DE102017216619A1

DE102017216619A1 - Water injection device for an internal combustion engine, motor vehicle and method for water injection

Info

Publication number: DE102017216619A1
Application number: DE102017216619.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Hoegl; Pascal Gladel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-20
Filing date: 2017-09-20
Publication date: 2019-03-21

Abstract

Für eine Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (2) umfassend wenigstens einen Wassertank (5) zum Speichern von Wasser, wenigstens einen Wasserinjektor (6) zum Einspritzen des Wassers in die Brennkraftmaschine (2), wenigstens ein Förderelement (3) zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank (5) in den Wasserinjektor (6), wobei der Wassertank (5) durch wenigstens eine erste Leitung (7) mit dem Förderelement (3) verbunden ist und das Förderelement (3) durch wenigstens eine zweite Leitung (8) mit dem Wasserinjektor (6) verbunden ist, wird vorgeschlagen, dass die Wassereinspritzvorrichtung (1) wenigstens eine Hauptheizvorrichtung (40) zum Heizen des Wassers umfasst, wobei der Wassertank (5) durch wenigstens eine Hinleitung (41) mit der Hauptheizvorrichtung (40) verbunden ist und die Hauptheizvorrichtung (40) durch wenigstens eine Rückleitung (42) mit dem Wassertank (5) verbunden ist, so dass Wasser aus dem Wassertank (5) über die Hinleitung (41) der Hauptheizvorrichtung (40) zuführbar ist und über die Rückleitung (42) von der Hauptheizvorrichtung (40) in den Wassertank (5) zurückführbar ist.

For a water injection device for an internal combustion engine (2) comprising at least one water tank (5) for storing water, at least one water injector (6) for injecting the water into the internal combustion engine (2), at least one conveying element (3) for conveying water out of the water Water tank (5) in the water injector (6), wherein the water tank (5) by at least a first line (7) with the conveying element (3) is connected and the conveying element (3) through at least one second line (8) with the water injector (6), it is proposed that the water injection device (1) comprises at least one main heating device (40) for heating the water, wherein the water tank (5) is connected to the main heating device (40) by at least one outfeed line (41) and the Main heater (40) is connected by at least one return line (42) to the water tank (5), so that water from the water tank (5) via the forward line (41) of Hauptheizvorrichtu ng (40) can be supplied and via the return line (42) from the main heating device (40) in the water tank (5) is traceable.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, ein Kraftfahrzeug umfassend eine derartige Wassereinspritzvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Wasserei nspritzvorrichtung.The present invention relates to a water injection device for an internal combustion engine, a motor vehicle comprising such a water injection device and a method for operating such a water injection device.

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. Hierbei sind üblicherweise separate Wassereinspritzsysteme vorhanden, um die Wassereinspritzung zu ermöglichen. So ist beispielsweise aus der DE 10 2015 208 476 A1 ein Wassereinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt.Due to increasing demands on reduced carbon dioxide emissions, internal combustion engines are increasingly being optimized with regard to fuel consumption. However, known internal combustion engines can not be optimally operated in terms of consumption at operating points with high load, since the operation is limited by knock tendency and high exhaust gas temperatures. A possible measure to reduce the tendency to knock and to lower the exhaust gas temperatures is the injection of water. There are usually separate water injection systems available to allow the water injection. For example, from the DE 10 2015 208 476 A1 a water injection system for an internal combustion engine known.

Bei Wassereinspritzsystemen für Brennkraftmaschinen ist normalerweise ein Wassertank vorgesehen, so dass jederzeit Wasser zur Einspritzung in das Saugrohr oder die Brennkammer der Brennkraftmaschine verfügbar ist. Zusätzlich kann bei derartigen Wassereinspritzsystemen Wasser mit Hilfe einer Wassergewinnungsanlage beispielsweise aus dem Abgassystem der Brennkraftmaschine in dem Kraftfahrzeug oder aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs gewonnen werden und beispielsweise auch dem Wassertank zugeführt werden. Von dem Wassertank kann Wasser beispielsweise mittels einer Pumpe über eine Verteilervorrichtung zu Einspritzventilen, durch die das Wasser dann beispielsweise in ein Saugrohr oder eine Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, befördert werden. Dazu kann, wie bei Einspritzsystemen für Brennstoff, die Verteilervorrichtung, beispielsweise in Form eines Rails, dazu vorgesehen sein Wasser zu speichern und auf mehrere Einspritzventile, durch die das Wasser dann eingespritzt werden kann, zu verteilen.In water injection systems for internal combustion engines, a water tank is normally provided, so that at any time water is available for injection into the intake manifold or the combustion chamber of the internal combustion engine. In addition, in such water injection systems water can be obtained with the aid of a water extraction system, for example, from the exhaust system of the internal combustion engine in the motor vehicle or from the environment of the motor vehicle and, for example, also supplied to the water tank. From the water tank, for example, water can be conveyed by means of a pump via a distributor device to injection valves, through which the water is then injected, for example, into a suction pipe or a combustion chamber of the internal combustion engine. For this purpose, as in fuel injection systems, the distributor device, for example in the form of a rail, can be provided for storing water and distributing it to a plurality of injectors, through which the water can then be injected.

Eine Besonderheit von Einspritzvorrichtungen für Wasser gegenüber Einspritzvorrichtungen für Brennstoffe ist, dass das Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung, insbesondere in dem Wassertank, beispielsweise nach Abstellen der Brennkraftmaschine gefrieren kann. Um die Wassereinspritzvorrichtung dann wieder in Betrieb zu nehmen, muss das gefrorene Wasser aufgetaut werden. Dazu können in der Wassereinspritzvorrichtung beispielsweise elektrische Heizungen vorgesehen sein.A particularity of injectors for water over fuel injectors is that the water in the water injection device, in particular in the water tank, for example, after switching off the engine can freeze. In order to put the water injection device back into operation, the frozen water must be thawed. For this purpose, electrical heaters may be provided in the water injection device, for example.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Wassereinspritzvorrichtung umfasst wenigstens einen Wassertank zum Speichern von Wasser, wenigstens einen Wasserinjektor zum Einspritzen des Wassers in die Brennkraftmaschine, wenigstens ein Förderelement zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank in den Wasserinjektor. Dabei ist der Wassertank durch wenigstens eine erste Leitung mit dem Förderelement verbunden und das Förderelement durch wenigstens eine zweite Leitung mit dem Wasserinjektor verbunden. Erfindungsgemäß umfasst die Wassereinspritzvorrichtung wenigstens eine Hauptheizvorrichtung zum Heizen des Wassers, wobei der Wassertank durch wenigstens eine Hinleitung mit der Hauptheizvorrichtung verbunden ist und die Hauptheizvorrichtung durch wenigstens eine Rückleitung mit dem Wassertank verbunden ist, so dass Wasser aus dem Wassertank über die Hinleitung der Hauptheizvorrichtung zuführbar ist und über die Rückleitung von der Hauptheizvorrichtung in den Wassertank zurückführbar ist.According to the invention, a water injection device for an internal combustion engine is proposed. The water injection device comprises at least one water tank for storing water, at least one water injector for injecting the water into the internal combustion engine, at least one conveying element for conveying water from the water tank into the water injector. In this case, the water tank is connected by at least one first line to the conveying element and the conveying element is connected by at least one second line to the water injector. According to the invention, the water injection device comprises at least one main heating device for heating the water, wherein the water tank is connected to the main heating device by at least one outfeed line and the main heating device is connected to the water tank through at least one return line, so that water can be supplied from the water tank via the main heating device and is traceable via the return line from the main heater into the water tank.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gegenüber dem Stand der Technik weist die Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine den Vorteil auf, dass aufgetautes Wasser in dem Wassertank durch die Hinleitung zu der Hauptheizvorrichtung gefördert werden kann. In der Hauptheizvorrichtung kann das Wasser aufgeheizt werden und anschließend durch die Rückleitung wieder in den Wassertank zurückgefördert werden. So kann das aufgeheizte und wieder in den Wassertank zurückgeförderte Wasser weiteres Wasser, beispielsweise gefrorenes Wasser im Wassertank aufheizen und/oder schmelzen. Wasser kann also von dem Wassertank durch die Hinleitung, die Hauptheizvorrichtung und die Rückleitung wieder in den Wassertank zurückgefördert werden und dort den Wassertank und/oder in dem Wasser angeordnetes weiteres gefrorenes und/oder aufgetautes Wasser erhitzen. Das Wasser kann somit vorteilhaft im Kreis gefördert werden, wobei das Wasser bei der Förderung im Kreis die Hauptheizvorrichtung durchläuft, wobei das Wasser beim Durchlaufen der Hauptheizvorrichtung Wärme von der Hauptheizvorrichtung aufnimmt und beim Durchlaufen des Wassertanks Wärme an gefrorenes und/oder nicht gefrorenes Wasser im Wassertank abgeben kann. Somit kann vorteilhaft bei gefrorenem Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung eine geringe Menge an aufgetautem Wasser in dem Kreislauf aus Wassertank Hinleitung, Hauptheizvorrichtung und Rückleitung gefördert werden. Dabei kann das Wasser bei der Hauptheizvorrichtung Wärme aufnehmen und diese an gefrorenes Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung abgeben, so dass das gesamte Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung aufgetaut werden kann. Dabei wird vorteilhaft das bereits in der Wassereinspritzvorrichtung vorhandene Wasser, das auch zur Einspritzung vorgesehen ist, zur Wärmeübertragung im Wassereinspritzsystem und zum Heizen des Wassereinspritzsystems genutzt. Die thermische Anbindung der Hauptheizvorrichtung wird vorteilhaft einfach durch das bereits in der Wassereinsprizvorrichtung vorhandene Wasser realisiert.Compared to the prior art, the water injection device for an internal combustion engine has the advantage that thawed water in the water tank can be conveyed by the forward line to the main heater. In the main heater, the water can be heated and then fed back through the return line in the water tank. Thus, the heated and returned back into the water tank water further heat, such as frozen water in the water tank and / or melt. So water can be returned from the water tank through the forward line, the main heater and the return line back into the water tank and there heat the water tank and / or arranged in the water further frozen and / or thawed water. The water can thus advantageously be conveyed in a circle, wherein the water passes through the main heating device when conveying in a circle, wherein the water receives heat from the main heating device when passing through the main heating device and when passing through the water tank heat to frozen and / or not frozen water in the water tank can deliver. Thus, advantageously, with frozen water in the water injection device, a small amount of thawed water may be delivered in the circuit of water tank, main, and return. The water in the main heater can absorb heat and deliver it to frozen water in the water injection device, so that the entire water in the Water injection device can be thawed. Advantageously, the water already present in the water injection device, which is also intended for injection, is used for heat transfer in the water injection system and for heating the water injection system. The thermal connection of the main heating device is advantageously realized simply by the water already present in the water injection device.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.Further advantageous embodiments and modifications of the invention are made possible by the features specified in the subclaims.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass die Hauptheizvorrichtung als Wärmetauscher ausgebildet ist. Die Wassereinspritzvorrichtung verfügt somit über eine vorteilhaft leistungsfähige Hauptheizvorrichtung, wodurch gefrorenes Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung vorteilhaft schnell aufgetaut werden kann und die Wassereinspritzvorrichtung somit nach kurzer Zeit betriebsbereit ist. Der Wärmetauscher ist vorteilhaft unabhängig vom Bordnetz und das Bordnetz wird durch eine Aufheizung des Wassers in der Wassereinspritzvorrichtung durch einen Wärmetauscher nicht belastet. Durch einen Wärmetauscher als Hauptheizvorrichtung kann durch die hohe Heizleistung der Wassertank auf höhere Temperaturen und schneller aufgeheizt werden um das Wasser zu konditionieren und damit nach Einspritzung eine bessere Verdampfung zu erreichen. Weiterhin kann durch einen Wärmetauscher als Hauptheizvorrichtung das Wasser derart stark aufgeheizt werden, dass Mikroorganismen, beispielsweise in dem Wassertank, abgetötet werden und somit Biokontamination, beispielsweise Algenbildung, vorteilhaft vermieden wird. Durch den hohen Wärmeeintrag über einen Wärmetauscher werden sehr hohe Heizleistungen, beispielsweise mehr als 1000 Watt, ermöglicht ohne das Bordnetz zusätzlich zu belasten und/oder den Kraftstoffverbrauch zu erhöhen. Der Wassertank kann somit auch bei größeren Tankvolumina zu großen Teilen oder sogar ganz aufgetaut werden und das Wassereinspritzsystem steht in kurzer Zeit betriebsbereit zur Verfügung. Insgesamt stellt einen Wärmetauscher der Wassereinspritzvorrichtung ein vorteilhaft einfaches und leistungsfähiges System dar um das Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung aufzuheizen.According to an advantageous embodiment, it is provided that the main heating device is designed as a heat exchanger. The water injection device thus has an advantageously powerful Hauptheizvorrichtung, whereby frozen water in the water injection device can advantageously be thawed quickly and the water injection device is thus ready for use after a short time. The heat exchanger is advantageously independent of the electrical system and the electrical system is not burdened by a heating of the water in the water injection device by a heat exchanger. Through a heat exchanger as Hauptheizvorrichtung can be heated by the high heat output of the water tank to higher temperatures and faster to condition the water and thus to achieve better injection after injection. Furthermore, the water can be heated so much by a heat exchanger as a main heating device that microorganisms, for example, in the water tank, are killed and thus biocontamination, such as algae, is advantageously avoided. Due to the high heat input through a heat exchanger very high heat outputs, for example, more than 1000 watts, allows without burdening the electrical system in addition to and / or to increase fuel consumption. The water tank can thus be thawed even with larger tank volumes to a large extent or even completely and the water injection system is ready for use in a short time. Overall, a heat exchanger of the water injection device is an advantageous simple and efficient system to heat the water in the water injection device.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass der Wärmetauscher aus einer Abwärme eines Abgases der Brennkraftmaschine gespeist wird. Dies hat den Vorteil, dass der Wärmetauscher beispielsweise zusammen mit dem Wassertank in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs verbaut werden kann. Dadurch werden geringe Längen der Hinleitung und Rückleitung sichergestellt und Verlust von Wärme beim Durchfließen des Wassers der Hinleitung und Rückleitung minimiert. Der Wärmetauscher ist dabei beispielsweise in das Abgassystem des Kraftfahrzeugs integriert. So kann das Wasser entsprechend der aktuell vorliegenden Abgastemperatur bzw. des aktuell vorliegenden Abgasmassenstroms erwärmt werden.According to an advantageous embodiment, it is provided that the heat exchanger is fed from a waste heat of an exhaust gas of the internal combustion engine. This has the advantage that the heat exchanger can be installed, for example, together with the water tank in a rear area of the motor vehicle. This ensures short lengths of forward and return and minimizes loss of heat as it flows through the outgoing and return water. The heat exchanger is integrated, for example, in the exhaust system of the motor vehicle. Thus, the water can be heated according to the currently existing exhaust gas temperature or the currently existing exhaust gas mass flow.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass die Hinleitung zumindest teilweise die erste Leitung und/oder zumindest teilweise die zweite Leitung umfasst. So ist der Kreislauf zum Heizen der Wassereinspritzvorrichtung vorteilhaft gut in das Wasseinspritzsystem integriert. Damit wird die erste Leitung und/oder die zweite Leitung sowohl zur Wassereinspitzung als auch für den Wasserkreislauf zum Heizen der Wassereinspritzvorrichtung genutzt. Weiterhin kann so vorteilhaft das Förderelement der Wassereinspritzvorrichtung auch zum Fördern des Wassers zu der Hauptheizvorrichtung verwendet werden, so dass kein weiteres Förderelement für den Wasserkreislauf zum Heizen des Wassereinsprizsystems benötigt wird.According to an advantageous embodiment, it is provided that the forward line at least partially comprises the first line and / or at least partially the second line. Thus, the cycle for heating the water injection device is advantageously well integrated into the water injection system. Thus, the first line and / or the second line is used both for Wassereinspitzung and for the water cycle for heating the water injection device. Furthermore, so advantageously the conveying element of the water injection device can also be used for conveying the water to the main heating device, so that no further conveying element for the water cycle is required for heating the water injection system.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass in der Hinleitung eine Saugstrahlpumpe zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zur Hauptheizvorrichtung angeordnet ist. Eine derartige Saugstrahlpumpe kann vorteilhaft aus dem Wassertank eine zusätzliche Wassermenge, die dann ebenfalls von der Hauptheizvorrichtung, insbesondere dem Wärmetauscher, erwärmt wird, fördern. Die zusätzliche Wassermenge wird anschließend auch in den Wassertank zurückgefördert und trägt zum Aufheizen des Tanks und Schmelzen von noch gefrorenem Wasser bei. Somit kann vorteilhaft die insgesamt durch die Hauptheizvorrichtung, insbesondere den Wärmetauscher, zur Verfügung stehende Heizleistung zusätzlich weiter erhöht werden.According to an advantageous embodiment, it is provided that in the forward line, a suction jet pump for conveying water from the water tank to the main heating device is arranged. Such a suction jet pump can advantageously from the water tank an additional amount of water, which is then also heated by the main heater, in particular the heat exchanger, promote. The additional amount of water is then also returned to the water tank and helps to heat the tank and melting of still frozen water. Thus, advantageously, the total available through the main heater, in particular the heat exchanger, available heating power can be further increased.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass die Wassereinspritzvorrichtung eine Vorheizvorrichtung zum Vorheizen von Wasser in dem Wassertank umfasst. Durch die Vorheizvorrichtung kann eine geringe Menge von gefrorenem Wasser vorgetaut werden, so dass dem Wassereinspritzsystem initial eine geringe Menge von aufgetautem Wasser zur Verfügung steht, das zur Hauptheizvorrichtung gefördert werden kann, dort erwärmt werden kann und somit weiteres gefrorenes Wasser in dem Wassereinspritzsystem auftauen kann. Die Vorheizvorrichtung muss vorteilhaft im Vergleich zum Wärmetauscher nur geringe Heizleistungen liefern und kann so beispielsweise als elektrische Heizung, die beispielsweise vom Bordnetz gespeist wird, ausgebildet sein. Ist der Wassertank eingefroren, wird also beispielsweise zunächst die Vorheizvorrichtung eingeschaltet. Sobald das Förderelement betriebsbereit ist und eine minimal benötigte Wassermenge im Wassertank zum Betreiben des Förderelements aufgetaut ist, wird das Förderelement eingeschaltet und das Wasser wird im Kreis über die Hauptheizvorrichtung und die Rückleitung zurück in den Wassertank gefördert.According to an advantageous embodiment, it is provided that the water injection device comprises a preheater for preheating water in the water tank. The preheater may defrost a small amount of frozen water so that the water injection system initially has a small amount of thawed water available that can be delivered to the main heater, where it can be heated, and thus thaw out further frozen water in the water injection system. The preheater must advantageously provide compared to the heat exchanger only small heating and can thus be designed, for example, as an electric heater, which is powered for example by the electrical system. If the water tank is frozen, so for example, first the preheater is turned on. Once the conveyor element is ready for operation and a minimum amount of water in the water tank to operate the conveying element is thawed, the conveying element is turned on and the water is circulated through the main heater and the return line back into the water tank.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass die Vorheizvorrichtung als elektrische Heizvorrichtung und/oder als hydraulische Heizvorrichtung ausgebildet ist.According to an advantageous embodiment, it is provided that the preheating device is designed as an electric heater and / or as a hydraulic heater.

Weiterhin vorteilhaft ist ein Kraftfahrzeug umfassend eine Wassereinspritzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wasserinjektor in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet ist und der Wassertank und die Hauptheizvorrichtung in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind.Further advantageous is a motor vehicle comprising a water injection device according to one of the preceding claims, wherein the water injector is arranged in a front region of the motor vehicle and the water tank and the main heating device are arranged in a rear region of the motor vehicle.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einen Wassertank zum Speichern von Wasser und wenigstens einen Wasserinjektor zum Einspritzen des Wassers in die Brennkraftmaschine. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zu einer Hauptheizvorrichtung durch eine Hinleitung, einen Schritt zum Heizen des Wassers durch die Hauptheizvorrichtung, einen Schritt zum Rückfördern des geheizten Wassers von der Hauptheizvorrichtung zu dem Wassertank durch eine Rückleitung und einen Schritt zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zu dem Wasserinjektor und Einspritzen des Wassers durch den Wasserinjektor in die Brennkraftmaschine. Bei dem Verfahren wird aufgetautes Wasser der Wassereinspritzvorrichtung von dem Wassertank durch die Hinleitung zur Hauptheizvorrichtung und durch die Rückleitung zurück zum Wassertank in einem Kreislauf gefördert. Beim Passieren der Hauptheizvorrichtung wird das Wasser damit aufgewärmt und transportiert Wärme in die anderen Teile der Wassereinspritzvorrichtung und kann dort vorteilhaft gut und einfach gefrorenes Wasser auftauen bis das gesamte Wasser der Wassereinspritzvorrichtung aufgetaut ist.The invention further relates to a method for operating a water injection device for an internal combustion engine having at least one water tank for storing water and at least one water injector for injecting the water into the internal combustion engine. The method includes a step of conveying water from the water tank to a main heater through an outgoing line, a step of heating the water by the main heater, a step of returning the heated water from the main heater to the water tank through a return line, and a conveying step of water from the water tank to the water injector and injecting the water through the water injector in the internal combustion engine. In the method, thawed water of the water injection device is circulated from the water tank through the delivery line to the main heater and through the return line back to the water tank. As it passes the main heater, the water is thus warmed up and transports heat to the other parts of the water injector, where it can advantageously defrost well-frozen water until all of the water of the water injector has thawed.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Verfahren weiterhin einen Schritt zum Vorheizen von in dem Wassertank gefrorenem Wasser mittels einer Vorheizvorrichtung umfasst. Durch die Vorheizvorrichtung wird somit gefrorenes Wasser angetaut, so dass im Wassereinspritzsystem eine initiale Menge an geschmolzenem Wasser zur Verfügung steht, das von dem Wassertank durch die Hinleitung zu der Hauptheizvorrichtung durch die Rückleitung wieder zurück in den Wassertank gefördert werden kann. Dabei wird das Wasser durch die Hauptheizvorrichtung erwärmt und beim Durchlauf durch die Hinleitung, die Hauptheizvorrichtung, die Rückleitung und den Wassertank kann es weiteres gefrorenes Wasser schmelzen. Somit wird das initial durch die Vorheizvorrichtung aufgetaute Wasser durch die im Vergleich zur Vorheizvorrichtung leistungsfähigere Hauptheizvorrichtung weiter erwärmt und führt beim Umlauf zum Auftauen von weiterem Wasser. Dieses weitere Wasser wird dann wiederum beim Passieren der Hauptheizvorrichtung erwärmt bis das gesamte Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung geschmolzen ist.According to an advantageous embodiment of the method, it is provided that the method further comprises a step of preheating water frozen in the water tank by means of a preheater. Frozen water is thus thawed by the preheating device, so that an initial amount of molten water is available in the water injection system, which can be conveyed from the water tank through the return line to the main heating device through the return line back into the water tank. In this case, the water is heated by the main heater and when passing through the forward line, the main heater, the return line and the water tank, it can melt more frozen water. Thus, the water initially thawed by the preheater is further heated by the more powerful main heater compared to the preheater, and when it circulates it thaws further water. This further water is then heated again as it passes the main heater until all of the water in the water injector has melted.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer Wassereinspritzvorrichtung,
2 eine Wassereinspritzvorrichtung gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
3 eine Wassereinspritzvorrichtung gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
4 eine Wassereinspritzvorrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.

Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it

1 a schematic view of an internal combustion engine with a water injection device,
2 a water injection device according to a first embodiment of the present invention,
3 a water injection device according to a second embodiment of the present invention,
4 a water injection device according to a third embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren eine Wassereinspritzvorrichtung 1 einer Brennkraftmaschine 2 im Detail gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine 2 nach dem Otto-Prinzip und mit Benzindirekteinspritzung betrieben.Hereinafter, with reference to the figures, a water injection device 1 an internal combustion engine 2 described in detail according to various embodiments. In particular, the internal combustion engine 2 operated according to the Otto principle and with gasoline direct injection.

In 1 sind die Brennkraftmaschine 2 sowie die Wassereinspritzvorrichtung 1 schematisch dargestellt. Die Brennkraftmaschine 2 weist eine Vielzahl von Zylindern auf. Die Brennkraftmaschine 2 umfasst pro Zylinder einen Brennraum 20, in welchem ein Kolben 21 hin und her bewegbar ist. Ferner weist die Brennkraftmaschine 2 pro Zylinder beispielsweise einen Einlasskanal 22 auf, über welchen Luft zum Brennraum 20 zugeführt wird. Abgas wird über einen Abgaskanal 23 abgeführt. Hierzu sind am Einlasskanal 22 ein Einlassventil 25 und am Abgaskanal 23 ein Auslassventil 26 angeordnet. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet ferner ein Kraftstoffeinspritzventil.In 1 are the internal combustion engine 2 as well as the water injection device 1 shown schematically. The internal combustion engine 2 has a plurality of cylinders. The internal combustion engine 2 includes one cylinder per cylinder 20 in which a piston 21 is movable back and forth. Furthermore, the internal combustion engine 2 For example, one inlet channel per cylinder 22 on, over which air to the combustion chamber 20 is supplied. Exhaust gas is via an exhaust duct 23 dissipated. These are at the inlet channel 22 an inlet valve 25 and at the exhaust duct 23 an outlet valve 26 arranged. The reference number 24 further denotes a fuel injection valve.

Die Wassereinspritzvorrichtung 1 ist dabei eine Einspritzvorrichtung durch die Wasser in die Brennkraftmaschine 2 eingespritzt wird. Dabei können neben dem Wasser auch andere Medien mit dem Wasser vermengt sein und zusammen mit dem Wasser gespeichert, gefördert und eingespritzt werden. So können dem Wasser beispielsweise Alkohole, wie beispielsweise Ethanol oder Methanol oder andere Zusatzstoffe, die beispielsweise ein Gefrieren des Wassers verhindern, zugemengt sein.The water injection device 1 is an injection device through the water in the engine 2 is injected. In addition to the water, other media can be mixed with the water and stored, conveyed and injected together with the water. So can the water, for example Alcohols such as ethanol or methanol or other additives that prevent, for example, a freezing of the water, be added.

Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst wenigstens einen Wasserinjektor 6. Der Wasserinjektor 6 ist am Einlasskanal 22 angeordnet. Der Wasserinjektor 6 spritzt Wasser in den Einlasskanal 22 der Brennkraftmaschine 2 ein. Der Wasserinjektor 6 wird beispielsweise durch eine Steuereinheit 13 angesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Wasserinjektor 6 pro Zylinder vorgesehen. Alternativ können zur besseren Aufbereitung oder zur Erhöhung der pro Verbrennungszyklus maximal einspritzbaren Wassermenge zwei Wasserinjektoren pro Zylinder angeordnet sein. Es kann aber beispielsweise auch nur ein Wasserinjektor 6 für alle Zylinder vorgesehen sein.The water injection device 1 includes at least one water injector 6 , The water injector 6 is at the inlet channel 22 arranged. The water injector 6 injects water into the inlet channel 22 the internal combustion engine 2 one. The water injector 6 is for example by a control unit 13 driven. In this embodiment, a water injector 6 per cylinder provided. Alternatively, two water injectors per cylinder can be arranged for better treatment or to increase the maximum amount of water injectable per combustion cycle. But it can also, for example, only a water injector 6 be provided for all cylinders.

In den 2 bis 4 sind Ausführungsbeispiele einer Wassereinspritzvorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug 100 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 100 umfasst einen Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 101 Heckbereich 102 des Kraftfahrzeugs 100. Unter dem Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100 wird im Kontext der vorliegenden Anmeldung, beispielsweise bei einem zweiaxigen Kraftfahrzeug 100, der Bereich verstanden, der näher an der vorderen Achse des Kraftfahrzeugs 100 liegt als an der hinteren Achse des Kraftfahrzeugs 100. Unter dem Heckbereich 102 des Kraftfahrzeugs 100 wird im Kontext der vorliegenden Anmeldung , beispielsweise bei einem zweiaxigen Kraftfahrzeug 100, der Bereich verstanden, der näher an der hinteren Achse des Kraftfahrzeugs 100 liegt als an der vorderen Achse des Kraftfahrzeugs 100. Die Abstände werden dabei senkrecht zur jeweiligen Achse gemessen. Die Brennkraftmaschine 2 ist in dem Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet.In the 2 to 4 are exemplary embodiments of a water injection device 1 in a motor vehicle 100 shown. The car 100 includes a front area 101 of the motor vehicle 101 rear area 102 of the motor vehicle 100 , Under the front area 101 of the motor vehicle 100 is used in the context of the present application, for example in a two-axle motor vehicle 100 , understood the area closer to the front axle of the motor vehicle 100 is as at the rear axle of the motor vehicle 100 , Under the stern 102 of the motor vehicle 100 is used in the context of the present application, for example in a two-axle motor vehicle 100 , understood the area closer to the rear axle of the motor vehicle 100 is as on the front axle of the motor vehicle 100 , The distances are measured perpendicular to the respective axis. The internal combustion engine 2 is in the front area 101 of the motor vehicle 100 arranged.

Die Wassereinspritzvorrichtung 1 erstreckt sich über den Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100 und den Heckbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100. Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst einen Wassertank 5, in dem Wasser gespeichert ist. Der Wassertank 5 ist in dem Heckbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet. Weiterhin umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 Wasserinjektoren 6, die an einem Verteiler 9, der Wasser auf die Wasserinjektoren 6 verteilt, angeschlossen sind. Die Wasserinjektoren 6 sind zum Einspritzen von Wasser in die Brennkraftmaschine 2 des Kraftfahrzeugs 100 vorgesehen. Die Wasserinjektoren 6 sind zusammen mit der Brennkraftmaschine 2 in dem Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet. Die Wasserinjektoren 6 sind durch eine Leitung 7, 8 mit dem Wassertank 5 verbunden. Die Leitung 7, 8 umfasst eine erste Leitung 7, die den Wassertank 5 mit dem Förderelement 3 verbindet. Weiterhin umfasst die Leitung 7, 8 eine zweite Leitung 8, die das Förderelement mit dem Wasserinjektor 6 verbindet.The water injection device 1 extends over the front area 101 of the motor vehicle 100 and the rear area 101 of the motor vehicle 100 , The water injection device 1 includes a water tank 5 in which water is stored. The water tank 5 is in the rear area 101 of the motor vehicle 100 arranged. Furthermore, the water injection device comprises 1 water injectors 6 at a distributor 9 , the water on the water injectors 6 distributed, connected. The water injectors 6 are for injecting water into the internal combustion engine 2 of the motor vehicle 100 intended. The water injectors 6 are together with the internal combustion engine 2 in the front area 101 of the motor vehicle 100 arranged. The water injectors 6 are through a lead 7 . 8th with the water tank 5 connected. The administration 7 . 8th includes a first line 7 holding the water tank 5 with the conveying element 3 combines. Furthermore, the line includes 7 . 8th a second line 8th that the conveying element with the water injector 6 combines.

Ferner umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 ein beispielsweise als Pumpe ausgebildetes Förderelement 3. Das Förderelement 3 kann Wasser vom Wassertank 5 zu den Wasserinjektoren 6 fördern. Das Förderelement 3 ist in der Leitung 7, 8, die den Wassertank 5 mit den Wasserinjektoren 6 verbindet, angeordnet. Das Förderelement 3 ist beispielsweise als Pumpe ausgebildet. Das Förderelement 3 teilt die Leitung 7, 8 in eine erste Leitung 7 und eine zweite Leitung 8. Dabei ist der Wassertank 5 durch die erste Leitung 7 mit dem Förderelement 3 verbunden. Weiterhin ist das Förderelement 3 durch die zweite Leitung 8 mit den Wasserinjektoren 6 verbunden. Die zweite Leitung 8 mündet in den Verteiler 9, an den die Wasserinjektoren 6 angeschlossen sind. Wasser aus dem Wassertank 5 kann somit über die erste Leitung 7 zu dem Förderelement 3 weiter durch die zweite Leitung 8 und den Verteiler 9 zu den Wasserinjektoren 6 gefördert werden.Furthermore, the water injection device comprises 1 an example designed as a pump conveyor element 3 , The conveying element 3 can water from the water tank 5 to the water injectors 6 promote. The conveying element 3 is in the lead 7 . 8th holding the water tank 5 with the water injectors 6 connects, arranged. The conveying element 3 is designed for example as a pump. The conveying element 3 share the line 7 . 8th in a first line 7 and a second line 8th , Here is the water tank 5 through the first line 7 with the conveying element 3 connected. Furthermore, the conveying element 3 through the second line 8th with the water injectors 6 connected. The second line 8th flows into the distributor 9 to which the water injectors 6 are connected. Water from the water tank 5 can thus over the first line 7 to the conveyor element 3 continue through the second line 8th and the distributor 9 to the water injectors 6 be encouraged.

Weiterhin umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 eine Hauptheizvorrichtung 40. Die Hauptheizvorrichtung 40 ist zum Heizen des Wassers in der Wassereinspritzvorrichtung 1 vorgesehen. Dazu kann der Hauptheizvorrichtung 40 Wasser zugeführt werden. Dazu umfasst die Wassereinspritzvorrichtung eine Hinleitung 41. Der Wassertank 5 ist durch die Hinleitung 41 mit der Hauptheizvorrichtung 40 verbunden. Weiterhin umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 eine Rückleitung 42. Durch die Rückleitung 42 ist die Hauptheizvorrichtung 40 mit dem Wassertank 5 verbunden. Wasser kann somit über die Hinleitung 51 der Hauptheizvorrichtung 40 zugeführt werden und über die Rückleitung 42 von der Hauptheizvorrichtung 40 in den Wassertank 5 zurückgeführt werden. Der Wassertank 5, die Hinleitung 41, die Hauptheizvorrichtung 40 und die Rückleitung 42 bilden somit zusammen einen Kreislauf, in dem Wasser aus dem Wassertank 5 durch die Hinleitung 41, die Hauptheizvorrichtung 40 und die Rückleitung 42 wieder zurück zum Wassertank 5 gefördert werden kann. Beim Umlauf des Wassers durch diesen Kreislauf wird das Wasser an der Hauptheizvorrichtung 40 aufgeheizt und transportiert die aufgenommene Wärme in andere Teile des Kreislaufs und/oder der Wassereinspritzvorrichtung 1 und kann dort gefrorenes Wasser vorteilhaft auftauen.Furthermore, the water injection device comprises 1 a main heater 40 , The main heater 40 is for heating the water in the water injector 1 intended. This may be the main heater 40 Water are supplied. For this purpose, the water injection device comprises an outgoing line 41 , The water tank 5 is through the forwarding 41 with the main heater 40 connected. Furthermore, the water injection device comprises 1 a return 42 , Through the return 42 is the main heating device 40 with the water tank 5 connected. Water can thus be delivered via the forward line 51 the main heater 40 be fed and via the return line 42 from the main heater 40 in the water tank 5 to be led back. The water tank 5 , the onslaught 41 , the main heater 40 and the return 42 Together they form a cycle in which water from the water tank 5 through the forwarding 41 , the main heater 40 and the return 42 back to the water tank 5 can be promoted. As the water circulates through this circuit, the water at the main heater becomes 40 heats and transports the heat absorbed to other parts of the circuit and / or the water injection device 1 and can thaw frozen water there advantageous.

Die Hauptheizvorrichtung 40 kann insbesondere als Wärmetauscher 50 ausgebildet sein. Unter einem Wärmetauscher 50 wird im Kontext dieser Anmeldung eine Vorrichtung verstanden, die dazu eingerichtet ist, thermische Energie von wenigstens einem ersten Stoffstrom auf einen zweiten Stoffstrom zu übertragen. So wird bei der Wassereinspritzvorrichtung 1 thermische Energie von einem ersten Stoffstrom, einem Abgasstrom, auf einen Wasserstrom des Wassers in der Wassereinspritzvorrichtung 1 übertragen. Durch die Förderung des Wassers aus dem Wassertank 5 durch die Hinleitung 41, die Hauptheizvorrichtung 40 und die Rückleitung 42 der Wassereinspritzvorrichtung 1 entsteht ein Wasserstrom. Dieser Wasserstrom wird als zweiter Stoffstrom durch den Wärmetauscher 50 geführt, wobei in den Wärmetauscher 50 Wärme von einem ersten Stoffstrom, dem Abgasstrom, an den Wasserstrom übertragen wird und somit der Wasserstrom in dem Wärmetauscher 50 aufgeheizt wird. Wenn, wie in diesem Ausführungsbeispiel, der Wassertank 5 in dem Heckbereich 102 des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet ist, kann somit vorteilhaft ein Abgasstrom der Brennkraftmaschine 2 als erster Stoffstrom für den Wärmetauscher 50 genutzt werden. Somit kann die Wärme des Abgasstroms auf das Wasser übertragen und bei Förderung des Wassers in den Wassertank 5 eingebracht werden.The main heater 40 especially as a heat exchanger 50 be educated. Under a heat exchanger 50 In the context of this application, a device is understood that is configured to transfer thermal energy from at least one first material stream to a second material stream. This is how the water injection device works 1 thermal energy from a first stream, an exhaust stream, to one Water flow of water in the water injection device 1 transfer. By pumping the water from the water tank 5 through the forwarding 41 , the main heater 40 and the return 42 the water injection device 1 a stream of water arises. This water flow is as a second stream through the heat exchanger 50 guided, wherein in the heat exchanger 50 Heat is transferred from a first stream, the exhaust stream, to the stream of water and thus the stream of water in the heat exchanger 50 is heated. If, as in this embodiment, the water tank 5 in the rear area 102 of the motor vehicle 100 is arranged, can thus advantageously an exhaust gas flow of the internal combustion engine 2 as the first material flow for the heat exchanger 50 be used. Thus, the heat of the exhaust stream can be transferred to the water and in the promotion of the water in the water tank 5 be introduced.

In dem in 2 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist die Hauptheizvorrichtung 40 als Wärmetauscher 50 ausgebildet, der von Wärme eines Abgasstroms im Heckbereich 102 des Kraftfahrzeugs 100 gespeist wird. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Hinleitung 41 zur Hauptheizvorrichtung 40 und die Rückleitung 42 von der Hauptheizvorrichtung 40 als von der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 separate Leitungen ausgebildet. Die Hinleitung 41 und die Rückleitung 42 münden dabei in den Wassertank 5. Die Hinleitung 41, die Hauptheizvorrichtung 40, die Rückleitung 42 und der Wassertank 5 bilden zusammen einen Wasserkreislauf, wobei das im Wassertank 5 gespeicherte Wasser über die Hinleitung 41 zu der Hauptheizvorrichtung 40 und über die Rückleitung 42 wieder in den Wassertank 5 zurückgefördert werden kann. Die Hinleitung 41 und die Rückleitung 42 sind dabei ausschließlich über den Wassertank 5 mit der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 fluidisch verbunden. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Hinleitung 41, die Hauptheizvorrichtung 40 und die Rückleitung 42 ein von der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 unabhängiger Wasserkreislauf gebildet. Das Wasser kann in diesem Ausführungsbeispiel also nicht von dem Förderelement 3 zu der Hauptheizvorrichtung 40 gefördert werden. In dem Kreislauf aus Wassertank 5, Hinleitung 41, Hauptheizvorrichtung 40 und Rückleitung 42 ist deshalb in diesem Ausführungsbeispiel weiterhin ein Zusatzförderelement 53 vorgesehen. Das Zusatzförderelement 53 kann beispielsweise als elektrische Pumpe ausgebildet sein und fördert Wasser von dem Wassertank 5 über die Hinleitung 41 zu der Hauptheizvorrichtung 40 und dann über die Rückleitung 42 zurück in den Wassertank 5. Das Zusatzförderelement 53 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Rückleitung 42 angeordnet.Weiterhin umfasst die Wassereinspritzvorrichtung in dem ersten Ausführungsbeispiel eine Vorheizvorrichtung 45, die dazu eingerichtet ist, Wasser in dem Wassertank 5 vorzutauen, so dass das vorgetaute Wasser über die Hinleitung 41 der Hauptheizvorrichtung 40 zuführbar ist.In the in 2 illustrated first embodiment of the water injection device 1 is the main heating device 40 as a heat exchanger 50 formed by the heat of an exhaust gas flow in the rear area 102 of the motor vehicle 100 is fed. In this embodiment, the forward line 41 to the main heater 40 and the return 42 from the main heater 40 as from the first lead 7 and the second line 8th formed separate lines. The forwarding 41 and the return 42 lead into the water tank 5 , The forwarding 41 , the main heater 40 , the return line 42 and the water tank 5 together form a water cycle, the water tank 5 stored water over the forward line 41 to the main heater 40 and about the return 42 back in the water tank 5 can be promoted back. The forwarding 41 and the return 42 are exclusively via the water tank 5 with the first line 7 and the second line 8th fluidly connected. Thus, in this embodiment, the forward line 41 , the main heater 40 and the return 42 one from the first line 7 and the second line 8th independent water cycle formed. The water can not in this embodiment of the delivery element 3 to the main heater 40 be encouraged. In the cycle of water tank 5 , Forwarding 41 , Main heater 40 and return 42 is therefore in this embodiment also an additional conveying element 53 intended. The additional conveyor element 53 For example, it can be designed as an electric pump and delivers water from the water tank 5 over the forwarding 41 to the main heater 40 and then on the return line 42 back to the water tank 5 , The additional conveyor element 53 is in the return line in this embodiment 42 Further, the water injection device in the first embodiment comprises a preheater 45 which is designed to store water in the water tank 5 defrost, so that the defrosted water over the forwarding 41 the main heater 40 can be fed.

Ein zweites Ausführungsbeispiel der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist in 3 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Hinleitung 41 die erste Leitung 7 und teilweise die zweite Leitung 8. Weiterhin umfasst die Hinleitung 41 in diesem Ausführungsbeispiel eine dritte Leitung 31, die sich von der zweiten Leitung 8 abzweigt und zu der Hauptheizvorrichtung 40 führt. Somit umfasst die Hinleitung 41 die erste Leitung 7, einen Teil der zweiten Leitung 8 und die dritte Leitung 31. Zwischen der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 ist dabei das Förderelement 3 angeordnet. Die dritte Leitung 31 mündet in der Hauptheizvorrichtung 40. Die Rückleitung 42 ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine von der ersten Leitung 7, der zweiten Leitung 8 und der dritten Leitung 31 separate Leitung, durch die Wasser von der Hauptheizvorrichtung 40 zurück zum Wassertank 5 förderbar ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird Wasser durch das Förderelement 3 von dem Wassertank 5 durch die erste Leitung 7, das Förderelement 3, einen Teil der zweiten Leitung 8 und durch die dritte Leitung 31 zu der Hauptheizvorrichtung 40 und durch die Rückleitung 42 wieder zurück zum Wassertank 5 gefördert.A second embodiment of the water injection device 1 is in 3 shown. In this embodiment, the forward line includes 41 the first line 7 and partly the second line 8th , Furthermore, the forward line includes 41 in this embodiment, a third line 31 that differ from the second line 8th branches off and to the main heater 40 leads. Thus, the forwarding includes 41 the first line 7 , a part of the second line 8th and the third line 31 , Between the first line 7 and the second line 8th is the conveying element 3 arranged. The third line 31 flows into the main heating device 40 , The return 42 is one of the first line in the second embodiment 7 , the second line 8th and the third line 31 separate pipe, through the water from the main heater 40 back to the water tank 5 is eligible. In the second embodiment, water is passed through the conveying element 3 from the water tank 5 through the first line 7 , the conveyor element 3 , a part of the second line 8th and through the third line 31 to the main heater 40 and through the return 42 back to the water tank 5 promoted.

Wie in 3 dargestellt, umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 weiterhin eine Vorheizvorrichtung 45 zum Vorheizen von gefrorenem Wasser. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vorheizvorrichtung 45 an dem Wassertank 5 angeordnet und dazu eingerichtet den Wassertank 5 zu beheizen und in dem Wassertank 5 gefrorenes Wasser zumindest teilweise zu schmelzen. Die Vorheizvorrichtung 45 kann beispielsweise eine elektrische Heizung sein, die beispielsweise über das Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist wird.As in 3 illustrated, includes the water injection device 1 furthermore a preheater 45 for preheating frozen water. In this embodiment, a preheater 45 at the water tank 5 arranged and set up the water tank 5 to heat and in the water tank 5 at least partially melting frozen water. The preheater 45 For example, it may be an electric heater, which is fed, for example, via the electrical system of the motor vehicle.

Wie in 3 dargestellt, kann in der ersten Leitung 7 weiterhin ein Absperrventil 48 angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, die Verbindung zwischen dem Wassertank 5 und dem Wasserinjektor 6 zu unterbrechen oder freizugeben.As in 3 shown in the first line 7 continue a shut-off valve 48 arranged, which is adapted to the connection between the water tank 5 and the water injector 6 to interrupt or release.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist in 4 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Hinleitung 41 die erste Leitung 7 und teilweise die zweite Leitung 8. Weiterhin umfasst die Hinleitung 41 in diesem Ausführungsbeispiel eine dritte Leitung 31, die von der zweiten Leitung 8 abzweigt und zu der Hauptheizvorrichtung 40 führt. Somit umfasst die Hinleitung 41 die erste Leitung 7, einen Teil der zweiten Leitung 8 und die dritte Leitung 31. Zwischen der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 ist dabei das Förderelement 3 angeordnet. Die dritte Leitung 31 mündet in der Hauptheizvorrichtung 40. Die Rückleitung 42 ist in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine von der ersten Leitung 7, der zweiten Leitung 8 mit der dritten Leitung 31 separate Leitung, durch die Wasser von der Hauptheizvorrichtung 40 zurück zum Wassertank 5 förderbar ist. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird Wasser durch das Förderelement 3 von dem Wassertank 5 durch die erste Leitung 7, das Förderelement 3, einen Teil der zweiten Leitung 8 und durch die dritte Leitung 31 zu der Hauptheizvorrichtung 40 und durch die Rückleitung 42 wieder zurück zum Wassertank 5 gefördert.A third embodiment of the water injection device 1 is in 4 shown. In this embodiment, the forward line includes 41 the first line 7 and partly the second line 8th , Furthermore, the forward line includes 41 in this embodiment, a third line 31 that from the second line 8th branches off and to the main heater 40 leads. Thus, the forwarding includes 41 the first line 7 , a part of the second line 8th and the third line 31 , Between the first line 7 and the second line 8th is the conveying element 3 arranged. The third line 31 ends in the main heater 40 , The return 42 is one of the first line in the second embodiment 7 , the second line 8th with the third line 31 separate pipe, through the water from the main heater 40 back to the water tank 5 is eligible. In the second embodiment, water is passed through the conveying element 3 from the water tank 5 through the first line 7 , the conveyor element 3 , a part of the second line 8th and through the third line 31 to the main heater 40 and through the return 42 back to the water tank 5 promoted.

In diesem dritten Ausführungsbeispiel ist in der Hinleitung 41 eine Saugstrahlpumpe 46 angeordnet. Die Saugstrahlpumpe 46 ist zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank 5 durch eine den Wassertank 5 mit der Hauptheizvorrichtung 40 verbindende vierte Leitung 32 eingerichtet. Die Saugstrahlpumpe 46 wird dabei von Wasser in der Hinleitung 41 durchflossen. Die Saugstrahlpumpe 46 weist einen dritten Anschluss auf, in den die vierte Leitung 32 mündet. Die vierte Leitung 32 verbindet den Wassertank 5 mit der Saugstrahlpumpe 46. Durch die Saugstrahlpumpe 46 wird zusätzlich zu dem Wasser, das durch die Hinleitung 41 von dem Wassertank 5 zu der Hauptheizvorrichtung 40 gefördert wird, Wasser durch die vierte Leitung 32 aus dem Wassertank 5 in die Saugstrahlpumpe 46 gesaugt und von der Saugstrahlpumpe 46 durch einen Teil der Hinleitung 41, der nach der Saugstrahlpumpe 46 angeordnet ist, zu der Hauptheizvorrichtung 40 gefördert.In this third embodiment is in the forward direction 41 a suction jet pump 46 arranged. The suction jet pump 46 is for pumping water from the water tank 5 through a water tank 5 with the main heater 40 connecting fourth lead 32 set up. The suction jet pump 46 is doing of water in the forward line 41 traversed. The suction jet pump 46 has a third port into which the fourth line 32 empties. The fourth line 32 connects the water tank 5 with the suction jet pump 46 , Through the suction jet pump 46 is in addition to the water that flows through the outfall 41 from the water tank 5 to the main heater 40 Water is pumped through the fourth pipe 32 from the water tank 5 in the suction jet pump 46 sucked and sucked by the suction jet pump 46 through part of the transmission 41 , after the suction jet pump 46 is arranged to the main heater 40 promoted.

Wie in 4 dargestellt, umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 auch im dritten Ausführungsbeispiel weiterhin eine Vorheizvorrichtung 45 zum Vorheizen von gefrorenem Wasser. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vorheizvorrichtung 45 an dem Wassertank 5 angeordnet und dazu eingerichtet den Wassertank 5 zu beheizen und in dem Wassertank 5 gefrorenes Wasser zumindest teilweise zu schmelzen. Die Vorheizvorrichtung 45 kann beispielsweise eine elektrische Heizung sein, die beispielsweise über das Bordnetz des Kraftfahrzeugs gespeist wird.As in 4 illustrated, includes the water injection device 1 Also in the third embodiment, a preheater 45 for preheating frozen water. In this embodiment, a preheater 45 at the water tank 5 arranged and set up the water tank 5 to heat and in the water tank 5 at least partially melting frozen water. The preheater 45 For example, it may be an electric heater, which is fed, for example, via the electrical system of the motor vehicle.

Wie in 4 dargestellt, kann in der ersten Leitung 7 weiterhin ein Absperrventil 48 angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, die Verbindung zwischen dem Wassertank 5 und dem Wasserinjektor 6 zu unterbrechen oder freizugeben.As in 4 shown in the first line 7 continue a shut-off valve 48 arranged, which is adapted to the connection between the water tank 5 and the water injector 6 to interrupt or release.

In der Wassereinspritzvorrichtung 1 kann zusätzlich ein, in den Figuren nicht gezeigtes, Schaltventil verbaut sein, das zur Umschaltung des Wasserrücklaufs über die Hauptheizvorrichtung 40 oder an der Hauptheizvorrichtung 40 vorbei direkt in den Wassertank 5 dient. Damit lässt sich vorteilhaft die Hauptheizvorrichtung 40 nur im Bedarfsfall aktivieren und ansonsten umgehen.In the water injection device 1 may additionally be installed, not shown in the figures, switching valve, which is used to switch the water return via the main heater 40 or at the main heater 40 pass directly into the water tank 5 serves. This can be advantageous, the main heater 40 Activate only when necessary and work around otherwise.

Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.Of course, other embodiments and hybrid forms of the illustrated embodiments are possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102015208476 A1 [0002]

Claims

Water injection device for an internal combustion engine (2) comprising at least one water tank (5) for storing water, at least one water injector (6) for injecting the water into the internal combustion engine (2), at least one conveying element (3) for conveying water from the water tank (3). 5) into the water injector (6), the water tank (5) being connected to the conveying element (3) by at least one first line (7) and the conveying element (3) being connected to the water injector (6) by at least one second line (8) ), characterized in that the water injection device (1) comprises at least one main heating device (40) for heating the water, the water tank (5) being connected to the main heating device (40) by at least one outfeed line (41) and the main heating device (40). 40) is connected by at least one return line (42) to the water tank (5), so that water from the water tank (5) via the forward line (41) of the main heating device (4 0) can be supplied and via the return line (42) of the main heating device (40) in the water tank (5) is traceable.

Water injector after Claim 1 , characterized in that the main heating device (40) is designed as a heat exchanger (50).

Water injector after Claim 2 , characterized in that the heat exchanger (50) from a waste heat of the exhaust gas of the internal combustion engine (2) is fed.

Water injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the forward line (41) at least partially the first line (7) and / or at least partially the second line (8).

Water injection device according to one of the preceding claims, characterized in that in the forward line (41) an ejector pump (46) for conveying water from the water tank (5) to the main heating device (40) is arranged.

Water injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the water injection device (1) comprises a preheating device (45) for preheating water in the water tank (5).

Water injector after Claim 6 , characterized in that the preheating device (45) is designed as an electric heater and / or as a hydraulic heater.

Motor vehicle comprising a water injection device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the water injector (6) in a front region (101) of the motor vehicle (100) is arranged and the water tank (5) and the main heating device (40) in a rear area (102) of the motor vehicle (100) is arranged.

Method for operating a water injection device (1) for an internal combustion engine (2) with at least one water tank (5) for storing water and at least one water injector (6) for injecting the water into the internal combustion engine (2), the steps of the method comprising: Conveying water from the water tank (5) to a main heating device (40) through an outfeed line (41) Heating the water through the main heating device (40), Returning the heated water from the main heating device (40) to the water tank (5) through a return line (42), - Promoting water from the water tank (5) to the water injector (6) and injecting the water through the water injector (6) in the internal combustion engine (2).

Method according to Claim 9 characterized in that the steps of the method further comprise: preheating water frozen in the water tank (5) by means of a preheater (45).