以下物质构成的集合：金属、金属合金、金属溶液、金属盐、金属氧化物和金属络合物。
7.如上述权利要求中任一项所述的车辆系统(80、90、100)，其中，所述至少一种抗菌金...
【专利技术属性】
技术研发人员：皮埃尔·德凯泽，洛朗·迪埃，斯蒂芬·伦纳德，阿尔蒂尔·赫莱维诺瓦雷，比瑞兹·曼戈波尼尼，
申请(专利权)人：全耐塑料高级创新研究公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE
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