DE102018216419A1

DE102018216419A1 - Injection device for an internal combustion engine and method for operating the injection device

Info

Publication number: DE102018216419A1
Application number: DE102018216419.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Schenk
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Für eine Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine (100), umfassend ein Kraftstoffeinspritzsystem (2) mit wenigstens einem Kraftstoffinjektor (4) der über eine Kraftstoffleitung (21) mit einem Kraftstofftank (20) verbunden ist, und mit einer in der Kraftstoffleitung (21) angeordneten Hochdruckpumpe (23), ein Wassereinspritzsystem (3) mit einem Wassertank (30), einer Wasserleitung (31) und einer in der Wasserleitung (31) angeordneten Wasserpumpe (32), wobei die Wasserleitung (31) von dem Wassertank (30) zur Hochdruckpumpe (23) führt, so dass Wasser vor der Hochdruckpumpe (23) und/oder in der Hochdruckpumpe (23) zum Kraftstoff zugemischt werden kann, wobei in der Wasserleitung (31) zwischen dem Wassertank (30) und der Hochdruckpumpe (23) ein Dosierventil (50) zum Dosieren von Wasser aus dem Wassertank (30) in die Hochdruckpumpe (23) angeordnet ist, wird vorgeschlagen, dass von dem Dosierventil (50) eine erste Leitung (71) abzweigt, die aus dem Dosierventil (50) zu einem ersten Wasserinjektor (61) führt, der dazu eingerichtet ist, Wasser und/oder Kraftstoff in ein Saugrohr (101) der Brennkraftmaschine (100) einzuspritzen.For an injection device for an internal combustion engine (100), comprising a fuel injection system (2) with at least one fuel injector (4) which is connected to a fuel tank (20) via a fuel line (21) and with a high pressure pump arranged in the fuel line (21) (23), a water injection system (3) with a water tank (30), a water pipe (31) and a water pump (32) arranged in the water pipe (31), the water pipe (31) going from the water tank (30) to the high pressure pump ( 23), so that water can be mixed with the fuel upstream of the high pressure pump (23) and / or in the high pressure pump (23), a metering valve () in the water line (31) between the water tank (30) and the high pressure pump (23) 50) for metering water from the water tank (30) into the high pressure pump (23), it is proposed that a first line (71) branches off from the metering valve (50), leading from the metering valve (50) to a first one Water injector (61), which is set up to inject water and / or fuel into an intake manifold (101) of the internal combustion engine (100).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der EinspritzvorrichtungThe present invention relates to an injection device for an internal combustion engine, in particular for use in motor vehicles. The present invention further relates to a method for operating the 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 vorgesehen, 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 requirements for reduced carbon dioxide emissions, internal combustion engines are increasingly being optimized with regard to fuel consumption. However, known internal combustion engines cannot be operated optimally in terms of consumption at operating points with a high load, since the operation is limited by knocking 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. Separate water injection systems are usually provided here to enable water injection. For example, from the DE 10 2015 208 476 A1 a water injection system for an internal combustion engine is known.

Brennkraftmaschinen mit Wassereinspritzsystemen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Es sind Wassereinspritzsystem bekannt, bei denen Wasser in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Weiterhin sind Wassereinspritzsysteme bekannt, bei denen das Wasser Kraftstoff zugemengt wird und dann zusammen mit dem Kraftstoff als Emulsion direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Zur Zumessung der Menge an Wasser, die dem Kraftstoff beigemischt werden soll, ist dazu normalerweise ein steuerbares Dosierventil vorgesehen, das das Wasser dem Kraftstoff zumisst und somit die Menge des Wassers, das zusammen mit dem Kraftstoff eingespritzt wird, kontrolliert.Internal combustion engines with water injection systems are known from the prior art in various configurations. Water injection systems are known in which water is injected into an intake manifold of the internal combustion engine. Furthermore, water injection systems are known in which the water is mixed with fuel and is then injected together with the fuel as an emulsion directly into the combustion chamber of the internal combustion engine. To measure the amount of water to be added to the fuel, a controllable metering valve is normally provided for this purpose, which meter the water to the fuel and thus controls the amount of water that is injected together with the fuel.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Einspritzvorrichtung umfasst ein Kraftstoffeinspritzsystem mit wenigstens einem Kraftstoffinjektor der über eine Kraftstoffleitung mit einem Kraftstofftank verbunden ist, mit einer in der Kraftstoffleitung angeordneten Hochdruckpumpe. Die Einspritzvorrichtung umfasst weiterhin ein Wassereinspritzsystem mit einem Wassertank, einer Wasserleitung und einer in der Wasserleitung angeordneten Wasserpumpe, wobei die Wasserleitung von dem Wassertank zur Hochdruckpumpe führt, so dass Wasser vor der Hochdruckpumpe und/oder in der Hochdruckpumpe zum Kraftstoff zugemischt werden kann. Dabei ist in der Wasserleitung zwischen dem Wassertank und der Hochdruckpumpe ein Dosierventil zum Dosieren von Wasser aus dem Wassertank in die Hochdruckpumpe angeordnet. Erfindungsgemäß zweigt von dem Dosierventil eine erste Leitung ab, die aus dem Dosierventil zu einem ersten Wasserinjektor führt, der dazu eingerichtet ist, Wasser und/oder Kraftstoff in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine einzuspritzen.According to the invention, an injection device for an internal combustion engine is proposed. The injection device comprises a fuel injection system with at least one fuel injector which is connected to a fuel tank via a fuel line, with a high-pressure pump arranged in the fuel line. The injection device further comprises a water injection system with a water tank, a water pipe and a water pump arranged in the water pipe, the water pipe leading from the water tank to the high pressure pump, so that water can be mixed with the fuel before the high pressure pump and / or in the high pressure pump. A metering valve for metering water from the water tank into the high-pressure pump is arranged in the water line between the water tank and the high-pressure pump. According to the invention, a first line branches off from the metering valve and leads from the metering valve to a first water injector, which is set up to inject water and / or fuel into an intake manifold of the internal combustion engine.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Gegenüber dem Stand der Technik weist die Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine den Vorteil auf, dass das Dosierventil und der Bereich zwischen dem Dosierventil und der Hochdruckpumpe durch Kraftstoff aus dem Kraftstofftank gespült werden kann. Dabei wird Kraftstoff aus dem Kraftstofftank über die Kraftstoffleitung zu der Hochdruckpumpe und von der Hochdruckpumpe über die Wasserleitung zum Dosierventil gefördert. Vom Dosierventil wird der Kraftstoff anschließend weiter durch die erste Leitung zu dem ersten Wasserinjektor gefördert. Durch den ersten Wasserinjektor kann dann Wasser und/oder Kraftstoff in das Saugrohr der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Somit kann Wasser, das während des Betriebs der Einspritzvorrichtung in dem Bereich der Wasserleitung zwischen Dosierventil und Kraftstoffpumpe oder im Dosierventil ist vorteilhaft aus diesem Bereich und aus dem Dosierventil durch das Spülen mit Kraftstoff entfernt werden. Auch die Hochdruckpumpe kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung am Wasseranschluss mit Kraftstoff gespült werden und somit kann auch die Hochdruckpumpe vor Schäden durch gefrierendes Wasser geschützt werden. Möglichen Schäden durch gefrierendes Wasser im Dosierventil und dem Bereich der Wasserleitung zwischen Dosierventil und Hochdruckpumpe wird somit vorteilhaft vorgebeugt. Somit kann als Dosierventil ein einfaches Einspritzventil verwendet werden, das nicht den zusätzlichen Anforderungen von Wasser angepasst werden muss. Der Schutz des Dosierventils kann vorteilhaft alleine durch das Spülen mit Kraftstoff, beispielsweise beim Abstellen der der Brennkraftmaschine, erfolgen.Compared to the prior art, the injection device for an internal combustion engine has the advantage that the metering valve and the area between the metering valve and the high-pressure pump can be flushed out of the fuel tank by fuel. Fuel is delivered from the fuel tank via the fuel line to the high-pressure pump and from the high-pressure pump via the water line to the metering valve. The fuel is then conveyed from the metering valve through the first line to the first water injector. The first water injector can then be used to inject water and / or fuel into the intake manifold of the internal combustion engine. Water that is in the area of the water line between the metering valve and fuel pump or in the metering valve during operation of the injection device can thus advantageously be removed from this area and from the metering valve by flushing with fuel. The high-pressure pump can also be flushed with fuel by the device according to the invention at the water connection, and thus the high-pressure pump can also be protected against damage from freezing water. Possible damage caused by freezing water in the metering valve and the area of the water pipe between the metering valve and the high pressure pump is thus advantageously prevented. A simple injection valve can therefore be used as the metering valve, which does not have to be adapted to the additional requirements of water. The metering valve can advantageously be protected solely by flushing with fuel, for example when the internal combustion engine is switched off.

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

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die erste Leitung von einem Anschluss, der an einer Ventilhülse des Dosierventils ausgebildet ist, von dem Dosierventil abzweigt, so dass Wasser und/oder Kraftstoff aus dem Dosierventil über den Anschluss der ersten Leitung zuführbar ist. Somit ist der Anschluss vorteilhaft direkt an der Ventilhülse das Dosierventils ausgebildet.According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the first line branches off from the connection of a connection, which is formed on a valve sleeve of the metering valve, so that water and / or fuel can be supplied from the metering valve via the connection of the first line. Thus, the connection is advantageously formed directly on the valve sleeve of the metering valve.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass von der Wasserleitung eine zweite Leitung abzweigt, die zu einem zweiten Wasserinjektor führt, der dazu eingerichtet ist, Wasser in das Saugrohr der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch die zweite Leitung und den zweiten Wasserinjektor kann vorteilhaft das Wasser in der Wasserleitung bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine zurück in den Wassertank gesaugt werden. Dabei kann der zweite Wasserinjektor geöffnet werden und das System somit entlüftet werden.According to an advantageous embodiment, it is provided that the water pipe branches off a second line which leads to a second water injector which is set up to inject water into the intake manifold of the internal combustion engine. Through the second line and the second water injector, the water in the water line can advantageously be sucked back into the water tank when the internal combustion engine is switched off. The second water injector can be opened and the system can be vented.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Kraftstoffeinspritzsystem eine zwischen dem Kraftstofftank und der Hochdruckpumpe in der Kraftstoffleitung angeordnete Niederdruckpumpe umfasst. Durch die Niederdruckpumpe kann der Kraftstoff zur Hochdruckpumpe gefördert werden.According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the fuel injection system comprises a low-pressure pump arranged in the fuel line between the fuel tank and the high-pressure pump. The fuel can be delivered to the high pressure pump by the low pressure pump.

Weiterhin erfindungsgemäß wird eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die das erfindungsgemäße Einspritzsystem umfasst.Furthermore, an internal combustion engine is proposed according to the invention, which comprises the injection system according to the invention.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Kraftstoffinjektor direkt an einem Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Hierdurch kann im Betrieb der Brennkraftmaschine Kraftstoff oder bei gewünschter Wassereinspritzung ein Wasser-Kraftstoff-Gemisch direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Bevorzugt ist der Kraftstoffinjektor dabei an einem Rail des Kraftstoffeinspritzsystems angeordnet. Vorzugsweise sind hierbei eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren am Rail angeordnet.According to an advantageous embodiment, it is provided that the fuel injector is arranged directly on a combustion chamber of the internal combustion engine. As a result, fuel can be injected directly into a combustion chamber of the internal combustion engine when the internal combustion engine is operating or when water injection is desired. The fuel injector is preferably arranged on a rail of the fuel injection system. A plurality of fuel injectors are preferably arranged on the rail.

Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen. Die Einspritzvorrichtung umfassend ein Kraftstoffeinspritzsystem mit wenigstens einem Kraftstoffinjektor der über eine Kraftstoffleitung mit einem Kraftstofftank verbunden ist, und mit einer in der Kraftstoffleitung angeordneten Hochdruckpumpe, ein Wassereinspritzsystem mit einem Wassertank, einer Wasserleitung und einer in der Wasserleitung angeordneten Wasserpumpe, wobei die Wasserleitung zur Hochdruckpumpe führt, so dass Wasser vor der Hochdruckpumpe und/oder in der Hochdruckpumpe zum Kraftstoff zugemischt werden kann, wobei in der Wasserleitung zwischen dem Wassertank und der Hochdruckpumpe ein Dosierventil zum Dosieren von Wasser aus dem Wassertank in die Hochdruckpumpe angeordnet ist, wobei von dem Dosierventil eine erste Leitung abzweigt, die zu einem ersten Wasserinjektor führt, der dazu eingerichtet ist, Wasser und/oder Kraftstoff in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Das Verfahren umfasst einen ersten Schritt zum Fördern von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank durch die Hochdruckpumpe und durch das Dosierventil in die erste Leitung und Einspritzen des Kraftstoffs in das Saugrohr der Brennkraftmaschine. Dabei wird der Kraftstoff von dem Kraftstofftank über die Niederdruckpumpe durch die Kraftstoffleitung der Hochdruckpumpe zugeführt und von dort über die Wasserleitung zum Dosierventil geleitet, von dem der Kraftstoff weiter in die erste Leitung gefördert wird und vom ersten Wasserinjektor in das Saugrohr der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Somit wird die Hochdruckpumpe, der Bereich der Wasserleitung zwischen dem Dosierventil und der Hochdruckpumpe, und das Dosierventil mit Kraftstoff gespült. Damit wird das in der Hochdruckpumpe, in dem Bereich der Wasserleitung zwischen Dosierventil und Hochdruckpumpe und in dem Dosierventil vorhandene Wasser aus diesen Bereichen verdrängt. Somit sind die Hochdruckpumpe, der Bereich der Wasserleitung zwischen der Hochdruckpumpe und dem Dosierventil und das Dosierventil nach Durchführung des Verfahrens von Wasser befreit. Bei Umgebungstemperaturen unter 0° Celsius besteht somit in diesen Bereichen nicht mehr die Gefahr des Einfrierens des Wassers und es treten keine Schäden durch gefrierendes und sich ausdehnendes Wasser auf. Diese Bereiche müssen somit gefrierfest ausgelegt werden und es können Standardbauteile verwendet werden.Furthermore, a method for operating an injection device for an internal combustion engine is proposed. The injection device comprising a fuel injection system with at least one fuel injector which is connected to a fuel tank via a fuel line and with a high pressure pump arranged in the fuel line, a water injection system with a water tank, a water line and a water pump arranged in the water line, the water line leading to the high pressure pump , so that water can be admixed to the fuel in front of the high pressure pump and / or in the high pressure pump, a metering valve for metering water from the water tank into the high pressure pump being arranged in the water line between the water tank and the high pressure pump, a first of the metering valve Branch branches off, which leads to a first water injector, which is set up to inject water and / or fuel into an intake manifold of the internal combustion engine. The method comprises a first step for delivering fuel from the fuel tank through the high pressure pump and through the metering valve into the first line and injecting the fuel into the intake manifold of the internal combustion engine. The fuel is supplied from the fuel tank via the low-pressure pump through the fuel line to the high-pressure pump and from there via the water line to the metering valve, from which the fuel is conveyed further into the first line and is injected from the first water injector into the intake manifold of the internal combustion engine. The high pressure pump, the area of the water line between the metering valve and the high pressure pump, and the metering valve are thus flushed with fuel. This displaces the water present in the high pressure pump, in the area of the water pipe between the metering valve and high pressure pump and in the metering valve from these areas. The high-pressure pump, the area of the water line between the high-pressure pump and the metering valve and the metering valve are thus freed of water after the method has been carried out. At ambient temperatures below 0 ° Celsius, there is no longer any danger of the water freezing in these areas and there is no damage caused by freezing and expanding water. These areas must therefore be designed to be freeze-proof and standard components can be used.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass das Verfahren einen zweiten Schritt zum Rückfördern von Wasser aus der Wasserleitung zurück in den Wassertank umfasst, wobei ein zweiter Wasserinjektor geöffnet wird, wobei der zweite Wasserinjektor dazu eingerichtet ist, Wasser in das Saugrohr der Brennkraftmaschine einzuspritzen, wobei der zweite Wasserinjektor durch eine zweite Leitung mit der Wasserleitung verbunden ist. Somit kann das Wasser aus der Wasserleitung und dem Dosierventil vorteilhaft in den Wassertank zurückgeführt werden und damit verhindert werden, dass in der Wasserleitung und/oder im Dosierventil beim Abstellen der Brennkraftmaschine bei Temperaturen unter 0° Celsius Schäden durch gefrierendes und sich ausdehnendes Wasser auftreten.According to an advantageous exemplary embodiment, it is provided that the method comprises a second step for returning water from the water pipe back into the water tank, a second water injector being opened, the second water injector being set up to inject water into the intake pipe of the internal combustion engine, wherein the second water injector is connected to the water line by a second line. Thus, the water from the water pipe and the metering valve can advantageously be returned to the water tank and thus prevent damage caused by freezing and expanding water in the water pipe and / or in the metering valve when the internal combustion engine is switched off at temperatures below 0 ° Celsius.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der erste Schritt ausgeführt wird, bis ein Bereich der Wasserleitung zwischen der Hochdruckpumpe und dem Dosierventil frei von Wasser ist. Somit wird der Bereich der Wasserleitung zwischen der Hochdruckpumpe und dem Dosierventil vorteilhaft vor Schäden durch gefrierendes Wasser geschützt.According to an advantageous embodiment, it is provided that the first step is carried out until an area of the water line between the high pressure pump and the metering valve is free of water. The area of the water pipe between the high pressure pump and the metering valve is thus advantageously protected against damage from freezing water.

FigurenlisteFigure list

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

1 eine schematische Ansicht einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Ansicht einer Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
3 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels des Dosierventils der Einspritzvorrichtung.

Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it

1 2 shows a schematic view of an injection device for an internal combustion engine according to a first exemplary embodiment of the invention,
2nd 2 shows a schematic view of an injection device for an internal combustion engine according to a second exemplary embodiment of the invention,
3rd is a schematic view of an embodiment of the metering valve of the injection device.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 1 und 2 Einspritzvorrichtungen 1 für eine Brennkraftmaschine 100 gemäß zwei Ausführungsbeispielen der Erfindung im Detail beschrieben. Die Brennkraftmaschine 100 ist vorzugsweise eine Brennkraftmaschine 100 eines Kraftfahrzeugs.The following will refer to 1 and 2nd Injectors 1 for an internal combustion engine 100 according to two embodiments of the invention described in detail. The internal combustion engine 100 is preferably an internal combustion engine 100 a motor vehicle.

Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst die Einspritzvorrichtung 1 ein Kraftstoffeinspritzsystem 2 und ein Wassereinspritzsystem 3. Das Kraftstoffeinspritzsystem 2 umfasst einen Kraftstofftank 20, eine Kraftstoffleitung 21, eine Niederdruckpumpe 22 und eine Hochdruckpumpe 23. Die Kraftstoffleitung 21 verbindet dabei den Kraftstofftank 20 mit einem Rail 24. Am Rail 24 kann ein Drucksensor 25 angeordnet sein. Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 20 kann über die Kraftstoffleitung 21 von der Niederdruckpumpe 22 zur Hochdruckpumpe 23 gefördert werden. Die Niederdruckpumpe 22 ist in der Kraftstoffleitung 21 zwischen dem Kraftstofftank 20 und der Hochdruckpumpe 23 angeordnet. Der Kraftstoff wird dann in der Hochdruckpumpe 23 verdichtet, so dass der in dem Rail 24 unter Druck steht.As in 1 and 2nd shown includes the injector 1 a fuel injection system 2nd and a water injection system 3rd . The fuel injection system 2nd includes a fuel tank 20th , a fuel line 21 , a low pressure pump 22 and a high pressure pump 23 . The fuel line 21 connects the fuel tank 20th with a rail 24th . On the rail 24th can be a pressure sensor 25th be arranged. Fuel from the fuel tank 20th can through the fuel line 21 from the low pressure pump 22 to the high pressure pump 23 be promoted. The low pressure pump 22 is in the fuel line 21 between the fuel tank 20th and the high pressure pump 23 arranged. The fuel is then in the high pressure pump 23 condensed so that in the rail 24th is under pressure.

Wie weiter aus 1 und 2 ersichtlich ist, sind am Rail 24 eine Vielzahl von Kraftstoffinjektoren 4 angeordnet. Hierbei spritzt jeder Kraftstoffinjektor 4 unmittelbar in einen Brennraum 5 der Brennkraftmaschine 100 ein. Dies ist schematisch in den Figuren dargestellt.How further out 1 and 2nd can be seen are on the rail 24th a variety of fuel injectors 4th arranged. Every fuel injector is sprayed 4th directly into a combustion chamber 5 the internal combustion engine 100 on. This is shown schematically in the figures.

Das Wassereinspritzsystem 3 umfasst einen Wassertank 30, eine Wasserleitung 31 und eine Wasserpumpe 32. Die Wasserleitung 31 führt dabei vom Wassertank 30 zur Hochdruckpumpe 23 des Kraftstoffeinspritzsystems. Wasser kann aus dem Wassertank 30 von der Wasserpumpe 32 durch die Wasserleitung 31 zur Hochdruckpumpe 23 gefördert werden. So wird Wasser zur Hochdruckpumpe 23 gefördert und vor und/oder in der Hochdruckpumpe 23 dem Kraftstoff beigemengt. Durch die Beimengung des Wassers zum Kraftstoff vor und/oder in der Hochdruckpumpe 23 entsteht ein Wasser-Kraftstoff-Gemisch, eine Emulsion aus Wasser und Kraftstoff. Das Wasser-Kraftstoff-Gemisch wird von der Hochdruckpumpe 23 in das Rail 24 gefördert und steht dort unter Druck. Die Hochdruckpumpe 23 des Kraftstoffeinspritzsystems 2 kann sowohl Kraftstoff als auch Wasser ansaugen. Somit wird dem Rail 24 und den Kraftstoffinjektoren 4 ein Wasser-Kraftstoff-Gemisch in Form einer Emulsion zugeführt, welches direkt in den Brennraum 5 eingespritzt werden kann.The water injection system 3rd includes a water tank 30th , a water pipe 31 and a water pump 32 . The water pipe 31 leads from the water tank 30th to the high pressure pump 23 of the fuel injection system. Water can come out of the water tank 30th from the water pump 32 through the water pipe 31 to the high pressure pump 23 be promoted. This is how water becomes a high-pressure pump 23 conveyed and before and / or in the high pressure pump 23 added to the fuel. By adding water to the fuel before and / or in the high pressure pump 23 creates a water-fuel mixture, an emulsion of water and fuel. The water-fuel mixture is supplied by the high pressure pump 23 into the rail 24th promoted and under pressure there. The high pressure pump 23 of the fuel injection system 2nd can suck in both fuel and water. Thus the rail 24th and the fuel injectors 4th a water-fuel mixture in the form of an emulsion fed directly into the combustion chamber 5 can be injected.

Zum Zumessen von Wasser aus dem Wassertank 30 zur Hochdruckpumpe 23 ist in der Wasserleitung 31 zwischen dem Wassertank 30 und der Hochdruckpumpe 23 ein Dosierventil 50 angeordnet. Durch Öffnen und Schließen des Dosierventils 50 kann die Menge an Wasser, die der Hochdruckpumpe 23 zugeführt wird und somit dem Kraftstoff beigemischt wird, bestimmt werden. Als Dosierventil 50 kann beispielsweise ein herkömmliches magnetisches Kraftstoffeinspritzventil verwendet werden.For measuring water from the water tank 30th to the high pressure pump 23 is in the water pipe 31 between the water tank 30th and the high pressure pump 23 a metering valve 50 arranged. By opening and closing the metering valve 50 can be the amount of water that the high pressure pump 23 is supplied and thus admixed with the fuel can be determined. As a metering valve 50 For example, a conventional magnetic fuel injector can be used.

Weiterhin umfasst die Einspritzvorrichtung 1 eine erste Leitung 71. Die erste Leitung 71 zweigt von dem Dosierventil 50 ab. Die erste Leitung 71 führt dann von dem Dosierventil 50 zu einem ersten Wasserinjektor 61. Somit kann Wasser von dem Dosierventil 50 über die erste Leitung 71 zu dem Wasserinjektor 61 gefördert werden. Vorzugsweise zweigt die erste Leitung 71 von einem Anschluss 52, der an der Ventilhülse 51 des Dosierventils 50 ausgebildet ist, vom Dosierventil 50 ab. Somit kann Wasser und/oder Kraftstoff aus dem Dosierventil 50 über den Anschluss 52 der ersten Leitung 71 zugeführt werden. Der erste Wasserinjektor 61 ist an einem Saugrohr 101 der Brennkraftmaschine 100 angeordnet. Der Wasserinjektor 61 ist dazu eingerichtet, Wasser und/oder Kraftstoff in das Saugrohr 101 der Brennkraftmaschine 100 einzuspritzen.The injection device further comprises 1 a first line 71 . The first line 71 branches from the metering valve 50 from. The first line 71 then leads from the metering valve 50 to a first water injector 61 . This allows water from the metering valve 50 over the first line 71 to the water injector 61 be promoted. The first line preferably branches 71 from a connection 52 on the valve sleeve 51 of the metering valve 50 is formed by the metering valve 50 from. Thus, water and / or fuel from the metering valve 50 about the connection 52 the first line 71 be fed. The first water injector 61 is on a suction pipe 101 the internal combustion engine 100 arranged. The water injector 61 is set up to put water and / or fuel in the intake manifold 101 the internal combustion engine 100 to inject.

Die Einspritzvorrichtung 1 kann weiterhin eine zweite Leitung 72 umfassen. Die zweite Leitung 72 zweigt von der Wasserleitung 31 ab. Die zweite Leitung 72 führt von der Wasserleitung 31 zu dem zweiten Wasserinjektor 62. Der zweite Wasserinjektor 62 ist an dem Saugrohr 101 der Brennkraftmaschine 100 angeordnet. Der zweite Wasserinjektor 62 ist dazu eingerichtet, Wasser in das Saugrohr 101 der Brennkraftmaschine 100 einzuspritzen.The injector 1 can continue a second line 72 include. The second line 72 branches from the water pipe 31 from. The second line 72 leads from the water pipe 31 to the second water injector 62 . The second water injector 62 is on the intake manifold 101 the internal combustion engine 100 arranged. The second water injector 62 is set up to put water in the suction pipe 101 the internal combustion engine 100 to inject.

Ferner umfasst die Einspritzvorrichtung 1 eine Steuereinheit 10, welche beispielsweise eingerichtet ist, die Hochdruckpumpe 23, die Niederdruckpumpe 22 und die Wasserpumpe 32 zu steuern. Ferner ist die Steuereinheit 10 eingerichtet, die Kraftstoffinjektoren 4, das Dosierventil 50, den ersten Wasserinjektor 61 und/oder den zweiten Wasserinjektor 62 anzusteuern.The injection device further comprises 1 a control unit 10th which is set up, for example, the high pressure pump 23 who have favourited Low Pressure Pump 22 and the water pump 32 to control. Furthermore, the control unit 10th set up the fuel injectors 4th , the metering valve 50 , the first water injector 61 and / or the second water injector 62 head for.

Die Funktion der Brennkraftmaschine 100 ist hierbei wie folgt. Wenn die Brennkraftmaschine 100 betrieben werden soll, ohne dass eine Wassereinspritzung notwendig ist, wird Kraftstoff von der Niederdruckpumpe 22 zur Hochdruckpumpe 23 und von dieser weiter zu den Kraftstoffinjektoren 4 gefördert. Dabei wird die Wasserpumpe 32 nicht betrieben und die Hochdruckpumpe 23 saugt ausschließlich Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 20 an. Weiterhin kann das Dosierventil 50 geschlossen sein, wenn Wassereinspritzung nicht notwendig ist. Ein Vordruck des Kraftstoffs wird durch die Niederdruckpumpe 22 erzeugt. Demnach spritzen die Kraftstoffinjektoren 4 ausschließlich Kraftstoff in die Brennräume 5 der Brennkraftmaschine.The function of the internal combustion engine 100 is as follows. If the internal combustion engine 100 To be operated without the need for water injection, fuel from the low pressure pump 22 to the high pressure pump 23 and from there to the fuel injectors 4th promoted. The water pump 32 not operated and the high pressure pump 23 only sucks fuel from the fuel tank 20th on. Furthermore can the dosing valve 50 be closed when water injection is not necessary. A pre-pressure of the fuel is generated by the low pressure pump 22 generated. Accordingly, the fuel injectors spray 4th only fuel in the combustion chambers 5 the internal combustion engine.

Wenn eine Einspritzung von Wasser notwendig ist, wird die Wasserpumpe 32 betrieben, so dass ein Druck in der Wasserleitung 31 steigt und der Hochdruckpumpe 23 Wasser zugeführt wird. Dabei wird das Dosierventil 50 geöffnet, sodass Wasser von dem Wassertank 30 zur Hochdruckpumpe 23 gefördert werden kann. Das Wasser wird dort mit dem Kraftstoff zu einem Wasser-Kraftstoff-Gemisch, einer Emulsion, vermengt und zusammen mit dem Kraftstoff zu den Kraftstoffeinspritzventilen 4 geleitet und von diesen in die Brennräume 5 der Brennkraftmaschine 100 eingespritzt. Somit ist ein Wasser-Kraftstoff-Gemisch als Emulsion in dem Leitungsbereich 21a und dem Kraftstoffrail 24 vorhanden und diese Emulsion kann dann über die Kraftstoffinjektoren 4 in die Brennräume 5 eingespritzt werden. Die Menge des Wassers, das dem Kraftstoff zugemischt wird, kann beispielsweise durch das Öffnen und Schließen des Dosierventils 50 bestimmt werden.If an injection of water is necessary, the water pump 32 operated so that a pressure in the water pipe 31 rises and the high pressure pump 23 Water is supplied. The metering valve 50 opened so that water from the water tank 30th to the high pressure pump 23 can be promoted. The water is mixed with the fuel to form a water-fuel mixture, an emulsion, and together with the fuel to the fuel injectors 4th directed and from these into the combustion chambers 5 the internal combustion engine 100 injected. Thus there is a water-fuel mixture as an emulsion in the line area 21a and the fuel rail 24th present and this emulsion can then over the fuel injectors 4th into the combustion chambers 5 be injected. The amount of water that is added to the fuel can be achieved, for example, by opening and closing the metering valve 50 be determined.

Soll die Brennkraftmaschine 100 abgestellt werden, so kann Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 20 durch die Hochdruckpumpe 23 und durch das Dosierventil 50 in die erste Leitung 71 gefördert werden. Von dort kann es dann durch den ersten Wasserinjektor 61 in das Saugrohr 101 Brennkraftmaschine 100 eingespritzt werden. Durch dieses Fördern von Kraftstoff aus dem Kraftstofftank 20 zum ersten Wasserinjektor 61 wird der Bereich 31a der Wasserleitung 31 zwischen der Hochdruckpumpe 23 und dem Dosierventil 50 mit Kraftstoff gespült und somit darin verbliebenes Wasser aus dem Bereich 31a zwischen Hochdruckpumpe 23 dem Dosierventil 50 und aus dem Dosierventil 50 entfernt. Somit kann Schäden durch gefrierendes Wasser in dem Bereich 31a zwischen der Hochdruckpumpe 23 und dem Dosierventil 50 und dem Dosierventil 50 vorteilhaft vorgebeugt werden.Should the internal combustion engine 100 can be turned off, so fuel from the fuel tank 20th through the high pressure pump 23 and through the metering valve 50 in the first line 71 be promoted. From there it can pass through the first water injector 61 into the intake manifold 101 Internal combustion engine 100 be injected. By delivering fuel from the fuel tank 20th to the first water injector 61 becomes the area 31a the water pipe 31 between the high pressure pump 23 and the metering valve 50 flushed with fuel and thus water remaining in the area 31a between high pressure pump 23 the metering valve 50 and from the metering valve 50 away. This can cause damage from freezing water in the area 31a between the high pressure pump 23 and the metering valve 50 and the metering valve 50 be advantageously prevented.

Die Wasserpumpe 32 des Wassereinspritzsystems 3 kann ferner dazu eingerichtet sein, eine Förderrichtung umzukehren. Dadurch kann ein Ansaugen von Wasser aus der Wasserleitung 31 ermöglicht werden. Somit kann das Wasser nicht mehr in der Wasserleitung 31 und den in der Wasserleitung 31 eingebauten Komponenten gefrieren und entsprechend treten keine Beschädigungen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt von Wasser aufgrund von gefrierenden Wassers auf. Bei einem solchen Rücksaugen des Wassers durch die Wasserpumpe 32 wird der zweite Wasserinjektor 62 geöffnet, sodass das Rücksaugen und die Entlüftung des Wassereinspritzsystems 3 ermöglicht wird.The water pump 32 of the water injection system 3rd can also be set up to reverse a conveying direction. This can cause water to be drawn from the water pipe 31 be made possible. Thus, the water can no longer be in the water pipe 31 and the one in the water pipe 31 built-in components freeze and accordingly no damage occurs at temperatures below the freezing point of water due to freezing water. When the water pump draws the water back 32 becomes the second water injector 62 opened, so that the suction and venting of the water injection system 3rd is made possible.

Weiter bevorzugt ist die Wasserpumpe 32 in einem Wassertank 30 angeordnet. Hierbei ist besonders bevorzugt ein Absperrventil und die Wasserpumpe 32 in einem Modul zusammengefasst, welches bevorzugt im Wassertank 30 angeordnet ist.The water pump is further preferred 32 in a water tank 30th arranged. A shut-off valve and the water pump are particularly preferred 32 summarized in a module, which is preferably in the water tank 30th is arranged.

Selbstverständlich sind auch weitere Ausführungsbeispiele und Mischformen der dargestellten Ausführungsbeispiele möglich.Of course, further exemplary embodiments and mixed forms of the illustrated exemplary embodiments are also possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102015208476 A1 [0002]

Claims

Injection device for an internal combustion engine (100), comprising: - a fuel injection system (2) with at least one fuel injector (4) which is connected to a fuel tank (20) via a fuel line (21), and with a high-pressure pump arranged in the fuel line (21) (23), - a water injection system (3) with a water tank (30), a water pipe (31) and a water pump (32) arranged in the water pipe (31), - the water pipe (31) from the water tank (30) to High-pressure pump (23) leads so that water can be admixed to the fuel in front of the high-pressure pump (23) and / or in the high-pressure pump (23), - in the water line (31) between the water tank (30) and the high-pressure pump (23) A metering valve (50) for metering water from the water tank (30) into the high-pressure pump (23) is arranged, characterized in that a first line (71) branches off from the metering valve (50) and leads to the metering valve (50) one he Most water injector (61), which is set up to inject water and / or fuel into an intake manifold (101) of the internal combustion engine (100).

Injector after Claim 1 , characterized in that the first line (71) from a connection (52), which is formed on a valve sleeve (51) of the metering valve (50), branches off from the metering valve (50), so that water and / or fuel from the Dosing valve (50) can be fed to the first line (71) via the connection (52).

Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that a second line (72) branches off from the water line (31) and leads to a second water injector (62) which is set up to introduce water into the intake pipe (101) of the internal combustion engine ( 100) to be injected.

Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the fuel injection system (2) comprises a low-pressure pump (22) arranged between the fuel tank (20) and the high-pressure pump (23) in the fuel line (21).

Internal combustion engine comprising an injection device (1) according to one of the Claims 1 to 4th .

Internal combustion engine after Claim 5 , characterized in that the fuel injector (4) is arranged directly on a combustion chamber (5) of the internal combustion engine (100).

Method for operating an injection device (1) for an internal combustion engine (100), comprising a fuel injection system (2) with at least one fuel injector (4) which is connected to a fuel tank (20) via a fuel line (21) and with one in the fuel line (21) arranged high pressure pump (23), a water injection system (3) with a water tank (30), a water pipe (31) and a water pump (32) arranged in the water pipe, the water pipe (31) leading to the high pressure pump (23), so that water can be added to the fuel upstream of the high-pressure pump (23) and / or in the high-pressure pump (23), a metering valve (50) for metering being located in the water line (31) between the water tank (30) and the high-pressure pump (23) of water from the water tank (30) is arranged in the high-pressure pump (23), a first line (71) branching off from the metering valve (50), which leads to a first water injector (61) which is set up for this is to inject water and / or fuel into an intake manifold (101) of the internal combustion engine (100), comprising a first step for delivering fuel from the fuel tank (20) through the high pressure pump (23) and through the metering valve (50) into the first Line (71) and injecting the fuel through the first water injector (61) into the intake manifold (101) of the internal combustion engine (100).

Procedure according to Claim 7 , characterized in that the method comprises a second step for returning water from the water pipe (31) back into the water tank (30), wherein a second water injector (62) is opened, the second water injector (62) being set up to Injecting water into the suction pipe (101) of the internal combustion engine (100), the second water injector (62) being connected to the water line (31) by a second line (72).

Procedure according to one of the Claims 7 and 8th , characterized in that the first step is carried out until an area (31a) of the water line (31) between the high pressure pump (23) and the metering valve (50) is free of water.