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Die Erfindung betrifft einen Wasserbehälter für eine Wassereinspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum zur Aufnahme von Wasser aufweist, mit zumindest einer Einlassöffnung zum Einleiten von Wasser in den Gehäuseinnenraum und mit wenigstens einer Auslassöffnung zum Ausleiten von Wasser aus dem Gehäuseinnenraum. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine Wassereinspritzvorrichtung mit wenigstens einem Wasserbehälter sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Wassereinspritzvorrichtung und/oder mit wenigstens einem Wasserbehälter.
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Die
DE 10 2009 014 795 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Wassereinspritzsystems einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem Wasser in zumindest einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingebracht wird, wobei bei kalten Umgebungstemperaturen das Wassereinspritzsystem in einem Winterbetrieb betrieben wird. Zum Betreiben des Wassereinspritzsystems im Winterbetrieb wird zunächst eine Umgebungstemperatur mittels eines Temperatursensors ermittelt. Zudem wird die ermittelte Umgebungstemperatur mit einer unteren Temperaturgrenze verglichen. Diese untere Temperaturgrenze stellt beispielsweise den Gefrierpunkt von Wasser oder beispielsweise die Temperatur von 4°C dar, bei welcher Wasser beginnt zu überfrieren. Ist die ermittelte Umgebungstemperatur kleiner oder gleich der unteren Temperaturgrenze, so wird eine Entleerung des Wassereinspritzsystems eingeleitet. Dies bedeutet, dass das im Wassereinspritzsystem befindliche Wasser aus dem Wassereinspritzsystem und aus dessen Komponenten entleert wird, um somit ein Einfrieren und dadurch ein Beschädigen des Wassereinspritzsystems zu verhindern.
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In der
DE 10 2012 207 907 A1 umfasst ein Wassereinspritzsystem zum Einspritzen von Wasser für einen Verbrennungsmotor mindestens einen Wasserinjektor pro Zylinder. Außerdem ist eine Hochdruckeinspritzleiste vorgesehen, über die die Wasserinjektoren mit Wasser versorgt werden. Ferner umfasst das System ein Zusatzvolumen zur Aufnahme von gefrorenem Wasser und ein Ventil, wobei das Zusatzvolumen mit der Hochdruckeinspritzleiste durch Öffnen des Ventils verbindbar ist. Das Zusatzvolumen kann bei geöffnetem Ventil im Fall des Gefrierens des in der Hochdruckeinspritzleiste gespeicherten Wassers eine Volumenvergrößerung durch die Eisbildung aufnehmen. Hierdurch wird der Druck im Vergleich zu einer Hochdruckeinspritzleiste ohne Zusatzvolumen reduziert, so dass Schäden im Wassereinspritzsystem vermieden werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Wasserbehälter, eine Wassereinspritzvorrichtung sowie eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einen besonders aufwandsarmen und gleichzeitig wirksamen Frostschutz aufweisen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Wasserbehälter mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 durch eine Wassereinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Wasserbehälter für eine Wassereinspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum zur Aufnahme von Wasser aufweist, mit zumindest einer Einlassöffnung zum Einleiten von Wasser in den Gehäuseinnenraum und mit wenigstens einer Auslassöffnung zum Ausleiten von Wasser aus dem Gehäuseinnenraum.
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Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wasserbehälter zumindest ein zum Kontakt mit dem Wasser vorgesehenes Eisdruckkompensationselement umfasst, welches in dem Gehäuseinnenraum aufgenommen und zur Kompensation einer Volumenänderung infolge einer Gefrierpunktunterschreitung des Wassers durch elastische Verformung des Eisdruckkompensationselements ausgebildet ist. Dies ist von Vorteil, da das Eisdruckkompensationselement bei der Gefrierpunktunterschreitung, also beim Phasenwechsel des Wassers und dessen damit verbundener Umwandlung zu Eis infolge eines dadurch wirkenden Eisdrucks elastisch verformt werden kann, um die mit dem Phasenwechsel einhergehende Volumenänderung zu kompensieren. Dadurch, dass das Eisdruckkompensationselement zum Kontakt mit dem Wasser vorgesehen ist, kann auf Bauraum beanspruchende Systeme verzichtet werden, bei welchen ein separates, beispielsweise luftgefülltes Ausgleichsvolumen zur Eisdruckkompensation, also zur Kompensation eines Drucks, welcher durch Eis bei dem Phasenwechsel von Wasser zu Eis ausgeübt wird, vorgesehen ist. Stattdessen kann das Eisdruckkompensationselement zur unmittelbaren Benetzung und zusätzlich oder alternativ zur unmittelbaren Durchtränkung mit dem Wasser ausgebildet sein.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass auf etwaige, aus dem Stand der Technik bekannte, federbelastete Systeme mit gegebenenfalls luftgefüllten Ausgleichsvolumina verzichtet werden kann, also der von diesen Systemen belegte Bauraum eingespart werden kann und stattdessen eine besonders wirksame und gleichsam aufwandsarme Kompensation der Volumenänderung in Form der Ausdehnung beim Phasenwechsel von Wasser zu Eis erfolgen kann, indem das zum Kontakt mit dem Wasser vorgesehene Eisdruckkompensationselement in dem Gehäuseinnenraum angeordnet wird. Beim Phasenwechsel entstehender Eisdruck, welchen das Eis innerhalb des Gehäuseinnenraums auf das Eisdruckkompensationselement ausübt, kann dann zur elastischen Verformung des Eisdruckkompensationselements führen, ohne dass es zu einer Beschädigung des Gehäuses, insbesondere Rissbildung, kommt.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Eisdruckkompensationselement zumindest teilweise aus Schaumstoff oder aus Silikon gebildet. Dies ist von Vorteil, da Schaumstoff oder Silikon bereits unter geringer Krafteinwirkung einer besonders großen elastischen Verformung unterzogen werden können. Mit anderen Worten kann sich sowohl Schaumstoff als auch Silikon selbst bei geringer Krafteinwirkung besonders stark verformen, wodurch das Gehäuse beim Phasenwechsel von Eis zu Wasser und der daraus resultierenden Ausdehnung einer allenfalls geringen Belastung, insbesondere Druckbelastung, ausgesetzt ist.
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Das Eisdruckkompensationselement kann vorzugsweise wenigstens eine Silikonscheibe umfassen. Eine derartige Silikonscheibe kann sich besonders definiert und damit zielgerichtet verformen, wodurch eine gleichmäßige Ausdehnung und Druckverteilung beim Phasenwechsel erzielt werden kann.
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Vorzugsweise kann das Eisdruckkompensationselement zumindest bereichsweise aus Silikonkautschuk gebildet sein, welcher sich besonders stark verformen lässt.
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Besonders bevorzugt kann das Eisdruckkompensationselement zumindest bereichsweise als geschlossenzelliger Schaumstoff, beispielsweise schaumförmiger EPDM-Kautschuk (EPDM= Ethylen-Propylen-Dien-Monomer), ausgebildet sein. Ein derartiger, geschlossenzelliger Schaumstoff ist in vorteilhafter Weise gummielastisch verformbar und ist damit besonders gut zur Eisdruckkompensation geeignet. Unter dem Ausdruck geschlossenzellig ist zu verstehen, dass der Schaumstoff geschlossene Zellen umfassen kann, welche mit einem komprimierbaren Medium, insbesondere Gas, beispielsweise Luft, gefüllt sein können. Der geschlossenzellige Schaumstoff kann somit auch bei dessen Durchtränkung mit Wasser in den jeweiligen Zellen eingeschlossenes Gas enthalten und somit aufgrund der Kompressibilität von Gas besonders stark deformiert werden, wobei die beim Phasenwechsel von Wasser zu Eis auftretende Volumenänderung in Form der Ausdehnung wirksam kompensiert werden kann, indem der geschlossenzellige Schaumstoff zusammengedrückt wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Wasserbehälter als Filtervorrichtung ausgebildet und umfasst zumindest ein in dem Gehäuseinnenraum angeordnetes Filterelement zum Filtern von zwischen der zumindest einen Einlassöffnung und der wenigstens einen Auslassöffnung auszutauschendem Wasser. Dies ist von Vorteil, da der Wasserbehälter damit eine besonders hohe Funktionalität aufweist und nicht nur zur Aufnahme sondern auch zur Filtrierung von Wasser dient.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umgibt das zumindest eine Filterelement das Eisdruckkompensationselement zumindest bereichsweise. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders platzsparende Anordnung des Filterelements und des Eisdruckkompensationselements im Gehäuseinnenraum gegeben ist. Durch das im Gehäuseinnenraum angeordnete und damit innenliegende Eisdruckkompensationselement kann ein Totvolumen, welches beispielsweise notwendig für eine realisierte Filterfläche des Filterelements sein kann und welches sich beispielsweise aus einem Innendurchmesser des Filterelements ergibt und beispielsweise als Ringspalt zwischen dem Filterelement und dem Eisdruckkompensationselement angeordnet sein kann, reduziert werden, wodurch das gegebenenfalls eingefrorene Filterelement schneller auftauen kann, zumal dann weniger gefrorenes Medium (Wasser) im Totvolumen vorhanden ist. Dies ist auf eine zügige Eiserwärmung sowie auf Latentwärme zurückzuführen.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Eisdruckkompensationselement ein Eisdruckkompensationselementvolumen auf, welches größer oder gleich 1/11 eines Gehäuseinnenraumvolumens des Gehäuseinnenraums ist. Hierbei liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es beim Phasenwechsel von Wasser zu Eis zu einer Volumenzunahme um 1/11 kommt. Nimmt also das Eisdruckkompensationselementvolumen des Eisdruckkompensationselements mindestens 1/11 des Gehäuseinnenraumvolumens des Gehäuseinnenraums ein, so kann eine unzulässig starke Eisdruckbelastung des Gehäuses besonders weitgehend vermieden werden. Aus der Ausdehnung des Eises bei und nach der Gefrierpunktunterschreitung resultierende Kräfte auf das Gehäuse können also mit anderen Worten besonders gering gehalten werden. Insbesondere kann eine etwaige Rissbildung am Gehäuse wirksam vermieden werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Eisdruckkompensationselement einen zylinderförmigen Querschnitt oder einen sternförmigen Querschnitt auf. Dies ist von Vorteil, da sowohl durch den zylinderförmigen Querschnitt als auch durch den sternförmigen Querschnitt eine besonders gleichmäßige Kompression des Eisdruckkompensationselements beim Phasenwechsel von Wasser zu Eis erfolgen kann. Dementsprechend kann auch eine besonders gleichmäßige Druckverteilung des Eisdrucks erzielt werden, wodurch vermieden werden kann, dass es zu etwaigen mechanischen Spannungsspitzen kommt.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst der Wasserbehälter wenigstens ein Heizelement zum Erwärmen von in dem Gehäuseinnenraum aufgenommenem Wasser. Dies ist von Vorteil, da der Wasserbehälter damit eine besonders hohe Funktionalität aufweist und dementsprechend eine Verflüssigung von Eis, also ein umgekehrter Phasenwechsel von Eis zu Wasser erzielt werden kann, sodass in dem Gehäuseinnenraum enthaltenes Wasser auch bei Umgebungstemperaturen unterhalb des Gefrierpunkts für die Wassereinspritzung genutzt werden kann. Das Heizelement kann vorzugsweise als Heizdraht, Heizschnur oder Heizmatte ausgebildet sein, wodurch das Heizelement besonders wenig Bauraum beansprucht und insbesondere zur gezielten, lokal begrenzten Erwärmung eingesetzt werden kann.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Wassereinspritzvorrichtung mit einem Wasserbehälter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Neben dem Wasserbehälter kann die Wassereinspritzvorrichtung noch wenigstens einen Wassertank, und wenigstens eine Dosiereinheit umfassen. Wasserbehälter, Wassertank und Dosiereinheit können über jeweilige Leitungen der Wassereinspritzvorrichtung zumindest mittelbar miteinander verbunden sein. Der Wassertank kann zumindest mittelbar, beispielsweise unter Vermittlung einer Tankentnahmeeinheit, über den Wasserbehälter mit der Dosiereinheit verbunden sein. Mit anderen Worten kann der Wasserbehälter stromab des Wassertanks und die Dosiereinheit stromab des Wasserbehälters angeordnet sein. Der Wassertank kann fluidleitend mit der Einlassöffnung des Wasserbehälters verbunden sein. Hierzu kann der Wasserbehälter ein erstes Anschlusselement umfassen, über welches die Einlassöffnung fluidleitend, beispielsweise über eine der Leitungen, mit dem Wassertank verbunden sein kann. Das erste Anschlusselement kann bevorzugt als Stutzen ausgebildet sein. Die Dosiereinheit kann fluidleitend mit der Auslassöffnung des Wasserbehälters verbunden sein. Hierzu kann der Wasserbehälter ein zweites Anschlusselement umfassen, über welches die Auslassöffnung fluidleitend, beispielsweise über eine weitere der Leitungen, mit dem Dosiermodul verbunden sein kann. Auch das zweite Antriebselement kann bevorzugt als Stutzen ausgebildet sein.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Wassereinspritzvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung und/oder mit einem Wasserbehälter gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
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Die in Bezug auf einen der Aspekte vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die jeweils anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt.
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Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
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Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine, welche eine Wassereinspritzvorrichtung mit einem Wasserbehälter umfasst;
- 2 eine vergrößerte Darstellung eines in 1 umrahmten Teilbereichs D, in welcher eine Schnittdarstellung des Wasserbehälters gezeigt ist;
- 3 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts einer ersten Variante eines Eisdruckkompensationselements des Wasserbehälters gemäß einer senkrecht zu einer Längserstreckungsrichtung des Wasserbehälters orientierten Schnittebene A;
- 4 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts einer zweiten Variante des Eisdruckkompensationselements des Wasserbehälters gemäß der Schnittebene A; und
- 5 eine vergrößerte Darstellung eines Querschnitts einer dritten Variante des Eisdruckkompensationselements des Wasserbehälters gemäß der Schnittebene A.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Kraftfahrzeug K mit einer Verbrennungskraftmaschine 100, welche eine Wassereinspritzvorrichtung 80 umfasst. Die Wassereinspritzvorrichtung 80 umfasst einen Wasserbehälter 10, welcher einerseits über eine erste Leitung 82 zumindest mittelbar, nämlich über eine Tankentnahmeeinheit 88 der Wassereinspritzvorrichtung 80, mit einem Wassertank 90 der Wassereinspritzvorrichtung 80 verbunden ist. Andererseits ist der Wasserbehälter 10 über eine zweite Leitung 84 mit einer Dosiereinheit 86 der Wassereinspritzvorrichtung 80 verbunden. Anhand der Dosiereinheit 86 kann das Wasser in ein (nicht gezeigtes) Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden. Hierzu kann die Dosiereinheit 86 wenigstens einen Injektor (nicht gezeigt) aufweisen. Alternativ dazu kann das Wasser mittels der Dosiereinheit 86 auch mit zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 100 benötigtem Kraftstoff vermischt, also dem Kraftstoff beigemengt werden, sodass eine Emulsion aus Wasser und Kraftstoff in jeweilige (nicht gezeigte) Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 100 eingespritzt werden kann.
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Die Tankentnahmeeinheit 88 dient zum Fördern von Wasser aus dem Wassertank 90. Hierzu umfasst die Tankentnahmeeinheit 88 eine nicht weiter dargestellte Pumpe. Des Weiteren umfasst die Tankentnahmeeinheit 88 einen ebenfalls nicht weiter gezeigten Drucksensor sowie ein Absperrventil, einen Wasserstandsensor (Levelsensor), einen Temperatursensor, einen Qualitätssensor zur Bewertung einer Wasserqualität des im Wassertank 90 enthalten Wassers und optional zumindest einen Druckspeicher, zumindest einen Pulsationsdämpfer sowie wenigstens eine Eisdruckkompensationskomponente, welche zur Eisdruckkompensation im Wassertank 90 dient.
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Anhand der Tankentnahmeeinheit 88 wird Wasser aus dem Wassertank 90 gefördert und gelangt über die erste Leitung 82 durch eine Einlassöffnung 24 des Wasserbehälters 10 in einen Gehäuseinnenraum 22 eines Gehäuses 20 des Wasserbehälters 10 wie durch eine Zusammenschau von 1 und 2 erkennbar ist. Die erste Leitung 82 ist über ein erstes Anschlusselement 25 des Wasserbehälters 10 mit der Einlassöffnung 24 gekoppelt. Das erste Anschlusselement 25 kann vorzugsweise als Stutzen ausgebildet sein.
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In einer in 2 durch einen Pfeil verdeutlichten Längserstreckungsrichtung x des Wasserbehälters 10 gegenüberliegend zur Einlassöffnung 24 ist eine Auslassöffnung 26 des Wasserbehälters 10 angeordnet. Die zweite Leitung 84 ist über ein zweites Anschlusselement 27 des Wasserbehälters 10 mit der Auslassöffnung 26 gekoppelt. Über die Einlassöffnung 24 in den Gehäuseinnenraum 22 eintretendes Wasser kann über die Auslassöffnung 26 wieder aus dem Gehäuseinnenraum 22 ausströmen und über die zweite Leitung 84 in Richtung der Dosiereinheit 86 fließen.
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Das zweite Anschlusselement 27 kann - ebenso wie das erste Anschlusselement 25 - vorzugsweise als Stutzen ausgebildet sein. Ebenfalls in 2 durch einen Pfeil verdeutlicht ist eine Querstreckungsrichtung y, welche entlang einer Schwerkraftrichtung orientiert ist. Die Schwerkraftrichtung entspricht dabei einer Richtung, in welcher die Schwerkraft wirkt. Die Quererstreckungsrichtung y kann auch als Radialerstreckungsrichtung bezeichnet werden.
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2 zeigt ebenfalls, dass der Wasserbehälter 10 ein zum Kontakt mit dem Wasser vorgesehenes Eisdruckkompensationselement 40 umfasst. Das Eisdruckkompensationselement 40 ist also unmittelbar dem Wasser ausgesetzt und steht mit anderen Worten in unmittelbarem Kontakt mit dem Wasser. Das Eisdruckkompensationselement 40 ist vorliegend in Längserstreckungsrichtung x zwischen der Einlassöffnung 24 und der Auslassöffnung 26 angeordnet und dient zur Kompensation einer Volumenänderung des Wassers bei dessen Phasenwechsel von dessen Flüssigphase in dessen Festkörperphase, also mit anderen Worten vom flüssigen Zustand des Wassers in den eisförmigen Zustand infolge einer Gefrierpunktunterschreitung des Wassers. Die Kompensation der Volumenänderung kann durch elastische Verformung des Eisdruckkompensationselements 40 erfolgen. Das Eisdruckkompensationselement 40 kann bei der Volumenänderung in Form einer Ausdehnung des Wassers bei dessen Umwandlung zu Eis während des Phasenwechsels komprimiert, also durch den Eisdruck zusammengedrückt werden. Dadurch wird vermieden, dass das Gehäuse 20 unzulässig stark durch den Eisdruck belastet wird.
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Das Eisdruckkompensationselement 40 kann teilweise, besonders bevorzugt vollständig aus Schaumstoff oder aus Silikon gebildet sein, wodurch eine besonders wirksame Eisdruckkompensation erzielt werden kann.
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Der Wasserbehälter 10 ist insbesondere als Filtervorrichtung ausgebildet und umfasst ein in dem Gehäuseinnenraum 22 angeordnetes Filterelement 60 zum Filtern von zwischen der Einlassöffnung 24 und der Auslassöffnung 26 auszutauschendem Wasser. Das Filterelement 60 umgibt das Eisdruckkompensationselement 40 in Querstreckungsrichtung y sowie zumindest teilweise, wie in 2 gezeigt einseitig, in Längserstreckungsrichtung x, wodurch eine besonders platzsparende Anordnung geschaffen ist. So erstreckt sich das Filterelement 60 in Längserstreckungsrichtung x zwischen dem Eisdruckkompensationselement 40 und der Auslassöffnung 26, wohingegen ein Einströmbereich 12, welcher vorliegend beispielhaft als Spalt ausgebildet ist, filterelementfrei ist. Unter dem Ausdruck „filterelementfrei“ ist vorliegend zu verstehen, dass sich an dem Einströmbereich 12 kein Teilbereich des Filterelements 60 in Längserstreckungsrichtung x zwischen der Einströmöffnung 24 und dem Eisdruckkompensationselement 40 erstreckt. Dadurch kann über die Einströmöffnung 24 in den Gehäuseinnenraum 22 eintretendes Wasser unmittelbar und damit ungehindert auf das Eisdruckkompensationselement 40 strömen, ohne zuvor des Filterelement 60 zu durchströmen. Über die Einströmöffnung 24 eintretendes Wasser kann durch diese Anordnung zumindest weitgehend gleichmäßig durch eine dem Eisdruckkompensationselement 40 zugewandte Filterelementinnenfläche 62 durchtreten und damit das Filterelement 60 gleichmäßig durchströmen, wodurch das gesamte Filterelement 60 wirksam zur Filtrierung des Wassers genutzt werden kann.
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Das Eisdruckkompensationselement 40 weist ein Gesamtvolumen auf, welches als Eisdruckkompensationsvolumen bezeichnet werden kann, und größer oder gleich 1/11 eines auch als Gehäuseinnenraumvolumen bezeichneten Gesamtvolumens des Gehäuseinnenraums 22 ist.
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Zum Erwärmen von in dem Gehäuseinnenraum 22 aufgenommenem Wasser umfasst der Wasserbehälter 10 ein beispielsweise als Heizschlauch oder als Heizmatte ausgebildetes Heizelement 70.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass ein besonders wirksamer Schutz des Gehäuses 20 vor eisdruckbedingten Schäden, also eine besonders wirksame Kompensation der Volumenänderung infolge der Gefrierpunktunterschreitung des Wassers durch elastische Verformung des Eisdruckkompensationselements 40 erzielt werden kann, wenn das Eisdruckkompensationselement wahlweise einen zylinderförmigen Querschnitt 42, wie lediglich beispielhaft in 4 gezeigt, oder einen sternförmigen Querschnitt 44, 46, wie lediglich beispielhaft in 3 und 5 gezeigt, aufweist. Zur Zentrierung sowie zur Abstützung an dem Filterelement 60 können im Falle der sternförmigen Querschnitte 44, 46 jeweilige Sternzacken des Eisdruckkompensationselements 40 an dem Filterelement 60 anliegen, wie in 3 und 5 erkennbar ist. Im Falle des zylinderförmigen Querschnitts 42 kann das Eisdruckkompensationselement 40 über Stützelemente 43 an dem Filterelement 60 abgestützt und gegenüber dem Filterelement 60 zentriert sein. Die Stützelemente 43 können als jeweilige Stege ausgebildet sein.
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Vorzugsweise können das Eisdruckkompensationselement 40 und das Filterelement 60 aneinander fixiert sein, wodurch ein besonders aufwandsarmer Austausch, insbesondere ein gleichzeitiger Wechsel des Eisdruckkompensationselements 40 und des Filterelements 60 im Falle einer Wartung des Wasserbehälters 10 erfolgen kann. Das Eisdruckkompensationselement 40 und das Filterelement 60 können vorzugsweise stoffschlüssig, kraftschlüssig und/oder formschlüssig miteinander verbunden sein.
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Der vorliegend als Filtervorrichtung ausgebildete Wasserbehälter 10 weist zusammenfassend eine besonders hohe Robustheit gegenüber eisdruckbedingten Schäden beim Einfrieren des Wassers beispielsweise im Stillstand des Kraftfahrzeugs K auf. Das Eisdruckkompensationselement 40 kompensiert die Volumenänderung infolge der Gefrierpunktunterschreitung des Wassers durch elastische Verformung des Eisdruckkompensationselements 40. Das Eisdruckkompensationselement 40 kann allgemein und besonders bevorzugt innerhalb des in vorteilhafter Weise rotationssymmetrisch oder oval ausgebildeten Filterelements 60 angeordnet sein. Durch die Ausgestaltung des Eisdruckkompensationselements 40 aus geschlossenzelligem Schaumstoff kann eine besonders wirksame Kompensation des Eisdrucks erfolgen und Schäden am Gehäuse 20 wirksam vermieden werden. Beim Phasenwechsel des Wassers von der Flüssigphase in die Festkörperphase, also mit anderen Worten beim Einfrieren des Wassers kann in jeweiligen Zellen des geschlossenzelligen Schaumstoffs eingeschlossenes Gas (beispielsweise Luft) komprimiert und damit das Eisdruckkompensationselement 40 zusammengedrückt werden, wodurch die Volumenänderung des Wassers beim Phasenwechsel kompensiert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Wasserbehälter
- 12
- Einströmbereich
- 20
- Gehäuse
- 22
- Gehäuseinnenraum
- 24
- Einlassöffnung
- 25
- erstes Anschlusselement
- 26
- Auslassöffnung
- 27
- zweites Anschlusselement
- 40
- Eisdruckkompensationselement
- 42
- zylinderförmiger Querschnitt
- 43
- Stützelement
- 44
- erster sternförmiger Querschnitt
- 46
- zweiter sternförmiger Querschnitt
- 60
- Filterelement
- 62
- Filterelementinnenfläche
- 70
- Heizelement
- 80
- Wassereinspritzvorrichtung
- 82
- erste Leitung
- 84
- zweite Leitung
- 86
- Dosiereinheit
- 88
- Tankentnahmeeinheit
- 90
- Wassertank
- 100
- Verbrennungskraftmaschine
- K
- Kraftfahrzeug
- x
- Längserstreckungsrichtung
- y
- Querstreckungsrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009014795 A1 [0002]
- DE 102012207907 A1 [0003]
