DE102017216648A1

DE102017216648A1 - Water injection device for an internal combustion engine, motor vehicle and method for water injection

Info

Publication number: DE102017216648A1
Application number: DE102017216648.7A
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 einen 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 außerhalb des Wassertanks (5) angeordnete Hauptheizvorrichtung (40) zum Heizen eines Fluids umfasst und wenigstens ein von dem Fluid durchströmbares und in dem Wassertank (5) angeordnetes Heizelement (60) zum Heizen des Wassertanks (5) umfasst, wobei die Hauptheizvorrichtung (40) durch wenigstens eine Hinleitung (41) mit einem Heizelement (60) verbunden ist und das Heizelement (60) durch wenigstens eine Rückleitung (42) mit der Hauptheizvorrichtung (40) verbunden ist, so dass ein Fluid von der Hauptheizvorrichtung (40) über die Hinleitung (41) dem Heizelement (60) zuführbar ist und über die Rückleitung (42) von dem Heizelement (40) zu der Hauptheizvorrichtung (40) zurückführbar ist, wobei die Hinleitung (41) und die Rückleitung (42) von der ersten Leitung (7) und von der zweiten Leitung (8) fluidisch getrennt sind.

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) arranged outside the water tank (5) for heating a fluid and at least one heating element through which the fluid can flow (5). 60) for heating the water tank (5), the main heating device (40) being connected to a heating element (60) by at least one outfeed line (41) and the heating element (60) is connected to the main heating device (40) by at least one return line (42), so that a fluid can be supplied from the main heating device (40) via the forward line (41) to the heating element (60) and via the return line (42 ) from the heating element (40) to the main heating device (40), wherein the forward line (41) and the return line (42) from the first line (7) and from the second line (8) are fluidically separated.

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 außerhalb des Wassertanks angeordnete Hauptheizvorrichtung zum Heizen eines Fluids und wenigstens ein von dem Fluid durchströmbares und in dem Wassertank angeordnetes Heizelement zum Heizen des Wassertanks. Dabei ist die Hauptheizvorrichtung durch wenigstens eine Hinleitung mit einem Heizelement verbunden ist und das Heizelement ist durch wenigstens eine Rückleitung mit der Hauptheizvorrichtung verbunden, so dass ein Fluid von der Hauptheizvorrichtung über die Hinleitung dem Heizelement zuführbar ist und über die Rückleitung von dem Heizelement zu der Hauptheizvorrichtung zurückführbar ist. Dabei sind die Hinleitung und die Rückleitung von der ersten Leitung und von der zweiten Leitung fluidisch getrennt.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 arranged outside the water tank for heating a fluid and at least one heating element through which the fluid can flow and which is arranged in the water tank for heating the water tank. In this case, the main heating device is connected by at least one outgoing line to a heating element and the heating element is connected by at least one return line to the main heating device, so that a fluid from the main heating device via the forward line to the heating element can be fed and via the return line from the heating element to the main heating device is traceable. In this case, the forward line and the return line are fluidically separated from the first line and from the second line.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gegenüber dem Stand der Technik weist die Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine den Vorteil auf, dass durch das Fluid, das über die Hauptheizvorrichtung Wärme aufnehmen kann und diese über das Heizelement in den Wassertank abgeben kann, der Wassertank und/oder Wasser in dem Wassertank erwärmt werden können. Dabei kann beispielsweise gefrorenes Wasser in dem Wassertank durch die über das Fluid und das Heizelement eingebrachte Wärme aufgetaut werden. Dabei nimmt das Fluid durch die Hauptheizvorrichtung Wärme auf und wird somit aufgeheizt. Durch die Hinleitung wird das erwärmte Fluid zum Heizelement gefördert. Das Heizelement steht beispielsweise an seiner Oberfläche in Kontakt mit dem Wasser in dem Wassertank und kann somit Wärme von dem Fluid an das Wasser übertragen. Nach Abgabe von Wärme an das Wasser wird das wieder abgekühlte Fluid von dem Heizelement über die Rückleitung zurück zur Hauptheizvorrichtung gefördert. Durch die Hauptheizvorrichtung nimmt das Fluid erneut Wärme auf und gibt sie nach Durchlaufen der Hinleitung wieder über das Heizelement an das das Heizelement umgebende Wasser ab. Durch diesen Kreislauf wird durch das Fluid Wärme von der Hauptheizvorrichtung in den Wassertank geleitet und der Wassertank und das Wasser im Wassertank somit durch die Energie der Hauptheizvorrichtung erwärmt.Compared to the prior art, the water injection device for an internal combustion engine has the advantage that the water tank and / or water in the water tank can be heated by the fluid, which can absorb heat via the main heater and deliver it via the heating element in the water tank , In this case, for example, frozen water in the water tank can be thawed by the heat introduced via the fluid and the heating element. In this case, the fluid absorbs heat through the main heater and is thus heated. By the forward line, the heated fluid is conveyed to the heating element. For example, the heating element is in contact with the water in the water tank on its surface, and thus can transfer heat from the fluid to the water. Upon release of heat to the water, the recooled fluid is delivered from the heating element via the return line back to the main heater. The main heating device again absorbs the heat and, after passing through the forward line, releases it again via the heating element to the water surrounding the heating element. Through this circuit, heat is conducted by the fluid from the main heater into the water tank and the water tank and Thus, the water in the water tank is heated by the energy of the main heater.

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 in der Hinleitung und/oder in der Rückleitung ein weiteres Förderelement zum Fördern des Fluids angeordnet ist. Das weitere Förderelement ist eingerichtet das Fluid von der Hauptheizvorrichtung über die Hinleitung durch das Heizelement und die Rückleitung wieder zurück zu der Hauptheizvorrichtung zu fördern. Dazu kann das weitere Förderelement vorteilhaft in der Hinleitung und/oder in der Rückleitung angeordnet sein. Durch das weitere Förderelement kann das Fluid vorteilhaft in dem von der Hauptheizvorrichtung, der Hinleitung, dem Heizelement und der Rückleitung gebildeten Kreislauf gefördert werden. Durch die Fördergeschwindigkeit des weiteren Förderelements kann vorteilhaft die Umlaufgeschwindigkeit das Fluid in dem Kreislauf eingestellt werden. Durch die Auswahl der Fördergeschwindigkeit des weiteren Förderelements kann somit vorteilhaft bestimmt werden, wie lange das Fluid beim Durchlauf durch die Hauptheizvorrichtung Wärme von der Hauptheizvorrichtung aufnehmen kann und wie lange das Fluid beim Durchlauf durch das Heizelement Wärme an den Wassertank abgeben kann.According to an advantageous embodiment, it is provided that in the forward line and / or in the return line, a further conveying element for conveying the fluid is arranged. The further conveying element is arranged to convey the fluid from the main heating device via the forward line through the heating element and the return line back to the main heating device. For this purpose, the further conveying element can advantageously be arranged in the forward line and / or in the return line. By means of the further conveying element, the fluid can advantageously be conveyed in the circuit formed by the main heating device, the forward line, the heating element and the return line. As a result of the conveying speed of the further conveying element, the rotational speed of the fluid in the circuit can advantageously be set. By selecting the conveying speed of the further conveying element can thus be advantageously determined how long the fluid can absorb heat from the main heater when passing through the main heater and how long the fluid can pass heat to the water tank when passing through the heating element.

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 das Heizelement wenigstens einen von dem Fluid durchflossenen Kanal aufweist. Über die Hinleitung kann dem Kanal Fluid zugeführt werden, das den Kanal durchfließt und anschließend wieder von der Rückleitung aus dem Kanal abgeführt werden kann. Der Kanal kann beispielsweise verschlungen sein und somit kann eine große Fläche und oder ein großes Volumen, das in dem Wassertank von dem Fluid durchflossen wird und an dem Wärme von dem Fluid über das Heizelement an das Wasser Wassertank abgegeben werden kann, erzeugt werden.According to an advantageous embodiment, it is provided that the heating element has at least one channel through which the fluid flows. Via the outgoing line, fluid can be supplied to the channel, which fluid flows through the channel and can then be removed again from the return line from the channel. For example, the channel may be entangled and thus a large area and / or a large volume through which fluid flows in the water tank and at which heat from the fluid can be delivered via the heating element to the water tank can be generated.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist es vorgesehen, dass sich das Heizelement flächig, insbesondere parallel zu einer Tankinnenwand des Wassertanks, erstreckt. Ein sich flächig erstreckendes Heizelement weist eine vorteilhaft große, sich entlang der flächigen Erstreckung des Heizelement erstreckende Oberfläche des Heizelement auf, an der das Wasser im Wassertank in direkten Kontakt mit dem Heizelement steht und an der die Wärme des Fluids über das Heizelement an das Wasser abgegeben werden kann. Das Wasser in dem Wassertank kann somit gleichmäßig und großflächig aufgewärmt werden und die Wärme des Fluids vorteilhaft gut an das Wasser im Wassertank abgegeben werden.According to an advantageous embodiment, it is provided that the heating element extends flat, in particular parallel to a tank inner wall of the water tank. A flat extending heating element has an advantageously large, extending along the planar extent of the heating element surface of the heating element, at which the water in the water tank is in direct contact with the heating element and delivered to the heat of the fluid through the heating element to the water can be. The water in the water tank can thus be heated evenly and over a large area and the heat of the fluid can be advantageously delivered well to the water in the water tank.

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 in a front region of the motor vehicle is arranged 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 einem Wassertank zum Speichern von Wasser und wenigstens einem Wasserinjektor zum Einspritzen des Wassers in die Brennkraftmaschine. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Heizen eines Fluids durch eine Hauptheizvorrichtung, einen Schritt zum Fördern des Fluids von einer Hauptheizvorrichtung zu einem in dem Wassertank angeordneten Heizelement und Aufheizen des Wassertanks durch das Fluid in dem Heizelement und einen Schritt zum Rückfördern des Fluids von dem Heizelement zu der Hauptheizvorrichtung. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zu dem Wasserinjektor und Einspritzen des Wassers durch den Wasserinjektor in die Brennkraftmaschine.The invention further relates to a method for operating a water injection device for an internal combustion engine with 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 heating a fluid by a main heater, a step of conveying the fluid from a main heater to a heating element disposed in the water tank, and heating the water tank by the fluid in the heating element and a step of returning the fluid from the heating element the main heater. Furthermore, the method comprises a step for conveying water from the water tank to the water injector and injecting the water through the water injector into the internal combustion engine.

Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels des Verfahrens ist es vorgesehen, dass das Heizen des Fluids durch eine als Wärmetauscher ausgebildete Hauptheizvorrichtung erfolgt, wobei der Wärmetauscher aus einer Abwärme des Abgases einer Brennkraftmaschine gespeist wird.According to an advantageous embodiment of the method, it is provided that the heating of the fluid is carried out by a main heating device designed as a heat exchanger, wherein the heat exchanger is fed from a waste heat of the exhaust gas of an internal combustion engine.

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.

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.

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. Thus, for example, alcohols, such as ethanol or methanol or other additives which prevent, for example, freezing of the water, may be admixed with the water.

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 und 3 sind Ausführungsbeispiele einer Wassereinspritzvorrichtung 1 in einem Kraftfahrzeug 100 dargestellt. Das Kraftfahrzeug 100 umfasst einen Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 101 und einen 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 and 3 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 and a 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 3 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 3 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 dem Wassertank 5 der Wassereinspritzvorrichtung 1 vorgesehen. Die Hauptheizvorrichtung 40 ist außerhalb des Wassertanks 5 angeordnet. Die Hauptheizvorrichtung 40 ist eingerichtet, ein Fluid zu beheizen, dass einem Heizelement 60 zugeführt werden kann. Das Heizelement 60 ist in dem Wassertank 5 angeordnet. Das Fluid kann durch die Hauptheizvorrichtung 40 geheizt werden und Wärme zu dem Heizelement 60 transportieren. Das Heizelement 60 kann die Wärme an den Wassertank 5 und/oder an das Wasser in dem Wassertank 5 abgeben und den Wassertank 5 und/oder das Wasser in den Wassertank 5 somit erwärmen. Die Hauptheizvorrichtung 40 ist mittels einer Hinleitung 41 mit dem Heizelement 60 verbunden. Das Heizelement 60 ist durch eine Rückleitung 42 mit Hauptheizvorrichtung 40 verbunden. Somit kann das Fluid von der Hauptheizvorrichtung 40 über die Hinleitung 41 zu dem Heizelement gefördert werden. Weiterhin kann über die Rückleitung 42 das Fluid von dem Heizelement 60 wieder zu der Hauptheizvorrichtung 40 zurückgefördert werden. Die Hauptheizvorrichtung 40, die Hinleitung 41, das Heizelement 60 und die Rückleitung 42 bilden somit zusammen einen Kreislauf, in dem das Fluid von Hauptheizvorrichtung 40 über die Hinleitung 41, das Heizelement 60 und die Rückleitung 42 wieder zurück zur Hauptheizvorrichtung 40 gefördert werden kann. Beim Umlauf des Fluids durch diesen Kreislauf wird das Fluid an der Hauptheizvorrichtung 40 aufgeheizt und transportiert Wärme zu dem Heizelement 60, wo die aufgenommene Wärme an den Wassertank 5 und/oder das Wasser in den Wassertank 5 abgegeben wird. Dieser Kreislauf des Fluids ist fluidisch von dem Wasser in der Wassereinspritzvorrichtung 1, das zur Einspritzung in die Brennkraftmaschine 2 vorgesehen ist, getrennt. Die Hinleitung 41 und die Rückleitung 42 sind von der ersten Leitung 7 und von der zweiten Leitung 8 fluidisch getrennt.Furthermore, the water injection device comprises 1 a main heater 40 , The main heater 40 is for heating the water in the water tank 5 the water injection device 1 intended. The main heater 40 is outside the water tank 5 arranged. The main heater 40 is set up to heat a fluid that a heating element 60 can be supplied. The heating element 60 is in the water tank 5 arranged. The fluid may pass through the main heater 40 be heated and heat to the heating element 60 transport. The heating element 60 can heat to the water tank 5 and / or to the water in the water tank 5 leave and the water tank 5 and / or the water in the water tank 5 thus warm. The main heater 40 is by means of an outgoing line 41 with the heating element 60 connected. The heating element 60 is through a return 42 with main heater 40 connected. Thus, the fluid from the main heater 40 over the forwarding 41 to be conveyed to the heating element. Furthermore, via the return line 42 the fluid from the heating element 60 back to the main heater 40 be promoted back. The main heater 40 , the onslaught 41 , the heating element 60 and the return 42 thus together form a circuit in which the fluid from the main heater 40 over the forwarding 41 , the heating element 60 and the return 42 back to the main heater 40 can be promoted. As the fluid circulates through this circuit, the fluid becomes at the main heater 40 heats and transports heat to the heating element 60 where the heat absorbed to the water tank 5 and / or the water in the water tank 5 is delivered. This circulation of the fluid is fluid from the water in the water injection device 1 that for injection into the internal combustion engine 2 is provided, separated. The forwarding 41 and the return 42 are from the first lead 7 and from the second line 8th fluidly isolated.

Das Fluid ist beispielsweise so gewählt, dass es während des Betriebs der Brennkraftmaschine 2 und bei abgestellter Brennkraftmaschine 2 flüssig bleibt. Das Fluid weist beispielsweise einen niedrigeren Gefrierpunkt als Wasser auf, so dass das Fluid auch bei Temperaturen, bei denen das Wasser in dem Wassertank 5 bereits gefroren ist, flüssig bleibt, so dass das gefrorene Wasser im Wassertank 5 über das Fluid aufgetaut werden kann. Das Fluid weist also beispielsweise einen Gefrierpunkt von weniger als - 40° Celsius auf. So bleibt das Fluid auch nach Abstellen der Brennkraftmaschine 2 bei niedrigen Umgebungstemperaturen flüssig und kann von der Hauptheizvorrichtung 40 zu dem Heizelement 60 gefördert werden um gefrorenes Wasser im Wassertank 5 aufzutauen.For example, the fluid is selected to be during operation of the internal combustion engine 2 and with the internal combustion engine stopped 2 remains liquid. The fluid, for example, has a lower freezing point than water, so that the fluid even at temperatures at which the water in the water tank 5 already frozen, remains liquid, leaving the frozen water in the water tank 5 can be thawed over the fluid. Thus, for example, the fluid has a freezing point of less than -40 ° Celsius. So the fluid remains even after stopping the engine 2 liquid at low ambient temperatures and may be from the main heater 40 to the heating element 60 be promoted for frozen water in the water tank 5 thaw.

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 Fluidstrom des Fluids in der Wassereinspritzvorrichtung 1 übertragen. Durch die Förderung des Fluids von dem Heizelement 60 über die Rückleitung 42 zu der Hauptheizvorrichtung 40 und die Hinleitung 41 zurück zum Heizelement 60 entsteht ein Fluidstrom. Dieser Fluidstrom wird als zweiter Stoffstrom durch den Wärmetauscher 50 geführt, wobei in dem Wärmetauscher 50 Wärme von einem ersten Stoffstrom, dem Abgasstrom, an den Fluidstrom übertragen wird und somit der Fluidstrom 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 Fluid übertragen und über das Heizelement 60 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 of material, an exhaust stream, to a fluid stream of the fluid in the water injection device 1 transfer. By conveying the fluid from the heating element 60 over the return line 42 to the main heater 40 and the forwarding 41 back to the heating element 60 creates a fluid flow. This fluid 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 of material, the exhaust stream, to the fluid stream and thus the fluid stream 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 first Material flow for the heat exchanger 50 be used. Thus, the heat of the exhaust gas flow can be transferred to the fluid and via the heating element 60 in the water tank 5 be introduced.

In den in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen sind die Wasserinjektoren 6 in dem Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet und der Wassertank 5 und die Hauptheizvorrichtung 40 sind in einem Heckbereich 102 des Kraftfahrzeugs 100 angeordnet. Ergänzend zu dieser Anordnung sind weitere Anordnungen vorstellbar, wie beispielsweise die Anordnung der Wasserinjektoren 6 und der Hauptheizvorrichtung 40 im Frontbereich 101 des Kraftfahrzeugs 100 oder die Anordnung der Wasserinjektoren 6 und der Hauptheizvorrichtung 40 im Heckbereich 101 des Kraftfahrzeugs.In the embodiments illustrated in the figures, the water injectors 6 in the front area 101 of the motor vehicle 100 arranged and the water tank 5 and the main heater 40 are in a stern area 102 of the motor vehicle 100 arranged. In addition to this arrangement, other arrangements are conceivable, such as the arrangement of the water injectors 6 and the main heater 40 in the front area 101 of the motor vehicle 100 or the arrangement of the water injectors 6 and the main heater 40 in the rear area 101 of the motor vehicle.

In den in 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist die Hauptheizvorrichtung 40 als Wärmetauscher 50 ausgebildet, der von Wärme eines Abgasstroms im Heckbereich 102 des Kraftfahrzeugs 100 gespeist wird. Die Hinleitung 41 und die Rückleitung 42 sind als von der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 separate Leitungen ausgebildet. Somit wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Hinleitung 41, die Hauptheizvorrichtung 40, die Rückleitung 42 und das Heizelement 60 ein von der ersten Leitung 7 und der zweiten Leitung 8 unabhängiger und fluidisch getrennter Fluidkreislauf gebildet. Das Wasser, das zur Einspritzung in die Brennkraftmaschine vorgesehen ist, kommt an keiner Stelle in der Wassereinspritzvorrichtung 1 in direkten Kontakt mit dem Fluid kann sich mit diesem vermengen.In the in 2 and 3 illustrated embodiments 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. The forwarding 41 and the return 42 are as of the first lead 7 and the second line 8th formed separate lines. Thus, in this embodiment, the forward line 41 , the main heater 40 , the return line 42 and the heating element 60 one from the first line 7 and the second line 8th independent and fluidly separated fluid circuit formed. The water, which is intended for injection into the internal combustion engine, comes at any point in the water injection device 1 in direct contact with the fluid can mix with this.

Zum Fördern des Fluids von der Hauptheizvorrichtung 40 zu dem Heizelement 60 und wieder zurück ist in der Hinleitung 41 und/oder in der Rückleitung 42 ein, beispielsweise als weitere Pumpe ausgebildetes, weiteres Förderelement 43 angeordnet. Das weitere Förderelement 43 kann unabhängig vom Förderelement 3 betrieben werden. Ein Einstellen einer Fördergeschwindigkeit des weiteren Förderelements 43 stellt die Umlaufgeschwindigkeit des Fluids von der Hauptheizvorrichtung 40 über die Hinleitung 41, das Heizelement 60 und die Rückleitung 42 wieder zurück zur Hauptheizvorrichtung 40 ein. Das weitere Förderelement 43 kann beispielsweise als elektrische Pumpe ausgebildet sein.For conveying the fluid from the main heater 40 to the heating element 60 and back again is in the lead 41 and / or in the return line 42 a, for example, designed as a further pump, another conveyor element 43 arranged. The further conveying element 43 can be independent of the conveyor element 3 operate. Setting a conveying speed of the further conveying element 43 represents the circulation rate of the fluid from the main heater 40 over the forwarding 41 , the heating element 60 and the return 42 back to the main heater 40 one. The further conveying element 43 can be configured for example as an electric pump.

Das Heizelement 60 ist in dem Wassertank 5 angeordnet. Das Heizelement 60 wird von dem Fluid durchflossen. Dabei wird das Fluid über die Hinleitung 41 dem Heizelement 60 zugeführt und über die Rückleitung 42 wieder aus dem Heizelement 60 abgeführt. Die Hinleitung 41 und die Rückleitung 42 münden in dem Heizelement 60. Das Heizelement 60 ist eingerichtet, Wärme von dem Fluid an den Wassertank 5 und/oder Wasser in dem Wassertank 5 abzugeben. Dazu weist das Heizelement 60 beispielsweise im Inneren eine große innere Oberfläche auf, die mit dem Fluid in direktem Kontakt steht und außen eine große äußere Oberfläche auf, die mit Wasser im Wassertank 5 in direktem Kontakt steht. Das Heizelement 60 kann beispielsweise einen oder mehrere Kanäle umfassen, die von dem Fluid durchflossen werden. Die Kanäle können beispielsweise schlingenartig und/oder wendelartig und/oder mäanderartig geschlungen sein oder andere Formen oder Strukturen aufweisen, die große innere Oberflächen und große äußere Oberflächen erzeugen. Um die Wärme von dem Fluid über das Heizelement 60 an das das Heizelement 60 umgebende Wasser übertragen zu können, ist das Heizelement 60 beispielsweise aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gefertigt.
Um die Wärme vorteilhaft großflächig in den Wassertank 5 einzubringen und an das Wasser in den Wassertank 5 abzugeben, kann sich das Heizelement 60 flächig erstrecken. Dazu können an dem Heizelement 60 beispielsweise flächige Bereiche aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sein. Weiterhin können ein oder mehrere Kanäle des Heizelements 60 derart gewunden sein, dass aus den Windungen des Kanals oder der Kanäle eine flächenartige Struktur gebildet ist. Das Heizelement 60 kann sich beispielsweise flächig parallel zu einer Tankinnenwand 15 des Wassertanks 5 erstrecken.The heating element 60 is in the water tank 5 arranged. The heating element 60 is traversed by the fluid. In doing so, the fluid is transferred via the outfeed line 41 the heating element 60 fed and via the return line 42 again from the heating element 60 dissipated. The forwarding 41 and the return 42 open in the heating element 60 , The heating element 60 is set up, heat from the fluid to the water tank 5 and / or water in the water tank 5 leave. For this purpose, the heating element 60 for example, inside a large inner surface, which is in direct contact with the fluid and on the outside a large outer surface, with water in the water tank 5 is in direct contact. The heating element 60 For example, it may include one or more channels through which the fluid passes. For example, the channels may be looped and / or helical and / or meandered or may have other shapes or structures that create large internal surfaces and large exterior surfaces. To transfer the heat from the fluid through the heating element 60 to which the heating element 60 Being able to transfer surrounding water is the heating element 60 For example, made of a material with high thermal conductivity.
To the heat advantageously large area in the water tank 5 and bring to the water in the water tank 5 can give off the heating element 60 extend flat. This can be done on the heating element 60 For example, be formed areas of a material with good thermal conductivity. Furthermore, one or more channels of the heating element 60 be wound such that from the turns of the channel or the channels, a sheet-like structure is formed. The heating element 60 can, for example, flat parallel to a tank inner wall 15 of the water tank 5 extend.

In 2 und 3 sind zwei Ausführungsbeispiele der Wassereinspritzvorrichtung 1 mit unterschiedlich ausgebildeten Heizelementen 60 dargestellt.In 2 and 3 are two embodiments of the water injection device 1 with differently shaped heating elements 60 shown.

Wie in den Ausführungsbeispielen in 2 und 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 the embodiments in 2 and 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.

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) arranged outside the water tank (5) for heating a fluid and at least one heating element (60) through which the fluid can flow and in the water tank (5). for heating the water tank (5), wherein the main heating device (40) is connected to a heating element (60) by at least one outfeed line (41) and the He izelement (60) is connected by at least one return line (42) to the main heating device (40), so that a fluid from the main heating device (40) via the forward line (41) can be fed to the heating element (60) and via the return line (42). from the heating element (60) to the main heating device (40), wherein the forward line (41) and the return line (42) are fluidically separated from the first line (7) and from the second line (8).

Water injector after Claim 1 , characterized in that in the forward line (41) and / or in the return line (42), a further conveying element (43) for conveying the fluid is arranged.

Water injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the main heating device (40) is designed as a heat exchanger (50).

Water injector after Claim 3 , 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 heating element (60) has at least one channel through which the fluid flows.

Water injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating element (60) extends flat, in particular parallel to a tank inner wall (15) of the water tank (5).

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: Heating a fluid through a main heating device (40), Conveying the fluid from a main heating device (40) to a heating element (60) arranged in the water tank (5) and heating the water tank (5) by the fluid in the heating element (60), Returning the fluid from the heating element (60) to the main heating device (40), - 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 8 , characterized in that the heating of the fluid through a heat exchanger (50) formed as the main heating device (40), wherein the heat exchanger (50) from a waste heat of the exhaust gas of an internal combustion engine (2) is fed.