WO2019233679A1 - Brennkraftmaschine mit vereinfachter wassereinspritzung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit vereinfachter wassereinspritzung Download PDF

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WO2019233679A1
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Peter Schenk
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M43/04—Injectors peculiar thereto

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine with simplified water injection, in particular for use in vehicles.
  • Water injection can in this case exhaust gas temperatures are reduced and a tendency to knock during operation can be avoided.
  • separate water injection systems which a
  • Water injection systems in operation due to high temperatures may cause vapor bubbles in the water injection system.
  • vapor bubbles delay the pressure build-up in the water injection system or prevent it in the worst case.
  • the internal combustion engine according to the invention with the features of claim 1 has the advantage over that a particularly cost-effective and simply constructed water injection is possible. Here it is
  • Water injection system constructed particularly robust and in particular a formation of vapor bubbles can be reliably prevented during operation. Thereby can Injection commands for injection of water are carried out quickly and without delay. This will change the emission behavior of the
  • the internal combustion engine comprises a fuel injection system and a water injection system, which is in interruptible fluid communication with the fuel injection system.
  • the fuel injection system comprises a fuel injector, a fuel line and a fuel pump.
  • the water injection system includes a water tank, a water pipe and a water pump. Furthermore, a shut-off valve is provided, which is arranged in the water line between a suction of the water pipe and the water pump. The shut-off valve is set up, one
  • the intake of the water pipe is preferably a mouth of the water pipe in the water tank. Furthermore, the water pipe is connected to the fuel pump of the fuel injection system. In this case, during the operation of the internal combustion engine, the shut-off valve makes it possible to maintain a predetermined pressure in the water line in the region after
  • Water pipe which could complicate a supply of water to the fuel pump or could completely prevent is avoided. Due to the predetermined pressure level in the water pipe, which is maintained by closing the shut-off valve, a rapid build-up of pressure within a few tenths of a second can take place even when requested water injection, so that a water injection can be implemented quickly by the internal combustion engine. Should air bubbles nevertheless form during operation, they are at least compressed to such an extent by the predetermined pressure level that no impairment of the water injection is possible as a result.
  • the fuel injector of the fuel injection system is adapted to inject directly into a combustion chamber of the internal combustion engine. Due to the fluid connection between the water injection system and the
  • the water is thus supplied to the fuel injection system and a fuel-water emulsion together over the Fuel injector injected into the combustion chamber.
  • no separate Wasserinjektor must be provided, but the water is injected together with the fuel. This allows the number of components for the
  • a particularly compact construction can be realized if the water pump is arranged in the water tank. More preferably, in addition to the water pump, the shut-off valve is arranged in the water pipe in the water tank. Particularly preferred are the water pump and the shut-off valve in the
  • Water pipe provided as a module.
  • the module comprising the water pump and the shut-off valve can of course also be arranged outside the water tank.
  • the shut-off valve in the conveying direction of the water pump
  • the water injection system further comprises a
  • Branch line and a water injector wherein the water injector is preferably arranged at a suction region of the internal combustion engine.
  • the branch line it is possible for water also to be separated, i.e., without mixing with the fuel, e.g. can be introduced via the suction in the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • water it is also possible to introduce water both via the branch line and the water injector in the suction, and at the same time water over the
  • Fuel injection system in the form of the fuel-water mixture in the combustion chamber to bring.
  • the branch line branches off from the water line into a region between the water pump and the fuel pump.
  • a metering valve is further provided, which is arranged in the water inlet between the water pump and the fuel pump. It branches
  • the internal combustion engine comprises a control unit which is arranged to close the shut-off valve in the water injection system when a pressure built up by the water pump in the water line exceeds a predetermined threshold value.
  • the pressure in the water pipe can be detected for example by means of a pressure sensor and to the
  • Control unit be forwarded.
  • Figure 1 is a schematic view of an internal combustion engine according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic view of an internal combustion engine according to a second embodiment of the invention.
  • the internal combustion engine 1 comprises a
  • Fuel injection system 2 comprises a fuel tank 20, a fuel line 21, a low-pressure pump 22 and a high-pressure pump 23. Die
  • Fuel line 21 connects the fuel tank 20 with a rail 24. On the rail, a pressure sensor 25 may be arranged.
  • fuel injectors 4 are arranged on the rail 24. In this case, each fuel injector 4 injects directly into a combustion chamber 5 of the internal combustion engine. In Figure 1, this is only schematically for one of the fuel! shown injectors.
  • the water injection system 3 comprises a water tank 30, a water pipe 31 and a water pump 32.
  • the water pipe 31 leads from the
  • Fuel injectors 4 can be injected directly into the combustion chamber 5.
  • the 31 further arranged a metering valve 7.
  • the metering valve 7 is set up to release or close a connection to the high-pressure pump 23.
  • the metering valve 7 is arranged between the water pump 32 and the high-pressure pump 23.
  • control unit 8 which is set up, the
  • shut-off valve 6 to open the shut-off valve 6 or close.
  • the opening or closing of the shut-off valve 6 can take place in dependence of a pressure in the water line 31.
  • the pressure in the water line 31 can be determined by means of a pressure sensor 9.
  • the control unit 8 is further configured to drive the water pump 32.
  • the control unit 8 is also connected to the metering valve 7 to release the connection to the high-pressure pump 23 or to close.
  • module 34 which, for example, as
  • Pre-assembled unit can be mounted directly in the water tank 30.
  • the module 34 may also include a filter 35 also.
  • the shut-off valve 6 is opened and the water pump 32 is operated. As a result, a water pressure in the water pipe 31 builds up. As soon as the water pressure has reached a predetermined pressure level, the control unit 8 activates the shut-off valve 6 in order to close it. Once a water injection is predetermined by an engine control, then the control unit 8 opens the metering valve 7, so that the high-pressure pump 23 of the Fuel in addition to the fuel and water from the water pipe 31 promotes. Since a predetermined relatively high pressure level is present in the water line 31, water is sucked out of the water line 31 through the high-pressure pump 23 without delay. As a result, water can be injected together with fuel into the combustion chamber 5 without delay.
  • Control unit 8 the shut-off valve 6 to open this and simultaneously operates the water pump 32 to increase the pressure level in the water pipe 31 again. This can be done simultaneously with a water injection or even without water injection when the metering valve 7 is closed.
  • High-pressure pump 23 of the fuel injection system 2 sucked and mixed in the remaining line section 31 a to the rail 24, so that via the fuel injectors 4, a fuel-water mixture is injected. If no water injection is desired, the metering valve 7 remains closed, so that the high pressure pump 23 sucks only fuel and the fuel without adding water through the fuel injectors in the
  • Combustion chamber 5 is injected.
  • Figure 2 shows an internal combustion engine 1 according to a second
  • the internal combustion engine 1 of the second embodiment substantially corresponds to the first
  • Embodiment wherein in contrast to the first embodiment in the second embodiment additionally has a branch line 36th and a separate water injector 37 are provided.
  • the water injector 37 is arranged on a suction region 10 of the internal combustion engine 1. As a result, water can be injected into the suction region 10 of the internal combustion engine 1 independently of the fuel injection system 2.
  • the branch line 36 branches from the water line 31 in one
  • Control unit 8 of the second embodiment is set up to additionally control the water injector 37 as well.
  • a water injection can thus be realized in a particularly simple and cost-effective manner.
  • only a minimum number of components for the water injection system 3 is necessary.
  • the water pump 32 is preferably also arranged to be operated in the opposite direction of rotation in order, in the case of a shutdown of

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend ein Kraftstoffeinspritzsystem (2) mit einem Kraftstoffinjektor (4), einer Kraftstoffleitung (21) und einer Kraftstoffpumpe (23),ein Wassereinspritzsystem (3) mit einem Wassertank (30), einer Wasserleitung (31) und einer in der Wasserleitung (31) angeordneten Wasserpumpe (32), wobei das Wassereinspritzsystem (3) mit dem Kraftstoffeinspritzsystem (2) fluidverbunden ist, und ein Absperrventil (6), welches in der Wasserleitung (31) zwischen einem Ansaugbereich (33) der Wasserleitung und der Wasserpumpe (32) angeordnet ist,wobei das Absperrventil (6) eingerichtet ist, eine Verbindung zwischen dem Wassertank (30) und der Wasserleitung (31) freizugeben und zu unterbrechen, und wobei die Wasserpumpe(32) mit der Kraftstoffpumpe (32) verbunden ist.

Description

Beschreibung
Titel
Brennkraftmaschine mit vereinfachter Wassereinspritzunq
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit vereinfachter Wassereinspritzung, insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugen.
Brennkraftmaschinen mit Wassereinspritzsystemen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Durch die
Wassereinspritzung können hierbei Abgastemperaturen reduziert werden und eine Klopfneigung im Betrieb vermieden werden. Bekannt sind hierbei beispielsweise separate Wassereinspritzsysteme, welche eine
Wassereinspritzung ermöglichen, wie beispielsweise in der
DE 10 2015 208 476 A1 beschrieben. Die bekannten Wassereinspritzsysteme sind hierbei jedoch häufig sehr komplex und insbesondere teuer in der
Herstellung. Auch benötigen die bekannten Wassereinspritzsysteme häufig einen gewissen Zeitraum, bis eine Wassereinspritzung nach einem
Wassereinspritzbefehl startet. Weiterhin wurde festgestellt, dass bei
Wassereinspritzsystemen im Betrieb aufgrund hoher Temperaturen Dampfblasen im Wassereinspritzsystem entstehen können. Derartige Dampfblasen verzögern jedoch den Druckaufbau im Wassereinspritzsystem bzw. verhindern diesen im schlimmsten Fall.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine besonders kostengünstige und einfach aufgebaute Wassereinspritzung möglich ist. Hierbei ist das
Wassereinspritzsystem besonders robust aufgebaut und insbesondere kann eine Bildung von Dampfblasen im Betrieb sicher verhindert werden. Dadurch können Einspritzbefehle zur Einspritzung von Wasser schnell und ohne Verzögerung ausgeführt werden. Hierdurch wird das Emissionsverhalten der
Brennkraftmaschine signifikant verbessert sowie ein Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine deutlich reduziert. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Brennkraftmaschine ein Kraftstoffeinspritzsystem und ein Wassereinspritzsystem umfasst, welches mit dem Kraftstoffeinspritzsystem in unterbrechbarer Fluidverbindung steht. Das Kraftstoffeinspritzsystem umfasst dabei einen Kraftstoffinjektor, eine Kraftstoffleitung und eine Kraftstoffpumpe.
Das Wassereinspritzsystem umfasst einen Wassertank, eine Wasserleitung und eine Wasserpumpe. Ferner ist ein Absperrventil vorgesehen, welches in der Wasserleitung zwischen einem Ansaugbereich der Wasserleitung und der Wasserpumpe angeordnet ist. Das Absperrventil ist eingerichtet, eine
Verbindung zwischen dem Wassertank und der Wasserpumpe freizugeben und zu unterbrechen. Der Ansaugbereich der Wasserleitung ist dabei bevorzugt eine Mündung der Wasserleitung im Wassertank. Weiterhin ist die Wasserleitung mit der Kraftstoffpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems verbunden. Hierbei ermöglicht das Absperrventil im Betrieb der Brennkraftmaschine das Halten eines vorbestimmten Druckes in der Wasserleitung im Bereich nach der
Wasserpumpe. Dadurch kann in der Wasserleitung ein vorbestimmter Druck aufrechterhalten werden, so dass eine Bildung von Dampfblasen in der
Wasserleitung, welche eine Zufuhr von Wasser zur Kraftstoffpumpe erschweren könnten bzw. ganz verhindern könnten, vermieden wird. Durch das vorbestimmte Druckniveau in der Wasserleitung, welches durch Schließen des Absperrventils aufrechterhalten wird, kann auch bei angeforderter Wassereinspritzung ein schneller Druckaufbau innerhalb von wenigen Zehntelsekunden erfolgen, so dass ein Wassereinspritzen durch die Brennkraftmaschine schnell umgesetzt werden kann. Sollten sich im Betrieb trotzdem Luftblasen bilden, werden diese durch das vorbestimmte Druckniveau zumindest so weit komprimiert, dass dadurch keine Beeinträchtigung der Wassereinspritzung möglich ist.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Vorzugsweise ist der Kraftstoffinjektor des Kraftstoffeinspritzsystems eingerichtet, direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen. Durch die Fluidverbindung zwischen dem Wassereinspritzsystem und dem
Kraftstoffeinspritzsystem wird das Wasser somit in das Kraftstoffeinspritzsystem zugeführt und eine Kraftstoff-Wasser-Emulsion gemeinsam über den Kraftstoffinjektor in den Brennraum eingespritzt. Somit muss kein separater Wasserinjektor vorgesehen werden, sondern das Wasser wird gemeinsam mit dem Kraftstoff eingespritzt. Dadurch kann die Bauteileanzahl für das
Gesamtsystem gering gehalten werden.
Ein besonders kompakter Aufbau ist realisierbar, wenn die Wasserpumpe im Wassertank angeordnet ist. Weiter bevorzugt ist neben der Wasserpumpe auch das Absperrventil in der Wasserleitung im Wassertank angeordnet. Besonders bevorzugt sind dabei die Wasserpumpe und das Absperrventil in der
Wasserleitung als ein Modul vorgesehen. Hierdurch ist eine einfache und schnelle Montage in den Wassertank möglich und die Wasserpumpe und das Absperrventil sind vor äußeren Einflüssen im Wassertank gut geschützt. Es sei angemerkt, dass das Modul umfassend die Wasserpumpe und das Absperrventil selbstverständlich auch außerhalb des Wassertanks angeordnet werden können. Im Modul kann das Absperrventil in Förderrichtung der Wasserpumpe
ausgehend vom Wassertank vor oder nach der Wasserpumpe angeordnet sein.
Weiter bevorzugt umfasst das Wassereinspritzsystem ferner eine
Abzweigungsleitung und einen Wasserinjektor, wobei der Wasserinjektor bevorzugt an einem Saugbereich der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Durch die Abzweigungsleitung ist es möglich, dass Wasser auch separat, d.h., ohne Vermischung mit dem Kraftstoff, z.B. über den Saugbereich in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, Wasser sowohl über die Abzweigungsleitung und den Wasserinjektor in den Saugbereich einzubringen, als auch gleichzeitig Wasser über das
Kraftstoffeinspritzsystem in Form des Kraftstoff-Wasser-Gemisches in den Brennraum einzubringen.
Besonders bevorzugt zweigt die Abzweigungsleitung von der Wasserleitung in einen Bereich zwischen der Wasserpumpe und der Kraftstoffpumpe ab.
Um eine gute Steuerung der Wassereinspritzmenge zu ermöglichen, ist ferner ein Dosierventil vorgesehen, welches in der Wassereinleitung zwischen der Wasserpumpe und der Kraftstoffpumpe angeordnet ist. Dabei zweigt
vorzugsweise die Abzweigungsleitung in einem Bereich zwischen der
Wasserpumpe und dem Dosierventil ab. Weiter bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, das Absperrventil im Wassereinspritzsystem zu schließen, wenn ein durch die Wasserpumpe in der Wasserleitung aufgebauter Druck einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt. Der Druck in der Wasserleitung kann beispielsweise mittels eines Drucksensors erfasst werden und an die
Steuereinheit weitergeleitet werden.
Zeichnung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 2 eine schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 1 eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst die Brennkraftmaschine 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 kann ein Drucksensor 25 angeordnet sein.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind am Rail 24 Kraftstoffinjektoren 4 angeordnet. Hierbei spritzt jeder Kraftstoffinjektor 4 unmittelbar in einen Brennraum 5 der Brennkraftmaschine ein. In Figur 1 ist dies nur schematisch für einen der Kraftstoff! njektoren dargestellt. 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 2.
Dadurch kann die Hochdruckpumpe 23 des Kraftstoffeinspritzsystems sowohl Kraftstoff als auch Wasser ansaugen, so dass dem Rail 24 eine Kraftstoff- Wasser-Emulsion zugeführt werden kann, welche dann über die
Kraftstoffinjektoren 4 direkt in den Brennraum 5 eingespritzt werden kann.
Um eine Dosierung der Wassermenge zu ermöglichen, ist in der Wasserleitung
31 ferner noch ein Dosierventil 7 angeordnet. Das Dosierventil 7 ist dabei eingerichtet, eine Verbindung zur Hochdruckpumpe 23 freizugeben oder zu verschließen. Das Dosierventil 7 ist zwischen der Wasserpumpe 32 und der Hochdruckpumpe 23 angeordnet.
Ferner ist eine Steuereinheit 8 vorgesehen, welche eingerichtet ist, das
Absperrventil 6 anzusteuern, um das Absperrventil 6 zu öffnen oder zu schließen. Die Öffnung oder Schließung des Absperrventils 6 kann dabei in Abhängigkeit eines Druckes in der Wasserleitung 31 erfolgen. Der Druck in der Wasserleitung 31 kann dabei mittels eines Drucksensors 9 ermittelt werden.
Die Steuereinheit 8 ist ferner eingerichtet, die Wasserpumpe 32 anzutreiben. Darüber hinaus ist die Steuereinheit 8 auch mit dem Dosierventil 7 verbunden, um die Verbindung zur Hochdruckpumpe 23 freizugeben oder zu verschließen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind dabei die Wasserpumpe 32 und das
Absperrventil 6 im Wassertank 30 angeordnet. Dabei bilden die Wasserpumpe
32 und das Absperrventil 6 ein Modul 34, welches beispielsweise als
vormontierbare Einheit direkt in den Wassertank 30 montierbar ist. Zum Modul 34 kann ferner auch noch ein Filter 35 gehören.
Im Betrieb wird nun zuerst das Absperrventil 6 geöffnet und die Wasserpumpe 32 betrieben. Dadurch baut sich ein Wasserdruck in der Wasserleitung 31 auf. Sobald der Wasserdruck ein vorbestimmtes Druckniveau erreicht hat, steuert die Steuereinheit 8 das Absperrventil 6 an, um dieses zu schließen. Sobald eine Wassereinspritzung durch eine Motorsteuerung vorgegeben wird, öffnet dann die Steuereinheit 8 das Dosierventil 7, so dass die Hochdruckpumpe 23 des Kraftstoffs neben dem Kraftstoff auch noch Wasser aus der Wasserleitung 31 fördert. Da in der Wasserleitung 31 ein vorbestimmtes relativ hohes Druckniveau vorhanden ist, wird ohne Verzögerung Wasser aus der Wasserleitung 31 durch die Hochdruckpumpe 23 angesaugt. Dadurch kann ohne Verzögerung Wasser gemeinsam mit Kraftstoff in den Brennraum 5 eingespritzt werden.
Sobald ein vorbestimmtes Druckniveau unterschritten ist, steuert die
Steuereinheit 8 das Absperrventil 6 an, um dieses zu öffnen und betreibt gleichzeitig die Wasserpumpe 32, um das Druckniveau in der Wasserleitung 31 wieder zu erhöhen. Dies kann gleichzeitig mit einer Wassereinspritzung erfolgen oder auch ohne Wassereinspritzung, wenn das Dosierventil 7 geschlossen ist.
Durch das höhere Druckniveau in der Wasserleitung 31 wird ferner erreicht, dass sich keine Dampfblasen in der Wasserleitung 31 bilden, welche die
Wasserzufuhr zum Kraftstoffeinspritzsystem 2 behindern könnten oder im
Extremfall sogar unterbinden könnten. Sollten aufgrund der hohen Temperaturen im Betrieb der Brennkraftmaschine doch an einigen Stellen Dampfblasen auftreten, so werden diese zumindest durch das höhere Druckniveau in der Wasserleitung 31 komprimiert, so dass dadurch kein vollständiger Ausfall der Wasserzufuhr verursacht wird.
Da das Wassereinspritzsystem 3 des ersten Ausführungsbeispiels Wasser in das Kraftstoffeinspritzsystem 2 zuführt, muss kein separater Wasserinjektor vorgesehen werden. Wasser wird gemeinsam mit Kraftstoff durch die
Hochdruckpumpe 23 des Kraftstoffeinspritzsystems 2 angesaugt und in dem verbleibenden Leitungsabschnitt 31 a bis zum Rail 24 gemischt, so dass über die Kraftstoffinjektoren 4 ein Kraftstoff-Wasser-Gemisch eingespritzt wird. Sollte keine Wassereinspritzung gewünscht sein, bleibt das Dosierventil 7 geschlossen, so dass die Hochdruckpumpe 23 ausschließlich Kraftstoff ansaugt und der Kraftstoff ohne Wasserbeimischung über die Kraftstoffinjektoren in den
Brennraum 5 eingespritzt wird.
Figur 2 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Brennkraftmaschine 1 des zweiten Ausführungsbeispiels entspricht im Wesentlichen dem ersten
Ausführungsbeispiel, wobei im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel beim zweiten Ausführungsbeispiel zusätzlich noch eine Abzweigungsleitung 36 und ein separater Wasserinjektor 37 vorgesehen sind. Der Wasserinjektor 37 ist dabei an einem Saugbereich 10 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet. Dadurch kann Wasser unabhängig vom Kraftstoffeinspritzsystem 2 in den Saugbereich 10 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt werden. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, zweigt die Abzweigungsleitung 36 dabei von der Wasserleitung 31 in einem
Bereich zwischen der Wasserpumpe 32 und dem Dosierventil 7 ab. Die
Steuereinheit 8 des zweiten Ausführungsbeispiels ist dabei eingerichtet, zusätzlich auch noch den Wasserinjektor 37 anzusteuern. Wie aus den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen deutlich wird, kann erfindungsgemäß eine Wassereinspritzung somit besonders einfach und kostengünstig realisiert werden. Insbesondere beim ersten Ausführungsbeispiel ist nur eine minimale Anzahl von Bauteilen für das Wassereinspritzsystem 3 notwendig.
Zu den beiden beschriebenen Ausführungsbeispielen sei ferner angemerkt, dass die Wasserpumpe 32 vorzugsweise auch eingerichtet ist, in umgekehrter Drehrichtung betrieben zu werden, um in dem Fall eines Abstellens der
Brennkraftmaschine Wasser aus der Wasserleitung 31 absaugen zu können, um ein Gefrieren des Wassers bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes von
Wasser zu vermeiden.

Claims

Ansprüche
1. Brennkraftmaschine, umfassend:
ein Kraftstoffeinspritzsystem (2) mit einem Kraftstoffinjektor (4), einer Kraftstoffleitung (21 ) und einer Kraftstoffpumpe (23),
ein Wassereinspritzsystem (3) mit einem Wassertank (30), einer Wasserleitung (31 ) und einer in der Wasserleitung (31 ) angeordneten Wasserpumpe (32), wobei das Wassereinspritzsystem (3) mit dem Kraftstoffeinspritzsystem (2) fluidverbunden ist, und
ein Absperrventil (6), welches in der Wasserleitung (31 ) zwischen einem Ansaugbereich (33) der Wasserleitung und der Wasserpumpe (32) angeordnet ist,
wobei das Absperrventil (6) eingerichtet ist, eine Verbindung zwischen dem Wassertank (30) und der Wasserpumpe (32) freizugeben und zu unterbrechen, und
wobei die Wasserleitung (31 ) mit der Kraftstoffpumpe (32) verbunden ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , wobei der Kraftstoffinjektor (4) eingerichtet ist, direkt in einen Brennraum (5) der Brennkraftmaschine einzuspritzen.
3. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wasserpumpe (32) im Wassertank (30) angeordnet ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Absperrventil (6) im Wassertank (30) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Absperrventil (6) und die Wasserpumpe (32) in einem Modul (34) zusammengefasst sind.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, wobei das Modul (34) im
Wassertank (30) angeordnet ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Wassereinspritzsystem (3) ferner eine Abzweigungsleitung (36) und einen Wasserinjektor (37) umfasst.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, wobei der Wasserinjektor (37) an einem Saugbereich (10) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei die
Abzweigungsleitung (36) von der Wasserleitung (31 ) in einem Bereich zwischen der Wasserpumpe (32) und der Kraftstoffpumpe (23) abzweigt.
10. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Steuereinheit (8), welche eingerichtet ist, das Absperrventil (6) zu schließen, wenn ein durch die Wasserpumpe (32) aufgebauter Druck in der Wasserleitung (31 ) einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4341038A1 (de) * 1993-12-02 1995-06-08 Reinhard Weber Anlage zur Kraftstoffversorgung von Verbrennungs-Kraftmaschinen
DE69603823T2 (de) * 1995-12-21 2000-04-20 Semt Pielstick Flüssigbrennstoffzufuhrvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine
WO2000052321A1 (de) * 1999-03-01 2000-09-08 Heinz Martin Kraftstoffaufbereitungsanlage für mobile und stationäre verbrennungsmotoren
DE102014222471A1 (de) * 2014-11-04 2016-05-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und ein System zum Betreiben von wenigstens einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs
DE102015208476A1 (de) 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser für eine Brennkraftmaschine
WO2016177560A1 (de) * 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Wassereinspritzvorrichtung einer brennkraftmaschine
DE102016203056A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Pumpenanordnung einer Wassereinspritzvorrichtung

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE29700254U1 (de) * 1996-12-17 1998-04-16 Martin Heinz Kraftstoffaufbereitungsanlage für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen
DE10046113A1 (de) * 2000-09-18 2002-04-04 Hdc Abgastechnik Gmbh Einrichtung zum Erzeugen einer Wasser-in-Schweröl-Emulsion
DE102017219371A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Zuführung einer gefriergefährdeten Flüssigkeit in die Brennräume einer Brennkraftmaschine
DE102017219369A1 (de) * 2017-10-27 2019-05-02 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Verhindern des Vereisens einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4341038A1 (de) * 1993-12-02 1995-06-08 Reinhard Weber Anlage zur Kraftstoffversorgung von Verbrennungs-Kraftmaschinen
DE69603823T2 (de) * 1995-12-21 2000-04-20 Semt Pielstick Flüssigbrennstoffzufuhrvorrichtung für eine Dieselbrennkraftmaschine
WO2000052321A1 (de) * 1999-03-01 2000-09-08 Heinz Martin Kraftstoffaufbereitungsanlage für mobile und stationäre verbrennungsmotoren
DE102014222471A1 (de) * 2014-11-04 2016-05-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und ein System zum Betreiben von wenigstens einer Funktionseinheit eines Kraftfahrzeugs
DE102015208476A1 (de) 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser für eine Brennkraftmaschine
WO2016177560A1 (de) * 2015-05-07 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Wassereinspritzvorrichtung einer brennkraftmaschine
DE102016203056A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Pumpenanordnung einer Wassereinspritzvorrichtung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"THE USE OF EMULSIFIED FUELS", MOTORSHIP, NEXUS MEDIA COMMUNICATIONS, SWANLEY, KENT, GB, vol. 70, no. 829, 1 August 1989 (1989-08-01), pages 17/18, XP000095323, ISSN: 0027-2000 *

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