-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, wobei die Antriebseinrichtung ein Antriebsaggregat und eine Einbringungseinrichtung zur Einbringung von Reinwasser in wenigstens einen Brennraum des Antriebsaggregats aufweist, wobei die Einbringungseinrichtung über wenigstens einen Frischwassertank zur Vorhaltung von Frischwasser und einen Reinwassertank zur Zwischenspeicherung des Reinwassers verfügt und zumindest zeitweise das Reinwasser mittels wenigstens einer Einspritzdüse in den Brennraum eingebracht wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
-
Aus dem Stand der Technik ist die Druckschrift
US 9,995,249 B2 bekannt. Diese beschreibt ein Einlass- und Abgassystem einer Brennkraftmaschine und umfasst einen Abgasrückführkanal, der stromabwärts einer Turbine mit einer Abgasleitung und stromaufwärts eines Kompressors und eines Kühlkreislaufs mit einem Teil einer Einlassleitung in Verbindung steht. Der Kühlkreislauf beinhaltet einen ersten Verdampfer, der stromabwärts der Turbine in einem Teil der Abgasleitung und stromaufwärts einer Verbindung mit dem Abgasrückführkanal vorliegt und ein Betriebsmittel vorhält, eine Absaugpumpe, die Dampf aus dem ersten Verdampfer als eine antreibende Strömung verwendet, einen Kondensator zur Kühlung und Kondensation des von der Absaugpumpe ausgestoßenen Dampfes und zur Rückführung des kondensierten Betriebsmittels zu dem ersten Verdampfer, und einen zweiten Verdampfer, der in dem Abgasrückführkanal angeordnet ist, um das durch den Abgasrückführkanal strömende Abgas durch eine Verdampfung des Betriebsmittels mittels eines durch die Absaugpumpe verursachten Unterdrucks zu kühlen.
-
Aus der Druckschrift
DE 10 2016 205 103 A1 ist eine Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs bekannt, welche mindestens einen Wasserinjektor zum Einspritzen von Wasser, einen Wassertank, ein Förderelement zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank zum Wasserinjektor, und eine Verdampfungsvorrichtung, die eingerichtet ist, darin befindliches Wasser zu verdampfen, umfasst. Ferner umfasst die Wassereinspritzvorrichtung eine erste Zufuhrleitung, welche eingerichtet ist, die Verdampfungsvorrichtung mit einer Wasserquelle des Fahrzeugs zu verbinden, wobei Wasser aus der Wasserquelle über die erste Zufuhrleitung der Verdampfungsvorrichtung zuführbar ist. Weiterhin ist eine zweite Zufuhrleitung vorgesehen, welche eingerichtet ist, die Verdampfungsvorrichtung mit dem Wassertank zu verbinden, wobei in der Verdampfungsvorrichtung erzeugter Wasserdampf dem Wassertank zuführbar ist.
-
Weiterhin ist aus der Druckschrift
DE 10 2016 206 043 A1 eine Vorrichtung zur Gewinnung von Wasser bekannt, umfassend einen mit der Umgebung verbundenen Luftkanal, in welchen Umgebungsluft einströmbar ist, ein Absorptionselement, welches im Luftkanal angeordnet ist und Wasser und/oder Wasserdampf aus der zugeführten Umgebungsluft absorbieren kann, ein erstes Absperrelement, welches im Luftkanal in Strömungsrichtung durch den Luftkanal vor dem Absorptionselement angeordnet und eingerichtet ist, den Luftkanal freizugeben und zu verschließen, einen Wärmeübertrager, welcher eingerichtet ist, Wärme eines Abgases einer Brennkraftmaschine auf das Absorptionselement zu übertragen, ohne dass das Abgas in direktem Kontakt mit dem Absorptionselement kommt, und einen Kondensator, welcher im Luftkanal in Strömungsrichtung durch den Luftkanal nach dem Absorptionselement angeordnet ist, um Wasser aus dem Luftstrom des Luftkanals zu kondensieren.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine besonders effiziente Bereitstellung von Reinwasser zur Einbringung in den Brennraum des Antriebsaggregats umsetzt.
-
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das Frischwasser in dem Frischwassertank zumindest zeitweise mit einem Luftstrom beaufschlagt wird, sodass der Luftstrom verdunstetes Frischwasser aufnimmt, und der Luftstrom nachfolgend einem Kondensator zugeführt wird, in dem das von dem Luftstrom aufgenommene, verdunstete Frischwasser kondensiert und als Reinwasser dem Reinwassertank zugeleitet wird.
-
Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtung ist in diesem Fall Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Zum Bereitstellen des Drehmoments, insbesondere des auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments, weist die Antriebseinrichtung das Antriebsaggregat auf. Das Antriebsaggregat verfügt über wenigstens einen Brennraum, welcher von einer Zylinderwand eines Zylinders des Antriebsaggregats und einem Kolben des Antriebsaggregats gemeinsam begrenzt ist. Der Kolben ist hierbei verlagerbar in dem Zylinder angeordnet. Sofern im Rahmen dieser Beschreibung von dem Brennraum oder dem wenigstens einen Brennraum die Rede ist, so sind diese Formulierungen äquivalent. Die entsprechenden Ausführungen können zudem auf jeden von mehreren Brennräumen der Antriebseinrichtung übertragen werden.
-
Die Antriebseinrichtung weist weiterhin die Einbringungseinrichtung auf. Die Einbringungseinrichtung dient der Einbringung des Reinwassers in den Brennraum des Antriebsaggregats, wobei die Einbringung mittels wenigstens einer Einspritzdüse erfolgt. Das Reinwasser dient beispielsweise einer Kühlung und/oder einer Leistungssteigerung des Antriebsaggregats, bevorzugt bei gleichzeitiger Einhaltung von Emissionsgrenzwerten. Insbesondere bei einem Betrieb der Antriebseinrichtung mit hoher Leistung fällt in dem Antriebsaggregat eine große Menge an Wärme an, welche abgeführt werden muss, um ein Überschreiten eines Temperaturgrenzwerts durch eine Temperatur des Antriebsaggregats zu vermeiden, insbesondere um eine Temperatur des Antriebsaggregats auf oder unter ihrer Betriebstemperatur zu halten.
-
Hierzu kann zum Beispiel ein dem Antriebsaggregat zugeführtes Luft-Kraftstoff-Gemisch angefettet werden, also sein Kraftstoffanteil erhöht werden, wodurch das Antriebsaggregat außerstöchiometrisch betrieben wird. Durch ein Verdunsten des üblicherweise flüssigen Kraftstoffs wird eine Kühlung des Antriebsaggregats bewirkt. Gleichzeitig erhöht sich jedoch der Kraftstoffverbrauch des Antriebsaggregats. Zudem stößt das Antriebsaggregat eine größere Menge an Schadstoffen aus, welche zudem weniger effektiv aus dem Abgas des Antriebsaggregats entfernt werden können. Aus diesem Grund ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das Reinwasser zumindest zeitweise in den Brennraum einzubringen, um den Kraftstoffverbrauch und/oder die Schadstoffemissionen des Antriebsaggregats zu reduzieren, insbesondere anstatt das Luft-Kraftstoff-Gemisch anzufetten, also bei stöchiometrischem Betrieb des Antriebsaggregats mit einem Verbrennungsluftverhältnis von eins. Selbstverständlich kann ein solches Anfetten zusätzlich vorgenommen werden. Das in den Brennraum eingebrachte Reinwasser wird dem Reinwassertank entnommen. Der Reinwassertank ist somit Bestandteil der Einbringungseinrichtung.
-
Die Einbringungseinrichtung weist weiterhin den Frischwassertank auf, welcher der Vorhaltung von Frischwasser dient. Das von der Einbringungseinrichtung verwendete Reinwasser wird aus dem im Frischwassertank befindlichen Frischwasser gewonnen. Hierzu wird das in dem Frischwassertank befindliche Frischwasser zumindest zeitweise mit dem Luftstrom beaufschlagt. Der Luftstrom nimmt verdunstetes Frischwasser auf. Unter der Beaufschlagung mit dem Luftstrom ist eine erzwungene Luftströmung zu verstehen, die über das in dem Frischwassertank vorliegende Frischwasser geführt wird.
-
Hierbei findet in dem Frischwassertank eine Verdunstung statt, sodass der Luftstrom verdunstetes Frischwasser aufnimmt.
-
Der Luftstrom wird nachfolgend dem Kondensator zugeführt. In dem Kondensator kondensiert das verdunstete Frischwasser und wird dem Reinwassertank als Reinwasser zugeleitet. Das Frischwasser wird also zumindest zeitweise dem Frischwassertank in Form von verdunstetem Frischwasser entnommen, kondensiert und das bei dem Kondensieren anfallende Kondensat dem Reinwassertank als Reinwasser zugeführt. Das bedeutet, dass das Reinwasser nachfolgend nicht erneut dem Frischwasserbehälter zugeführt wird.
-
Das Reinwasser wird zumindest zeitweise dem Reinwasserbehälter entnommen, dem Antriebsaggregat zugeführt und in diesem verbraucht. Dies wiederum bedeutet, dass auch das dem Antriebsaggregat zugeführte Reinwasser nachfolgend nicht mehr zur Verfügung steht, also insbesondere nicht erneut dem Reinwasserbehälter zugeführt wird, sondern chemisch verändert und/oder zusammen mit dem Abgas des Antriebsaggregats ausgestoßen wird, beispielsweise in eine Außenumgebung der Antriebseinrichtung. Es kann allerdings vorgesehen sein, dass bei einem Abschalten der Antriebseinrichtung dem Reinwassertank bereits entnommenes und noch nicht in den Brennraum eingebrachtes Reinwasser in den Reinwassertank zurückgeführt wird, um ein Einfrieren des Reinwassers in einem Leitungssystem und/oder der Einspritzdüse zu vermeiden.
-
Zur Beaufschlagung des in dem Frischwassertank vorliegenden Frischwassers mit dem Luftstrom ist bevorzugt eine entsprechende Fördereinrichtung, insbesondere eine Pumpe oder ein Ventilator, vorgesehen. Der von der Fördereinrichtung erzeugte Luftstrom wird über das in dem Frischwassertank vorliegende Frischwasser geführt. Der Luftstrom wird anschließend dem Kondensator zugeführt, in dem das von dem Luftstrom aufgenommene, verdunstete Frischwasser kondensiert. Zur Begünstigung der Kondensation kann der Kondensator über einen Kühlkreislauf verfügen. Dadurch wird die Temperatur des Luftstroms in dem Kondensator abgesenkt, sodass das Frischwasser kondensiert und als Reinwasser ausfällt. Das nun im Kondensator vorliegende Kondensat wird dem Reinwassertank anschließend als Reinwasser zugeführt. Durch die Kondensation sinkt die in dem Luftstrom in Form von Wasserdampf vorliegende Menge an Frischwasser, sodass der Luftstrom erneut zur Beaufschlagung des in dem Frischwassertank vorliegenden Frischwassers herangezogen werden kann. Hierdurch wird ein geschlossener Luftkreislauf erreicht, indem die vorstehend bereits erwähnte Fördereinrichtung den Luftstrom stromabwärts des Kondensators absaugt und erneut dem Frischwassertank zuführt.
-
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Kondensator geodätisch über dem Reinwassertank angeordnet ist, sodass das im Kondensator vorliegende Reinwasser durch Schwerkrafteinfluss dem Reinwassertank zugeführt wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird das in dem Frischwassertank befindliche Frischwasser mit dem Luftstrom beaufschlagt und verdunstet. Anschließend wird das verdunstete Frischwasser kondensiert und dem Reinwassertank als Reinwasser zugeführt.
-
Zur Kondensation des Frischwassers ist der Kondensator vorgesehen, der geodätisch über dem Reinwassertank angeordnet ist. Zusätzlich kann der Kondensator auch bezüglich des Frischwassertanks geodätisch über diesem angeordnet sein. Grundsätzlich wird der Kondensator gegenüber dem Frischwassertank derart angeordnet, dass das verdunstete Frischwasser zur Kondensation in den Kondensator gelangen kann. Dies bedeutet, dass das in dem Frischwassertank verdampfte Frischwasser aufgrund seines natürlichen Auftriebs aus dem Frischwassertank in den Kondensator aufsteigt und/oder durch den Luftstrom in den Kondensator gedrängt wird.
-
Das verdunstete Frischwasser wird anschließend in dem Kondensator zu Reinwasser kondensiert. Das Kondensat beziehungsweise das Reinwasser wird in flüssigem Zustand über ein Gefälle dem Reinwassertank zugeleitet. In anderen Worten wird das Frischwasser in dem Frischwassertank verdunstet und mittels des Luftstroms in Form von verdunstetem Frischwasser dem Kondensator zugeführt, wo es zu Reinwasser kondensiert und in dem Reinwassertank gesammelt wird. Anschließend kann die Einbringungseinrichtung das Reinwasser dem Reinwassertank entnehmen und dem wenigstens einen Brennraum des Antriebsaggregats zuführen. Der Reinwassertank dient somit der Zwischenspeicherung des aus dem Frischwasser gewonnenen Reinwassers, welches anschließend für eine Einspritzung in den Brennraum zur Verfügung steht.
-
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in dem Frischwassertank ein Oberflächenvergrößerungselement angeordnet ist, sodass eine Grenzfläche zwischen dem im Frischwassertank befindlichen Frischwasser und dem Luftstrom zur Begünstigung der Verdunstung vergrö-ßert wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird das in dem Frischwassertank vorliegende Frischwasser zumindest zeitweise mit dem Luftstrom beaufschlagt. Dabei nimmt der Luftstrom verdunstetes Frischwasser auf. Zur Begünstigung der Verdunstung ist es vorteilhaft, die Grenzfläche zwischen dem im Frischwassertank befindlichen Frischwasser und dem Luftstrom zu vergrößern. Dabei wird das Oberflächenvergrößerungselement derart angeordnet, dass es ebenfalls mit dem Luftstrom beaufschlagt wird, sodass sich bei ansonsten gleichen Bedingungen die Verdunstungsrate erhöht.
-
Das Oberflächenvergrößerungselement kann beispielsweise mit einer geeigneten Struktur versehen sein, die insbesondere mittels einer Kapillarwirkung Frischwasser aufnimmt und dadurch die Grenzfläche zwischen dem Frischwasser und dem Luftstrom vergrößert. Unter der Grenzfläche ist die effektive Kontaktfläche zwischen dem flüssigen Frischwasser und dem Luftstrom zu verstehen, über die die Verdunstung stattfindet. Durch das Oberflächenvergrößerungselement wird die effektive Kontaktfläche vergrößert, sie ist insbesondere größer als eine rein geometrische Oberfläche, die sich aus der Geometrie des Frischwassertanks ergibt.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das in dem Frischwassertank vorliegende Frischwasser zumindest zeitweise mittels einer Heizeinrichtung aufgeheizt wird, wobei die Heizeinrichtung derart eingestellt wird, dass die Temperatur des Frischwassers auf eine Wassertemperatur eingestellt wird, die unterhalb einer Siedetemperatur des Frischwassers liegt. Wie bereits vorstehend erläutert, wird das in dem Frischwassertank vorliegende Frischwasser zumindest zeitweise mit einem Luftstrom beaufschlagt, sodass der Luftstrom verdunstetes Frischwasser aufnimmt. Dabei ist es vorteilhaft, das Frischwasser zumindest zeitweise mittels der Heizeinrichtung aufzuheizen. Die Heizeinrichtung ist dazu ausgebildet, die Temperatur des Frischwassers auf die Wassertemperatur einzustellen. Dies kann beispielsweise durch eine zyklische Wärmezufuhr oder eine Regelung einer Heizleistung der Heizeinrichtung erreicht werden. Die einzustellende Wassertemperatur liegt dabei unterhalb einer Siedetemperatur des Frischwassers. Die Wassertemperatur ist insbesondere niedriger als eine Siedetemperatur des Frischwassers bei dem Umgebungsdruck.
-
Die Temperatur des in dem Frischwassertank vorliegenden Frischwassers wird somit nicht bis auf die Siedetemperatur erhöht. Stattdessen wird die Temperatur auf eine Wassertemperatur eingestellt, die unterhalb der Siedetemperatur des Frischwassers liegt. Durch die Kombination der eingestellten Wassertemperatur und der Beaufschlagung des Frischwassers mit dem Luftstrom wird eine starke Verdunstung an der Wasseroberfläche erreicht. Da die eingestellte Wassertemperatur unterhalb der Siedetemperatur des Frischwasser liegt, entsteht in dem Frischwassertank ein geringerer Druck als dies bei einem Erhitzen des Frischwassers bis auf die Siedetemperatur der Fall wäre. Die Einbringungseinrichtung ist dazu ausgebildet, die Temperatur des Frischwassers zumindest zeitweise in Abhängigkeit des in dem Frischwassertank und/oder des Reinwassertank vorliegenden Drucks einzustellen, um ein kontinuierliches Verdunsten des Frischwassers aufrechtzuerhalten und gleichzeitig ein Sieden des Frischwassers zu vermeiden. Hierzu sind im Frischwassertank und/oder im Reinwassertank geeignete Sensoren vorgesehen, insbesondere Druck- und Temperatursensoren.
-
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass einer Abgasanlage des Antriebsaggregats zumindest zeitweise Abgas entnommen und zum Aufheizen des Frischwassers verwendet wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird das in dem Frischwassertank befindliche Frischwasser mittels der Heizeinrichtung aufgeheizt und verdunstet. Dabei kann die im Abgas des Antriebsaggregats enthaltene Wärme genutzt werden. Hierzu wird der Abgasanlage des Antriebsaggregats über eine Bypassleitung zumindest zeitweise Abgas in Form eines Abgasstroms entnommen. In dieser Ausführungsform liegt die Heizeinrichtung als Wärmetauscher vor, durch den der Abgasstrom geführt wird. Anschließend wird der Abgasstrom wieder in die Abgasanlage des Antriebsaggregats zurückgeführt. Über ein Stellelement kann der der Abgasanlage entnommene Abgasstrom eingestellt werden. Die als Wärmetauscher ausgeführte Heizeinrichtung kann beispielsweise in Form von Rohrleitungen ausgestaltet sein, die in dem Frischwassertank angeordnet sind. Der Wärmeübergang zwischen dem Wärmetauscher und dem in dem Frischwassertank vorliegenden Frischwasser kann durch eine entsprechende Anzahl an Rohrleitungen und/oder durch Oberflächenvergrößerungselemente maximiert werden.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das in dem Reinwassertank vorliegende Reinwasser zumindest zeitweise mittels einer weiteren Heizeinrichtung erwärmt wird, sodass die Temperatur des Reinwassers oberhalb eines Gefrierpunkts des Reinwassers liegt. Der Reinwassertank dient der Zwischenspeicherung des von der Einbringungseinrichtung verbrauchten Reinwassers. Hierbei muss sichergestellt werden, dass das Reinwasser in dem Reinwassertank in flüssigem Zustand vorliegt. Dies wird mittels der weiteren Heizeinrichtung erreicht, die beispielsweise in Form eines elektrischen Heizelements ausgebildet sein kann. Alternativ kann auch die Abwärme des Antriebsaggregats zur Erwärmung des Reinwassers herangezogen werden, beispielsweise mittels eines Wärmetauschers. Dabei kann dem weiteren Heizelement ein Kühlmittel des Antriebsaggregats oder ein der Abgasanlage des Antriebsaggregats entnommener Abgasstrom zugeführt werden. Zur Überwachung des Aggregatszustands des in dem Reinwassertank vorliegenden Reinwassers kann ein Temperatursensor vorgesehen sein, der für eine bedarfsgerechte Regelung der weiteren Heizeinrichtung herangezogen wird.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der Luftstrom vor dem Beaufschlagen des Frischwassertanks zumindest zeitweise erwärmt wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird das in dem Frischwassertank vorliegende Frischwasser mit dem Luftstrom beaufschlagt, sodass der Luftstrom verdunstetes Frischwasser aufnimmt. Durch ein Erwärmen des Luftstroms wird die Fähigkeit der Luft zur Aufnahme von Wasserdampf gesteigert. Daher ist es vorteilhaft, den Luftstrom vor dem Beaufschlagen des Frischwassertanks zumindest zeitweise zu erwärmen. Hierfür ist ein entsprechendes Heizelement vorgesehen, beispielsweise ein elektrisches Heizelement. Alternativ kann auch die im Betrieb der Antriebseinrichtung entstehende Abwärme beziehungsweise die im Abgas des Antriebsaggregats enthaltene Wärme zur Erwärmung des Luftstroms herangezogen werden.
-
Die Erwärmung des Luftstroms resultiert in einer Senkung der relativen Feuchtigkeit des Luftstroms, sodass die Aufnahme des verdunsteten Frischwassers begünstigt wird. Wird zur Beaufschlagung des Frischwassers der Luftstrom stromabwärts des Kondensators, beispielsweise am Reinwassertank, entnommen und anschließend erwärmt, so entsteht ein besonders effektiver Luftkreislauf. Durch die Abkühlung des Luftstroms im Kondensator und dem damit verbundenen Ausfall des Kondensats, wird eine besonders hohe Fähigkeit zur Aufnahme des verdunsteten Frischwassers durch den Luftstrom erreicht. Gleichzeitig wird durch den geschlossenen Luftkreislauf ein möglicher Verlust von verdunstetem Frischwasser an eine Umgebung der Antriebseinrichtung minimiert.
-
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Frischwasser und/oder das Reinwasser zumindest zeitweise auf eine weitere Wassertemperatur erwärmt werden/wird, wobei bei der weiteren Wassertemperatur in dem Frischwasser und/oder dem Reinwasser eine antimikrobielle Wirkung erzielt wird. Durch das Aufheizen des Frischwassers und/oder des Reinwassers, beispielsweise mittels der Heizeinrichtung und/oder weiteren Heizeinrichtung, werden in dem Frischwasser und/oder dem Reinwasser vorliegende Mikroorganismen abgetötet oder zumindest deaktiviert, sodass eine antimikrobielle Wirkung des Aufheizens vorliegt.
-
Beispielsweise kann es für die Erzielung der antimikrobiellen Wirkung bereits hinreichend sein, lediglich das Reinwasser auf eine entsprechende Temperatur aufzuheizen, bei welcher die gewünschte antimikrobielle Wirkung erzielt wird. Liegt die für die antimikrobielle Wirkung notwendige Temperatur oberhalb der für die Verdunstung des Frischwassers eingestellten Wassertemperatur, so wird die Temperatur des Frischwassers vorübergehend auf die Temperatur erhöht, die für ein Vorliegen der antimikrobiellen Wirkung erforderlich ist beziehungsweise auf eine Temperatur die größer ist als diese. Anschließend wird die Temperatur des Frischwassers wieder auf die zuvor herrschende Wassertemperatur eingestellt.
-
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Frischwasser und/oder das Reinwasser zur Vermeidung einer Biokontamination mit UV-Licht und/oder Bioziden beaufschlagt werden/wird. Insbesondere nach längerer Standzeit der Antriebseinrichtung und/oder durch externe Verunreinigungen, die beim Auffüllen des Frischwassertanks in diesen hineingelangen, kann es zu einer mikrobiellen Verunreinigung des in dem Frischwassertank vorliegenden Frischwassers und/oder des in dem Reinwassertank vorliegenden Reinwassers kommen, sodass in dem Wasser Bakterien, Pilze, insbesondere Schimmelpilze, oder Algen auftreten.
-
Um eine solche Biokontamination des Frischwassers und/oder des Reinwassers zu vermeiden oder zumindest zu verringern, kann es vorgesehen sein, in dem Frischwassertank und/oder dem Reinwassertank eine UV-Lichtquelle vorzusehen. Diese kann beispielsweise wenigstens eine LED oder ein anderes geeignetes Leuchtmittel aufweisen. Zusätzlich oder alternativ besteht der Frischwassertank und/oder der Reinwassertank aus einem Material, das einen antimikrobiellen Zusatz aufweist. Dieser Zusatz kann beispielsweise in Form von dem Material zugesetzten Bioziden und/oder durch eine entsprechende Oberflächenbeschichtung vorliegen.
-
Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass dem Frischwassertank mittels einer Nachfüllvorrichtung zumindest zeitweise Frischwasser über einen Filter zur Filterung des Frischwassers zugeführt wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird das Frischwasser mit dem Luftstrom beaufschlagt, sodass der Luftstrom verdunstetes Frischwasser aufnimmt, und der Luftstrom nachfolgend einem Kondensator zugeführt, in dem das von dem Luftstrom aufgenommene, verdunstete Frischwasser kondensiert. Anschließend wird das Kondensat als Reinwasser dem Reinwassertank zugeleitet. Dadurch ermöglicht die Erfindung die Befüllung des Frischwassertanks mit unbehandeltem Frischwasser. Das Frischwasser kann insbesondere in Form von haushaltsüblichem Trinkwasser zugeführt werden. Die Zufuhr von destilliertem Wasser ist nicht erforderlich.
-
Das Frischwasser wird von einem Nutzer des Kraftfahrzeugs in regelmäßigen Abständen dem Frischwassertank zugeführt. Hierfür ist die entsprechende Nachfüllvorrichtung vorgesehen. Zwischen der Nachfüllvorrichtung und dem Frischwassertank ist ein Filter zur Filterung des Frischwassers vorgesehen. Zusätzlich oder alternativ kann das Frischwasser auch aus einem anderen Wasserbehälter herangeführt werden, beispielsweise einem Vorratsbehälter einer Scheibenwaschanlage oder einem Sammelbehälter für Klimakondensat und/oder Regenwasser. Diese Ausführungsform der Erfindung ermöglicht eine besonders flexible Nutzung der Antriebseinrichtung, da das für eine Einspritzung in dem Brennraum verwendete Reinwasser aus dem Frischwasser gewonnen und verschiedene Frischwasserquellen nutzbar gemacht werden.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung ein Antriebsaggregat und eine Einbringungseinrichtung zur Einbringung von Reinwasser in wenigstens einen Brennraum des Antriebsaggregats aufweist, wobei die Einbringungseinrichtung über wenigstens einen Frischwassertank zur Vorhaltung von Frischwasser und einen Reinwassertank zur Zwischenspeicherung des Reinwassers verfügt und zumindest zeitweise das Reinwasser mittels wenigstens einer Einspritzdüse in den Brennraum eingebracht wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, das Frischwasser in dem Frischwassertank zumindest zeitweise mit einem Luftstrom zu beaufschlagen, sodass der Luftstrom verdunstetes Frischwasser aufnimmt, und den Luftstrom nachfolgend einem Kondensator zuzuführen, in dem das von dem Luftstrom aufgenommene, verdunstete Frischwasser kondensiert und als Reinwasser dem Reinwassertank zugeleitet wird.
-
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits eingegangen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.
-
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die ein Antriebsaggregat 2 aufweist, welche hier in Form einer Brennkraftmaschine vorliegt. Das Antriebsaggregat 2 verfügt über wenigstens einen Brennraum 3. Dem wenigstens einem Brennraum 3 ist Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zuführbar, beispielsweise mittels einer Kraftstoffpumpe.
-
Zusätzlich weist die Antriebseinrichtung 1 eine Einbringungseinrichtung 4 auf, welche zur Einbringung von Reinwasser in den wenigstens einen Brennraum 3 vorgesehen und ausgebildet ist. Die Einbringungseinrichtung 4 verfügt über einen Frischwassertank 5 zur Vorhaltung von Frischwasser und einen Reinwassertank 6 zur Zwischenspeicherung des Reinwassers. Zur Einbringung des Reinwassers in den Brennraum 3 ist wenigstens eine Einspritzdüse 7 vorgesehen.
-
Dem Frischwassertank 5 wird das Frischwasser über die Nachfüllvorrichtung 8 zugeführt. Hierbei ist zur Filterung des Frischwassers ein Filter 9 vorgesehen. Bei dem zugeführten Frischwasser kann es sich um haushaltsübliches Trinkwasser handeln. Während eines Betriebs der Antriebseinrichtung 1 wird das in dem Frischwassertank 5 befindliche Frischwasser mit einem Luftstrom beaufschlagt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Saugseite einer Pumpe 10 mit dem Reinwassertank 6 fluidverbunden. Eine Druckseite der Pumpe 10 ist mit dem Frischwassertank 5 fluidverbunden. Ein Heizelement 11 dient der Erwärmung des Luftstroms. Eine Heizeinrichtung 12 erwärmt das in dem Frischwassertank 5 vorgehaltene Frischwasser. Der dem Frischwassertank 5 mittel der Pumpe 10 zugeführte Luftstrom nimmt verdunstetes Frischwasser auf und wird nachfolgend dem Kondensator 13 zugeführt. Dabei ist der Kondensator 13 geodätisch über dem Reinwassertank 6 angeordnet. Zur Begünstigung der Verdunstung kann in dem Frischwassertank 5 ein Oberflächenvergrößerungselement, beispielsweise ein saugfähiges, textiles Flächengebilde, insbesondere ein Vliesstoff, angeordnet sein.
-
Mittels der Heizeinrichtung 12 wird das in dem Frischwassertank vorliegende Frischwasser zumindest zeitweise aufgeheizt. Zur Verdunstung des Frischwassers wird die Heizeinrichtung 12 derart eingestellt, dass die Temperatur des Frischwassers auf eine Wassertemperatur eingestellt wird, die unterhalb einer Siedetemperatur des Frischwassers liegt. Der Heizeinrichtung 12 kann über einen Abgasstrom einer Abgasanlage 14 des Antriebsaggregats 2 Wärme zugeführt werden. Hierfür wird über ein Stellelement 15 der Abgasanlage 14 zumindest zeitweise Abgas entnommen und über eine Bypassleitung 16 der Heizeinrichtung 12 zugeführt. Anschließend wird das Abgas wieder in die Abgasanlage 14 zurückgeführt.
-
Das auf die Wassertemperatur erwärmte Frischwasser wird in dem Frischwassertank 5 mit dem Luftstrom beaufschlagt. Durch die Kombination der Erwärmung des Frischwassers auf die Wassertemperatur und die Beaufschlagung des Frischwassers mit dem erwärmten Luftstrom findet eine starke Verdunstung an der Wasseroberfläche statt. Das verdunstete Frischwasser wird mittels des Luftstroms in den Kondensator 13 geführt. In dem Kondensator 13 fällt das verdunstete Frischwasser als Kondensat aus und wird in dem Reinwassertank 6 als Reinwasser gesammelt. Der im Kondensator 13 abgekühlte Luftstrom wird in einem geschlossenen Luftkreislauf erneut dem Frischwassertank 5 zugeführt.
-
In dem Reinwassertank 6 ist eine weitere Heizeinrichtung 17 angeordnet. Mithilfe der weiteren Heizeinrichtung 17 kann das Reinwasser aufgetaut und/oder zur Erzielung einer antimikrobiellen Wirkung erhitzt werden.
-
Mit der beschriebenen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1 beziehungsweise der ebenfalls beschriebenen Vorgehensweise wird eine integrierte Wasseraufbereitung ermöglicht. Die Wasseraufbereitung erfolgt durch ein Verdunsten von Frischwasser unterhalb der Siedetemperatur des Frischwassers und einer anschließenden Gewinnung von Reinwasser in dem Kondensator 13. Durch das beschriebene Verfahren sinkt die zum Verdunsten des Frischwassers benötigte Wärmemenge erheblich. Dies ermöglicht eine Kostenreduktion, während gleichzeitig die Verdunstungsrate durch eine Kombination einer Wärmezufuhr in das Frischwasser mit einem erwärmten Luftstrom gesteigert wird. Durch die Anordnung der Pumpe 10 zur Erzielung eines geschlossenen Luftkreislaufs lässt sich der benötigte Bauraum optimieren und ein Verlust von verdunstetem Frischwasser minimieren.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebseinrichtung
- 2
- Antriebsaggregat
- 3
- Brennraum
- 4
- Einbringungseinrichtung
- 5
- Frischwassertank
- 6
- Reinwassertank
- 7
- Einspritzdüse
- 8
- Nachfüllvorrichtung
- 9
- Filter
- 10
- Pumpe
- 11
- Heizelement
- 12
- Heizeinrichtung
- 13
- Kondensator
- 14
- Abgasanlage
- 15
- Stellelement
- 16
- Bypassleitung
- 17
- weitere Heizeinrichtung
