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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Wassereinspritzvorrichtung.
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Aufgrund steigender Anforderungen an reduzierte Kohlenstoffdioxidemissionen werden Brennkraftmaschinen zunehmend hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimiert. Allerdings können bekannte Brennkraftmaschinen in Betriebspunkten mit hoher Last nicht optimal im Hinblick auf den Verbrauch betrieben werden, da der Betrieb durch Klopfneigung und hohe Abgastemperaturen begrenzt ist. Eine mögliche Maßnahme zur Reduzierung der Klopfneigung und zur Senkung der Abgastemperaturen ist die Einspritzung von Wasser. Hierbei sind üblicherweise separate Wassereinspritzsysteme vorgesehen, um die Wassereinspritzung zu ermöglichen. So ist beispielsweise aus der
DE 10 2015 208 476 A1 ein Wassereinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine bekannt.
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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 eines Förderelements, beispielsweise mittels einer Pumpe, über einen Verteiler zu Injektoren befördert werden. Durch die Injektoren wird das Wasser dann beispielsweise in ein Saugrohr oder eine Brennkammer der Brennkraftmaschine eingespritzt. Dazu kann, wie bei Einspritzsystemen für Brennstoff, der Verteiler dazu vorgesehen sein, Wasser zu speichern und auf mehrere Injektoren zu verteilen.
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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. Bis das gefrorene Wasser wieder aufgetaut ist, ist die Wassereinspritzvorrichtung nicht betriebsbereit.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen. Die Wassereinspritzvorrichtung umfasst wenigstens einen Wassertank zum Speichern von Wasser, wenigstens einen Injektor zum Einspritzen des Wassers in die Brennkraftmaschine, wenigstens ein Förderelement zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank in den Injektor, wobei das Förderelement über eine erste Leitung mit dem Wassertank verbunden ist und über eine zweite Leitung mit dem Injektor verbunden ist. Erfindungsgemäß umfasst die Wassereinspritzvorrichtung weiterhin einen Zusatztank zum Speichern eines Wassergemischs mit einem Gefrierpunkt unterhalb des Gefrierpunktes des Wassers im Wassertank, der über eine dritte Leitung mit der ersten Leitung verbunden ist.
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Vorteile der Erfindung
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Gegenüber dem Stand der Technik weist die Wassereinspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine den Vorteil auf, dass in dem Zusatztank ein Wassergemisch, das einen niedrigeren Gefrierpunkt hat als pures Wasser im Wassertank, gespeichert werden kann. Dieses Wassergemisch bleibt flüssig, auch wenn das Wasser im Wassertank bereits gefroren ist. Somit kann, wenn das Wasser Wassertank gefroren ist, das Wassergemisch aus dem Zusatztank für die Wassereinspritzung in die Brennkraftmaschine genutzt werden. Bei Umgebungstemperaturen unter 0° Celsius kann das Wasser im Wassertank, das zur Wassereinspritzung in die Brennkraftmaschine vorgesehen ist, gefroren sein und nicht sofort zur Wassereinspritzung zur Verfügung stehen. Das Wasser in dem Wassertank muss erst aufgetaut werden, bevor es durch das Förderelement an die Injektoren gefördert werden kann und von diesen in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann. Durch den Zusatztank mit dem Wassergemisch, das einen niedrigeren Gefrierpunkt als das Wasser im Wassertank aufweist, steht auch bei Umgebungstemperaturen unter 0° Celsius flüssiges Wasser in dem Wassergemisch, zur Verfügung. Das Wasser in dem Wassergemisch kann somit sofort nach dem Start der Brennkraftmaschine zur Wassereinspritzung verwendet werden. Somit kann die Zeit, bis das Wasser in den Wassertank aufgetaut ist, durch Einspritzung des Wassergemisches aus dem Zusatztank überbrückt werden. Damit steht die Wassereinspritzvorrichtung sofort nach dem Start der Brennkraftmaschine zur Verfügung und es muss nicht gewartet werden, bis das pure Wasser in dem Wassertank aufgetaut ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die in den Unteransprüchen angegebenen Merkmale ermöglicht.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass in der dritten Leitung ein erstes Absperrventil angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, die Verbindung vom Zusatztank zu der ersten Leitung freizugeben oder zu trennen. Durch das erste Absperrventil kann der Zusatztank durch Trennen der Verbindung verschlossen werden und somit steht das Wassergemisch in dem Zusatztank der Wassereinspritzvorrichtung nicht zum Einspritzen zur Verfügung. Das erste Absperrventil kann vorteilhaft geschlossen werden, wenn Wasser in dem Wassertank aufgetaut ist und für die Einspritzung verwendet werden kann. Somit kann verhindert werden, dass unnötig das Wassergemisch aus dem Zusatztank von der Wassereinspritzvorrichtung in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden, obwohl auch pures Wasser aus dem Wassertank zur Verfügung steht.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass in der ersten Leitung ein zweites Absperrventil angeordnet ist, das dazu eingerichtet ist, die Verbindung vom Wassertank zu dem Förderelement freizugeben oder zu trennen. Das zweite Absperrventil kann den Wassertank verschließen, sodass Wasser in dem Wassertank nicht der Wassereinspritzvorrichtung zur Verfügung steht. Das zweite Absperrventil kann beispielsweise geschlossen werden, während das Wasser im Wassertank aufgetaut wird und die Wassereinspritzvorrichtung das Wassergemisch aus dem Zusatztank einspritzt. So kann beispielsweise verhindert werden, dass das Wassergemisch in den Wassertank, der für pures Wasser vorgesehen ist, fließen kann und das Wasser dort verunreinigen kann.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass das erste Absperrventil als elektrisch betätigtes Absperrventil ausgebildet ist, das dazu eingerichtet ist, geöffnet zu werden, wenn das Wasser im Wassertank gefroren ist. Wird das erste Absperrventil geöffnet, so steht der Wassereinspritzvorrichtung vorteilhaft das Wassergemisch aus dem Zusatztank zur Verfügung und es kann vorteilhaft die Zeit überbrückt werden, bis das Wasser im Wassertank aufgetaut ist.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass das zweite Absperrventil als elektrisch betätigtes Absperrventil ausgebildet ist, das dazu eingerichtet ist, geschlossen zu werden, wenn das Wasser im Wassertank gefroren ist. So kann beispielsweise verhindert werden, dass das Wassergemisch in den Wassertank, der für pures Wasser vorgesehen ist, fließen kann und das Wasser dort verunreinigen kann.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass die Wassereinspritzvorrichtung weiterhin eine Heizvorrichtung zu Heizen des Wassers im Wassertank umfasst. Die Heizvorrichtung kann vorteilhaft verwendet werden um gefrorenes Wasser in den Wassertank aufzutauen um pures Wasser zur Wassereinspritzung zur Verfügung zu haben, das dann das Wassergemisch aus dem Zusatztank ersetzen kann.
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Weiterhin erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Betreiben einer Wassereinspritzvorrichtung mit wenigstens einem Wassertank zum Speichern von Wasser, wenigstens einem Zusatztank zum Speichern eines Wassergemisches, wenigstens einem Injektor zum Einspritzen des Wassers in die Brennkraftmaschine, wenigstens einem Förderelement zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank und/oder aus dem Zusatztank in den Injektor, wobei das Förderelement über eine erste Leitung mit dem Wassertank verbunden ist und über eine zweite Leitung mit dem Injektor verbunden ist, wobei der Zusatztank über eine dritte Leitung mit der ersten Leitung verbunden ist. Das Verfahren umfasst wenigstens einen ersten Schritt und einen zweiten Schritt. In dem ersten Schritt wird das Förderelements betrieben und ein Wassergemisch aus dem Zusatztank zu dem Injektor gefördert und das Wassergemisch aus dem Zusatztank durch den Injektor eingespritzt. Dabei hat das Wassergemisch einen Gefrierpunkt unterhalb des Gefrierpunktes des Wassers in dem Wassertank. In dem zweiten Schritt wird das Förderelement betrieben und Wasser aus dem Wassertank zu dem Injektor gefördert und das Wasser durch den Injektor eingespritzt. Dabei kann der erste Schritt vorteilhaft ausgeführt werden, solange Wasser in dem Wassertank gefroren ist und nicht zur Einspritzung in die Brennkraftmaschine zur Verfügung steht. Sobald das Wasser in dem Wassertank genügend aufgetaut ist, kann der zweite Schritt ausgeführt werden und dann im zweiten Schritt vorteilhaft pures Wasser aus dem Wassertank in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass der erste Schritt ausgeführt wird, wenn das Wasser im Wassertank gefroren ist und/ oder der zweite Schritt ausgeführt wird, wenn das Wasser im Wassertank zumindest teilweise aufgetaut ist. So kann auch wenn das Wasser im Wassertank gefroren ist, Wasser in dem Wassergemisch in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Wenn das Wasser im Wassertank nicht mehr gefroren ist, kann vorteilhaft nicht mehr das Wassergemisch sondern pures Wasser eingespritzt werden.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass ein in der ersten Leitung angeordnetes zweites Absperrventil während des ersten Schrittes geschlossen wird, so dass die Verbindung zwischen dem Wassertank und dem Förderelement unterbrochen ist und /oder dass ein in der dritten Leitung angeordnetes erstes Absperrventil während des zweiten Schrittes geschlossen wird, so dass die Verbindung zwischen dem Zusatztank und dem Förderelement unterbrochen ist. Durch die Absperrventile kann kontrolliert werden, ob das Wassergemisch aus dem Zusatztank und/oder das pure Wasser aus dem Wassertank durch die Injektoren in die Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dies kann vorteilhaft abhängig von der Temperatur und im Aggregatszustand des Wassers in den Wassertank erfolgen.
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Gemäß eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist vorgesehen, dass während des ersten Schrittes gefrorenes Wasser im Wassertank durch eine Heizvorrichtung aufgeheizt und/oder geschmolzen wird. So wird pures Wasser im Wassertank für die Wassereinspritzvorrichtung verfügbar gemacht und sobald das gefrorene Wasser genug aufgetaut ist, kann das pure Wasser aus dem Wassertank statt des Wassergemisches aus dem Zusatztank in die Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Wassereinspritzvorrichtung mit Einspritzung des Wassers in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine,
- 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Wassereinspritzvorrichtung mit Einspritzung eines Kraftstoff-Wasser-Gemisches direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine,
- 3 die Änderung des Gefrierpunktes des Wassergemisches bei unterschiedlichen Zusammensetzungen des Wassergemisches.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren eine Wassereinspritzvorrichtung 1 einer Brennkraftmaschine 2 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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In 1 ist schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Wassereinspritzvorrichtung 1 mit einer Brennkraftmaschine 2 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 Kraftstoffinjektor. Die Wassereinspritzvorrichtung 1 ist dabei eine Einspritzvorrichtung durch die Wasser in die Brennkraftmaschine 2 eingespritzt wird.
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Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst wenigstens ein Injektor 6. Das Injektor 6 ist in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel am Einlasskanal 22 angeordnet. Der Injektor 6 spritzt Wasser in den Einlasskanal 22 der Brennkraftmaschine 2 ein. Der Injektor 6 wird beispielsweise durch ein nicht dargestelltes elektronisches Steuergerät angesteuert. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Injektor 6 pro Zylinder vorgesehen. Alternativ können zur besseren Aufbereitung oder zur Erhöhung der pro Verbrennungszyklus maximal einspritzbaren Wassermenge zwei Injektoren 6 pro Zylinder angeordnet sein. Es kann aber beispielsweise auch nur ein Injektor 6 für alle Zylinder vorgesehen sein.
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In 1 ist das erste Ausführungsbeispiel einer Wassereinspritzvorrichtung 1 dargestellt. Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst einen Wassertank 5, in dem Wasser gespeichert ist. Weiterhin umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 Injektoren 6. Die Injektoren 6 können beispielsweise an einem Verteiler 9, der Wasser auf die Injektoren 6 verteilt, angeschlossen sein. Die Injektoren 6 sind zum Einspritzen von Wasser in die Brennkraftmaschine 2 eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Die Injektoren 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 Injektor 6 verbindet.
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Das Förderelement 3 kann beispielsweise als Pumpe ausgebildet sein. Das Förderelement 3 ist beispielsweise in ein Fördermodul integriert. Das Förderelement 3 kann Wasser vom Wassertank 5 zu dem Injektor 6 fördern.
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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 dem Injektor 6 verbunden. Wasser aus dem Wassertank 5 kann somit über die erste Leitung 7 zu dem Förderelement 3 weiter durch die zweite Leitung 8 zu dem Injektor 6 gefördert werden.
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Die Injektoren 6 spritzen das Wasser dann in eine Brennkraftmaschine 2 ein. Das Wasser kann dabei beispielsweise, wie in dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel, in den Einlasskanal 22 eingespritzt werden.
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Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel der Wassereinspritzvorrichtung 1, bei dem Wasser in den Einlasskanal 22 der Brennkraftmaschine 2 eingespritzt wird, wird in einem zweiten Ausführungsbeispiel der Wassereinspritzvorrichtung 1 das Wasser dem Kraftstoff beigemengt und zusammen mit diesem direkt in den Brennraum 20 der Brennkraftmaschine 2 eingespritzt. Das zweite Ausführungsbeispiel der Wassereinspritzvorrichtung 1 ist in 2 dargestellt.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel der Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 einen Wassertank 5 zum Speichern von Wasser. Weiterhin umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 einen Injektor 6, der in diesem Ausführungsbeispiel dazu vorgesehen ist eine Emulsion aus Kraftstoff und Wasser in die Brennkraftmaschine 2 einzuspritzen. Dazu wird das Wasser einer Hochdruckpumpe 70 zugeführt. Das Wasser kann dann beispielsweise in der Hochdruckpumpe 70 mit Kraftstoff, der beispielsweise über eine Kraftstoffleitung 71 der Hochdruckpumpe 70 zugeführt wird, zu einer Emulsion aus Wasser und Kraftstoff vermischt werden. Die Emulsion aus Wasser und Kraftstoff wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel von der Hochdruckpumpe 70 über eine Emulsionsleitung 72 zu einem Verteiler 9 gefördert. Der Verteiler 9 verteilt die Emulsion aus Kraftstoff und Wasser auf die Injektoren 6. Die Emulsion aus Wasser un Kraftstoff wird dann durch die Injektoren 6 direkt in den Brennraum 20 der Brennkraftmaschine 2 eingespritzt.
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Weiterhin umfasst die Wassereinspritzvorrichtung 1 in dem zweiten Ausführungsbeispiel ein Förderelement 3, das beispielsweise das Pumpe ausgebildet sein kann. Das Förderelement 3 kann Wasser von den Wassertank 5 zu dem Injektor 6 fördern.
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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 dem Injektor 6 verbunden. Wasser aus dem Wassertank 5 kann somit über die erste Leitung 7 zu dem Förderelement 3 weiter durch die zweite Leitung 8 zu dem Injektor 6 gefördert werden.
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In beiden Ausführungsbeispielen umfasst die Wassereinspritzvorrichtung weiterhin einen Zusatztank 50. Der Zusatztank 50 bis zum Speichern eines Wassergemisches vorgesehen.
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Das Wassergemisch ist derart beschaffen, dass der Gefrierpunkt des Wassergemisches im Zusatztank unterhalb des Gefrierpunkts des Wassers im Wassertank liegt. Das Wassergemisch ist ein Gemisch aus Wasser und wenigstens einer zweiten Komponente, die dazu führt, dass der Gefrierpunkt des Wassergemisches im Vergleich zu purem Wasser erniedrigt wird. Das Wassergemisch gefriert also bei tieferen Temperaturen als das Wasser. Das Wassergemisch gefriert also bei Temperaturen unterhalb von 0° Celsius. Das Wassergemisch kann Wasser und beispielsweise zusätzlich Ethanol umfassen. Das Mischverhältnis von Wasser zu Ethanol in dem Wassergemisch kann beispielsweise 1:1 betragen was zu einem Gefrierpunkt des Wassergemisches von minus 32° Celsius führt. Das Mischverhältnis kann je nach Region, in der die Brennkraftmaschine mit der Wassereinspritzvorrichtung betrieben wird, angepasst werden. So ist beispielsweise denkbar, dass das Wassergemisch für Südeuropa einen Ethanolanteil von 10 Prozent umfasst, was einem Gefrierpunkt von etwa minus 5° Celsius entspricht. Für Mitteleuropa, beispielsweise für Deutschland, kann beispielsweise ein Ethanolanteil von 30 Prozent vorgesehen sein, was einem Gefrierpunkt von etwa minus 20° Celsius entspricht. Für Nordeuropa, beispielsweise Skandinavien, kann beispielsweise ein Ethanolanteil von 55 Prozent vorgesehen sein, was einem Gefrierpunkt von minus 40° Celsius für das Wassergemisch entspricht. Der Ethanolanteil in dem Wassergemisch liegt somit insbesondere zwischen 10 Prozent und 55 Prozent des Wassergemisches. Die Anteile bezeichnen dabei den prozentualen Anteil des Volumens der jeweiligen Komponente am Wassergemisch. Der Gefrierpunkt von Wasser im Wassertank 5 ist etwa bei 0° Celsius. Der Gefrierpunkt des Wassergemisches in dem Zusatztank 50 vorzugsweise höchstens minus 5° Celsius, höchst vorzugsweise höchstens minus 20° Celsius, allerhöchst vorzugsweise höchstens minus 40° Celsius. Der Gefrierpunkt des Wassergemisches bestehend aus Wasser und Ethanol ist in 3 in einem Diagram dargestellt. Dabei ist nach oben der Gefrierpunkt in Grad Celsius angetragen, nach rechts der prozentuale Anteil an Ethanol an dem Wassergemisch. Dem Wasser können in dem Wassergemisch auch andere Komponenten, die den Gefrierpunkt erniedrigen, zugemischt sein.
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Der Zusatztank 50 ist über eine dritte Leitung 51 mit der ersten Leitung 7 verbunden. Wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt, mündet die dritte Leitung 51 dabei in die erste Leitung 7. Somit ist über die dritte Leitung 51 der ersten Leitung 7 das Wassergemisch des Zusatztanks 51 zuführbar.
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In der dritten Leitung 51 ist ein erstes Absperrventil 55 angeordnet. Durch das erste Absperrventil 55 kann die Verbindung vom Zusatztank 51 zu der ersten Leitung 7 freigegeben werden oder getrennt werden. Ist das erste Absperrventil 55 geöffnet, so ist die Verbindung vom Zusatztank 50 zur ersten Leitung 7 freigegeben und das Wassergemisch kann vom Zusatztank 50 in die erste Leitung 7 fließen. Von der ersten Leitung 7 kann das Wassergemisch weiter über das Förderelement 3 zu den Injektoren 6 fließen. Ist das erste Absperrventil geschlossen, so ist die Verbindung vom Zusatztank 50 zu der ersten Leitung 7 unterbrochen und das Wassergemisch im Zusatztank 50 kann nicht zu der ersten Leitung 7 und somit nicht zum Förderelement 3 und den Injektoren 6 fließen.
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Wie in den beiden Ausführungsbeispielen dargestellt, ist in der ersten Leitung 7 ein zweites Absperrventil 56 angeordnet. Durch das zweite Absperrventil 56 kann die Verbindung vom Wassertank 5 zu dem Förderelement 3 freigegeben werden oder getrennt werden. Ist das zweite Absperrventil 56 geöffnet, so kann Wasser aus dem Wassertank 5 durch die erste Leitung 7 zu dem Förderelement 3 und anschließend zu den Injektoren 6 fließen. Ist das zweite Absperrventil geschlossen, so kann das Wasser in dem Wassertank 5 nicht zu dem Förderelement 3 und somit auch nicht zu den Injektoren 6 fließen.
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In den Ausführungsbeispielen sind das erste Absperrventil 55 und das zweite Absperrventil 56 als elektrisch betätigbare Absperrventile ausgebildet. Das erste Absperrventil 55 und das zweite Absperrventil 56 werden beispielsweise durch ein in den Figuren nicht gezeigtes elektronisches Steuergerät angesteuert. Das elektronische Steuergerät kann das gleiche Steuergerät sein, durch das auch das Förderelement 3 und/oder die Injektoren 6 angesteuert werden. Das erste Absperrventil 55 kann beispielsweise derart angesteuert werden, dass es geöffnet wird, wenn Wasser im Wassertank 5 gefroren ist und/oder geschlossen wird, wenn das Wasser im Wassertank 5 zumindest teilweise aufgetaut ist. Das zweite Absperrventil 56 kann beispielsweise so angesteuert werden, dass es geschlossen wird, wenn das Wasser im Wassertank 5 gefroren ist und/oder geöffnet wird, wenn das Wasser im Wassertank 5 zumindest teilweise aufgetaut ist.
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Wie in den beiden Ausführungsbeispielen dargestellt, kann die Wassereinspritzvorrichtung 1 eine Heizvorrichtung 60 umfassen, die dazu eingerichtet ist Wärme an den Wassertank 5 abzugeben und somit im Wassertank 5 gefrorenes Wasser aufzutauen.
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Bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von reinem Wasser, also 0° Celsius, kann das reine Wasser im Wassertank 5 gefroren sein und das Wassergemisch im Zusatztank 50 noch flüssig sein. Bis das reine Wasser im Wassertank 5, beispielsweise durch die Heizvorrichtung 60 geschmolzen ist und zur Wassereinspritzung zur Verfügung steht, kann das Wassergemisch im Zusatztank 50 zur Einspritzung verwendet werden.
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Die Wassereinspritzvorrichtung 1 wird dabei im Wesentlichen in zwei Schritten betrieben. In einem ersten Schritt wird das Wassergemisch aus dem Zusatztank 50 zu den Injektoren 6 gefördert und von diesen in die Brennkraftmaschine 2 eingespritzt. In einem zweiten Schritt wird das reine Wasser aus dem Wassertank 5 zu den Injektoren 6 gefördert und von diesen in die Brennkraftmaschine 2 eingespritzt. Der erste Schritt wird dabei ausgeführt, wenn das Wasser im Wassertank 5 gefroren ist und somit nicht zur Wassereinspritzung zur Verfügung steht. Der zweite Schritt wird ausgeführt, wenn das Wasser im Wassertank aufgetaut ist und somit der Wassereinspritzung zur Verfügung steht. Der erste Schritt dient dabei beispielsweise der Überbrückung der Zeit vom Start der Brennkraftmaschine 2 bis zum Auftauen des Wassers im Wassertank 5. Da das Wassergemisch im Zusatztank 50 einen niedrigeren Gefrierpunkt aufweist als das Wasser im Wassertank 5, ist das Wassergemisch im Zusatztank 50 auch bei Umgebungstemperaturen unter dem Gefrierpunkt von reinem Wasser flüssig und kann zur Wassereinspritzung in die Brennkraftmaschine 2 verwendet werden.
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Die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine kann derart eingerichtet sein, dass Motorparameter in dem ersten Schritt, in dem das Wassergemisch aus dem Zusatztank eingespritzt wird, im Vergleich zum zweiten Schritt, in dem reines Wasser eingespritzt wird, verändert werden. So kann die Motorsteuerung derart eingerichtet sein, dass die Motorparameter an die veränderte Zusammensetzung des Wassergemisches im Vergleich zu reinem Wasser angepasst werden. Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn das Wassergemisch brennbare Komponenten, wie beispielsweise Ethanol, umfasst. So können die Motorparameter an das veränderte Verbrennungsverhalten des Wassergemisches angepasst werden. Als Motorparameter können beispielsweise der Zündzeitpunkt, die Luft-Kraftstoffsteuerung, das Momentenmodell, die Klopfregelung oder die Lambdaregelung in dem ersten Schritt an die Zusammensetzung des Wassergemisches angepasst werden.
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Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015208476 A1 [0002]
