DE102017200046A1 - Water injection apparatus - Google Patents
Water injection apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- DE102017200046A1 DE102017200046A1 DE102017200046.5A DE102017200046A DE102017200046A1 DE 102017200046 A1 DE102017200046 A1 DE 102017200046A1 DE 102017200046 A DE102017200046 A DE 102017200046A DE 102017200046 A1 DE102017200046 A1 DE 102017200046A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- water
- injection device
- water injection
- injector
- cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/025—Adding water
- F02M25/028—Adding water into the charge intakes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
- F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/0221—Details of the water supply system, e.g. pumps or arrangement of valves
- F02M25/0224—Water treatment or cleaning
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
- F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
- F02M25/0227—Control aspects; Arrangement of sensors; Diagnostics; Actuators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wassereinspritzvorrichtung (1) einer Brennkraftmaschine, die einen Wassertank (5) zur Speicherung von Wasser, ein Förderelement (3) zur Förderung des Wassers, mindestens einen Wasserinjektor (6) zum Einspritzen von Wasser, welcher mit dem Förderelement (3) verbunden ist, eine Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung (14) und eine Steuereinheit (10) umfasst. Die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung (14) ist eingerichtet, eine Notwendigkeit einer Kühlung des Wasserinjektors (6) und/oder einer anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung (1) vor einer Dampfbildung außerhalb von Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine (2), in denen eine verbrennungsbedingte Wassereinspritzung notwendig ist, zu bestimmen. Die Steuereinheit (10) ist eingerichtet, den Wasserinjektor (6) zum Einspritzen von Wasser anzusteuern, wenn ein Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung (14) positiv ist. The present invention relates to a water injection device (1) of an internal combustion engine comprising a water tank (5) for storing water, a conveying element (3) for conveying the water, at least one water injector (6) for injecting water, which is connected to the conveying element (3 ), a recognition and / or determination device (14) and a control unit (10). The detection and / or determination device (14) is set up, a need for cooling the water injector (6) and / or another water-carrying component of the water injection device (1) from vapor formation outside operating ranges of the internal combustion engine (2) in which a combustion-related Water injection is necessary to determine. The control unit (10) is arranged to control the water injector (6) for injecting water when a result of the determination by the detection and / or determination device (14) is positive.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine sowie eine derartige Brennkraftmaschine. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Wassereinspritzvorrichtung.The present invention relates to a water injection device of an internal combustion engine and such an internal combustion engine. Another aspect of the invention relates to a method of operating such a water 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 vorhanden, um die Wassereinspritzung zu ermöglichen. So ist z.B. aus der
Zwischen den Betriebspunkten, bei denen das Wassereinspritzsystem aktiviert wird, ist die zum Fördern des Wassers benutzte Pumpe abgeschaltet. Das heißt, dass das Wasser in den Injektoren und den Leitungen des Wassereinspritzsystems steht. Durch die hohen Temperaturen der Teile der Brennkraftmaschine in der Nähe des Wassereinspritzsystems kann das stehende Wasser aufheizen und eventuell verdampfen. Dieser Effekt verschärft sich bei Fahrten in großer Höhe, wo der Luftdruck niedriger ist. Durch die Dampfbildung kann es zu Funktionsbeeinträchtigungen beim erneuten Start des Wassereinspritzsystems kommen, da der Systemdruck durch den Dampf nur verzögert aufgebaut werden kann. Somit ist das Wassereinspritzsystem verzögert betriebsbereit. Aufgrund dieser verzögerten Betriebsbereitschaft kann es bei schnellen Lastsprüngen zu Temperaturspitzen im Abgas sowie Klopfereignissen in der Verbrennung kommen. Des Weiteren kann es durch das verdampfende Wasser zu möglichen Ablagerungen und damit zu dauerhaften Funktionsbeeinträchtigungen und/oder Schädigungen der Komponenten, insbesondere des Einspritzventils, kommen.Between the operating points where the water injection system is activated, the pump used to convey the water is switched off. This means that the water is in the injectors and the lines of the water injection system. Due to the high temperatures of the parts of the internal combustion engine in the vicinity of the water injection system, the standing water can heat up and possibly evaporate. This effect is exacerbated when driving at high altitude, where the air pressure is lower. The formation of steam can lead to functional impairments when restarting the water injection system, since the system pressure can only be built up by the steam with a delay. Thus, the water injection system is delayed ready for operation. Due to this delayed operational readiness, temperature peaks in the exhaust gas as well as knocking events during combustion can occur during rapid load transients. Furthermore, the evaporating water can lead to possible deposits and thus to permanent functional impairments and / or damage to the components, in particular of the injection valve.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine rechtzeitige Maßnahme getroffen wird, um den Wasserinjektor und/oder eine andere wasserführende Komponente der Wassereinspritzvorrichtung vor einem Verschleiß zu schützen. „Rechtzeitig“ bedeutet, dass bis zur Einleitung der Maßnahme kein Dampf entstanden ist. Dies wird erfindungsgemäß durch eine Wassereinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine erreicht, die einen Wassertank zur Speicherung von Wasser, ein Förderelement zur Förderung des Wassers, mindestens einen Wasserinjektor zum Einspritzen von Wasser, welcher mit dem Förderelement verbunden ist, eine Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung, und eine Steuereinheit umfasst. Dabei ist die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung eingerichtet, eine Notwendigkeit einer Kühlung des Wasserinjektors und/oder einer anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung vor einer Dampfbildung außerhalb von Betriebsbereichen zu bestimmen, in denen eine verbrennungsbedingte Wassereinspritzung notwendig ist. Wenn ein Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung positiv ist, ist die Steuereinheit eingerichtet, den Wasserinjektor zum Einspritzen von Wasser anzusteuern. Ein positives Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung bedeutet, dass bestimmt worden ist, dass eine Kühlung des Wasserinjektors und/oder der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung notwendig ist. Die Kühlung kann durch das im Wasserinjektor und/oder in der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder im Leitungsbereich zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor befindliche Wasser und/oder durch das Förderelement aus dem Wassertank geförderte Wasser erfolgen. Es sei angemerkt, dass das Bestimmen der Notwendigkeit einer Kühlung auch ein Erkennen der Notwendigkeit umfasst. Mit anderen Worten ist die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung eingerichtet, eine Notwendigkeit einer Kühlung des Wasserinjektors und/oder einer anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung vor einer Entstehung von Dampf in Betriebsbereichen zu bestimmen, in denen eine verbrennungsrelevante Wassereinspritzung nicht notwendig ist. Vorzugsweise sind die Betriebsbereiche, in denen eine Wassereinspritzung für die Verbrennung notwendig ist, hochlastige Betriebsbereiche. Die Menge des eingespritzten Wassers pro Arbeitsspiel wird dabei vorzugsweise so klein gewählt, dass sich kein negativer Einfluss auf den Brennverlauf ergibt, die Einspritzung also drehmomentneutral verläuft. Gegebenenfalls werden bevorzugt die Parameter der Verbrennung (Kraftstoffmenge, Zündzeitpunkt, Luftmenge) dafür an die eingespritzte Wassermenge angepasst.The water injection device according to the invention with the features of
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Bevorzugt kann die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung einen Drucksensor umfassen, der am Wasserinjektor und/oder der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder in einem Leitungsbereich zwischen den Förderelement und dem Wasserinjektor angeordnet ist. So kann der in diesen Bereichen der Wassereinspritzvorrichtung herrschende Druck erfasst werden und darüber hinaus das Erkennen und/oder Bestimmen einer Kühlungsnotwendigkeit ermöglicht. Insbesondere wird dabei der erfasste Druck mit einer Druckschwelle verglichen. Wenn der erfasste Druck größer als die Druckschwelle ist, wird daraus geschlossen, dass der Druck bzw. die Temperatur am Wasserinjektor und/oder der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder im Leitungsbereich zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor so angestiegen ist, dass eine Kühlung notwendig ist. Dabei entspricht die Druckschwelle einem vorbestimmten Druckwert, bei dem noch keine Dampfbildung auftritt oder zu erwarten ist. So ist die Druckschwelle derart gewählt, dass die Druckschwelle kleiner als ein Druck ist, der eine Dampfentstehung anzeigt.The detection and / or determination device may preferably be a pressure sensor comprise, which is arranged on the water injector and / or the other water-carrying component of the water injection device and / or in a line region between the conveying element and the water injector. Thus, the pressure prevailing in these areas of the water injection device pressure can be detected and also allows the detection and / or determination of a Kühlungsnotwendigkeit. In particular, the detected pressure is compared with a pressure threshold. If the detected pressure is greater than the pressure threshold, it is concluded that the pressure or the temperature at the water injector and / or the other water-carrying component of the water injection device and / or in the line region between the conveying element and the water injector has risen so that a cooling necessary is. In this case, the pressure threshold corresponds to a predetermined pressure value at which no vapor formation occurs or is to be expected. Thus, the pressure threshold is chosen such that the pressure threshold is less than a pressure indicating a vapor formation.
Alternativ oder zusätzlich kann die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung einen Temperatursensor umfassen, der am Wasserinjektor und/oder der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder in einem Leitungsbereich zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor angeordnet ist. So kann die in diesen Bereichen der Wassereinspritzvorrichtung herrschende Temperatur erfasst werden. Insbesondere wird dabei die erfasste Temperatur mit einer Temperaturschwelle verglichen. Wenn die erfasste Temperatur größer als die Temperaturschwelle ist, wird daraus geschlossen, dass die Temperatur am Wasserinjektor und/oder der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder im Leitungsbereich zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor so angestiegen ist, dass eine Kühlung notwendig ist. Dabei entspricht vorzugsweise die Temperaturschwelle einem vorbestimmten Temperaturwert, bei dem keine Dampfbildung auftritt oder zu erwarten ist. So ist die Temperaturschwelle derart gewählt, dass die Temperaturschwelle kleiner als eine Temperatur ist, ab der Dampf entsteht oder eine Dampfentstehung in der Wassereinspritzvorrichtung 1 erwartet wird.Alternatively or additionally, the detection and / or determination device may comprise a temperature sensor which is arranged on the water injector and / or the other water-conducting component of the water injection device and / or in a line region between the conveyor element and the water injector. Thus, the temperature prevailing in these areas of the water injection device temperature can be detected. In particular, the detected temperature is compared with a temperature threshold. If the detected temperature is greater than the temperature threshold, it is concluded that the temperature at the water injector and / or the other water-bearing component of the water injection device and / or in the line region between the conveyor element and the water injector has risen so that cooling is necessary. In this case, the temperature threshold preferably corresponds to a predetermined temperature value at which no vapor formation occurs or is to be expected. Thus, the temperature threshold is selected such that the temperature threshold is less than a temperature from which steam is generated or vapor formation in the
Eine weitere Alternative für die Bestimmung der Notwendigkeit der Kühlung ist die Verwendung eines kombinierten Druck- und Temperatursensors.Another alternative for determining the need for cooling is to use a combined pressure and temperature sensor.
Alternativ oder zusätzlich ist die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung eingerichtet, die Notwendigkeit einer Kühlung des Wasserinjektors und/oder der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung basierend auf einem Berechnungsmodell bestimmen.Alternatively or additionally, the detection and / or determination device is set up to determine the need for cooling the water injector and / or the other water-carrying component of the water injection device based on a calculation model.
Dabei kann vorteilhafterweise das Berechnungsmodell so aufgebaut sein, dass eine Wassereinspritzung in vorbestimmten Zeitintervallen erfolgt. Die vorbestimmten Zeitintervalle entsprechen Zeitintervallen, wobei nach Ablauf deren erwartet wird, dass die Temperatur am Wasserinjektor und/oder an der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder in einem Leitungsbereich zwischen den Förderelement und dem Wasserinjektor so zugenommen hat, dass eine Kühlung notwendig ist.In this case, advantageously, the calculation model can be constructed so that a water injection takes place at predetermined time intervals. The predetermined time intervals correspond to time intervals, after which it is expected that the temperature at the water injector and / or at the other water-bearing component of the water injection device and / or in a line region between the conveyor element and the water injector has increased so that cooling is necessary.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Berechnungsmodell eingerichtet, eine geschätzte Temperatur und/oder einen geschätzte n Druck am Wasserinjektor und/oder an der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder im Leitungsbereich zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor zu berechnen. Dafür können Parameter berücksichtigt werden, die Einfluss auf die Temperatur bzw. den thermischen Zustand der Wassereinspritzvorrichtung haben, insbesondere die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Drehzahl des Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine, die Temperatur des Verbrennungsmotors, die Umgebungstemperatur sowie die Position des Wasserinjektors und/oder der anderen wasserführenden Komponente im Bezug auf den Verbrennungsmotor. Dabei entspricht vorzugsweise das Berechnungsmodell einem Wärmeübertragungsmodell.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the calculation model is set up to calculate an estimated temperature and / or pressure at the water injector and / or at the other water-bearing component of the water injection device and / or in the line region between the conveyor element and the water injector. For this purpose, parameters can be taken into account which have an influence on the temperature or the thermal state of the water injection device, in particular the vehicle speed, the engine speed of the internal combustion engine, the temperature of the internal combustion engine, the ambient temperature and the position of the water injector and / or the other water-carrying component in relation to the internal combustion engine. In this case, the calculation model preferably corresponds to a heat transfer model.
Ferner bevorzugt kann die Wassermenge bei der Wassereinspritzung so gewählt werden, dass die Wassermenge einen Wert zwischen 5% und 20% der eingespritzten Kraftstoffmenge beträgt. Dadurch wird die Wassermenge einerseits so klein gewählt, dass das eingespritzte Wasser in diesem Betriebsbereich bzw. Betriebspunkt der Brennkraftmaschine keinen negativen Einfluss auf die Laufruhe, das Moment und den Verschleiß (Wassereintrag in Motoröl) hat. Andererseits wird somit die Wassermenge so groß gewählt, dass ein Kühleffekt im Wasserinjektor und/oder in der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung erzielt wird.Further preferably, the amount of water in the water injection can be chosen so that the amount of water is between 5% and 20% of the injected amount of fuel. As a result, the amount of water is chosen on the one hand so small that the injected water in this operating range or operating point of the internal combustion engine has no negative impact on the smoothness, torque and wear (water entry in engine oil). On the other hand, therefore, the amount of water is chosen so large that a cooling effect in the water injector and / or in the other water-bearing component of the water injection device is achieved.
Nach einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Wassereinspritzvorrichtung eine Mehrzahl von Wasserinjektoren. Dabei ist die Steuereinheit eingerichtet, die Wasserinjektoren zum Einspritzen von Wasser zyklisch anzusteuern, wenn das Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs-und/oder Bestimmungseinrichtung positiv ist. „Zyklisch“ bedeutet, dass die Wasserinjektoren in der Reihe nacheinander angesteuert werden. Aufgrund der nicht gleichzeitigen Ansteuerung der Wasserinjektoren kann sichergestellt werden, dass die gesamte eingespritzte Wassermenge gleichmäßig auf die Zylinder verteilt wird und dadurch die Verbrennung nicht stark beeinflusst wird. Ferner ist es bei einer Änderung der Betriebsanforderungen, zum Beispiel, wenn die Brennkraftmaschine in einen Betriebspunkt mit höherer Last schnell übergeht, möglich, eine verbrennungsrelevante Wassereinspritzung unverzüglich bereitzustellen.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the water injection device comprises a plurality of water injectors. In this case, the control unit is set up to control the water injectors for injecting water cyclically, if the result of the determination by the detection and / or determination device is positive. "Cyclic" means that the water injectors in the row are activated one after the other. Due to the non-simultaneous control of the water injectors can be ensured that the entire amount of injected water is evenly distributed to the cylinder and thus the combustion is not greatly affected. Further is For example, when the operating requirements change, for example, when the engine rapidly shifts to a higher load operating point, it is possible to promptly provide combustion-relevant water injection.
Besonders bevorzugt ist ein Verteiler bzw. Rail vorgesehen, an dem die Wasserinjektoren angeordnet sind. In diesem Fall können die Erfassungs- und/oder Bestimmungseinrichtung, insbesondere der Drucksensor und/oder der Temperatursensor, am Verteiler bzw. Rail angeordnet sein.Particularly preferably, a distributor or rail is provided, on which the water injectors are arranged. In this case, the detection and / or determination device, in particular the pressure sensor and / or the temperature sensor, can be arranged on the distributor or rail.
Es ist auch möglich, dass die Erfassungs- und/oder Bestimmungseinrichtung eine Mehrzahl von Drucksensoren und/oder Temperatursensoren aufweist, wobei zu jedem Wasserinjektor ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor zugeordnet sind. Somit wird eine genauere Erfassung bzw. Bestimmung der Notwendigkeit einer Kühlung bei jedem Wasserinjektor ermöglicht. Allerdings ist zu erwarten, dass die Wasserinjektoren aufgrund deren nahen Anordnung zueinander fast dieselbe Temperatur aufweisen, so dass eine Notwendigkeit einer Kühlung für jeden Wasserinjektor zum selben oder fast zum selben Zeitpunkt bestimmt werden wird.It is also possible that the detection and / or determination device has a plurality of pressure sensors and / or temperature sensors, wherein a pressure sensor and / or a temperature sensor are assigned to each water injector. Thus, a more accurate determination of the need for cooling is made possible with each water injector. However, it is expected that the water injectors will have almost the same temperature due to their close proximity to each other so that a need for cooling for each water injector will be determined at the same or almost the same time.
Weiter bevorzugt betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, welche eine zuvor beschriebene Wassereinspritzvorrichtung umfasst.More preferably, the invention relates to an internal combustion engine comprising a water injection device described above.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Wassereinspritzvorrichtung, die ein Förderelement zur Förderung des Wassers, und einen Wasserinjektor zum Einspritzen von Wasser umfasst, welcher mit dem Förderelement verbunden ist. Das Verfahren umfasst vorzugsweise den Schritt des Erkennens und/oder Bestimmens einer Notwendigkeit einer Kühlung des Wasserinjektors und/oder einer anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung vor einer Dampfbildung außerhalb von Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, in denen eine verbrennungsbedingte Wassereinspritzung notwendig ist. Ferner umfasst das Verfahren den Schritt des Einspritzens von Wasser über den Wasserinjektor, wenn ein Ergebnis des Erkennens und/oder Bestimmens der Notwendigkeit einer Kühlung positiv ist.Another aspect of the invention relates to a method of operating a water injection device comprising a conveying element for conveying the water, and a water injector for injecting water, which is connected to the conveying element. The method preferably includes the step of detecting and / or determining a need for cooling the water injector and / or another water-bearing component of the water injector from vapor formation outside of engine operating ranges where combustion-related water injection is necessary. Further, the method includes the step of injecting water via the water injector when a result of detecting and / or determining the need for cooling is positive.
Die mit Bezug auf die beschriebene Wassereinspritzvorrichtung erwähnten Vorteile und Erläuterungen treffen auch auf das Verfahren zum Betreiben der Wassereinspritzvorrichtung zu.The advantages and explanations mentioned with reference to the described water injection device also apply to the method for operating the water injection device.
Bevorzugt erfolgt das Erkennen und/oder das Bestimmen der Notwendigkeit einer Kühlung, in dem ein Druck und/oder eine Temperatur am Wasserinjektor und/oder an der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung und/oder in einem Leitungsbereich zwischen dem Förderelement und dem Wasserinjektor erfasst werden. Somit kann die Notwendigkeit zur Kühlung über eine in der Wassereinspritzvorrichtung gemessene Temperatur und/oder einen in der Wassereinspritzvorrichtung gemessenen Druck angefordert werden.Preferably, the detection and / or the determination of the need for cooling, in which a pressure and / or a temperature at the water injector and / or at the other water-bearing component of the water injection device and / or in a line region between the conveying element and the water injector are detected. Thus, the need for cooling may be requested via a temperature measured in the water injector and / or a pressure measured in the water injector.
Alternativ oder zusätzlich kann die Notwendigkeit einer Kühlung basierend auf einem Berechnungsmodel bestimmt wird. Durch die Verwendung eines Berechnungsmodells werden das Erkennen und/oder das Bestimmen der Notwendigkeit einer Kühlung auch bei einem Ausfall des Temperatursensors und/oder Drucksensors sichergestellt.Alternatively or additionally, the need for cooling may be determined based on a calculation model. By using a calculation model, the detection and / or the determination of the need for cooling are ensured even in the event of failure of the temperature sensor and / or pressure sensor.
Besonders bevorzugt weist die Wassereinspritzvorrichtung eine Mehrzahl von Wasserinjektoren auf, wobei die Wasserinjektoren der Mehrzahl von Wasserinjektoren zum Einspritzen von Wasser zyklisch angesteuert werden, wenn ein Ergebnis des Erkennens und/oder Bestimmens der Notwendigkeit einer Kühlung positiv ist.More preferably, the water injection device comprises a plurality of water injectors, wherein the water injectors of the plurality of water injectors for injecting water are cyclically driven when a result of detecting and / or determining the need for cooling is positive.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer Wassereinspritzvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und -
2 eine vereinfachte schematische Ansicht der Wassereinspritzvorrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel.
-
1 a highly simplified schematic view of an internal combustion engine with a water injection device according to the preferred embodiment of the present invention, and -
2 a simplified schematic view of the water injection device according to the preferred embodiment.
Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
In
An jedem Einlasskanal
In
Des Weiteren ist ein Wassertank
Zum Einspritzen von Wasser in die Einlasskanäle
Ferner ist ein Wasserfüllstands- und/oder Temperatursensor
Die Wassereinspritzvorrichtung
Mit anderen Worten ist der Betriebsbereich, in dem gemäß der vorliegenden Erfindung, eine Notwendigkeit einer Kühlung bestimmt wird, ein Betriebsbereich, wo eine verbrennungsrelevante Wassereinspritzung nicht notwendig ist, z.B. bei Teillast (kleiner als 50% der Volllast).In other words, the operating range in which, according to the present invention, a need for cooling is determined is an operating range where combustion-relevant water injection is not necessary, e.g. at partial load (less than 50% of full load).
„Verbrennungsrelevant“ bzw. „verbrennungsbedingt“ bedeutet, dass eine Wassereinspritzung benötigt ist, um die Qualität einer Verbrennung zu verbessern. Dazu gehören vorzugsweise die Vermeidung von Klopfneigung bzw. klopfen, die Reduzierung von Abgastemperaturen und die Verringerung des Kraftstoffverbrauchs."Combustion-relevant" or "combustion-related" means that a water injection is needed to improve the quality of a combustion. These preferably include the prevention of knocking or knocking, the reduction of exhaust gas temperatures and the reduction of fuel consumption.
Die Betriebsbereiche, in denen eine verbrennungsrelevante Wassereinspritzung notwendig ist, entsprechen bevorzugt Betriebsbereichen, in denen die Brennkraftmaschine mit hoher Last oder Volllast betrieben wird.The operating areas in which a combustion-relevant water injection is necessary, preferably correspond to operating areas in which the internal combustion engine is operated at high load or full load.
Die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung
Weiterhin weist die Wassereinspritzvorrichtung
Außerdem ist die Steuereinheit
Bevorzugt umfasst die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung
Der Drucksensor
Durch den Drucksensor
Die Temperatur in der zweiten Leitung
Entsprechend kann basierend auf dem erfassten Druck in der zweiten Leitung
Als zusätzliche Bestimmungsmöglichkeit oder um bei einem Ausfall des Drucksensors
Dazu umfasst bevorzugt die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung
Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit
Dabei liegt ferner bevorzugt die zur Kühlung der wasserführenden Komponenten eingespritzte Wassermenge bei der Wassereinspritzung in einem Bereich zwischen 5% und 20% der eingespritzten Kraftstoffmenge.In this case, furthermore, the amount of water injected for cooling the water-conducting components in the case of water injection preferably lies in a range between 5% and 20% of the injected fuel quantity.
Nachfolgend wird das Verfahren zum Betreiben der Wassereinspritzvorrichtung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird im Fahrbetrieb in Betriebsbereichen außerhalb von Betriebsbereichen, in denen eine Wassereinspritzung verbrennungsbedingt stattfinden muss, eine Notwendigkeit einer Kühlung der Wassereinspritzvorrichtung
Infolgedessen wird in den Betriebsbereichen, wo eine verbrennungsrelevante Wassereinspritzung nicht notwendig ist, trotzdem Wasser über die Wasserinjektoren
Vorzugsweise werden die Wasserinjektoren
Zum selben Zwecke beträgt bevorzugt die Wassermenge, die durch jeden Wasserinjektor
Durch die abwechselnde Steuerung der Wasserinjektoren
Die Bestimmung der Notwendigkeit einer Kühlung erfolgt vorzugsweise durch das Erfassen einer Temperatur und/oder eines Drucks in der zweiten Leitung
Wenn die erfasste Temperatur größer als eine vorbestimmte Temperaturschwelle ist und/oder der erfasste Druck größer als eine vorbestimmte Druckschwelle ist, kann daraus geschlossen werden, dass eine Kühlung notwendig ist.If the detected temperature is greater than a predetermined temperature threshold and / or the detected pressure is greater than a predetermined pressure threshold, it can be concluded that cooling is necessary.
Die Entscheidung, ob eine Kühlung notwendig ist, kann bevorzugt zusätzlich mithilfe eines Berechnungsmodells getroffen werden. Durch das Berechnungsmodell wird in vorteilhafter Weise eine abgeschätzte Temperatur in der zweiten Leitung
Die einzuspritzende Wassermenge kann ferner bevorzugt basierend auf Daten des Wasserfüllstands- und/oder Temperatursensors
Durch die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Wassereinspritzvorrichtung erfolgt eine Reduzierung der hohen Temperaturen in der Wassereinspritzvorrichtung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- WO 2014/080266 A1 [0002]WO 2014/080266 A1 [0002]
Claims (10)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017200046.5A DE102017200046A1 (en) | 2017-01-04 | 2017-01-04 | Water injection apparatus |
| KR1020180000577A KR20180080696A (en) | 2017-01-04 | 2018-01-03 | Water injection device |
| CN201810007075.0A CN108266290B (en) | 2017-01-04 | 2018-01-04 | water spray equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102017200046.5A DE102017200046A1 (en) | 2017-01-04 | 2017-01-04 | Water injection apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102017200046A1 true DE102017200046A1 (en) | 2018-07-05 |
Family
ID=62568168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102017200046.5A Withdrawn DE102017200046A1 (en) | 2017-01-04 | 2017-01-04 | Water injection apparatus |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180080696A (en) |
| CN (1) | CN108266290B (en) |
| DE (1) | DE102017200046A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021211844A1 (en) | 2021-10-20 | 2023-04-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method for operating an internal combustion engine with a combustion chamber and a water injection system |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014080266A1 (en) | 2012-11-20 | 2014-05-30 | Nostrum Energy Pte. Ltd. | Internally cooled exhaust gas recirculation system for internal combustion engine and method thereof |
| DE102015208489A1 (en) * | 2015-05-07 | 2016-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Water injection device of an internal combustion engine and method for operating such a water injection device |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102022177A (en) * | 2010-10-10 | 2011-04-20 | 梁天宇 | Engine |
| US9175601B2 (en) * | 2012-01-04 | 2015-11-03 | Ini Power Systems, Inc. | Flex fuel field generator |
| DE102014222470A1 (en) * | 2014-11-04 | 2016-05-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for controlling the amount of fluid in the intake air of an internal combustion engine |
| DE102014222472A1 (en) * | 2014-11-04 | 2016-05-04 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Cylinder head assembly for an internal combustion engine |
| US20160369751A1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-22 | Chun-Ting Chen | Internal combustion engine using water as auxiliary power |
| CN205207001U (en) * | 2015-12-22 | 2016-05-04 | 罗明哲 | Steam internal -combustion engine |
| CN105649823A (en) * | 2016-04-13 | 2016-06-08 | 陈国才 | Water mist spraying device |
| CN106050484A (en) * | 2016-05-31 | 2016-10-26 | 何亚明 | Oxygen determination oil-water engine |
-
2017
- 2017-01-04 DE DE102017200046.5A patent/DE102017200046A1/en not_active Withdrawn
-
2018
- 2018-01-03 KR KR1020180000577A patent/KR20180080696A/en not_active Withdrawn
- 2018-01-04 CN CN201810007075.0A patent/CN108266290B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014080266A1 (en) | 2012-11-20 | 2014-05-30 | Nostrum Energy Pte. Ltd. | Internally cooled exhaust gas recirculation system for internal combustion engine and method thereof |
| DE102015208489A1 (en) * | 2015-05-07 | 2016-11-10 | Robert Bosch Gmbh | Water injection device of an internal combustion engine and method for operating such a water injection device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021211844A1 (en) | 2021-10-20 | 2023-04-20 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Method for operating an internal combustion engine with a combustion chamber and a water injection system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108266290A (en) | 2018-07-10 |
| KR20180080696A (en) | 2018-07-12 |
| CN108266290B (en) | 2021-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3292291B1 (en) | Water injection device of an internal combustion engine, and method for operating a water injection device of said type | |
| DE102009007353B4 (en) | Fuel supply system diagnostics after switching off | |
| DE102007028900B4 (en) | Method and device for diagnosing an injection valve of an internal combustion engine that is in communication with a fuel rail | |
| DE102015208476A1 (en) | Apparatus and method for injecting water for an internal combustion engine | |
| EP3292287A1 (en) | Water injection device of an internal combustion engine and method for operating such a water injection device | |
| WO2016177561A1 (en) | Water injection device for an internal combustion engine and method for operating a water injection device of said type | |
| DE102014222474A1 (en) | Adjustment of the fluid quantity of the system for additional injection of an internal combustion engine to the signal of the knock control | |
| EP3292297A1 (en) | Water injection device of an internal combustion engine | |
| DE102010037147A1 (en) | An engine control device and an engine control method | |
| DE102016200694A1 (en) | Method for balancing a water pressure sensor of a water injection device and water injection device of an internal combustion engine | |
| DE102012103139B4 (en) | Fuel injection control device for an internal combustion engine | |
| DE102010018269B4 (en) | Procedure for diagnosis of a pressure sensor and control module | |
| DE102010017123A1 (en) | Fuel injection control device for internal combustion engines | |
| DE102017200291A1 (en) | Water injection device, in particular an internal combustion engine, and method for operating such a water injection device | |
| DE102018206884A1 (en) | Method and device for filling an injection device for injecting water into an internal combustion engine | |
| EP3292295A1 (en) | Device for injecting water of an internal combustion engine and method for operating a device of this type | |
| DE102011089254B4 (en) | Method and device for controlling the fuel supply of an LPG-powered internal combustion engine | |
| DE102017210487A1 (en) | Water injection device of an internal combustion engine | |
| DE10036772C2 (en) | Method for operating a fuel metering system of a direct injection internal combustion engine | |
| DE102013100687B4 (en) | Fuel injection controller | |
| DE102009046417A1 (en) | Method for detecting fuel input in lubricant of internal combustion engine, particularly of motor vehicle, involves determining lambda-value during overrun cut-off operating phase which is completed on fuel input in lubricant | |
| DE10064653A1 (en) | Method and device for controlling an internal combustion engine | |
| DE102017200046A1 (en) | Water injection apparatus | |
| DE102015208474A1 (en) | Device for injecting water of an internal combustion engine and method for operating such a device | |
| DE102020214226A1 (en) | Method and device for diagnosing an injector leak |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R163 | Identified publications notified | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |