DE102017211972A1 - Verfahren zur Absenkung des Gefrierpunktes von in einem Kraftfahrzeug mitgeführtem Wasser - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absenkung des Gefrierpunktes von Wasser, welches in einem Personenkraftwagen in einem Behälter als ein Betriebsmittel neben einem Kohlenwasserstoff-Verbindungen enthaltenden Kraftstoff mitgeführt wird, und wobei dem mitgeführten Wasser ein Mittel zur Gefrierpunktabsenkung beigemengt wird. Dabei wird im Fahrzeug zumindest ein Kraftstoff-Bestandteil, welcher geeignet ist, durch Beigabe zum mitgeführten Wasser dessen Gefrierpunkt abzusenken, in gewisser Menge aus dem mitgeführten Kraftstoff abgetrennt und als Mittel zur Gefrierpunktsenkung verwendet. Es kann die Zusammensetzung des im Behälter enthaltenen Gemisches von Wasser und Kraftstoff-Bestandteilen mittels geeigneter Sensorik hinsichtlich des aktuellen Gefrierpunktes ermittelt werden und und eine solche Menge von Kraftstoff-Bestandteilen zugeführt werden, dass sich eine gewünschte Gefrierpunkt-Absenkung ergibt. Zur Abtrennung des besagten und eine Gefrierpunkt-Absenkung bewirkenden Kraftstoff-Bestandteils kann eine Destillation oder Filtration oder Zentrifugation oder Chromatografie durchgeführt werden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Absenkung des Gefrierpunktes von Wasser, welches in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, in einem Behälter als ein Betriebsmittel neben einem Kohlenwasserstoff-Verbindungen enthaltenden Kraftstoff mitgeführt wird, und wobei dem mitgeführten Wasser ein Mittel zur Gefrierpunktabsenkung beigemengt wird. Zum Stand der Technik wird auf die
DE 10 2009 014 795 A1 verwiesen. - Zur Verbesserung des Betriebs eines Verbrennungsmotors eines Fahrzeugs ist es bekannt, zusätzlich Wasser in die Brennräume des Verbrennungsmotors einzubringen. Hierzu wird üblicherweise eine Vorrichtung zur Wassereinspritzung verwendet, auch als Wassereinspritzanlage bezeichnet. Eine solche Vorrichtung umfasst üblicherweise eine Pumpe, die Wasser aus einem Wasserbehälter über geeignete Leitungen, das heißt über eine Zuleitung einer Anzahl von Einspritzdüsen zuführt. Mittels der Einspritzdüsen, auch als Injektoren bezeichnet, wird dann im Betrieb Wasser beispielsweise in den Ansaugtrakt im Fahrzeug eingedüst. Dies soll auch in der kalten Jahreszeit möglich sein, nachdem das Fahrzeug bspw. über Nacht abgestellt war und folglich das Wasser im Behälter und in den genannten Leitungen gefroren ist. Um dies zu ermöglichen, ist in der oben genannten Schrift vorgeschlagen, entweder die Leitungen zu entleeren und den Behälter nach Art einer Thermoskanne zu gestalten - was aber nur zeitlich stark begrenzt wirksam sein kann -, oder dem Wasser ein Frostschutzmittel beizumengen. Letzteres stellt jedoch nicht nur einen zusätzlichen Aufwand für den Fahrzeug-Nutzer dar, sondern kann auch vergessen werden, woraufhin ein Einbringen von Wasser in die genannten Brennräume jedenfalls zunächst - nämlich bis zum Wirksamwerden einer gegebenenfalls vorgesehenen Heizeinrichtung - ausgeschlossen ist.
- Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs und ist für ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrzeug zumindest ein Kraftstoff-Bestandteil, welcher geeignet ist, durch Beigabe zum mitgeführten Wasser dessen Gefrierpunkt abzusenken, in gewisser Menge aus dem mitgeführten Kraftstoff abgetrennt und als Mittel zur Gefrierpunktsenkung verwendet wird. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche auch eine elektronische Steuereinheit oder ein Computerprogrammprodukt umfasst, sind Inhalt der weiteren Ansprüche. - Erfindungsgemäß werden aus dem im Kraftfahrzeug zum Betrieb des Verbrennungsmotors mitgeführten Kraftstoff gewisse Bestandteile oder eine gewisse Menge solcher Bestandteile, die für das mitgeführte Wasser wie ein Frostschutzmittel wirken können, abgetrennt oder gewonnen und dem mitgeführtem Wasser (oder einem Teil hiervon) zugeführt. Bedarfsweise kann auch noch eine gezielte Vermischung durchgeführt werden, um eine Gefrierpunktsenkung des damit erzeugten Gemisches gegenüber reinem Wasser zu erzielen. Selbstverständlich kann auch umgekehrt eine TeilMenge des mitgeführten Wassers der Menge von entnommenen Kraftstoff-Bestandteilen zugeführt werden, wenngleich es am wirksamsten ist, die gewonnene Menge von abgetrennten Kraftstoff-Bestandteilen in den genannten Behälter für das mitgeführte Wasser einzubringen. Motorenbenzin selbst ist ebenso wie Dieselkraftstoff kaum oder nicht mit Wasser mischbar, weshalb nur bestimmte Anteile hiervon verwendet werden, welche sich aber sehr gut zur Absenkung des Gefrierpunktes von Wasser eignen, wie beispielsweise Methanol oder Ethanol. Solche oder ähnliche Kraftstoff-Bestandteile können mittels verschiedener Verfahren onboard, d.h. im Fahrzeug unter Verwendung einer hierfür geeigneten Vorrichtung aus dem mitgeführten Kraftstoff abgetrennt werden. In Frage kommt beispielsweise (oder vorzugsweise) eine Destillation, d.h. ein Verdampfen und Re-Kondensieren einer geringen Menge von Kraftstoff, wobei bekanntlich die bei niedrigerer Temperatur verdampfenden Bestandteile zuerst flüchtig werden. Möglich ist aber auch eine Filtration insbesondere mit semipermeablen Membranen, wobei niedrigmolekulare Bestandteile im Gegensatz zu den höhermolekularen Bestandteilen die Membran(en) passieren können. Grundsätzlich möglich ist auch eine Zentrifugation, wonach die Bestandteile mit der höheren Dichte der Zentrifugalkraft verstärkt folgen, oder eine Chromatografie, wobei diejenigen Bestandteile, die eine höhere Aufenthaltswahrscheinlichkeit in der mobilen Phase (verglichen mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit in der stationären Phase) haben, somit als Teil des Fluidstroms eine bestimmte Strecke schneller zurücklegen.
- Was die Zusammensetzung des vorzugsweise im Behälter für das mitgeführte Wasser gebildeten Gemischs aus Wasser und abgetrennten (und den Gefrierpunkt absenkenden) Kraftstoff-Bestandteilen betrifft, so kann diese entweder direkt mittels geeigneter Sensorik gemessen bzw. überwacht werden, so beispielsweise per Dichtemessung oder Mengenbestimmung. In Kenntnis der Gemisch-Zusammensetzung kann in einer geeignet programmierten Steuer- und Recheneinheit festgestellt werden, ob unter Berücksichtigung einer vorgegebenen oder wahrscheinlich erreichten Minimal-Umgebungstemperatur eine ausreichende Gefrierpunkt-Absenkung erreicht ist oder ob ein höherer Anteil von abgetrennten Kraftstoff-Bestandteilen benötigt wird. Ein solcher kann dann selbsttätig bzw. veranlasst durch die genannte Steuer- und Recheneinheit zugegeben werden, wobei selbstverständlich auch eine indirekte Analyse der Zusammensetzung des besagten Gemisches durchgeführt werden kann. Beispielsweise ist Letzteres im eingangs genannten Betriebsmittel-Anwendungsfall anhand einer Auswirkung der Beigabe des Gemisches zur Verbrennung im Verbrennungsmotor möglich, so bspw. durch Veränderung des Signals der den Restsauerstoffgehalt im Abgas bestimmenden Lambdasonde, was Folge der Verbrennung von zusätzlich mit dem besagten Gemisch zugeführten Kohlenwasserstoff-verbindungen ist.
- Mit vorliegender Erfindung ist es somit möglich, auch bei Umgebungstemperaturen unter 0° Celsius nach einem Kaltstart des Verbrennungsmotors sofort eine Wassereinspritzung zu realisieren, ohne dass der Fahrzeug-Nutzer hierfür eine zusätzliche Komponente in das Fahrzeug bzw. in einen Fahrzeug-Behälter einfüllen muss. Dabei sei noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die hier erwähnt und eingangs geschilderte Verwendung von Wasser als Betriebsmittel nicht einschränkend zu verstehen ist, vielmehr gibt es weitere mögliche Verwendungen von Wasser als einem Betriebsmittel in einem Kraftfahrzeug, so bspw. als Waschflüssigkeit für eine verschmutzte Windschutzscheibe. Für den letztgenannten Anwendungsfall kann der hinzugegebene Kraftstoffbestandteil, bspw. Ethanol, neben der Gefrierpunktabsenkung noch eine weitere vorteilhafte Wirkung haben, so bspw. hinsichtlich der Wirksamkeit, insbesondere des Lösungsverhaltens bezüglich an der Scheibe haftender Verschmutzungen.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102009014795 A1 [0001]
Claims (5)
- Verfahren zur Absenkung des Gefrierpunktes von Wasser, welches in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Personenkraftwagen, in einem Behälter als ein Betriebsmittel neben einem Kohlenwasserstoff-Verbindungen enthaltenden Kraftstoff mitgeführt wird, und wobei dem mitgeführten Wasser ein Mittel zur Gefrierpunktabsenkung beigemengt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Fahrzeug zumindest ein Kraftstoff-Bestandteil, welcher geeignet ist, durch Beigabe zum mitgeführten Wasser dessen Gefrierpunkt abzusenken, in gewisser Menge aus dem mitgeführten Kraftstoff abgetrennt und als Mittel zur Gefrierpunktsenkung verwendet wird.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , wobei die Zusammensetzung des im Behälter enthaltenen Gemisches von Wasser und der abgetrennten Menge von Kraftstoff-Bestandteilen mittels geeigneter Sensorik hinsichtlich des aktuellen Gefrierpunktes ermittelt wird und eine solche Menge von abgetrennten Kraftstoff-Bestandteilen dem Behälter zugeführt wird, dass sich eine gewünschte Gefrierpunkt-Absenkung ergibt. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , wobei zur Abtrennung des besagten und eine Gefrierpunkt-Absenkung bewirkenden Kraftstoff-Bestandteils eine Destillation oder Filtration oder Zentrifugation oder Chromatografie durchgeführt wird. - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche mit zumindest einem darin enthaltenen gegenständlichen Merkmal sowie einer Vorrichtung zum Abtrennen von besagten Kraftstoff-Bestandteilen vom mitgeführten Kraftstoff und einer Vorrichtung zu deren Beimengung zum mitgeführten Wasser.
- Elektronische Steuer- und Recheneinheit oder auf einer solchen installierbares Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, welche(s) ausführbaren Programmcode umfasst und gestaltet ist, ein Verfahren nach
Anspruch 2 auszuführen.
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