Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser in eine Brennkraftmaschine.

Aufgrund steigender Anforderungen an reduzierte Kohlenstoffdioxidemissionen werden Brennkraftmaschinen zunehmend hinsichtlich ihres Kraftstoffverbrauchs optimiert. Allerdings können bekannte Brennkraftmaschinen in Betriebspunkten mit hoher Last nicht optimal bezüglich des Verbrauchs 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.

Ein Problem bei bekannten Wassereinspritzsystemen ist eine mögliche Beeinträchtigung ihrer Funktion durch Kontamination, welche durch Verunreinigungen des benutzten Wassers verursacht werden kann. Diese Verunreinigungen fördern die Bildung von Algen und Pilzen sowie das Wachstum von Cyanobakterien, Ace- tobacter oder anderen Mikroorganismen. Die Kontamination bzw. Biokontamination entsteht insbesondere im Wassertank bei länger stehendem Medium. Zur Vermeidung der Kontamination oder zur Aufhebung einer schon bestehenden Konta- mination werden bei bekannten Wassereinspritzsystemen chemische Produkte oder Beschichtungen benutzt. Dies kann allerdings zu einer Fehlfunktion der Komponenten bis hin zum Ausfall sowie zu einer Verstopfung von Filtern führen, welche im Wassereinspritzsystem angeordnet sind. Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es daher, solch einer Kontamination von Wasser anders entgegen zu wirken. Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst, der eine Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser in eine Brennkraftmaschine unter Schutz stellt. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Es wird eine Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser in eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, umfassend einen Tank zur Speicherung und Bereitstellung von Wasser,

mindestens einen Injektor zum Einspritzen des Wassers in die Brennkraftmaschine, welcher mit dem Tank verbunden ist,

eine Steuereinheit zur Ansteuerung des Injektors und

eine Dekontaminationseinheit.

Die Dekontaminationseinheit weist dabei zumindest ein Element mit einer Kontakt- fläche auf, welche unter Ausbildung eines Flächenkontaktes mit dem Wasser dekontaminierend wirkt, um dekontaminiertes Wasser zur Einspritzung bereitzustellen.

Die vorgeschlagene Wassereinspritzvorrichtung wirkt der eingangs erwähnten Kontamination des Wassers entgegen, ohne dabei auf chemische Zusatzstoffe zurückgreifen zu müssen. Die hier beschriebene Dekontaminationswirkung basiert vielmehr auf den chemischen Eigenschaften und der antibakteriellen Wirkung eines die Kontaktfläche bildenden Materials, wie z.B. Silber, das Bakterien und Pilze abtötet. Silber hat bekanntlich eine antibakterielle Wirkung, in dem sich die Sil - ber-lonen an die Bakterien und Pilze andocken und so ihre Atmung und den

Stoffwechsel blockieren. Diese sterben infolge dessen ab.

Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Dekontaminationseinheit zumindest ein Element umfassen, welches aus einem dekontaminierend wirkenden Material ausgebildet ist und dabei die Kontaktfläche bildet.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Dekontaminationseinheit zusätzlich oder alternativ dazu zumindest ein Element mit einer Kon- taktfläche umfassen, welche durch eine dekontaminierend wirkende Material- beschichtung auf einem Trägermaterial bereitgestellt ist.

Das Element kann dabei als eine Platte und/oder als ein Ring ausgebildet sein, welche bzw. welcher die Kontaktfläche bildet.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch ein als Leitung oder ein als Leitungsabschnitt ausgebildetes Element vorgesehen sein, welche bzw. welcher die dekontaminierend wirkende Kontaktfläche bildet.

Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch ein als Leitung oder ein als Leitungsabschnitt ausgebildetes Element vorgesehen sein, welche bzw. welcher ein quer zur Durchströmungsrichtung der Leitung oder des Leitungsabschnitts angeordnetes Gitter umfasst, welches die dekontaminierend wirkende Kontaktfläche bildet.

Die Dekontaminationseinheit kann dabei z.B. den zuvor genannten Tank umfassen, der als solcher zumindest abschnittsweise die Kontaktfläche bilden kann. Der Tank selbst kann dabei z.B. aus Kunststoff ausgebildet und auf der dem Wasser zugewandten Seite mit z.B. einer Silberbeschichtung versehen sein.

Die Dekontaminationseinheit kann ferner alternativ oder zusätzlich dazu ein Fördermodul zur Förderung des Wassers umfassen, welches die zumindest eine Kontaktfläche bildet. Das Fördermodul umfasst dabei eine Pumpenstufe sowie einen die Pumpenstufe antreibenden Elektromotor.

Die Dekontaminationseinheit kann ferner alternativ oder zusätzlich dazu zumindest ein Filterelement aufweisen, welches ein dekontaminierend wirkendes Filtermaterial umfasst. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die mindestens eine Kontaktfläche eingerichtet sein, unter Ausbildung des Flächenkontaktes mit dem Wasser eine kolloidale Substanz freizusetzen. Bei einer solch kolloidalen Substanz kann es sich z.B. um eine ganz spezielle Form von Silberpartikeln handeln. Dies sind allerkleinste Partikel aus Silber, die in Wasser gebunden - nicht gelöst sind. Um diese Kleinstbestandteile herzustellen wird das Silber über unterschiedliche Verfahren zerkleinert, etwa in entsprechenden Kolloidmühlen oder über chemische Verfahren. Kolloidales Silber wirkt gegen Bakterien oder Pilze.

Zur Ausbildung der zumindest einen Kontaktfläche wird dabei eine Verwendung der Metalle Silber, Kuper und/oder Messing vorgeschlagen. Alternativ oder zusätzlich dazu können auch andere Materialien zur Anwendung kommen, die sich zur Dekontamination von Wasser eignen.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zuvor vorgeschlagene Dekontamination durch eine Anwendung von Ultraviolettstrahlung unterstützt werden. Zu diesem Zweck kann die Dekontaminationseinheit zumindest eine UV-Lampe zur Bestrahlung des Wassers mit UV-Licht umfassen, welche über die Steuereinheit ansteuerbar ist. Die UV-Lampe kann dabei an verschiedenen Stellen der Wassereinspritzvorrichtung angebracht sein, etwa im und/oder außerhalb des Tanks.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Zeichnung

ist: Fig.1 eine stark vereinfachte schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig.2 eine vereinfachte schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig.3 eine stark vereinfachte, schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, und Fig.4 eine stark vereinfachte, schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig.1 und Fig.2 eine Vorrichtung 1 zum Einspritzen von Wasser in eine Brennkraftmaschine 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel im Detail beschrieben. Insbesondere wird die Brennkraftmaschine 2 nach dem Otto-Prinzip und mit Benzindirekteinspritzung betrieben. In Fig .1 ist die Brennkraftmaschine 2 schematisch dargestellt, welche eine Vielzahl von Zylindern aufweist. Die Brennkraftmaschine 2 umfasst pro Zylinder einen Brennraum 20, in welchem ein Kolben 21 hin und her bewegbar ist. Ferner weist vorzugsweise die Brenn kraftmasch ine 2 pro Zylinder einen Einlasskanal 22 auf, über welchen Luft zum Brennraum 20 zugeführt wird. Abgas wird über einen Ab- gaskanal 23 abgeführt. Hierzu sind am Einlasskanal 22 ein Einlassventil 25 und am Abgaskanal 23 ein Auslassventil 26 angeordnet.

Das Bezugszeichen 24 bezeichnet ferner ein Kraftstoffeinspritzventil.

Am 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 ist ein Wasserinjektor 6 pro Zylinder vorgesehen. Alternativ

kann zur besseren Aufbereitung oder zur Erhöhung der pro Verbrennungszyklus maximal

einspritzbaren Wassermenge ein Wasserinjektor pro Einlassventil angeordnet sein.

In Fig.2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Einspritzung von Wasser gezeigt. Die Wassereinspritzvorrichtung 1 umfasst ein als Pumpe ausgebildetes Förderelement 3 und einen elektrischen Antrieb 4 zum Antreiben der Pumpe 3. Des Weiteren ist ein Wassertank 5 vorgesehen, welcher durch eine erste Leitung 7 mit der Pumpe 3 verbunden ist. Eine zweite Leitung 8 verbindet die Pumpe 3 mit einem Verteiler 9 bzw. einem Rail, an welchem eine Vielzahl von Wasserinjektoren 6 angeschlossen ist. Zum Einspritzen von Wasser wird das Wasser aus dem Wassertank 5 durch die Pumpe 3 in die Wasserinjektoren 6 zugeführt. Dafür wird bevorzugt ein Kondensat einer Klimaanlage 19 verwendet, wozu die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Einspritzung von Wasser eine Füllleitung 1 1 aufweist.

Alternativ oder zusätzlich zum Kondensat kann deionisiertes Wasser aus einem nicht gezeigten Nachfülltank in den Wassertank 5 gefördert werden. In der Füllleitung 1 1 sind ein erstes Filterelement 16 und in der ersten Leitung 7 ein zweites Filterelement 17 angeordnet.

Zum Einstellen des gewünschten Systemdrucks im Verteiler 9 ist ein Druckregler 15 in der Form einer Blende in einer Rücklaufleitung 13 angeordnet, welche die zweite Leitung 8 mit dem Wassertank 5 verbindet. Alternativ kann der Druckregler 15 als Rückschlagventil ausgebildet sein. Zur Druckregelung ist ferner ein Drucksensor 14 in der zweiten Leitung 8 vorgesehen.

Der Wassertank 5 ist in 2 mit Wasser bei einem Maximalwasserspiegel S dargestellt. Innerhalb des Wassertanks 5 ist erfindungsgemäß eine UV-Lampe 12 an- geordnet. Die UV-Lampe 12 ist eingerichtet, Ultraviolettstrahlung abzugeben und wird über die Steuereinheit

10 eingeschaltet, um das Wasser im Wassertank 5 zu dekontaminieren. Die UV-Lampe 12 wird in diesem Ausführungsbeispiel periodisch in vorbestimmten Intervallen eingeschaltet. Alternativ kann die UV-Lampe 12 dauerhaft betrieben werden, um sicherzustellen, dass keine Kontamination im Wassertank 5 geschieht.

Des Weiteren ist die UV-Lampe 12 im Wassertank 5 verstellbar angeordnet. Somit kann die UV-Lampe 12 je nach Anwendung derart positioniert werden, dass eine optimale Dekontamination des Wassers erfolgt.

Ferner ist ein Füllstandsensor 18 in der Vorrichtung 1 vorgesehen. Der Füllstandsensor 18 dient zum Erkennen eines Wasserfüllstands des Wassertanks 5. Der erkannte Wasserfüllstand kann zur Steuerung der UV-Lampe 12 dienen. So kann z.B. ein Zeitpunkt und/oder die Dauer der Einschaltung der UV-Lampe 12 abhängig vom erkannten Wasserfüllstand

festgelegt werden. Außerdem kann die UV-Lampe 12 basierend auf dem erkannten Wasserfüllstand so verstellt werden, dass die UV-Lampe 12 z.B. immer unterhalb des aktuellen Wasserspiegels im Wassertank 5 ist.

Durch die UV-Lampe 12 wird ermöglicht, dass das Wasser der Wassereinspritzvorrichtung 1 in ökologisch sicherer und einfacher Weise desinfiziert wird. Somit kann ferner eine Verstopfung der Filterelemente 16, 17 vermieden werden, was dazu führt, dass die benötigte zu einspritzende Wassermenge zur Verfügung steht. Somit wird eine ausfallsichere Funktion

der Brennkraftmaschine 2 sichergestellt.

Die Fig.3 zeigt eine stark vereinfachte Ansicht der Wassereinspritzvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei welcher einige Komponenten der Vorrichtung 1 weggelassen sind. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel von Fig .1 und Fig.2 grundsätzlich dadurch, dass die UV-Lampe 12 im Wassertank 5 oberhalb des Maximalwasserspiegels S angeordnet ist. Diese Anordnung bietet den Vorteil einer schnellen und gleichmäßigen Bestrahlung des im Wassertank 5 befindlichen

Wassers. Da die UV-Lampe 12 nicht im Wasser eingesenkt ist, können zusätzliche Kosten wegen einer komplizierten Abdichtung der UV-Lampe 12 vermieden werden. Weiterhin ist das zweite Filterelement 17 unterhalb des Maximalwasserspiegels S positioniert. Somit kann das zweite Filterelement 17 durch die UV-Lampe 12 dekontaminiert werden.

In Fig.4 ist eine Vorrichtung 1 zur Einspritzung von Wasser gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Hierbei ist die UV-Lampe

12 an der Füllleitung 1 1 angeordnet. Die Füllleitung 1 1 verbindet die Klimaanlage 19, insbesondere einen Verdampfer der Klimaanlage 19, mit dem Wassertank 5. Ferner ist vorzugsweise die UV-Lampe 12 in Richtung der Zuführung des Wassers in den Wassertank 5 vor dem ersten Filterelement 16 angeordnet. Die UV-Lampe 12 wird eingeschaltet, wenn Wasserkondensat aus der Klimaanlage 19 in den Wassertank 5 zugeführt wird. Somit findet eine gezielte Dekontamination des Wassers statt, wodurch eine Kostenersparnis der Betriebskosten möglich ist.

Obwohl die Wassereinspritzvorrichtung 1 gemäß der beschriebenen Ausführungs- beispiele nur eine UV-Lampe 12 aufweist, ist im Rahmen der Erfindung möglich, eine Vielzahl von UV-Lampen zu benutzen, welche in den Leitungen 7, 8, 1 1 und 13 und im Wassertank 5 angeordnet sein können. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das einzuspritzende Wasser jederzeit dekontaminiert ist. Dies bewirkt eine ausfallsichere Funktion der Brennkraftmaschine 2.

Zusätzlich oder alternativ zur zuvor beschriebenen UV-Bestrahlung kann zumindest eines der Elemente der zuvor beschriebenen Wassereinspritzvorrichtungen als Teil einer Dekontaminationseinheit eine Kontaktfläche aufweisen, welche unter Ausbildung eines Flächenkontaktes mit dem Wasser dekontaminierend wirkt, um de- kontaminiertes Wasser zur Einspritzung bereitzustellen. Zu diesem Zweck kann das

Element aus einem dekontaminierend wirkenden Material ausgebildet sein und dabei die Kontaktfläche bilden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann das Element eine Kontaktfläche umfassen, welche durch eine dekontaminierend wirkende Ma- terialbeschichtung auf einem Trägermaterial bereitgestellt sein kann.

Auch diese Art der Dekontamination verläuft gänzlich ohne die Zuhilfenahme von chemischen Zusatzstoffen. Sie ist sogar gegenüber der UV-Bestrahlung insofern vorteilhaft, als sie keine Versprödung von aus Kunststoff hergestellten Elementen der Wassereinspritzvorrichtung begünstigt. Diese alternative Dekontaminations- Wirkung basiert vielmehr auf den chemischen Eigenschaften und der antibakteriellen Wirkung eines die Kontaktfläche bildenden Materials, wie z.B. Silber, das Bakterien und Pilze abtötet. Nach einer weiteren Ausführungsform können z.B. die zuvor beschriebenen Leitungen 7, 8 und/oder der Tank 5 als Teil einer Dekontaminationseinheit ausgebildet sein und die besagte Kontaktfläche zur Dekontamination bereitstellen. Zusätzlich oder alternativ dazu können z.B. die Leitungen 7, 8 im Inneren ein quer zu deren Durchströmungsrichtung angeordnetes Gitter umfassen, welches die dekontaminierend wirkende Kontaktfläche bildet und vom Wasser umströmt wird. Der Tank 5 kann z.B. aus Kunststoff ausgebildet und auf der dem Wasser zugewandten Seite zumindest abschnittsweise mit z.B. einer Silberbeschichtung versehen sein, um die besagte Kontaktfläche entweder zu bilden oder mit zu bilden.

Die Dekontaminationseinheit kann ferner alternativ oder zusätzlich dazu das Fördermodul 3 zur Förderung des Wassers umfassen, welches die zumindest eine Kontaktfläche bildet und/oder mit bildet. Das Fördermodul umfasst dabei eine Pumpenstufe sowie einen die Pumpenstufe antreibenden Elektromotor.

Die Dekontaminationseinheit kann ferner alternativ oder zusätzlich dazu z.B. zumindest eines der Filterelemente 16, 17 aufweisen, welches ein dekontaminierend wirkendes Filtermaterial, etwa Silber umfassen kann. Zur Ausbildung der zumindest einen Kontaktfläche wird dabei eine Verwendung der

Metalle Silber, Kuper und/oder Messing vorgeschlagen. Alternativ oder zusätzlich dazu können auch andere Materialien zur Anwendung kommen, die sich zur Dekontamination von Wasser eignen. Dies können auch Metalllegierungen sein, wie etwa Silber- und/oder Kupferlegierungen.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann z.B. innerhalb des Tanks 5 ein solch dekontaminierend wirkendes Element, etwa in Gestalt einer Platte angeordnet sein und zumindest eine Kontaktfläche bereitstellen, die so eingerichtet sein kann, dass sie unter Ausbildung des Flächenkontaktes mit dem Wasser eine kol- loidale Substanz freisetzt. Dabei kann es sich z.B. um allerkleinste Partikel aus

Silber handeln, die in Wasser gebunden - nicht gelöst sind. Derartiges kolloidales Silber wirkt gegen Bakterien und Pilze. Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert wurden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere in Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlas- sen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.