DE102017215168A1

DE102017215168A1 - Fahrzeug mit einer Einspritzvorrichtung für Wasser

Info

Publication number: DE102017215168A1
Application number: DE102017215168.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Bruhn
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-08-30
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere 2-spuriges Straßenfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor mit einer Einspritzvorrichtung für Wasser, einen Tank für das Wasser der Einspritzvorrichtung, eine Klimaanlage mit einer Auffangvorrichtung für in der Klimaanlage anfallendes Wasser, eine wasserführende Leitung von der Auffangvorrichtung zum Tank, und eine Aufbereitungseinheit zwischen der Auffangvorrichtung und dem Tank zum Reinigen des aus der Auffangvorrichtung in den Tank geführten Wassers.

Description

Vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer Einspritzvorrichtung für Wasser.
Die Wassereinspritzung ist ein Verfahren zur Leistungssteigerung von Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen. Um die Maximaltemperatur bei Höchstleistung nicht zu überschreiten, wird demineralisiertes Wasser in den Ansaugtrakt oder direkt in den Zylinder eingespritzt. Die verdunstende Flüssigkeit hat eine kühlende Wirkung und verbessert die Brennraumfüllung und reduziert die Klopfneigung. Auch Einspritzung während des Verbrennungstaktes zur Dampfkrafterzeugung und zur Reduktion der Abgastemperatur ist möglich.
Es ist eine Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Fahrzeug anzugeben, dass bei einfacher Herstellung einen wartungsarmen, effizienten und sicheren Betrieb einer Wassereinspritzung ermöglicht. Durch die Kühlwirkung der Wassereinspritzung ist der Betrieb des Motors mit Lambda 1 auch bei hoher spezifischer Leistung möglich. Durch die Kühlwirkung der Wassereinspritzung ist der Betrieb des Motors mit Lambda 1 auch bei hoher spezifischer Leistung möglich.
Die hier beschriebenen Fahrzeuge sind vorzugsweise 2-spurige Straßenfahrzeuge, insbesondere PKWs. Die Fahrzeuge umfassen einen Verbrennungsmotor mit einer Einspritzvorrichtung für Wasser. Die Einspritzvorrichtung ist dazu ausgebildet, das Wasser in den Ansaugtrakt oder direkt in den Zylinder des Verbrennungsmotors einzuspritzen. Des Weiteren umfassen die Fahrzeuge einen Tank zur Bevorratung des Wassers. Der Tank ist fluidleitend mit der Einspritzvorrichtung verbunden. Etwaige Pumpen zur Förderung des Wassers vom Tank zur Einspritzvorrichtung können an beliebiger Stelle angeordnet werden.
In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, dass das Fahrzeug eine Klimaanlage mit einer Auffangvorrichtung umfasst. Die Auffangvorrichtung ist so angeordnet und dazu ausgebildet, um in der Klimaanlage anfallendes Wasser aufzufangen. Besonders bevorzugt befindet sich die Auffangvorrichtung unter dem Kondensator der Klimaanlage. Die Auffangvorrichtung ist beispielsweise als eine Wanne ausgebildet.
Von der Auffangvorrichtung führt eine wasserführende Leitung zum Tank. Zwischen der Auffangvorrichtung und dem Tank befindet sich eine Aufbereitungseinheit. Die Aufbereitungseinheit ist zum Reinigen des aus der Auffangvorrichtung in den Tank geführten Wassers ausgebildet. Das aus der Klimaanlage stammende Wasser kann verunreinigt sein. Beispielsweise gelangt in einer Waschanlage verunreinigtes Wasser und/oder nicht demineralisiertes Wasser bis in die Auffangvorrichtung. Ferner kann der Staubfilter in der Klimaanlage defekt sein, sodass Schmutz in das Kondenswasser der Klimaanlage eindringen kann. Die Aufbereitungseinheit ist deshalb dazu ausgebildet, das Wasser zu reinigen, bevor es dem Tank zugeführt wird. Dadurch wird im Tank nur gereinigtes Wasser für die Wassereinspritzung bevorratet.
Vorzugsweise umfasst die Aufbereitungseinheit zumindest einen Filter. Besonders bevorzugt umfasst die Aufbereitungseinheit einen Vorfilter und/oder einen Feinfilter und/oder einen Umkehrosmosefilter.
Besonders bevorzugt ist der Filter der Aufbereitungseinheit, beispielsweise bei einem Werkstattaufenthalt des Fahrzeugs, auswechselbar. Wenn die Aufbereitungsanlage mehrere Filter umfasst, ist vorzugsweise zumindest einer der Filter auswechselbar.
Des Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass zumindest ein Filter der Aufbereitungseinheit eine antimikrobielle Beschichtung aufweist.
Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug zwischen der Auffangvorrichtung und dem Tank eine Pumpe zum Fördern des Wassers durch die Aufbereitungseinheit hindurch und in den Tank. Die Pumpe befindet sich insbesondere an der Auffangvorrichtung. Mit der Pumpe wird ausreichend Druck erzeugt, um das Wasser durch den zumindest einen Filter der Aufbereitungseinheit zu fördern.
Zusätzlich oder unabhängig von der oben beschriebenen Nutzung des Wassers aus der Klimaanlage ist vorzugsweise folgende Ausgestaltung des Fahrzeugs vorgesehen:
Das Fahrzeug umfasst eine wasserführende Leitung, die beispielsweise zum Tank oder vom Tank zur Einspritzvorrichtung führt. Die zum Tank führende Leitung dient insbesondere zum Auffüllen des Tanks und beginnt beispielsweise an einem Einfüllstutzen oder der beschriebenen Auffangvorrichtung. Die vom Tank zur Einspritzvorrichtung führende Leitung dient zum Fördern des Wassers aus dem Tank bis zur Einspritzvorrichtung.
Zumindest eine wasserführende Leitung des Fahrzeugs weist einen Siphonabschnitt auf. In diesem Siphonabschnitt sammelt sich, insbesondere wenn die Wassereinspritzung nicht in Betrieb ist, Wasser. Bei entsprechend niedrigen Außentemperaturen kann das Wasser im Siphonabschnitt gefrieren, wodurch die gesamte Anlage zur Wassereinspritzung nicht mehr einwandfrei funktioniert. Deshalb ist bevorzugt vorgesehen, dass im Siphonabschnitt ein Ablassventil angeordnet ist. Das Ablassventil befindet sich insbesondere am Boden des Siphonabschnitts. Das Ablassventil ist zum Ablassen von Wasser aus dem Siphonabschnitt ausgebildet. Das Wasser aus dem Ablassventil kann beispielsweise direkt nach unten auf die Straße oder gegebenenfalls in eine Wanne des Fahrzeugs fließen.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das Fahrzeug einen Fahrzeuglängsträger aufweist, wobei die wasserführende Leitung, beispielsweise vom Einfüllstutzen zum Tank, unter diesem Fahrzeuglängsträger hindurch geführt ist. Der Siphonabschnitt ist dabei unter dem Fahrzeuglängsträger angeordnet. An diesem Siphonabschnitt befindet sich das beschriebene Ablassventil.
Vorzugsweise ist das Ablassventil dazu ausgebildet, sich bei ausreichender Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs zu öffnen.
Dies wird vorzugsweise dadurch erreicht, dass das Ablassventil einen Ventilkörper umfasst, der auf einem Ventilsitz aufliegt. Der Ventilkörper ist vorzugsweise kugelförmig. Der Ventilsitz ist vorzugsweise trichterförmig. Bei ausreichender Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung bewegt sich der Ventilkörper gegenüber dem Ventilsitz aus seiner das Ablassventil verschließenden Position. Dadurch öffnet sich das Ablassventil. Beispielsweise durch die geometrische Gestaltung des Ventilsitzes und/oder beispielsweise durch eine leichte Federbelastung des Ventilkörpers kann sichergestellt werden, dass sich das Ablassventil bei reduzierter Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung selbstständig schließt.
Alternativ ist es auch möglich, das Ablassventil, beispielsweise elektromagnetisch, ansteuerbar auszugestalten und durch ein Steuergerät des Fahrzeugs zu öffnen und zu schließen.
Zusätzlich oder unabhängig von der oben beschriebenen Nutzung des Wassers aus der Klimaanlage und/oder zusätzlich oder unabhängig von dem oben beschriebenen Siphonabschnitt mit Ablassventil ist vorzugsweise folgende Ausgestaltung des Fahrzeugs vorgesehen:
Vorzugsweise umfasst das Fahrzeug zusätzlich zu dem beschriebenen Tank für das Wasser der Einspritzvorrichtung einen Zusatztank. Der Zusatztank ist ebenfalls zur Aufnahme von Wasser für die Einspritzvorrichtung ausgebildet. Der Zusatztank ist auswechselbar im Fahrzeug angeordnet. Insbesondere ist der Zusatztank im Kofferraum des Fahrzeugs auswechselbar angeordnet. Der Zusatztank ist im Fahrzeug so angeordnet, dass er vom Fahrer des Fahrzeugs ohne weiteres ausgewechselt werden kann. Insbesondere ist es möglich, dass der Fahrer den Zusatztank entnimmt, wieder befüllt und wieder einsetzt.
Das Fahrzeug umfasst eine wasserführende Leitung, die vom Zusatztank zum Tank führt. Das Wasser aus dem Zusatztank füllt somit den Tank nach. Vorzugsweise erfolgt die Versorgung der Einspritzvorrichtung mit Wasser lediglich aus dem Tank und nicht direkt aus dem Zusatztank.
Vorzugsweise ist der Zusatztank im Fahrzeug höher angeordnet als der Tank, sodass das Wasser ohne Pumpe vom Zusatztank in den Tank nachfließt.
Das Fahrzeug umfasst vorzugsweise eine Aufnahme für den Zusatztank. An dieser Aufnahme beginnt die zum Tank führende Leitung. Der Zusatztank umfasst ein Anschlussventil, wobei das Anschlussventil dazu ausgebildet ist, durch Einsetzen des Zusatztanks in die Aufnahme selbstständig zu öffnen. Insbesondere wird das Anschlussventil an oder in die fahrzeugseitige Aufnahme gesteckt.
Die fahrzeugseitige Aufnahme kann als fahrzeugseitiges Ventil ausgebildet sein, wobei sich vorzugsweise durch Anstecken des Zusatztanks gleichzeitig das Anschlussventil im Zusatztank und das fahrzeugseitige Ventil öffnen. Beispielsweise sind die Ventilkörper beider Ventile so ausgebildet, dass sie beim Anstecken des Zusatztanks sich gegenseitig in ihre geöffnete Position drücken.
Des Weiteren ist es möglich, dass in der fahrzeugseitigen Aufnahme oder in der zum Tank führenden Leitung ein ansteuerbares Ventil angeordnet ist, das von einem Steuergerät des Fahrzeugs oder durch einen Schwimmer geöffnet und geschlossen werden kann.
So ist es möglich, den Füllstand im Tank, beispielsweise mit einem Schwimmer oder einem elektronischen Sensor, zu erfassen und basierend auf diesem Füllstand das ansteuerbare Ventil der fahrzeugseitigen Aufnahme zu öffnen und zu schließen.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit Klimaanlage,
2 eine wasserführende Leitung im erfindungsgemäßen Fahrzeug mit Siphonabschnitt,
3 den Siphonabschnitt im Detail, und
4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit Zusatztank.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Fahrzeugs 1 mit Verbrennungsmotor 2. An dem Verbrennungsmotor 2 befindet sich eine Einspritzvorrichtung 3 zum Einspritzen von Wasser.
Ferner umfasst das Fahrzeug 1 einen Tank 4 für Wasser. Der Tank 4 ist über eine wasserführende Leitung 5 mit der Einspritzvorrichtung 3 verbunden.
Das Fahrzeug 1 umfasst eine Klimaanlage 10, insbesondere ist der Kondensator der Klimaanlage 10 dargestellt. Unter der Klimaanlage 10 befindet sich eine Auffangvorrichtung 11 in der sich Kondenswasser der Klimaanlage 10 sammelt.
Des Weiteren umfasst das Fahrzeug eine Aufbereitungseinheit 12 mit einem Vorfilter 13 und einem Feinfilter 14. Die beiden Filter 13, 14 sind auswechselbar in der Aufbereitungseinheit 12 angeordnet. Von der Auffangvorrichtung 11 zur Aufbereitungseinheit 12 und von der Aufbereitungseinheit 12 zum Tank 4 führt jeweils eine wasserführende Leitung 5.
In der Auffangvorrichtung 11 befindet sich eine Pumpe 15 zum Fördern des Wassers aus der Auffangvorrichtung 11 durch die Aufbereitungseinheit 12 hindurch bis zum Tank 4.
2 zeigt ein Detail des Fahrzeugs 1. Der Tank 4 und der Verbrennungsmotor 2 mit Einspritzvorrichtung 3 können gemäß 1 ausgebildet sein.
2 zeigt eine wasserführende Leitung 5 die innerhalb des Fahrzeugs beispielsweise von einem Einfüllstutzen zum Tank 4 führt oder zwischen der Auffangvorrichtung 11 und der Aufbereitungseinheit 12 oder zwischen der Aufbereitungseinheit 12 und dem Tank 4 angeordnet ist oder zwischen einem Zusatztank 50 (siehe 4) und dem Tank 4 angeordnet ist.
Die wasserführende Leitung 5 weist einen Siphonabschnitt 30 auf. 2 zeigt eine beispielhafte Anordnung des Siphonabschnitts 30 im Fahrzeug 1: Unter einem Fahrzeuglängsträger 34 des Fahrzeugs 1 verläuft eine Kraftstoffleitung 35 zu einem Kraftstofftank 36. Ferner verläuft unter dem Fahrzeuglängsträger 34 eine wasserführende Leitung 5. Der Siphonabschnitt 30 ist unter dem Fahrzeuglängsträger 34 angeordnet.
3 zeigt im Detail die wasserführende Leitung 5 mit dem Siphonabschnitt 30. Im Siphonabschnitt 30, insbesondere im Boden des Siphonabschnitts 30, befindet sich ein Ablassventil 31. Das Ablassventil 31 umfasst einen trichterförmigen Ventilsitz 33. Im Ventilsitz 33 sitzt ein Ventilkörper 32. Bei entsprechender Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs 1 bewegt sich der Ventilkörper 32 in dem trichterförmigen Ventilsitz 33 aus einer geschlossenen Position und öffnet somit das Ablassventil 31. Bei entsprechend niedriger Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung bewegt sich der Ventilkörper 32 innerhalb des Ventilsitzes 33 selbstständig zurück in seine geschlossene Position.
4 zeigt eine schematische Ansicht des Fahrzeugs 1 mit Verbrennungsmotor 2 und Einspritzvorrichtung 3. Der Tank 4 ist über eine wasserführende Leitung 5 mit der Einspritzvorrichtung 3 verbunden. Des Weiteren führt eine wasserführende Leitung 5 von einer fahrzeugseitigen Aufnahme 51 zum Tank 4.
Die Aufnahme 51 befindet sich in einem Kofferraum 53 des Fahrzeugs 1. Insbesondere ist die Aufnahme 51 in einem Bodenblech des Kofferraums 53 angeordnet.
Im Kofferraum 53 des Fahrzeugs 1 befindet sich ein auswechselbarer Zusatztank 50. Das Wasser aus dem Zusatztank 50 kann in den Tank 4 fließen. Der Zusatztank 50 weist ein Anschlussventil 52 mit einem entsprechenden Ventilkörper auf. Der Ventilkörper wird über eine Feder 55 in seine geschlossene Position gedrückt.
Auch die fahrzeugseitige Aufnahme ist als Ventil mit Feder 55 und Ventilkörper ausgebildet. Die beiden Ventilkörper weisen jeweils einen Anschlag 56 auf. Beim Einsetzen des Zusatztanks 50 in die Aufnahme 51 berühren sich die beiden Anschläge 56, sodass sich die Ventilkörper gegenseitig in ihre geöffnete Position drücken.
Des Weiteren umfasst die fahrzeugseitige Aufnahme 51 eine Dichtung 54 zur flüssigkeitsdichten Aufnahme des Anschlussventils 52
Im Bodenblech des Kofferraums 52 ist eine Mulde 58 ausgebildet, in der sich etwaige Leckagen sammeln.
Der Zusatztank 50 umfasst einen Filter und/oder ein Sieb 57 zur Reinigung des Wassers, welches aus dem Zusatztank 50 durch das Anschlussventil 52 fließt.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Verbrennungsmotor
3: Einspritzvorrichtung
4: Tank
5: wasserführende Leitungen
10: Klimaanlage
11: Auffangvorrichtung
12: Aufbereitungseinheit
13: Vorfilter
14: Feinfilter
15: Pumpe
30: Siphonabschnitt
31: Ablassventil
32: Ventilkörper
33: Ventilsitz
34: Fahrzeuglängsträger
35: Kraftstoffleitung
36: Kraftstofftank
50: Zusatztank
51: Aufnahme/fahrzeugseitiges Ventil
52: Anschlussventil
53: Kofferraum
54: Dichtung
55: Feder
56: Anschlag
57: Filter/Sieb
58: Mulde (auch: Sumpf)

Claims

Fahrzeug (1), insbesondere 2-spuriges Straßenfahrzeug, umfassend • einen Verbrennungsmotor (2) mit einer Einspritzvorrichtung (3) für Wasser, • einen Tank (4) für das Wasser der Einspritzvorrichtung (3), • eine Klimaanlage (10) mit einer Auffangvorrichtung (11) für in der Klimaanlage (10) anfallendes Wasser, • eine wasserführende Leitung (5) von der Auffangvorrichtung (11) zum Tank (4), und • eine Aufbereitungseinheit (12) zwischen der Auffangvorrichtung (11) und dem Tank (4) zum Reinigen des aus der Auffangvorrichtung (11) in den Tank (4) geführten Wassers.
Fahrzeuge nach Anspruch 1, wobei die Aufbereitungseinheit (12) zumindest einen Filter, vorzugsweise einen Vorfilter (13) und/oder einen Feinfilter (14) und/oder einen Umkehrosmosefilter, umfasst.
Fahrzeuge nach Anspruch 2, wobei der zumindest eine Filter eine antimikrobielle Beschichtung aufweist.
Fahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen der Auffangvorrichtung (11) und dem Tank (4), vorzugsweise an der Auffangvorrichtung (11), eine Pumpe (15) zum Fördern des Wassers durch die Aufbereitungseinheit (12) und in den Tank (4) angeordnet ist.
Fahrzeug (1), insbesondere 2-spuriges Straßenfahrzeug, umfassend • einen Verbrennungsmotor (2) mit einer Einspritzvorrichtung (3) für Wasser, • einen Tank (4) für das Wasser der Einspritzvorrichtung (3), • eine wasserführende Leitung (5), die zum Tank (4) führt oder vom Tank (4) zur Einspritzvorrichtung (3) führt, wobei die Leitung (5) einen Siphonabschnitt (30) aufweist, und • ein Ablassventil (31) am Siphonabschnitt (30) zum Ablassen von Wasser aus dem Siphonabschnitt (30).
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das Ablassventil (31) dazu ausgebildet ist, sich bei ausreichender Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs (1) zu öffnen.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das Ablassventil (31) einen Ventilkörper (32), vorzugsweise einen kugelförmigen Ventilkörper, umfasst, der auf einem Ventilsitz (33), vorzugsweise einem trichterförmigen Ventilsitz, aufliegt, wobei der Ventilkörper (32) durch die Längsbeschleunigung und/oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs aus dem Ventilsitz (33) bewegbar ist.
Fahrzeug (1), insbesondere 2-spuriges Straßenfahrzeug, umfassend • einen Verbrennungsmotor (2) mit einer Einspritzvorrichtung (3) für Wasser, • einen Tank (4) für das Wasser der Einspritzvorrichtung (3), • einen auswechselbar im Fahrzeug (1), vorzugsweise im Kofferraum (53), angeordneten Zusatztank (50) für Wasser der Einspritzvorrichtung (3), und • eine wasserführende Leitung (5), die vom Zusatztank (50) zum Tank (4) führt.
Fahrzeug nach Anspruch 8, wobei der Zusatztank (50) im Fahrzeug (1) höher angeordnet ist als der Tank (4), sodass das Wasser ohne Pumpe vom Zusatztank (50) in den Tank (4) nachfließt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 8 oder 9, • wobei im Fahrzeug (1) eine Aufnahme (51) für den Zusatztank (50) angeordnet ist, an der die zum Tank (4) führende Leitung (5) beginnt, • wobei der Zusatztank (50) ein Anschlussventil (52) umfasst, und • wobei das Anschlussventil (52) dazu ausgebildet ist, sich durch Einsetzen des Zusatztanks (50) in die Aufnahme (51) selbstständig zu öffnen.