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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, bei der Wasser besserer Qualität für die Wasserinjektoren der Wassereinspritzvorrichtung bereitgestellt wird. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine, die eine derartige Wassereinspritzvorrichtung umfasst. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, welches eine derartige Brennkraftmaschine und/oder Wassereinspritzvorrichtung umfasst.
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Aufgrund steigender Anforderungen an reduzierte Kohlenstoffdioxidemissionen werden Brennkraftmaschinen zunehmend hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimiert. Allerdings können bekannte Brennkraftmaschinen in Betriebspunkten mit hoher Last nicht optimal im Hinblick auf den Verbrauch betrieben werden, da der Betrieb durch Klopfneigung und hohe Abgastemperaturen begrenzt ist. Eine mögliche Maßnahme zur Reduzierung der Klopfneigung und zur Senkung der Abgastemperaturen ist die Einspritzung von Wasser.
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Im Stand der Technik sind Wassereinspritzvorrichtungen bekannt, bei welchen das Wasser aus verschiedenen Quellen bereitgestellt wird. So ist zum Beispiel aus der
DE 10 2012 207 906 A1 ein Wassereinspritzsystem bekannt, bei dem ein Kondensator zum Kondensieren von im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenem Wasserdampf zu flüssigem Wasser für die Wassereinspritzvorrichtung benutzt wird. Allerdings kann die vorgeschlagene Lösung unter Umständen nachteilig sein. Das Abscheiden vom Wasserdampf aus dem Abgas führt nicht zu ganz reinem Wasser, da während dieses Prozesses auch aggressive Komponenten (Säuren) aus den Abgasbestandteilen gebildet werden. Damit belastet das Wasser die Komponenten des Wassereinspritzsystems stark. Dieses kann zu Metallkorrosion oder Polymerschädigungen an den Komponenten des Wassereinspritzsystems führen. Des Weiteren ist bei der Anwendung einer Nachfülllösung entweder ein großer Wassertank benötigt oder ein regelmäßiges Nachfüllen des Wassertanks erforderlich, wenn der Wassertank kompakt ausgebildet ist. Diese Lösung ist insofern zeitaufwändig und/oder verursacht Kosten durch den Kauf von Wasser.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Wasser aus einer Wasserquelle des Fahrzeugs im Hinblick auf seine Qualität verbessert, und zur Verfügung für eine Wassereinspritzung gestellt wird. Die Wasserqualität wird durch eine Anzahl von festen ungelösten Partikeln im Wasser wie beispielsweise Staub oder Schmutz, und/oder eine Konzentration von gelösten Komponenten wie etwa Salz oder Mineralien, definiert. Eine höhere Qualität des benutzten Wassers führt dazu, dass ein schonender Betrieb der Wassereinspritzvorrichtung sichergestellt wird. Dies wird durch eine Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs erreicht, die mindestens einen Wasserinjektor zum Einspritzen von Wasser, einen Wassertank, und ein Förderelement zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zum Wasserinjektor umfasst. Bei der Wassereinspritzvorrichtung ist eine Verdampfungsvorrichtung vorgesehen, die eingerichtet ist, darin befindliches Wasser zu verdampfen. Ferner umfasst die Wassereinspritzvorrichtung eine erste Zufuhrleitung, welche eingerichtet ist, die Verdampfungsvorrichtung mit einer Wasserquelle des Fahrzeugs zu verbinden, wobei Wasser aus der Wasserquelle über die erste Zufuhrleitung der Verdampfungsvorrichtung zuführbar ist. Weiterhin ist bei der Wassereinspritzvorrichtung eine zweite Zufuhrleitung vorgesehen, welche eingerichtet ist, die Verdampfungsvorrichtung mit dem Wassertank zu verbinden, wobei in der Verdampfungsvorrichtung erzeugter Wasserdampf dem Wassertank zuführbar ist. Durch die über die Verdampfungsvorrichtung erfolgte Destillation des Wassers werden ungelöste Partikel und/oder gelöste Komponenten vom Wasser abgeschieden. Somit ist der erzeugte Wasserdampf von diesen Partikeln und/oder Komponenten befreit, und weist damit eine höhere Qualität auf. Dies führt dazu, dass die wasserführenden Bauelemente der Wassereinspritzvorrichtung eine längere Lebensdauer aufweisen.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Bevorzugt umfasst die Wasserquelle mindestens einen Ablauf einer Karosserie des Fahrzeugs. Die erste Zufuhrleitung ist dabei eingerichtet, den Ablauf mit der Verdampfungsvorrichtung zu verbinden, wobei Wasser aus der Umgebung, das in den Ablauf gelingt, über die erste Zufuhrleitung der Verdampfungsvorrichtung zuführbar ist. Somit wird das durch eine Karosserie des Fahrzeugs aus der Umgebung gesammelte Wasser, welches durch Niederschlag, Fahrzeugwäsche, Scheibenreiniger oder Ähnliches zur Verfügung steht, aufgefangen und zur Wassereinspritzung verwendet. Dieses Wasser ist nicht so korrosiv wie beispielsweise ein Abgaskondensat. Somit belastet das aus der Umgebung aufgefangene Wasser die erste Zufuhrleitung und dies Verdampfungsvorrichtung der Wassereinspritzvorrichtung weniger stark. Durch die Nutzung von Wasser aus der Umgebung kann ferner ein Kosten- und Zeitaufwand wegen eines anderenfalls erforderlichen regelmäßigen Nachfüllvorgangs reduziert werden. Insbesondere in Ländern mit einem hohen durchschnittlichen Jahresniederschlag kann dies zu einer erheblichen Kostenersparnis führen.
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Zusätzlich oder alternativ umfasst die Wasserquelle einen Kondensatbehälter einer Klimaanlage des Fahrzeugs. Die erste Zufuhrleitung ist dabei eingerichtet, den Kondensatbehälter mit der Verdampfungsvorrichtung zu verbinden, wobei Wasser aus dem Kondensatbehälter über die erste Zufuhrleitung der Verdampfungsvorrichtung zuführbar ist. Somit steht alternativ oder zusätzlich zum aus der Umgebung gesammelten Wasser das Wasser aus dem Kondensatbehälter für eine Wassereinspritzung zur Verfügung. Dies kann nach Bedarf von Vorteil sein, wenn eine größere Wassereinspritzmenge erforderlich ist.
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Vorzugsweise weist die Wassereinspritzvorrichtung einen Nachfüllstutzen zum Nachtanken des Wassertanks auf. Durch den Nachfüllstutzen, der mit dem Wassertank verbunden ist, kann in dem, eher seltenen, Fall Wasser nachgetankt werden, in dem weder Wasser durch Niederschlag usw. noch Kondensat aus der Klimaanlage gewonnen werden kann. Das Vorsehen des Nachfüllstutzens bietet ferner den Vorteil, dass bei einer defekten Verdampfungsvorrichtung die Wassereinspritzvorrichtung weiterhin betrieben werden kann.
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Bevorzugt umfasst die Verdampfungsvorrichtung eine elektrische Heizung, die eingerichtet ist, das in der ersten Zufuhrleitung befindliche Wasser zu erwärmen und/oder das in der Verdampfungsvorrichtung befindliche Wasser zu verdampfen. Vorzugsweise ist die elektrische Heizung eingerichtet, das Wasser in der ersten Zufuhrleitung zu erwärmen und das Wasser in der Verdampfungsvorrichtung zu verdampfen. Da das Wasser schon in der ersten Zufuhrleitung erwärmt wird, erfolgt dessen Verdampfen in der Verdampfungsvorrichtung schneller. Die Lösung der elektrischen Heizung ist einfach und stellt einen konstanten Wärmestrom zum Erwärmen und/oder Verdampfen des Wassers zur Verfügung. So wird das Wasser in der Verdampfungsvorrichtung in kontrollierter Weise zum Sieden gebracht.
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Besonders bevorzugt ist die elektrische Heizung derart eingerichtet, das Wasser in der ersten Zufuhrleitung weitgehend zu erwärmen, so dass das Wasser in möglichst kurzer Zeit in der Verdampfungsvorrichtung verdampft.
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Alternativ oder zusätzlich ist die Wassereinspritzvorrichtung derart eingerichtet, dass Wärme von einer Abgasleitung und/oder einer Kühlwasserleitung und/oder einer Ölleitung der Brennkraftmaschine auf die erste Zufuhrleitung und/oder auf die Verdampfungsvorrichtung übertragen wird. Dabei wird das Wasser in der ersten Zufuhrleitung erwärmt und/oder das Wasser in der Verdampfungsvorrichtung verdampft. Besonders bevorzugt ist die Wassereinspritzvorrichtung derart eingerichtet, dass die Wärme sowohl auf die erste Zufuhrleitung, um das darin befindliche Wasser zu erwärmen, als auch auf die Verdampfungsvorrichtung übertragen wird, um das darin befindliche Wasser zu verdampfen. Dadurch wird Wärme, die anderenfalls z.B. als Verlust zur Umgebung freigegeben wäre, zur Destillation des Wassers benutzt. Somit kann der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine gesteigert werden.
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Insbesondere ist die Wassereinspritzvorrichtung derart eingerichtet, dass das Wasser aufgrund der aufgenommen Wärme in der ersten Zufuhrleitung in die Wasserverdampfungsvorrichtung in einer solchen Phase gelangt, dass die Verdampfung des Wassers in der Verdampfungsvorrichtung in kürzester Zeit erfolgen kann.
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Die Wassereinspritzvorrichtung umfasst ferner bevorzugt einen Kondensator, der zwischen dem Wassertank und der Verdampfungsvorrichtung zum Kondensieren von in der Verdampfungsvorrichtung entstehendem Wasserdampf angeordnet ist. Das entstehende Wasserkondensat ist dem Wassertank zuführbar.
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Es sei angemerkt, dass das Vorsehen eines Kondensators bei der Wassereinspritzvorrichtung nicht zwingend erforderlich ist. Wie schon beschrieben, ist der durch die Verdampfungsvorrichtung entstehende Wasserdampf über die zweite Zufuhrleitung dem Wassertank zuführbar. Dabei kann der Wasserdampf durch die Wandung der zweiten Zufuhrleitung und/oder des Wassertanks und/oder das im Wassertank schon befindliche Wasser kondensieren.
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Jedoch bietet ein zusätzlicher Kondensator den Vorteil, dass der Wasserdampf schneller in die flüssige Phase übergeht. Dies hat zur Folge, dass Wasser zur Wassereinspritzung schneller bereitgestellt wird.
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Vorteilhafterweise ist der Kondensator eingerichtet, den Wasserdampf mittels Luftdurchströmung und/oder einer Zirkulation des im Wassertank befindlichen Wassers zu kondensieren. Der Kondensator ist vorzugsweise als Wärmeübertrager ausgebildet, in dem Wärme vom Wasserdampf auf einen Luftstrom und/oder einen aus dem im Wassertank befindlichen Wasser entstehenden Wasserstrom übertragen wird, was zum Kondensieren des Wasserdampfs führt. Somit kann die Wassereinspritzvorrichtung an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden.
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Ferner bevorzugt ist ein Filterelement, insbesondere ein Sieb, in Richtung von der Wasserquelle zur Verdampfungsvorrichtung in der ersten Zufuhrleitung vor der Verdampfungsvorrichtung angeordnet. Somit wird das Wasser vor dem Einleiten in die Verdampfungsvorrichtung gefiltert, um Feststoffe aus dem Wasser abzuscheiden. Dadurch wird verhindert, dass die nachfolgenden wasserführenden Komponenten der Wassereinspritzvorrichtung nicht vorzeitig auf Grund von Verschmutzung ausfallen.
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Besonders bevorzugt ist ein erstes Ende der zweiten Zufuhrleitung höher in vertikaler Richtung als ein zweites Ende der zweiten Zufuhrleitung angeordnet, wobei das erste Ende in Richtung von der Verdampfungsvorrichtung zum Wassertank vor dem zweiten Ende angeordnet ist. Somit wird das Zuführen des Wasserdampfes zu dem Wassertank erleichtert. Dies ist insbesondere von großem Vorteil, wenn eine Kondensation des Wasserdampfes durch die Wandung der zweiten Zufuhrleitung erfolgt. Somit kann der kondensierte Wasserdampf durch die Schwerkraft dem Wassertank zugeführt werden.
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Vorzugsweise umfasst die Wassereinspritzvorrichtung eine Überlaufleitung, wobei bei einer verschlossenen (verstopften) ersten Zufuhrleitung Wasser von der ersten Zufuhrleitung in die Überlaufleitung leitbar ist. Das Verschließen oder Verstopfen der Zufuhrleitung kann beispielsweise durch ein verstopftes Filterelement und/oder eine volle Verdampfungsvorrichtung und/oder einen vollen Wassertank und/oder eine verstopfte zweite Zufuhrleitung verursacht werden. Dadurch kann die Situation vermieden werden, dass ein zu hoher Druck im Wassertank und/oder in den Leitungen der Wassereinspritzvorrichtung entsteht.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einer zuvor beschriebenen Wassereinspritzvorrichtung, und einem Einspritzraum, wobei der Wasserinjektor der Wassereinspritzvorrichtung eingerichtet ist, in den Einspritzraum Wasser einzuspritzen.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Wassereinspritzvorrichtung, und einer Wasserquelle, welche über die erste Zufuhrleitung mit der Verdampfungsvorrichtung der Wassereinspritzvorrichtung kommuniziert, wobei die Verdampfungsvorrichtung mittels der zweiten Zufuhrleitung mit dem Wassertank verbunden ist.
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Vorzugsweise umfasst ferner die Wasserquelle mindestens einen Ablauf einer Karosserie des Fahrzeugs und/oder einen Kondensatbehälter einer Klimaanlage des Fahrzeugs.
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Die schon in Bezug auf die Wassereinspritzvorrichtung erläuterten Vorteile sind auch bei der vorgenannten Brennkraftmaschine und dem vorgenannten Fahrzeug gegeben.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Zeichnung ist:
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1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer Wassereinspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
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2 eine vereinfachte schematische Ansicht der Wassereinspritzvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
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3 eine stark vereinfachte schematische Ansicht des Fahrzeugs, in dem die Wassereinspritzvorrichtung von 2 vorgesehen ist,
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4 eine vereinfachte schematische Ansicht der Wassereinspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und
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5 eine vereinfachte schematische Ansicht der Wassereinspritzvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 einer Wassereinspritzvorrichtung 1 einer Brennkraftmaschine 50 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine 50 nach dem Otto-Prinzip und mit Benzindirekteinspritzung betrieben. Die Brennkraftmaschine 50 ist in einem Fahrzeug 100 angeordnet (4).
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In 1 ist die Brennkraftmaschine 50, welche eine Vielzahl von Zylindern aufweist, sowie ein Teil der erfindungsgemäßen Wassereinspritzvorrichtung 1 schematisch dargestellt. Die Brennkraftmaschine 50 umfasst pro Zylinder einen Brennraum 52, in welchem ein Kolben 53 hin und her bewegbar ist. Ferner weist vorzugsweise die Brennkraftmaschine 50 pro Zylinder einen Einspritzraum 51 auf, in welchen Wasser eingespritzt wird.
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Der Einspritzraum 51 ist bevorzugt als ein Einlasskanal ausgebildet. Über den Einlasskanal wird Luft zum Brennraum 52 zugeführt. Abgas wird über einen Abgaskanal 54 abgeführt. Hierzu sind am Einlasskanal ein Einlassventil 55 und am Abgaskanal 54 ein Auslassventil 56 angeordnet. Das Bezugszeichen 57 bezeichnet ferner ein Kraftstoffeinspritzventil.
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Zum Einspritzen von Wasser ist am Einspritzraum 51 ein Wasserinjektor 2 angeordnet, welcher über eine Steuereinheit 10 Wasser in den Einspritzraum 51 der Brennkraftmaschine 50 einspritzt.
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Alternativ kann der Wasserinjektor 2 Wasser direkt in den Brennraum 52 einspritzen. In einem solchen Fall ist der Brennraum 52 als der Einspritzraum 51 anzusehen.
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Der Wasserinjektor 2 ist Teil der Wassereinspritzvorrichtung 1, welche in 2 im Detail gezeigt ist. Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst ein als Pumpe ausgebildetes Förderelement 4. Des Weiteren ist ein Wassertank 3 vorgesehen, welcher durch eine Förderleitung 15 mit dem Förderelement 4 bzw. einem Ansaugbereich des Förderelements 4 verbunden ist.
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Durch das Förderelement 4 wird Wasser aus dem Wassertank 3 zum Wasserinjektor 2 gefördert. Alternativ kann das Förderelement 4 im Wassertank 3 angeordnet sein und Wasser direkt, ohne zusätzliche Leitung aus dem Wassertank 3 ansaugen.
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Ferner umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 eine Verdampfungsvorrichtung 6, welche über eine erste Zufuhrleitung 5 mit einer Wasserquelle 101 des Fahrzeugs 100 (4) verbindbar ist.
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Die Verdampfungsvorrichtung 6 weist vorzugsweise einen Verdampfungsbehälter 60 und eine Wärmequelle 61 auf. Die Verdampfungsvorrichtung 6 dient dazu, das im Verdampfungsbehälter 60 befindliche Wasser mittels der Wärmequelle 61 zu verdampfen.
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Nach einer alternativen Ausgestaltung der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist die Wärmequelle 61 ferner eingerichtet, das Wasser in der ersten Zufuhrleitung 5 zu erwärmen, bevor das Wasser durch die Verdampfungsvorrichtung 6 verdampft wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel umfasst bevorzugt die Wärmequelle 61 eine elektrische Heizung 62, die das Wasser im Verdampfungsbehälter 60 zum Sieden bringen kann.
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Die elektrische Heizung 62 ist bevorzugt als eine externe, d.h. außerhalb des Verdampfungsbehälters 60 der Verdampfungsvorrichtung 6 angeordnete, Heizung ausgebildet. Da die elektrische Heizung 62 nicht im direkten Kontakt mit dem Wasser steht, können die im Wasser existierenden ungelösten festen Partikel und gelöste Komponenten wie. z.B. Mineralien, die elektrische Heizung 62 nicht beschädigen. Eine ausfallsichere Funktion der elektrischen Heizung 62 wird somit über eine längere Zeit ermöglicht.
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Alternativ kann die elektrische Heizung 62 innerhalb des Verdampfungsbehälters 60 der Verdampfungsvorrichtung 6 angeordnet sein, wodurch ein kompakterer Aufbau der Wassereinspritzvorrichtung 1 gewährleistet wird.
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Die Wasserquelle 101 umfasst vorzugsweise mindestens einen Ablauf 103 einer Karosserie 102 des Fahrzeugs 100. Der Ablauf 103 entspricht einem ersten Ablauf.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Wasserquelle 101 einen Kondensatbehälter 105 einer Klimaanlage 104 des Fahrzeugs 100 aufweisen. Dies wird mit einer gestrichelten Linie in 5 bezeichnet und wird als ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Die erste Zufuhrleitung 5 ist eingerichtet, den Ablauf 103 mit der Verdampfungsvorrichtung 6 zu verbinden. Wasser aus der Umgebung, das in den Ablauf 102 gelangt, ist über die erste Zufuhrleitung 5 der Verdampfungsvorrichtung 6 zuführbar.
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In der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist weiterhin eine zweite Zufuhrleitung 7 vorgesehen. Die zweite Zufuhrleitung 7 ist eingerichtet, die Verdampfungsvorrichtung 6 mit dem Wassertank 3 zu verbinden. Dabei ist in der Verdampfungsvorrichtung 6 erzeugter Wasserdampf dem Wassertank 3 zuführbar.
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Durch das Verdampfen vom in der Verdampfungsvorrichtung 6 befindlichen Wasser erfolgt eine Destillation des Wassers, wodurch das Wasser in der Form vom Wasserdampf von ungelösten Partikeln und/oder gelösten Komponenten befreit wird. Somit wird die Qualität des Wassers erhöht und das Wasser kann vorzugsweise dann zum Zwecke einer Wassereinspritzung benutzt werden.
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Die Wasserqualität ist durch die Anzahl der ungelösten Partikel wie etwa Staub oder Schmutz im Wasser und/oder eine Konzentration von im Wasser gelösten Komponenten wie beispielsweise Salz, Reinigungsmittel, usw. definiert. Das bedeutet, dass, je höher die Anzahl der Partikel im Wasser und/oder die Konzentration von gelösten Komponenten sind, desto schlechter ist die Wasserqualität.
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Ferner ist ein Filterelement 9, insbesondere ein Sieb, in Richtung von der Wasserquelle 101 zur Verdampfungsvorrichtung 6 in der ersten Zufuhrleitung 5 vor der Verdampfungsvorrichtung 6 angeordnet. Das Filterelement 9 dient dazu, potentielle grobe ungelöste Partikel, die sich im Wasser befinden, abzutrennen, so dass die nachfolgenden wasserführenden Bauteile der Wassereinspritzvorrichtung 1 nicht beschädigt werden.
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Für den Fall einer verschlossenen bzw. verstopften ersten Zufuhrleitung 5 ist eine Überlaufleitung 11 vorgesehen, in die Wasser von der ersten Zufuhrleitung 5 leitbar ist.
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Die Überlaufleitung 11 ist vorzugsweise mit einem weiteren Ablauf 106 verbunden, wodurch überflüssiges Wasser in die Umgebung freigegeben werden kann. Alternativ kann das überflüssige Wasser direkt über die Überlaufleitung 11 in die Umgebung geleitet werden. Der weitere Ablauf 106 entspricht einem zweiten Ablauf.
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Wenn es kein Wasser aus der Umgebung und der Klimaanlage 104 zu einem Zeitpunkt gewonnen werden kann, umfasst vorzugsweise die Wassereinspritzvorrichtung 1 einen Nachfüllstutzen 12. Durch den Nachfüllstutzen 12 kann der Wassertank 3 jederzeit einfach nachgefüllt werden.
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Bei der Wassereinspritzvorrichtung 1 wird Wasser, das im Ablauf 103 der Karosserie 102 des Fahrzeugs 100 gesammelt wird, über die erste Zufuhrleitung 5 der Verdampfungsvorrichtung 6 zugeführt. Bevor das Wasser die Verdampfungsvorrichtung 6 erreicht, wird das Wasser vorzugsweise durch das Filterelement 9 gefiltert.
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In der Verdampfungsvorrichtung 6 wird das Wasser durch die Wärme, die die elektrische Heizung 62 erzeugt, zum Sieden gebracht. So entsteht Wasserdampf, von dem ungelöste Partikel, die durch das Filterelement 9 nicht abgefiltert worden sind, und gelöste Komponenten im Wasser entfernt sind. Die abgeschiedenen Partikel und Komponenten sammeln sich vorzugsweise auf einem Boden des Verdampfungsbehälters 60 und können aus dem Verdampfungsbehälter 60 zu einem späteren Zeitpunkt entfernt werden.
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Der Wasserdampf wird über die zweite Zufuhrleitung 7 dem Wassertank 3 zugeführt. Auf dem Weg von der Verdampfungsvorrichtung 6 zum Wassertank 3 ist es möglich, dass der Wasserdampf durch die Wandung der zweiten Zufuhrleitung 7, die eine niedrigere Temperatur als die Temperatur des Wasserdampfes aufweisen, zumindest teilweise abgekühlt und kondensiert wird. Eine Kondensation kann auch im Wassertank 3 durch dessen Wandung und das darin befindliche, schon gereinigte Wasser erfolgen. Mit anderen Worten sind die zweite Zufuhrleitung 7 und/oder der Wassertank 3 eingerichtet, als eine Kondensationsvorrichtung zu wirken.
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Durch die Wassereinspritzvorrichtung 1 wird die Wasserqualität des Wassers der Wasserquelle 101 des Fahrzeugs 100 in einfacher Weise verbessert. Außerdem wird als Wasserquelle 101 ein Ablauf 103 der Karosserie 102 des Fahrzeugs 100 benutzt. Dadurch kann ein zeit- und kostenaufwändiges Nachfüllen reduziert oder vermieden werden.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 4 eine Wassereinspritzvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.
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Die Wassereinspritzvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich grundsätzlich von der Wassereinspritzvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass hier zusätzlich ein Kondensator 8 zum Kondensieren des durch die Verdampfungsvorrichtung 6 erzeugten Wasserdampfes vorgesehen ist.
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Der Kondensator 8 ist vorzugsweise in der zweiten Zufuhrleitung 7 zwischen dem Wassertank 3 und der Verdampfungsvorrichtung 6 angeordnet. Durch den Kondensator 8 wird der durch die Verdampfungsvorrichtung 6 erzeugte Wasserdampf kondensiert. Somit kann die Kondensation des ganzen oder des größten Teils des Wasserdampfs, bevor der Wasserdampf in den Wassertank 3 gelangt, erfolgen. Dies kann bei einer erhöhten angeforderten Wassereinspritzmenge vorteilhaft sein.
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Zum Abkühlen des Wasserdampfs kann beim Kondensator 8 eine Luftdurchströmung und/oder eine Zirkulation des im Wassertank 3 befindlichen Wassers benutzt werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Klimaanlage 104 benutzt werden.
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Die 5 zeigt eine Wassereinspritzvorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
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Vorzugsweise weist in diesem Ausführungsbeispiel die Wasserquelle 101 sowohl einen Ablauf 103 der Karosserie 102 als auch den Kondensatbehälter 105 der Klimaanlage 104 (5 und gestrichelte Linie in 3).
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Die erste Zufuhrleitung 5 ist dabei eingerichtet, den Ablauf 103 und den Kondensatbehälter 105 mit der Verdampfungsvorrichtung 6 zu verbinden.
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Wasser aus der Umgebung, das in den Ablauf 102 gelangt, und Wasser aus dem Kondensatbehälter ist über die erste Zufuhrleitung 5 der Verdampfungsvorrichtung 6 zuführbar.
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Ein weiterer Unterschied der Wassereinspritzvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels im Vergleich zu den vorherigen Ausführungsbeispielen besteht darin, dass zum Verdampfen des Wassers in der Verdampfungsvorrichtung 6 die Wärmequelle 61 zusätzlich zur elektrischen Heizung 62 eine Abgasleitung 63 umfasst.
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So ist der Verdampfungsbehälter 60 und die Abgasleitung 63 als ein Wärmeübertrager 66 eingerichtet.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Wärme einer Kühlwasserleitung 64 und/oder einer Ölleitung 65 zum Verdampfen des Wassers in der Verdampfungsvorrichtung 6 verwendet werden (mit gestrichelten Linien in 5). Dabei umfasst die Wärmequelle 61 die Abgasleitung 63 und/oder die Kühlwasserleitung 64 und/oder die Ölleitung 65. Ferner ist dabei der Verdampfungsbehälter 60 zusammen mit der Abgasleitung 63 und/oder der Kühlwasserleitung 64 und/oder der Ölleitung 65 als der Wärmeübertrager 66 zu verstehen.
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Vorzugsweise ist ferner der Kondensator 8 derart ausgebildet, dass der Kondensator 8 an der zweiten Zufuhrleitung 7 angeordnet ist und die zweite Zufuhrleitung 7 ummantelt. Eine Luftströmung oder eine Zirkulation des schon gereinigten Wassers, das sich im Wassertank 3 befindet, ist in der 5 durch die Pfeile K bezeichnet.
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Weiterhin ist bevorzugt ein Ventilelement 13 in der ersten Zufuhrleitung 5 angeordnet. Insbesondere ist das Ventilelement 13 als Rückschlagventil ausgebildet. Somit kann sichergestellt werden, dass das Wasser aus dem Ablauf 103 und dem Kondensatbehälter 105 der Klimaanlage 104 der Verdampfungsvorrichtung 6 zugeführt wird, und nicht in den Ablauf 103 und den Kondensatbehälter 105 zurückgelangen kann.
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Weiterhin ist der Ablauf 103 in der Form eines Trichters ausgebildet, was das Sammeln von Wasser aus der Umgebung erleichtert.
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Alternativ kann ein Anschluss des Ablaufs 103 an den schon existierenden Abläufen des sogenannten Wasserkastens des Fahrzeugs 100 angeordnet sein. Als Wasserkasten ist ein Auffangvolumen unterhalb der Windschutzscheibe, insbesondere mit einem Grobsieb, zu verstehen.
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In der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist ferner ein Temperatur- und/oder Füllstandsensor 14 vorgesehen. Mittels des Temperatur- und/oder Füllstandsensors 14 wird der Prozess des Verdampfens des Wassers überwacht. So kann beispielsweise die Steuereinheit 10 im Falle einer nicht ausreichenden Verdampfung die elektrische Heizung 62 derart steuern, um mehr Wärme zu erzeugen. Ferner kann zum Beispiel bei einem durch den Temperatur- und/oder Füllstandsensor 14 erfassten hohen Füllstand der Verdampfungsvorrichtung 6 das Ventilelement 13 gesteuert werden, den Weg zur Verdampfungsvorrichtung 6 zu sperren.
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Ferner ist ein erstes Ende 71 der zweiten Zufuhrleitung 7 höher in vertikaler Richtung als ein zweites Ende 72 der zweiten Zufuhrleitung 7 angeordnet. Das erste Ende 71 ist in Richtung von der Verdampfungsvorrichtung 7 zum Wassertank 3 vor dem zweiten Ende 72 positioniert. Somit wird das Zuführen des Wasserdampfs in der zweiten Zufuhrleitung 7 vor dem Kondensator 8 und insbesondere des Wassers in der zweiten Zufuhrleitung 7 nach dem Kondensator in Richtung zum Wassertank 3 erleichtert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012207906 A1 [0003]
