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DE102017200046A1 - Water injection apparatus - Google Patents

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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
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DE
Germany
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water
injection device
water injection
injector
cooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102017200046.5A
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German (de)
Inventor
Michael Schaefer
Ingmar Burak
Peter Schenk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to KR1020180000577A priority patent/KR20180080696A/en
Priority to CN201810007075.0A priority patent/CN108266290B/en
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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.

Figure DE102017200046A1_0000
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.
Figure DE102017200046A1_0000

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 WO 2014/080266 A1 ein Wassereinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung bekannt, bei dem das Wasser in den Massenstrom der Abgasrückführung eingespritzt wird.Due to increasing demands on reduced carbon dioxide emissions, internal combustion engines are increasingly being optimized with regard to fuel consumption. However, known internal combustion engines can not be optimally operated in terms of consumption at operating points with high load, since the operation is limited by knock tendency and high exhaust gas temperatures. A possible measure to reduce the tendency to knock and to lower the exhaust gas temperatures is the injection of water. There are usually separate water injection systems available to allow the water injection. For example, from the WO 2014/080266 A1 a water injection system for an internal combustion engine with exhaust gas recirculation, in which the water is injected into the mass flow of the exhaust gas recirculation.

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 claim 1 has the advantage that a timely action is taken to protect the water injector and / or another water-bearing component of the water injection device from wear. "Timely" means that there was no steam until the action was taken. This is inventively achieved by a water injection device of an internal combustion engine having a water tank for storing water, a conveying element for conveying the water, at least one water injector for injecting water, which is connected to the conveying element, a detection and / or determination device, and a Control unit comprises. In this case, the detection and / or determination device is set up to determine a need for cooling the water injector and / or another water-carrying component of the water injection device from formation of steam outside operating ranges in which combustion-related water injection is necessary. If a result of the determination by the detection and / or determination means is positive, the control unit is arranged to control the water injector for injecting water. A positive result of the determination by the detection and / or determination means means that it has been determined that a cooling of the water injector and / or the other water-bearing component of the water injection device is necessary. The cooling can be effected by the water present in the water injector and / or in the other water-carrying component of the water injection device and / or in the line region between the conveying element and the water injector and / or by the conveying element from the water tank. It should be noted that determining the need for cooling also includes detecting the need. In other words, the detection and / or determination device is set up to determine a need for cooling the water injector and / or another water-carrying component of the water injection device against the formation of steam in operating areas in which a combustion-relevant water injection is not necessary. Preferably, the operating ranges in which water injection is necessary for combustion are high-load operating ranges. The amount of injected water per working cycle is preferably chosen so small that there is no negative effect on the combustion process, the injection thus runs torque neutral. If appropriate, the parameters of the combustion (fuel quantity, ignition point, air quantity) for this purpose are preferably adapted to the injected water quantity.

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 water injection device 1 is expected.

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.
Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
  • 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 1 und 2 eine Wassereinspritzvorrichtung 1 einer Brennkraftmaschine 2 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine 2 nach dem Otto-Prinzip und mit Benzindirekteinspritzung betrieben.The following is with reference to the 1 and 2 a water injection device 1 an internal combustion engine 2 according to a preferred embodiment of the present invention described in detail. In particular, the internal combustion engine 2 operated according to the Otto principle and with gasoline direct injection.

In 1 ist die Brennkraftmaschine 2 schematisch dargestellt, welche eine Vielzahl von Zylindern aufweist, sowie ein Teil der erfindungsgemäßen Wassereinspritzvorrichtung 1. Die Brennkraftmaschine 2 umfasst pro Zylinder einen Brennraum 20, in welchem ein Kolben 21 hin und her bewegbar ist. Ferner weist vorzugsweise die Brennkraftmaschine 2 pro Zylinder zwei Einlassventile 25 mit jeweils einem Einlasskanal 22 auf, über welche Luft zum Brennraum 20 zugeführt wird. Abgas wird über einen Abgaskanal 23 abgeführt. Hierzu ist am Abgaskanal 23 ein Auslassventil 26 angeordnet. Das Bezugszeichen 24 bezeichnet ferner ein Kraftstoffeinspritzventil.In 1 is the internal combustion engine 2 schematically illustrated, which has a plurality of cylinders, and a part of the water injection device according to the invention 1 , The internal combustion engine 2 includes one cylinder per cylinder 20 in which a piston 21 is movable back and forth. Further, preferably, the internal combustion engine 2 two intake valves per cylinder 25 each with an inlet channel 22 on, via which air to the combustion chamber 20 is supplied. Exhaust gas is via an exhaust duct 23 dissipated. This is the exhaust duct 23 one outlet valve 26 arranged. The reference number 24 further denotes a fuel injection valve.

An jedem Einlasskanal 22 ist ferner ein Wasserinjektor 6 angeordnet, welcher über eine Steuereinheit 10 Wasser in den Einlasskanal 22 der Brennkraftmaschine 2 einspritzt. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Wasserinjektoren 6 pro Zylinder vorgesehen, was zur besseren Aufbereitung oder zur Erhöhung der pro Verbrennungszyklus maximal einspritzbaren Wassermenge führt. Alternativ kann ein Wasserinjektor pro Zylinder angeordnet sein.At every inlet channel 22 is also a water injector 6 arranged, which via a control unit 10 Water in the inlet channel 22 the internal combustion engine 2 injects. In this embodiment, two water injectors 6 per cylinder provided, which leads to better treatment or to increase the maximum amount of water per combustion cycle injectable. Alternatively, a water injector per cylinder may be arranged.

In 2 ist die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung 1 im Detail gezeigt. Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst ein in der Form einer Pumpe ausgebildetes Förderelement 3 und einen elektrischen Antrieb 4 zum Antreiben des Förderelements 3.In 2 is the water injection device according to the invention 1 shown in detail. The water injection device 1 comprises a conveying element designed in the form of a pump 3 and an electric drive 4 for driving the conveying element 3 ,

Des Weiteren ist ein Wassertank 5 vorgesehen, welcher durch eine erste Leitung 7 mit der Förderelement 3 verbunden ist. Eine zweite Leitung 8 verbindet das Förderelement 3 mit einem Verteiler 9 bzw. einem Rail, an welchem eine Vielzahl von Wasserinjektoren 6 angeschlossen ist. Die zweite Leitung 8 mit dem Verteiler 9 entspricht dem Leitungsbereich zwischen dem Förderelement 3 und den Wasserinjektoren 6.Furthermore, there is a water tank 5 provided, which by a first line 7 with the conveyor element 3 connected is. A second line 8th connects the conveyor element 3 with a distributor 9 or a rail to which a plurality of water injectors 6 connected. The second line 8th with the distributor 9 corresponds to the line area between the conveyor element 3 and the water injectors 6 ,

Zum Einspritzen von Wasser in die Einlasskanäle 22 der Brennkraftmaschine 2 wird Wasser aus dem Wassertank 5 durch das Förderelement 3 in die Wasserinjektoren 6 gefördert.For injecting water into the inlet channels 22 the internal combustion engine 2 gets water from the water tank 5 through the conveyor element 3 into the water injectors 6 promoted.

Ferner ist ein Wasserfüllstands- und/oder Temperatursensor 18 für das im Wassertank 5 befindliche Wasser vorgesehen.Further, a water level and / or temperature sensor 18 for that in the water tank 5 provided water.

Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst ferner eine Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung 14 zum Bestimmen einer Notwendigkeit einer Kühlung der Wasserinjektoren 6 in einem Betriebsbereich außerhalb von Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, in denen eine verbrennungsbedingte Wassereinspritzung notwendig ist, und bevor Dampf entsteht.The water injection device 1 further comprises a recognition and / or determination device 14 for determining a need for cooling the water injectors 6 in an operating range outside engine operating ranges where combustion-related water injection is necessary and before steam is generated.

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 14 dient vorzugsweise auch dazu, eine Notwendigkeit einer Kühlung des Förderelements 3 der Wassereinspritzvorrichtung 1 im oben genannten Betriebsbereich zu bestimmen.The recognition and / or determination device 14 preferably also serves a need for cooling of the conveyor element 3 the water injection device 1 in the above operating range.

Weiterhin weist die Wassereinspritzvorrichtung 1 eine Steuereinheit 10 auf, welche eingerichtet ist, die Wasserinjektoren 6 zum Einspritzen von Wasser anzusteuern, wenn ein Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung 14 positiv ist.Furthermore, the water injection device 1 a control unit 10 on which is set up, the water injectors 6 to trigger for the injection of water, if a result of the determination by the detection and / or determination means 14 is positive.

Außerdem ist die Steuereinheit 10 eingerichtet, den Wasserfüllstands- und/oder Temperatursensor 18, den elektrischen Antrieb 4 und die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung 14 anzusteuern.In addition, the control unit 10 set up, the water level and / or temperature sensor 18 , the electric drive 4 and the recognition and / or determination device 14 head for.

Bevorzugt umfasst die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung 14 einen Drucksensor 15 und einen Temperatursensor 16.The detection and / or determination device preferably comprises 14 a pressure sensor 15 and a temperature sensor 16 ,

Der Drucksensor 15 und der Temperatursensor 16 sind vorzugsweise in der zweiten Leitung 8 zwischen dem Förderelement 3 und den Wasserinjektoren 6 angeordnet. Alternativ können die Sensoren 15, 16 am Verteiler 9 positioniert sein.The pressure sensor 15 and the temperature sensor 16 are preferably in the second conduit 8th between the conveyor element 3 and the water injectors 6 arranged. Alternatively, the sensors 15 . 16 at the distributor 9 be positioned.

Durch den Drucksensor 15 und den Temperatursensor 16 können der Druck und die Temperatur in der zweiten Leitung 8 erfasst werden.Through the pressure sensor 15 and the temperature sensor 16 can the pressure and the temperature in the second line 8th be recorded.

Die Temperatur in der zweiten Leitung 8 ist aufgrund der nahen Anordnung der Wasserinjektoren 6 zueinander ungefähr gleich mit der Temperatur an den Wasserinjektoren 6, so dass darauf basierend entschieden werden kann, ob eine Kühlung der Wasserinjektoren 6 erforderlich ist.The temperature in the second line 8th is due to the close arrangement of the water injectors 6 approximately equal to the temperature at the water injectors 6 so that it can be decided based on whether cooling the water injectors 6 is required.

Entsprechend kann basierend auf dem erfassten Druck in der zweiten Leitung 8 bestimmt werden, ob eine Kühlung der Wasserinjektoren 6 und/oder der zweiten Leitung 8 notwendig ist. Obwohl in diesem Ausführungsbeispiel nur ein Drucksensor 15 und ein Temperatursensor 16 vorgesehen sind, ist ebenso vorstellbar, dass zu jedem Wasserinjektor 6 ein Drucksensor und/oder ein Temperatursensor zugeordnet sind.Accordingly, based on the detected pressure in the second conduit 8th be determined, whether cooling the water injectors 6 and / or the second line 8th necessary is. Although in this embodiment only one pressure sensor 15 and a temperature sensor 16 are also conceivable that to each water injector 6 a pressure sensor and / or a temperature sensor are assigned.

Als zusätzliche Bestimmungsmöglichkeit oder um bei einem Ausfall des Drucksensors 15 und/oder des Temperatursensors 16 eine Bestimmung der Notwendigkeit einer Kühlung zu ermöglichen, ist die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung 14 vorteilhafterweise eingerichtet, eine Entscheidung basierend auf einem Berechnungsmodel zu bestimmen. As an additional option or in case of failure of the pressure sensor 15 and / or the temperature sensor 16 a determination of the need for cooling is the detection and / or determination device 14 advantageously arranged to determine a decision based on a calculation model.

Dazu umfasst bevorzugt die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung 14 einen Speicher 11, in dem das Berechnungsmodell gespeichert ist. Insbesondere ist der Speicher 11 Teil der Steuereinrichtung 10. Allerdings kann der Speicher 11 als separates Bauteil ausgebildet sein.For this purpose, the recognition and / or determination device preferably comprises 14 a memory 11 in which the calculation model is stored. In particular, the memory 11 Part of the control device 10 , However, the memory can 11 be formed as a separate component.

Besonders bevorzugt ist die Steuereinheit 10 eingerichtet, die Wasserinjektoren 6 zum Einspritzen von Wasser zyklisch anzusteuern, wenn das Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung 14 positiv ist.Particularly preferred is the control unit 10 set up the water injectors 6 to trigger cyclically for the injection of water, if the result of the determination by the detection and / or determination device 14 is positive.

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 1 näher erläutert.The following will describe the method of operating the water injection device 1 explained in more detail.

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 1 bestimmt.According to the present invention, when driving in operating areas outside operating areas where water injection must take place due to combustion, there is a need for cooling the water injector 1 certainly.

Infolgedessen wird in den Betriebsbereichen, wo eine verbrennungsrelevante Wassereinspritzung nicht notwendig ist, trotzdem Wasser über die Wasserinjektoren 6 eingespritzt.As a result, in the operating areas where combustion-relevant water injection is not necessary, water still flows through the water injectors 6 injected.

Vorzugsweise werden die Wasserinjektoren 6 zyklisch, z.B., einer nach dem anderen, zum Einspritzen von Wasser angesteuert. Somit kann neben der Kühlung der Wassereinspritzvorrichtung 1 sichergestellt werden, dass die gesamte eingespritzte Wassermenge die aktuelle Verbrennung, die anderenfalls in diesem Betriebsbereich der Brennkraftmaschine keine Wassereinspritzung erfordern würde, gar nicht oder zumindest nicht erheblich beeinträchtigen wird.Preferably, the water injectors 6 cyclically, for example, one after the other, driven to inject water. Thus, besides the cooling of the water injection device 1 ensure that the total amount of injected water, the current combustion, which would otherwise require no water injection in this operating range of the internal combustion engine, will not affect, or at least not significantly.

Zum selben Zwecke beträgt bevorzugt die Wassermenge, die durch jeden Wasserinjektor 6 eingespritzt wird, einen Wert zwischen X% und Y% einer Wassermenge bei einer verbrennungsbedingten Wassereinspritzung.For the same purpose, preferably the amount of water passing through each water injector 6 is injected, a value between X% and Y% of an amount of water in a combustion-related water injection.

Durch die abwechselnde Steuerung der Wasserinjektoren 6 und die gezielte Einstellung der einzuspritzenden Wassermenge wird außerdem ermöglicht, dass bei einer schnellen Änderung des Betriebsbereichs, etwa bei schnellen Lastsprüngen, eine verbrennungsrelevante Wassereinspritzung unverzüglich stattfinden kann.By alternating control of the water injectors 6 and the targeted adjustment of the amount of water to be injected is also made possible that with a rapid change in the operating range, such as rapid load jumps, a combustion-relevant water injection can take place immediately.

Die Bestimmung der Notwendigkeit einer Kühlung erfolgt vorzugsweise durch das Erfassen einer Temperatur und/oder eines Drucks in der zweiten Leitung 8 über den Temperatursensor 16 und/oder Drucksensor 15.The determination of the need for cooling preferably takes place by detecting a temperature and / or a pressure in the second line 8th via the temperature sensor 16 and / or pressure sensor 15 ,

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 8 bestimmt. Wenn die geschätzte Temperatur größer als die vorbestimmte Temperaturschwelle ist, wird die Notwendigkeit einer Kühlung bestimmt. Dies ist besonders vorteilhaft bei einem Fehlschlagen des Temperatursensors 16 und/oder Drucksensors 15.The decision as to whether cooling is necessary can preferably be additionally made by means of a calculation model. By the calculation model is advantageously an estimated temperature in the second line 8th certainly. If the estimated temperature is greater than the predetermined temperature threshold, the need for cooling is determined. This is particularly advantageous in case of failure of the temperature sensor 16 and / or pressure sensor 15 ,

Die einzuspritzende Wassermenge kann ferner bevorzugt basierend auf Daten des Wasserfüllstands- und/oder Temperatursensors 18 angepasst werden. So kann beispielsweise die einzuspritzende Wassermenge jedes Wasserinjektors 6 reduziert werden, wenn durch den Wasserfüllstands- und/oder Temperatursensor 18 festgestellt wird, dass der Wasserstand kleiner als eine vorbestimmte Wasserstandschwelle ist und/oder die Temperatur des im Wassertank 5 befindlichen Wassers größer als eine Wassertank-Temperaturschwelle ist.The amount of water to be injected may further preferably based on data of the water level and / or temperature sensor 18 be adjusted. For example, the amount of water to be injected by each water injector 6 be reduced when through the water level and / or temperature sensor 18 it is determined that the water level is less than a predetermined water level threshold and / or the temperature of the water tank 5 water is greater than a water tank temperature threshold.

Durch die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Wassereinspritzvorrichtung erfolgt eine Reduzierung der hohen Temperaturen in der Wassereinspritzvorrichtung 1, insbesondere in den Wasserinjektoren 6, die durch die Abwärme des Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine verursacht werden können. Somit kann der Verschleiß der Wasserinjektoren 6 und der anderen wasserführenden Komponenten der Wassereinspritzvorrichtung 1 reduziert werden.The inventive water injection device and the method according to the invention for operating the water injection device reduce the high temperatures in the water injection device 1 , especially in the water injectors 6 that can be caused by the waste heat of the internal combustion engine of the internal combustion engine. Thus, the wear of the water injectors 6 and the other water-bearing components of the water injection device 1 be reduced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2014/080266 A1 [0002]WO 2014/080266 A1 [0002]

Claims (10)

Wassereinspritzvorrichtung (1) einer Brennkraftmaschine, umfassend: - 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) zum Bestimmen einer 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, und - eine Steuereinheit (10), welche eingerichtet ist, den Wasserinjektor (6) zum Einspritzen von Wasser anzusteuern, wenn ein Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung (14) positiv ist.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 detection and / or determination device (14) for determining a need for cooling of the water injector (6) and / or another water-bearing component of the water injection device (1) from vapor formation outside of operating ranges of the internal combustion engine (2), in which a combustion-related Water injection is necessary, and - A control unit (10) which is adapted to control the water injector (6) for injecting water, when a result of the determination by the detection and / or determination means (14) is positive. Wassereinspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung (14) einen Drucksensor (15) und/oder einen Temperatursensor (16) umfasst, wobei der Drucksensor (15) und/oder der Temperatursensor (16) am Wasserinjektor (6) und/oder an der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung (1) und/oder in einem Leitungsbereich (8) zwischen dem Förderelement (3) und dem Wasserinjektor (6) angeordnet sind.Water injector after Claim 1 , characterized in that the detection and / or determination device (14) comprises a pressure sensor (15) and / or a temperature sensor (16), wherein the pressure sensor (15) and / or the temperature sensor (16) on the water injector (6) and or on the other water-carrying component of the water injection device (1) and / or in a line region (8) between the conveying element (3) and the water injector (6) are arranged. Wassereinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung (14) eingerichtet ist, die Notwendigkeit einer Kühlung des Wasserinjektors (6) und/oder einer Komponente der Wassereinspritzvorrichtung (1) basierend auf einem Berechnungsmodel zu bestimmen.Water injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection and / or determination device (14) is arranged to determine the need for cooling the water injector (6) and / or a component of the water injection device (1) based on a calculation model. Wassereinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wassermenge bei der Wassereinspritzung zur Kühlung der wasserführenden Komponenten einen Wert zwischen 5% und 20% der eingespritzten Kraftstoffmenge beträgt.Water injection device according to one of the preceding claims, characterized in that an amount of water in the water injection for cooling the water-carrying components is between 5% and 20% of the injected fuel quantity. Wassereinspritzvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Wasserinjektoren (6), wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, die Wasserinjektoren (6) der Mehrzahl der Wasserinjektoren (6) zum Einspritzen von Wasser zyklisch anzusteuern, wenn das Ergebnis des Bestimmens durch die Erkennungs- und/oder Bestimmungseinrichtung (14) positiv ist.Water injection device according to one of the preceding claims, characterized by a plurality of water injectors (6), wherein the control unit is arranged to cyclically control the water injectors (6) of the plurality of water injectors (6) for injecting water, if the result of the determination by the detection - and / or determination device (14) is positive. Brennkraftmaschine (2), welche eine Wassereinspritzvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche umfasst.Internal combustion engine (2) comprising a water injection device (1) according to one of the preceding claims. Verfahren zum Betreiben einer Wassereinspritzvorrichtung (1) einer Brennkraftmaschine (2), umfassend ein Förderelement (3) zur Förderung von Wasser, und einen Wasserinjektor (6) zum Einspritzen von Wasser, welcher mit dem Förderelement (3) verbunden ist, wobei die Schritte des Verfahrens umfassen: - Erkennen und/oder Bestimmen einer Notwendigkeit einer Kühlung des Wasserinjektors (6) und/oder einer anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung (1) vor einer Dampfbildung außerhalb von Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine, in denen eine verbrennungsbedingte Wassereinspritzung notwendig ist, und - Einspritzen von Wasser über den Wasserinjektor (6), wenn ein Ergebnis des Erkennens und/oder Bestimmens der Notwendigkeit einer Kühlung positiv ist.Method for operating a water injection device (1) of an internal combustion engine (2), comprising a conveying element (3) for conveying water, and a water injector (6) for injecting water, which is connected to the conveying element (3), the steps of Method include: Detecting and / or determining a need for cooling the water injector (6) and / or another water-bearing component of the water injection device (1) from vapor formation outside operating ranges of the internal combustion engine in which combustion-related water injection is necessary, and - Injecting water through the water injector (6) when a result of detecting and / or determining the need for cooling is positive. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck und/oder eine Temperatur am Wasserinjektor (6) und/oder an der anderen wasserführenden Komponente der Wassereinspritzvorrichtung (1) und/oder in einem Leitungsbereich (8) zwischen dem Förderelement (3) und dem Wasserinjektor (6) erfasst werden.Method according to Claim 7 , characterized in that a pressure and / or a temperature at the water injector (6) and / or at the other water-carrying component of the water injection device (1) and / or in a line region (8) between the conveying element (3) and the water injector (6 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Notwendigkeit einer Kühlung basierend auf einem Berechnungsmodel bestimmt wird.Method according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the need for cooling is determined based on a calculation model. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wassereinspritzvorrichtung eine Mehrzahl von Wasserinjektoren (6) aufweist, wobei die Wasserinjektoren (6) der Mehrzahl der Wasserinjektoren (6) zum Einspritzen von Wasser zyklisch angesteuert werden, wenn ein Ergebnis des Erkennens und/oder Bestimmens der Notwendigkeit einer Kühlung positiv ist.Method according to one of Claims 7 to 9 characterized in that the water injection device comprises a plurality of water injectors (6), the water injectors (6) of the plurality of water injectors (6) being cyclically driven to inject water, if a result of detecting and / or determining the need for cooling is positive.
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