DE102018209137A1 - Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz - Google Patents

Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz Download PDF

Info

Publication number
DE102018209137A1
DE102018209137A1 DE102018209137.4A DE102018209137A DE102018209137A1 DE 102018209137 A1 DE102018209137 A1 DE 102018209137A1 DE 102018209137 A DE102018209137 A DE 102018209137A DE 102018209137 A1 DE102018209137 A1 DE 102018209137A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
water
return
line
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018209137.4A
Other languages
English (en)
Inventor
Michael Knorpp
Ralf Kromer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102018209137.4A priority Critical patent/DE102018209137A1/de
Publication of DE102018209137A1 publication Critical patent/DE102018209137A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/0228Adding fuel and water emulsion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/24Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by water separating means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend ein Kraftstoffeinspritzsystem (3) mit einem Kraftstofftank (30), einer Kraftstoffleitung (31), einer Kraftstoffpumpe (32) und wenigstens einem Kraftstoffinjektor (33), ein Wassereinspritzsystem (2) mit einem Wassertank (20), einer Wasserleitung (21) und einer Wasserpumpe (22), wobei die Wasserleitung (21) vom Wassertank (20) zum Kraftstoffeinspritzsystem (3) führt, und ein Rückfördersystem (4) mit einem Rückförderreservoir, einer Rückleitung (6), einem Rückförderventil (7) und einer Rückförderpumpe (8) zum Rückfördern von Medium aus einem Leitungsbereich (31a) der Kraftstoffleitung zwischen der Kraftstoffpumpe (32) und dem wenigstens einen Kraftstoffinjektor (33).

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz, um bei Temperaturen unterhalb eines Gefrierpunktes von Wasser die Komponenten des Wassereinspritzsystems vor Beschädigungen zu schützen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verhindern eines Einfrierens von Wasser im Wassereinspritzsystem.
  • Brennkraftmaschinen mit Wassereinspritzsystemen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Durch eine Wassereinspritzung kann hierbei eine Reduzierung einer Klopfneigung und eine Senkung von Abgastemperaturen erreicht werden. Bekannt sind hierbei üblicherweise separate Wassereinspritzsysteme, welche die Wassereinspritzung ermöglichen. Beispielsweise ist aus der DE 10 2015 208 476 A1 eine Brennkraftmaschine mit einem Wassereinspritzsystem bekannt, bei dem ein Wasserinjektor Wasser in Richtung eines Einlassventils der Brennkraftmaschine in einem Saugbereich einspritzt. Der Wasserinjektor ist hierbei an einem Einlasskanal zum Zuführen von Verbrennungsluft in einen Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet. Um eine Erhöhung einer pro Verbrennungszyklus einspritzbaren Wassermenge zu erreichen, sind hierbei bevorzugt zwei Wasserinjektoren pro Zylinder vorgesehen. Dieses System hat sich grundsätzlich bewährt, es wäre jedoch wünschenswert, weitere alternative Wassereinspritzsysteme, insbesondere mit reduzierter Komplexizität und reduzierten Kosten zu haben. Ein weiterer Problemkreis bei Wassereinspritzsystemen ist die Gefahr des Einfrierens des Wassers bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser, wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird. Durch die Volumenausdehnung des gefrierenden Wassers kann es hierbei zu Beschädigungen von Komponenten des Wassereinspritzsystems kommen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine Beschädigung von Komponenten des Wassereinspritzsystems und weiterer Systeme der Brennkraftmaschine durch gefrierendes Wasser verhindert werden kann. Insbesondere muss gemäß der Erfindung die Brennkraftmaschine nicht nach einem Abstellbefehl eine gewisse Zeit weiter betrieben werden, um ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch, welches sich noch in einem Leitungsbereich vor dem Kraftstoffinjektor befindet, in den Brennraum einzuspritzen, um das Wasser aus dem Leitungsbereich zu entfernen. Erfindungsgemäß kann das Wasser nach Abstellen der Brennkraftmaschine aus dem Leitungsbereich entfernt werden. Hierzu umfasst die Brennkraftmaschine ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffleitung, einer Kraftstoffpumpe und wenigstens einem Kraftstoffinjektor sowie ein Wassereinspritzsystem mit einem Wassertank, einer Wasserleitung und einer Wasserpumpe. Die Wasserleitung führt dabei zum Kraftstoffeinspritzsystem. Ferner ist ein Rückfördersystem vorgesehen, welches ein Rückförderreservoir, eine Rückleitung, ein Rückförderventil und eine Rückförderpumpe umfasst, um ein Medium aus dem Leitungsbereich der Kraftstoffleitung zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffinjektor zurück zu fördern. Somit kann durch die Rückförderpumpe das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Leitungsbereich in das Rückförderreservoir gefördert werden und in diesem verbleiben. Somit kann der Leitungsbereich der Kraftstoffleitung vor dem Kraftstoffinjektor leergesaugt werden, so dass kein Einfrieren von Wasser in diesem Bereich, insbesondere am Kraftstoffinjektor, welcher hochempfindlich ist und leicht beschädigt werden könnte, vermieden werden kann.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Die Rückförderpumpe ist vorzugsweise in zwei Richtungen betreibbar. Hierdurch kann ein besonders kostengünstiger und kompakter Aufbau erreicht werden.
  • Bevorzugt ist die Rückleitung des Rückfördersystems an der Kraftstoffpumpe angeordnet.
  • Weiter bevorzugt ist eine Verbindung zwischen dem Wassereinspritzsystem und dem Kraftstoffeinspritzsystem derart, dass die Wasserleitung mit der Kraftstoffpumpe verbunden ist oder dass die Wasserleitung mit der Kraftstoffleitung verbunden ist oder dass die Wasserleitung mit einem Leitungsbereich der Kraftstoffleitung zwischen der Kraftstoffpumpe und einem Kraftstoffinjektor verbunden ist. Die Wahl der jeweiligen Verbindung kann je nach Anwendungszweck variieren. Bevorzugt ist ferner in der Wasserleitung ein steuerbares Absperrventil angeordnet, um beispielsweise bei einer Verbindung mit der Kraftstoffleitung oder dem Leitungsbereich zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffinjektor auch einen Betriebszustand zu ermöglichen, bei welchem die Wasserleitung abgesperrt ist.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Rückförderreservoir als Rückfördertank oder als Trenneinrichtung zur Trennung eines Kraftstoff-Wasser-Gemischs ausgebildet. Die Trenneinrichtung umfasst hierbei bevorzugt einen Zwischentank zur Zwischenspeicherung des Kraftstoff-Wasser-Gemischs.
  • Die Trenneinrichtung dient weiter bevorzugt zur Trennung des Kraftstoff-Wasser-Gemisches. Durch Vorsehen der Trenneinrichtung ergibt sich der Vorteil, dass das Wasser vom Kraftstoff getrennt werden kann und ggf. bevorzugt separat wieder in die entsprechenden Tanks der jeweiligen Medien zurückgeführt werden kann.
  • Die Trenneinrichtung umfasst besonders bevorzugt einen Zwischentank, eine Wasserrückleitung, eine Kraftstoffrückleitung und eine Verbindungsleitung, welche den Zwischentank mit der Rückleitung verbindet. Dabei ist in der Verbindungsleitung besonders bevorzugt ein erstes Absperrventil, in der Kraftstoffrückleitung ein zweites Absperrventil und in der Wasserrückleitung ein drittes Absperrventil angeordnet. Somit kann das Kraftstoff-Wasser-Gemisch, nachdem dieses aus der Kraftstoffleitung bevorzugt in den Rückfördertank gesaugt wurde, z.B. mit der Rückförderpumpe über die Verbindungsleitung in den Zwischentank der Trenneinrichtung gefördert werden. In der Trenneinrichtung kann das Kraftstoff-Wasser-Gemisch beispielsweise durch Schwerkraft getrennt werden, da der Kraftstoff auf dem Wasser schwimmt. Anschließend wird das erste Absperrventil in der Verbindungsleitung geschlossen und das zweite Absperrventil sowie das dritte Absperrventil geöffnet, so dass der separierte Kraftstoff bzw. das separierte Wasser in die jeweiligen zugehörigen Tanks gefördert werden kann. Dies kann einerseits mittels Schwerkraft erfolgen oder bevorzugt durch zusätzliche Pumpen, insbesondere im Kraftstofftank und im Wassertank.
  • Vorzugsweise ist ein Volumen des Zwischentanks größer als ein Volumen des Kraftstoffeinspritzsystems im Bereich zwischen der Kraftstoffpumpe und dem Kraftstoffinjektor, welches durch das Rückfördersystem leergesaugt wird. Dadurch verbleibt ein gewisses Luftvolumen im Zwischentank, so dass auch bei einem Gefrieren des Wassers im Zwischentank das sich bildende Eis ausdehnen kann, ohne dass hierbei Beschädigungen am Zwischentank auftreten.
  • Besonders bevorzugt ist der Kraftstoffinjektor der Brennkraftmaschine direkt an einem Brennraum angeordnet. Hierdurch kann eine Direkteinspritzung des Kraftstoff-Wasser-Gemisches in den Brennraum erfolgen. Dadurch ergibt sich ein größerer Wirkungsgrad des eingespritzten Wassers, so dass eine notwendige einzuspritzende Wassermenge im Vergleich mit Saugbereichseinspritzungen reduziert werden kann.
  • Alternativ ist der Kraftstoffinjektor an einem Saugbereich der Brennkraftmaschine angeordnet. Hierdurch können reduzierte Anforderungen hinsichtlich des Einspritzdrucks und der Robustheit des Kraftstoffinjektors ermöglicht werden, so dass die Gesamtkomponenten kostengünstiger bereitstellbar sind.
  • Um einen möglichst kompakten Aufbau zu erhalten, ist die Trenneinrichtung vorzugsweise in den Rückfördertank integriert.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Verhindern des Gefrierens von Wasser eines Kraftstoff-Wasser-Gemischs in einer Kraftstoffleitung eines Kraftstoffeinspritzsystems einer Brennkraftmaschine durch Entleeren der Kraftstoffleitung mittels eines separaten Rückfördersystems. Das Entleeren erfolgt hierbei in einem Leitungsbereich der Kraftstoffleitung zwischen dem Kraftstoffinjektor und der Kraftstoffpumpe. In diesem Leitungsbereich ist auch Wasser eines Wassereinspritzsystems vorhanden, so dass ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch in den Brennraum einspritzbar ist. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Öffnens eines Rückförderventils in einer Rückleitung zu einem Rückförderreservoir des Rückfördersystems, des Betreibens einer Rückförderpumpe des Rückfördersystems, um das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Leitungsbereich vor dem Kraftstoffinjektor anzusaugen und des Stoppens der Rückförderpumpe, wenn das Kraftstoff-Wasser-Gemisch teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Leitungsbereich abgesaugt ist. Gegebenenfalls genügt auch ein teilweises Absaugen, da dadurch Luft in den Leitungsbereich am Kraftstoffinjektor kommt, so dass auch bei einem Gefrieren des Wasseranteils des Kraftstoff-Wasser-Gemischs ein ausreichendes Ausdehnungsvolumen für das Wasser vorhanden ist, ohne dass dadurch Komponenten beschädigt werden.
  • Das Verfahren umfasst vorzugsweise ferner den Schritt des Befüllens des Leitungsbereichs mit Kraftstoff, nachdem der Leitungsbereich vom Kraftstoff-Wasser-Gemisch leergesaugt wurde. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Wiederstarten der Brennkraftmaschine schon Kraftstoff direkt am Kraftstoffinjektor ist und der Leitungsbereich nach dem Starten der Brennkraftmaschine nicht zuerst wieder befüllt werden muss, bis die Brennkraftmaschine gestartet werden kann.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird weiter bevorzugt das Kraftstoff-Wasser-Gemisch in einer Trenneinrichtung getrennt. Der Trennvorgang erfolgt hierbei vorzugsweise mittels Schwerkraft oder mittels einer Zentrifuge.
  • Vorzugsweise wird die Trenneinrichtung aus einem Rückfördertank befüllt und das abgetrennte Wasser und der abgetrennte Kraftstoff in den Kraftstofftank bzw. den Wassertank zurückgeführt wird. Die Trenneinrichtung umfasst hierbei vorzugsweise einen Zwischentank.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Verhindern des Gefrierens von Wasser gemäß bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
    • 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    • 2 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 eine Brennkraftmaschine 1 sowie ein Verfahren zum Verhindern des Gefrierens von Wasser gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Brennkraftmaschine 1 ein Wassereinspritzsystem 2, ein Kraftstoffeinspritzsystem 3 und ein separates Rückfördersystem 4.
  • Das Kraftstoffeinspritzsystem 3 umfasst einen Kraftstofftank 30, eine Kraftstoffleitung 31, eine Kraftstoffpumpe 32 und einen Kraftstoffinjektor 33. Wie aus 1 ersichtlich ist, führt die Kraftstoffleitung 31 vom Kraftstofftank 30 zur Kraftstoffpumpe 32 und von der Kraftstoffpumpe 32 weiter zum Kraftstoffinjektor 33. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffinjektor an einem Saugbereich 11 der Brennkraftmaschine angeordnet. Es sei jedoch angemerkt, dass der Kraftstoffinjektor auch so ausgebildet sein kann, dass eine Einspritzung direkt in einen Brennraum 10 der Brennkraftmaschine möglich ist.
  • Der Abschnitt der Kraftstoffleitung 31 zwischen der Kraftstoffpumpe 32 und dem Kraftstoffinjektor 33 ist als Leitungsbereich 31a gekennzeichnet.
  • In diesem Ausführungsbeispiel ist die Kraftstoffpumpe 32 ferner eine Hochdruckpumpe. Weiterhin umfasst das Kraftstoffeinspritzsystem eine Niederdruckpumpe 34, welche im Kraftstofftank 30 angeordnet ist.
  • Das Wassereinspritzsystem 2 umfasst einen Wassertank 20, eine Wasserleitung 21 und eine Wasserpumpe 22. Die Wasserpumpe 22 ist im Wassertank 20 angeordnet. Die Wasserleitung 21 verbindet den Wassertank 20 mit der Kraftstoffpumpe 32. Somit kann im Betrieb der Kraftstoffpumpe 32 sowohl Kraftstoff als auch Wasser angesaugt werden, so dass sich im Leitungsabschnitt 31a ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch befindet, welches dann über den Kraftstoffinjektor 33 in den Saugbereich 11 eingespritzt wird.
  • Beim Abstellen der Brennkraftmaschine würde nun das Kraftstoff-Wasser-Gemisch im Leitungsbereich 31a zwischen der Kraftstoffpumpe 32 und dem Kraftstoffinjektor 33 verbleiben. Bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunkts könnte das sich darin befindliche Wasser gefrieren, so dass hier Beschädigungen der Komponenten durch Volumenausdehnung des gefrierenden Wassers auftreten könnten. Von daher ist es vorteilhaft, das Wasser aus dem Leitungsbereich 31a zu entfernen.
  • Hierbei ist erfindungsgemäß ein separates Rückfördersystem 4 vorgesehen, welches einen Rückfördertank 5, eine Rückleitung 6 und eine Rückförderpumpe 8 umfasst. Weiterhin ist ein Rückförderventil 7 in der Rückleitung 6 angeordnet. Das Rückförderventil 7 ist vorzugsweise ein Magnetventil und kann eine Verbindung zwischen der Rückleitung 6 und der Kraftstoffpumpe 32 freigeben oder verschließen. Es sei angemerkt, dass bevorzugt in der Wasserleitung 21 und der Kraftstoffleitung 31 ebenfalls Absperrventile angeordnet sind, um bei einer Rückförderung des Kraftstoff-Wasser-Gemischs aus dem Leitungsbereich 31a ein Ansaugen von Wasser aus der Wasserleitung 21 und Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 zu vermeiden.
  • Das Rückfördersystem 4 umfasst ferner eine Trenneinrichtung 40. Die Trenneinrichtung 40 umfasst einen Zwischentank 41, eine Wasserrückleitung 42, eine Kraftstoffrückleitung 43 und eine Verbindungsleitung 44. Die Verbindungsleitung 44 verbindet den Zwischentank 41 mit der Rückleitung 6. Ferner umfasst die Trenneinrichtung 40 ein erstes Absperrventil 45 in der Verbindungsleitung 44, ein zweites Absperrventil 46 in der Kraftstoffrückleitung 43 und ein drittes Absperrventil 47 in der Wasserrückleitung 42.
  • Wie aus 1 ersichtlich ist, führt die Wasserrückleitung 42 vom Zwischentank 41 zurück zum Wassertank 20 und die Kraftstoffrückleitung 43 führt vom Zwischentank 41 zurück zum Kraftstofftank 30.
  • Die Trennung im Zwischentank 41 der Trenneinrichtung 40 erfolgt hierbei mittels Schwerkraft. Daher ist ein Anschluss 42a für die Wasserrückleitung 42 am Zwischentank 41 in vertikaler Richtung unterhalb eines Anschlusses 43a für die Kraftstoffrückleitung 43 angeordnet, wie schematisch in 1 gezeigt.
  • Die Funktion der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist dabei wie folgt. Wenn eine Wassereinspritzung im normalen Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgen soll, wird die Wasserpumpe 22 aktiviert, so dass Wasser über die Wasserleitung 21 in Richtung zur Kraftstoffpumpe 32 gefördert wird. Die Kraftstoffpumpe 32 kann somit gleichzeitig Wasser aus der Wasserleitung 21 und Kraftstoff aus der Kraftstoffleitung 31 ansaugen. Dadurch ergibt sich im Leitungsbereich 31 a der Kraftstoffleitung ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch, welches zum Kraftstoffinjektor 33 geführt wird und von diesem in den Saugbereich 11 eingespritzt wird. Das Rückförderventil 7 ist hierbei geschlossen.
  • Falls die Brennkraftmaschine in einem Betriebsmodus betrieben wird, in welchem keine Wassereinspritzung erfolgen soll, wird die Wasserpumpe 22 abgestellt und ggf. ein Absperrventil in der Wasserleitung 21 geschlossen, so dass die Kraftstoffpumpe 32 nur noch reinen Kraftstoff über die Kraftstoffleitung 31 ansaugt.
  • Wenn die Brennkraftmaschine 1 nun in einem Zustand nach einer Einspritzung des Kraftstoff-Wasser-Gemischs abgestellt wird, befindet sich das Kraftstoff-Wasser-Gemisch noch im Leitungsbereich 31a. Falls nun Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von Wasser liegen würden, besteht die Gefahr, dass der Wasseranteil des Gemisches gefriert und durch Volumenvergrößerungen Beschädigungen an den Bauteilen, insbesondere dem Kraftstoffinjektor 33 und der Kraftstoffpumpe 32 auftreten.
  • Von daher wird somit nach Abstellen der Brennkraftmaschine 1 das Rückfördersystem 4 aktiviert, um das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Leitungsbereich 31a zu entfernen. Hierzu wird zuerst das Rückförderventil 7 geöffnet und die Rückförderpumpe 8 betrieben, so dass das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Leitungsbereich 31a in die Rückleitung 6 und dann über die Rückleitung 6 in den Rückfördertank 5 gefördert wird. Sobald das Kraftstoff-Wasser-Gemisch vorzugsweise vollständig aus dem Leitungsbereich 31a entfernt ist, wird die Rückförderpumpe 8 gestoppt. Um ein Rückfördern hierbei zu erleichtern, wird während der Rückförderung vorzugsweise der Kraftstoffinjektor 33 geöffnet.
  • Nachdem die Rückförderpumpe 8 gestoppt ist, wird das Rückförderventil 7 geschlossen. Anschließend wird die Rückförderpumpe 8 in entgegengesetzter Richtung betrieben, so dass das sich im Rückfördertank 5 befindliche Kraftstoff-Wasser-Gemisch angesaugt wird und zurück in die Rückleitung 6 gefördert wird. Hierbei wird dann das erste Absperrventil 45 in der Verbindungsleitung 44 geöffnet, so dass das Kraftstoff-Wasser-Gemisch in den Zwischentank 41 gefördert wird. Nach dem Befüllen des Zwischentanks 41 wird das erste Absperrventil 45 wieder geschlossen.
  • Im Zwischentank 41 wird eine vorbestimmte Zeit abgewartet, so dass sich das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aufgrund der Schwerkraft trennt. Wasser ist hierbei im in vertikaler Richtung unteren Bereich des Zwischentanks 41 befindlich und Kraftstoff im oberen Bereich des Zwischentanks 41. Anschließend wird das zweite Absperrventil 46 und das dritte Absperrventil 47 geöffnet, so dass der Kraftstoff über die Kraftstoffrückleitung 43 zurück in den Kraftstofftank 30 strömen kann und das Wasser über die Wasserrückleitung 42 zurück in den Wassertank 20 strömen kann. Dies kann beispielsweise durch Betreiben der Kraftstoffpumpe 34 und der Wasserpumpe 32 ermöglicht werden. Es sei angemerkt, dass es hierbei auch unschädlich ist, falls ein vorbestimmter Rest des Kraftstoff-Wasser-Gemischs im Zwischentank 41 verbleibt, da selbst bei einem Gefrieren des Wasseranteils dieses Gemisches keine Beschädigung im Zwischentank 41 auftritt.
  • Somit kann erfindungsgemäß die Gefahr des Einfrierens eines Wasseranteils im Bereich des Leitungsbereichs 31a vermieden werden. Auch muss nicht die Brennkraftmaschine nach einem Abstellwunsch weiter betrieben werden, um das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Leitungsbereich 31a weiter in den Saugbereich 11 einzuspritzen und ausschließlich Kraftstoff nachzufördern, um das Wasser aus dem Leitungsbereich 31a zu entfernen.
  • Um nach dem Leersaugen des Leitungsbereichs 31a zu vermeiden, das hier Luft im Leitungsbereich 31a im abgestellten Zustand der Brennkraftmaschine verbleibt, kann der Leitungsbereich 31a vorzugsweise wieder mit Kraftstoff gefüllt werden. Dadurch ist auch ein Wiederstart der Brennkraftmaschine sofort möglich.
  • Es sei ferner angemerkt, dass die Trenneinrichtung 40 statt des Trennprinzips durch Schwerkraft auch beispielsweise eine Zentrifuge aufweisen kann, mit welcher das Kraftstoff-Wasser-Gemisch in seine beiden Bestandteile getrennt werden kann.
  • Es ferner angemerkt, dass das Wasser und der Kraftstoff aus dem Zwischentank 41 beispielsweise auch durch Betreiben der Rückförderpumpe 8 durch Nachförderung von Kraftstoff-Wasser-Gemisch über die Verbindungsleitung 41 bei geöffnetem ersten Absperrventil 45 zurück in den Wassertank 20 sowie den Kraftstofftank 30 gefördert werden kann.
  • 2 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel das Rückfördersystem unterschiedlich ausgestaltet. Beim zweiten Ausführungsbeispiel kann hierbei auf einen Rückfördertank verzichtet werden. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Rückleitung 6 des Rückfördersystems 4 direkt mit einem Zwischentank 41 einer Trenneinrichtung 40 verbunden. Hierbei muss kein Absperrventil in der Rückleitung 6 vorhanden sein. Die Rückförderpumpe 8 ist hierbei im Zwischentank 41 der Trenneinrichtung 40 angeordnet. Somit kann das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Leitungsbereich 31a über die Rückleitung 6 direkt in den Zwischentank 41 gefördert werden. Nachdem im Zwischentank 41 eine Trennung des Kraftstoff-Wasser-Gemischs stattgefunden hat, kann der Kraftstoffanteil und der Wasseranteil beispielsweise durch Weiterbetreiben der Rückförderpumpe 8 mittels Überdruck in den Kraftstofftank bzw. den Wassertank zurückgeführt werden oder die Rückförderung erfolgt mittels Ansaugen durch die Niederdruckpumpe 34 des Kraftstoffeinspritzsystems und/oder der Wasserpumpe 22 des Wassereinspritzsystems oder bei stillstehender Rückförderpumpe 8 bei geöffnetem Rückförderventil 7 mittels der Kraftstoffpumpe 32.
  • Ein weiterer Unterschied beim zweiten Ausführungsbeispiel ist die Verbindung zwischen dem Wassereinspritzsystem 2 und dem Kraftstoffeinspritzsystem 3. Die Wasserleitung 21 ist hierbei mit der Kraftstoffleitung 31 direkt verbunden. Hierdurch kann die Kraftstoffpumpe 32 sowohl Kraftstoff als auch Wasser ansaugen. Vorzugsweise ist dabei in der Wasserleitung 21 noch ein Absperrventil vorhanden (nicht in 2 eingezeichnet), um auch einen Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, bei welchem lediglich Kraftstoff ohne Wasserzumischung eingespritzt wird.
  • Es sei ferner angemerkt, dass alternativ die Wasserleitung 21 auch mit dem Leitungsbereich 31a zwischen der Kraftstoffpumpe 32 und dem Kraftstoffinjektor 33 angeordnet sein kann. Hierbei ist lediglich sicherzustellen, dass die Wasserpumpe 22 ein entsprechend hohes Druckniveau erzeugt wie die Kraftstoffpumpe 32.
  • Es sei ferner angemerkt, dass die vorherstehend beschriebene Verbindung zwischen dem Wassereinspritzsystem 2 und dem Kraftstoffeinspritzsystem 3 auch beim ersten Ausführungsbeispiel wie beim zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, ausgestaltet sein kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015208476 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Brennkraftmaschine, umfassend: - ein Kraftstoffeinspritzsystem (3) mit einem Kraftstofftank (30), einer Kraftstoffleitung (31), einer Kraftstoffpumpe (32) und wenigstens einem Kraftstoffinjektor (33), - ein Wassereinspritzsystem (2) mit einem Wassertank (20), einer Wasserleitung (21) und einer Wasserpumpe (22), - wobei die Wasserleitung (21) vom Wassertank (20) zum Kraftstoffeinspritzsystem (3) führt, und - ein Rückfördersystem (4) mit einem Rückförderreservoir (5), einer Rückleitung (6), einem Rückförderventil (7) und einer Rückförderpumpe (8) zum Rückfördern von Medium aus einem Leitungsbereich (31a) der Kraftstoffleitung zwischen der Kraftstoffpumpe (32) und dem wenigstens einen Kraftstoffinjektor (33).
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Rückförderpumpe (8) in zwei Richtungen antreibbar ist.
  3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückleitung (6) an der Kraftstoffpumpe (32) angeordnet ist.
  4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wassereinspritzsystem (2) mit dem Kraftstoffeinspritzsystem (3) derart verbunden ist, dass die Wasserleitung (21) an der Kraftstoffpumpe (32) angeordnet ist oder dass die Wasserleitung (21) an der Kraftstoffleitung (31) angeordnet ist oder dass die Wasserleitung (21) an dem Leitungsbereich (31a) der Kraftstoffleitung zwischen der Kraftstoffpumpe (32) und dem Kraftstoffinjektor (33) angeordnet ist.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rückförderreservoir als Rückfördertank (5) ausgebildet ist, oder als Trenneinrichtung (40) zur Trennung eines Kraftstoff-Wasser-Gemischs ausgebildet ist.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, - wobei die Trenneinrichtung (40) einen Zwischentank (41), eine Wasserrückleitung (42), und eine Kraftstoffrückleitung (43) umfasst, wobei die Rückleitung (6) mit dem Zwischentank (41) verbunden ist, - wobei in der Kraftstoffrückleitung (43) ein Absperrventil (46) angeordnet ist und in der Wasserrückleitung (42) ein Absperrventil (47) angeordnet ist.
  7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffinjektor (33) an einem Saugbereich (11) der Brennkraftmaschine angeordnet ist oder wobei der Kraftstoffinjektor (33) direkt an einem Brennraum (10) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Trenneinrichtung (40) in den Rückfördertank (5) integriert ist.
  9. Verfahren zum Verhindern des Gefrierens von Wasser durch Entleeren eines Leitungsbereichs (31a) einer Kraftstoffleitung (31) eines Kraftstoffeinspritzsystems (3) einer Brennkraftmaschine, wobei der Leitungsbereich (31a) zwischen wenigstens einem Kraftstoffinjektor (33) und einer Kraftstoffpumpe (32) befindlich ist, wobei in dem Leitungsbereich (31a) neben Kraftstoff auch Wasser eines Wassereinspritzsystems (2) vorhanden ist, umfassend die Schritte: - Öffnen eines Rückförderventils (7) in einer Rückleitung (6) zu einem Rückförderreservoir eines Rückfördersystems (4), - Betreiben einer Rückförderpumpe (8) des Rückfördersystems (4), um das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Leitungsbereich (31a) anzusaugen und in das Rückförderreservoir zu befördern, und - Stoppen der Rückförderpumpe (8), wenn das Kraftstoff-Wasser-Gemisch zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, aus dem Leitungsbereich (31a) abgesaugt ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Leitungsbereich (31a) nach dem vollständigen Leersaugen mit Kraftstoff befüllt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Wasser und der Kraftstoff in einer Trenneinrichtung (40) mittels Schwerkraft oder mittels einer Zentrifuge getrennt werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Rückförderventil (7) geschlossen wird und das Kraftstoff-Wasser-Gemisch aus dem Rückfördertank (5) in einen Zwischentank (41) der Trenneinrichtung (40) gefördert wird, und Kraftstoff und Wasser im Zwischentank (41) getrennt wird.
DE102018209137.4A 2018-06-08 2018-06-08 Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz Withdrawn DE102018209137A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209137.4A DE102018209137A1 (de) 2018-06-08 2018-06-08 Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018209137.4A DE102018209137A1 (de) 2018-06-08 2018-06-08 Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018209137A1 true DE102018209137A1 (de) 2019-12-12

Family

ID=68651636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018209137.4A Withdrawn DE102018209137A1 (de) 2018-06-08 2018-06-08 Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018209137A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19609800C1 (de) * 1996-03-13 1996-11-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennstoffeinspritzsystem für Emulsionsbetrieb
WO2003064843A1 (en) * 2002-01-29 2003-08-07 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of The Environment On-board diesel oil and water emulsification system
EP2543869A1 (de) * 2010-03-01 2013-01-09 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Motorensystem mit wiederverwendbarer vorrichtung für einen wasseremulsions-brennstoff-abfluss
DE102012206979A1 (de) * 2012-04-26 2013-10-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzsystems
DE102015208476A1 (de) 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser für eine Brennkraftmaschine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19609800C1 (de) * 1996-03-13 1996-11-21 Mtu Friedrichshafen Gmbh Brennstoffeinspritzsystem für Emulsionsbetrieb
WO2003064843A1 (en) * 2002-01-29 2003-08-07 Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By The Minister Of The Environment On-board diesel oil and water emulsification system
EP2543869A1 (de) * 2010-03-01 2013-01-09 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Motorensystem mit wiederverwendbarer vorrichtung für einen wasseremulsions-brennstoff-abfluss
DE102012206979A1 (de) * 2012-04-26 2013-10-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffeinspritzsystems
DE102015208476A1 (de) 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser für eine Brennkraftmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3292294B1 (de) Wassereinspritzvorrichtung einer brennkraftmaschine
DE102015208508A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer solchen Wassereinspritzvorrichtung
DE3141154C2 (de) Kraftstoffeinspritzanlage
DE102017210487A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine
EP3014099B1 (de) Kraftstoff- fördersystem mit teildruckentlastungsventil an treibleitung einer saugstrahlpumpe
DE102016217068A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung mit Ansaugunterstützung
DE102009055037A1 (de) Common Rail Minimaldruck zum schnellen Druckaufbau
DE102009029573A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem
DE102018209137A1 (de) Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem mit verbessertem Einfrierschutz
EP3578776A1 (de) Brennkraftmaschine mit wassereinspritzung sowie verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
EP3642468A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung einer brennkraftmaschine
DE102018208012A1 (de) Wassereinspritzsystem für Brennkraftmaschinen mit entsperrbarem Rückschlagventil
DE10120379B4 (de) Anordnung zur Begrenzung von Kraftstoffdampfemissionen
DE102019112907A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine und Verfahren zum Entlüften eines Wasser-Rails einer Wassereinspritzvorrichtung
DE102009052601A1 (de) Kraftstoffeinspritzanlage
DE102013019731A1 (de) Brennstoffzumesseinrichtung
DE10225148B4 (de) Einspritzeinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
DE19946659C2 (de) Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
DE102017216162A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102018209135A1 (de) Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzung sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102017214481A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102018205402A1 (de) Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzsystem
DE102009052600B4 (de) Kraftstoffeinspritzanlage
DE102010002797A1 (de) Saugventil einer Kraftstoffversorgungsanlage einer Brennkraftmaschine
DE102018221898A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Versorgung eines Verbrennungsmotors mit einer Kraftstoff-Wasser-Emulsion

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee