Die Erfindung betrifft einen Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff und einer Zu- satzflüssigkeit in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei der Injektor ein erstes Magnetventil mit einer ersten Düsennadel aufweist.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, bei welchem ein erstes Magnetventil mit einer ersten Düsennadel zur Einspritzung einer Flüssigkeit oder eines Gemischs in den Brennraum bereitgestellt wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung des Injektors zur Erzeugung einer isolierenden Dampfschicht in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine.

Durch immer höhere spezifische Leistungen sind Verbrennungsmotoren bzw. Brennkraftmaschinen immer stärkeren thermischen Belastungen ausgesetzt. Bekannt ist es, dass bei Brennkraftmaschinen in Betriebszuständen mit hoher Last, beispielsweise zum Erzeugen der maximalen Motorleistung oder des maxi- malen Drehmoments, eine sogenannte Volllastanreicherung bzw. Volllastanfettung vorgenommen wird. In diesem Fall wird der Verbrennungsluft mehr Kraftstoff zu- gegeben, als mit der in der Luft vorhandenen Menge von Sauerstoff vollständig im Brennraum der Brennkraftmaschine verbrannt werden kann.

Diese Volllastanfettung wird beispielsweise zum Bauteilschutz während des Voll- lastbetriebs einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Durch den zusätzlichen einge- spritzten Kraftstoff wird die Wärmekapazität des sich im Brennraum bildenden Kraftstoff-Luft-Gemischs erhöht. Infolge dessen sinkt die Temperatur im Brenn- raum der Brennkraftmaschine ab und die einzelnen Bauteile bzw. Baugruppen der Brennkraftmaschine werden geschont.

Der hierfür zusätzlich eingespritzte Kraftstoff hat jedoch Nachteile in Hinsicht auf den Verbrauch und den Emissionsausstoß der Brennkraftmaschine. Da die Vollla- stanfettung, beispielsweise für den Volllastbetrieb, einen negativen Einfluss auf die einzuhaltenden Emissionswerte hat, sind Entwickler bestrebt, andere Maßnahmen zur Absenkung der Temperatur im Brennraum der Brennkraftmaschine zu finden.

Eine der hierfür geeigneten Maßnahmen ist das Einbringen bzw. Einspritzen von Zusatzflüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser, in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Derartige Einspritzungen von Zusatzflüssigkeiten bzw. eine Was- sereinspritzung ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt.

In diesem Zusammenhang sind auch aktuelle Entwicklungen bekannt, bei welchen Wasser in ein Saugrohr einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Anschließend wird das derart gebildete Wasser-Luft-Gemisch durch den Kolben angesaugt und gelangt somit in den Brennraum der Brennkraftmaschine.

Eine derartige Saugrohreinspritzung bietet aber einige Nachteile hinsichtlich einer sogenannten Ladungsschichtung.

Unter einer Ladungsschichtung wird die örtlich unterschiedliche Verteilung bzw. Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum der Brennkraftma- schine bezeichnet. Bei dieser Methode, welche auch als Schichtladung bezeichnet wird, ist es vorgesehen, dass sich beispielsweise in einem Bereich einer Zündker- ze ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch befindet, während der übrige Brenn- raum mit einem mageren und somit schwer zündfähigen Gemisch befüllt ist.

Einerseits ist das Wasser mehr oder weniger homogen in der Luft und damit auch im Brennraum des Zylinders verteilt. Zum anderen ist eine genaue Dosierung der Wassermenge von Hub zu Hub der Brennkraftmaschine sehr schwierig.

Aus dem Stand der Technik sind Injektoren bzw. Einspritzventile bekannt, welche bei verschiedenen Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine die beispielswei- se von einem Steuergerät berechnete Kraftstoffmenge exakt einspritzen.

Derartige Injektoren werden beispielsweise elektromagnetisch betätigt. Ein Steuergerät errechnet und steuert die elektrischen Impulse zum Öffnen und Schließen der Injektoren anhand von aktuellen Sensordaten des Betriebszustands der Brennkraftmaschine sowie hinterlegten Algorithmen. Derartige Injektoren weisen einen Ventilkörper auf, in welchem ein sogenanntes Magnetventil, bestehend aus einer Magnetwicklung bzw. Magnetspule, einer Führung für eine Düsennadel und einer Düsennadel, angeordnet ist. Wird die Magnetwicklung mit einer Spannung beaufschlagt, hebt sich die Düsennadel von ihrem Ventilsitz ab und gibt eine Prä- zisionsbohrung frei. In diesem Fall kann der beispielsweise unter Druck stehende Kraftstoff durch die Präzisionsbohrung in den Brennraum einer Brennkraftmaschi- ne eingespritzt werden, wobei er sich in Abhängigkeit der Geometrie der Präzisi- onsbohrung im Brennraum verteilt. Ohne eine angelegte Spannung wird die Dü- sennadel durch eine Feder auf den Ventilsitz gedrückt und verschließt die Präzisi- onsbohrung. Somit wird kein Kraftstoff eingespritzt.

Die Durchflussmenge des Kraftstoffs ist bei einem geöffneten Injektor durch die Präzisionsbohrung und die aktuellen Druckverhältnisse genau definiert und kann somit durch eine Beeinflussung der Öffnungszeit des Injektors durch das Steuer- gerät sehr exakt gesteuert werden. Derartige Injektoren können sehr schnell und genau geschaltet werden und ermöglichen somit eine präzise Einspritzung von Kraftstoffen oder Zusatzflüssigkeiten. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, derartige Injektoren bzw. Einspritzventile, auch als Einspritzdüse bezeichnet, sowohl in den Ansaugtrakt als auch direkt im Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine anzuordnen.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Anordnungen und Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoffen oder Kraftstoffen und Zusatzflüssigkeiten mittels Injek- toren oder Einspritzventilen bekannt.

Aus der DE 196 25 698 A1 ist eine Einspritzeinrichtung zum kombinierten Ein- spritzen von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit bekannt. Als eine derartige Zu- satzflüssigkeit ist insbesondere Wasser vorgesehen.

Die Aufgabe besteht darin, eine Einspritzeinrichtung anzugeben, mittels welcher der bekannte Aufwand eines Zusatznockens entfällt, wobei die Dosierung der Kraftstoffeinspritzmenge wesentlich universaler und in Abhängigkeit von vielfälti gen Parametern gesteuert werden kann. Außerdem soll es erreicht werden, dass weiterhin die Dosierung der Zusatzflüssigkeit gleicherweise mittels eines Magnetventils gesteuert wird und mehrere Parameter berücksichtigen kann. Zur Lösung ist es bei einer derartigen Einspritzeinrichtung mit einem Einspritzven- til bzw. Injektor vorgesehen, dass als Kraftstoffhochdruckquelle eine Hochdruck- förderpumpe vorgesehen ist, die einen Hochdruckspeicher versorgt, in dem ein bestimmter Druck eingestellt wird und aus dem jeweils der für die Kraftstoffein- spritzung bestimmte Kraftstoff, gesteuert durch das einem jeden Einspritzventil zugeordnete Steuerventil, entnommen wird.

Als besonders vorteilhaft beschrieben ist, dass die Förderung der Zusatzflüssigkeit nicht mehr von den Arbeitstakten eines einzelnen Pumpenkolbens abhängig ist wie beim Stand der Technik, sondern mittels des elektrisch gesteuerten Ventils und dem immer zur Verfügung stehenden Kraftstoffhochdruck für den erforderli- chen Zeitpunkt in dem Kraftstoffeinspritzventil vorgelagert werden kann.

Offenbart ist auch, dass ein Hochdruckspeicher vorgesehen ist und somit vorteil- haft der Einspritzdruck jederzeit in festgelegter Höhe zur Verfügung steht. Außer- dem kann mittels der ein Elektromagnetventil aufweisenden Zumesseinrichtung eine exakt in Menge und Einspritzzeitpunkt gesteuerte Einspritzung erfolgen.

In der DE 197 46 489 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftma- schine beschrieben, mittels derer der Nachteil bekannter Kraftstoffeinspritzanla- gen, welcher darin besteht, dass für jeden einzelnen Injektor zur Mengendosie- rung der Zusatzflüssigkeit ein aufwendiges und relativ teures 3/2-Wegeventil so- wie für die Steuerung der Dieseleinspritzmenge ein weiteres 3/2-Wegeventil benö- tigt wird, soll überwunden werden.

Hierfür ist vorgesehen, dass ein erstes 2/2-Wegeventil in der Einspritzleitung zwi- schen dem Common-Rail-Druckspeicher und dem Druckraum und ein zweites 2/2- Wegeventil, dessen Eingang über eine Zufuhrleitung mit der Einspritzleitung an einer Stelle zwischen dem ersten 2/2-Wegeventil und dem Druckraum und dessen Ausgang über eine Abfuhrleitung mit der Kraftstoff-Niederdruckseite verbunden ist, angeordnet sind.

Aus der DE 197 47 268 A1 ist eine Zweistoffdüse zur Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit in eine Brennkammer einer Brennkraftmaschine be- kannt. Die zu überwindenden Nachteile des bekannten Standes der Technik bestehen darin, dass es bei bekannten Zweistoffdüsen bzw. Injektoren zu einer Vermischung von Kraftstoff und Zusatzflüssigkeit kommt, also in der Regel von Diesel mit Wasser, was in den Bautrakten vor und nach den Einspritzdüsen erfolgen kann. Außerdem kann die Einspritzung prinzipiell immer nur schichtweise erfolgen, also beispielsweise können Kraftstoff und Zusatzflüssigkeit nicht parallel einge- spritzt werden.

Zur Überwindung dieser Nachteile wird ein Düsenkörper angegeben, welcher min- destens eine Zulaufbohrung für die Zufuhr von unter Hochdruck stehendem Kraft- stoff in die Zweistoffdüse sowie Düsenbohrungen zum Einspritzen des Kraftstoffes aus der Zweistoffdüse in die Brennkammer aufweist, wobei um den Düsenkörper herum ein Mantel, vorzugsweise aus Metall, angeordnet ist, der mindestens einen an die Außenseite des Düsenköpers angrenzenden, insbesondere um den Dü- senkörper herumverlaufenden Hohlraum zur Aufnahme von Zusatzflüssigkeit um schließt, und wobei eine Zufuhrleitung für die Zufuhr von unter Druck stehender Zusatzflüssigkeit in den Hohlraum sowie eine oder mehrere Einspritzdüsen zum Einspritzen von Zusatzflüssigkeit aus dem Hohlraum in die Brennkammer vorge- sehen sind.

Damit ist eine Vermischung von Kraftstoff mit Zusatzflüssigkeit vor dem eigentli- chen Einspritzen ausgeschlossen. Die beiden Fluide können sich höchstens im Brennraum der mit der erfindungsgemäßen Zweistoffdüse ausgerüsteten Brenn- kraftmaschine treffen.

Ein Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass zur Einspritzung eines Kraftstoffs und einer Zusatzflüssigkeit oft zwei Injektoren, welche auch zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sein können, benötigt werden. Außerdem sind der Aufbau und die Steuerung derartiger Injektoren teilweise sehr aufwendig. Auch kann die Gemischbildung im Brennraum der Brennkraftmaschine nur unzu- reichend gesteuert werden.

Somit besteht ein Bedarf an einem verbesserten, robusten und kostengünstig herzustellenden Injektor, welcher die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, einen Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit anzugeben, welcher einen platzsparen- den einfachen Aufbau aufweist und mit welchem eine präzise Einspritzung eines Kraftstoffs und einer Zusatzflüssigkeit in den Brennraum einer Brennkraftmaschine erfolgen kann.

Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß dem Patent- anspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 6 angegeben.

Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Pa- tentanspruch 7 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen 8 bis 10 angegeben.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Verwendung des Injektors mit den Merkma- len gemäß dem Patentanspruch 11 der selbstständigen Patentansprüche gelöst.

Die Erfindung sieht vor, dass der erfindungsgemäße Injektor im Gegensatz zu herkömmlichen elektromagnetisch arbeitenden Injektoren aus dem Stand der Technik nicht mit einem Magnetventil, sondern mit zwei Magnetventilen ausgestat- tet ist. Hierbei ist es vorgesehen, dass ein erstes Magnetventil zur Einspritzung bzw. Dosierung einer Zusatzflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, vorgesehen ist, während ein zweites Magnetventil zur Einspritzung bzw. Dosierung eines Kraftstoffs vorgesehen ist. Das erste und das zweite Magnetventil weisen jeweils mindestens die Bestandteile Magnetspule, Führung für eine Düsennadel und eine Düsennadel auf. Somit beinhaltet der erfindungsgemäße Injektor zwei unabhängig voneinander steuerbare Fluidpfade.

Vorgesehen ist es, den Injektor mit einem ersten Anschluss zum Zuführen einer Zusatzflüssigkeit in einem Bereich seiner Längsachse auszuführen.

Vorgesehen ist es weiterhin, den Injektor mit einem zweiten Anschluss zum Zufüh- ren eines Kraftstoffs in einem seitlichen Bereich des Injektors auszuführen. Dieser zweite Anschluss kann beispielsweise in einem mittigen Bereich der Außenwand des Injektors angebracht sein, wobei der zweite Anschluss in einem Winkel zur Längsachse ausgerichtet angeordnet sein kann. Ein derartiger Winkel kann im Bereich zwischen 15° und 75° zur Längsachse des Injektors, vorzugsweise in ei- nem Winkel von 45° zur Längsachse des Injektors, liegen.

Vorgesehen ist es, dass durch eine Ansteuerung der ersten Magnetspule des er- sten Magnetventils eine erste Düsennadel geöffnet werden kann, durch welche eine Zusatzflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, strömen kann. Ohne diese elektrische Ansteuerung wird die erste Düsennadel, wie aus dem Stand der Tech- nik bekannt, mittels einer ersten Feder mit ihrer beispielsweise kegelförmigen Spitze gegen eine ebenfalls kegelförmig endende Wasserkammer, welche mit dem ersten Anschluss verbunden ist, gedrückt und derart verschlossen. Diese erste Düsennadel ist entlang einer Längsachse des Injektors ausgerichtet ange- ordnet.

Vorgesehen ist es, dass eine zweite Düsennadel eines zweiten Magnetventils ebenfalls auf der Längsachse des Injektors ausgerichtet angeordnet ist, wobei die zweite Düsennadel zwischen der ersten Düsennadel und dem Brennraum platziert im Injektor angeordnet wird.

Ebenfalls vorgesehen ist es, dass die zweite Düsennadel eine beispielsweise mit- tig auf der Längsachse angeordnete Längsbohrung aufweist, durch welche die aus dem ersten Magnetventil austretende Zusatzflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, strömen und derart in die Brennkammer der Brennkraftmaschine gelangen kann. Derart kann das erste Magnetventil, beispielsweise unabhängig von der Funktionsweise des zweiten Magnetventils, eine Zusatzflüssigkeit, wie beispiels- weise Wasser, dosiert in den Brennraum einspritzen.

Vorgesehen ist außerdem, dass über den zweiten Anschluss ein Kraftstoff in die Kraftstoffkammer des Injektors, welche von der zweiten Düsennadel verschlossen wird, einströmen kann. Derartige Kammern für eine Bevorratung von Kraftstoff bzw. einer Zusatzflüssigkeit bieten den Vorteil, Druckschwankungen auszuglei- chen.

Durch eine Ansteuerung der zweiten Magnetspule des zweiten Magnetventils wird die zweite Düsennadel geöffnet und Kraftstoff kann aus der Kraftstoffkammer des Injektors über die Düse an der Spitze der zweiten Düsennadel in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden. Ohne diese elektrische Ansteuerung wird die zweite Düsennadel des zweiten Ma- gnetventils mittels einer zweiten Feder mit ihrer beispielsweise kegelförmigen Spitze gegen eine ebenfalls kegelförmig endende Kraftstoffaustrittsdüse des Injek- tors gedrückt und derart verschlossen.

Hierbei kann es vorgesehen sein, dass sich die erste Düsennadel zum Öffnen der Öffnung für ein Einspritzen einer Zusatzflüssigkeit in Richtung vom Brennraum wegbewegen muss, während sich die zweite Düsennadel zum Öffnen der Öffnung für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum in Richtung zum Brennraums hinbewegen muss.

Vorgesehen sein kann es ebenfalls, dass ein Gehäuse des Injektors dreiteilig auf- gebaut ist und mittels einer ersten und einer zweiten Überwurfmutter zusammen- gefügt und mechanisch stabil fixiert wird.

Mittels eines Positionierungsbolzens wird sichergestellt, dass die Kraftstoffbohrun gen im unteren und mittleren Gehäuse axial zueinander ausgerichtet sind.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, bewirken die erste und die zweite Feder eine Rückstellkraft, mittels welcher die erste und die zweite Düsennadel nach Rücknahme der Magnetkräfte der ersten und der zweiten Magnetspule wie- der in ihre jeweilige Ausgangsposition gedrückt werden. Vorgesehen ist auch eine Stopfbuchse, an welcher sich die erste Feder abstützt, um ihre Funktion zu reali- sieren, da diese erste Feder in einem Zuflusskanal zwischen der ersten Düsenna- del und dem ersten Anschluss angeordnet ist.

Vorgesehen ist es auch, die untere zweite Düsennadel aus mehreren Teilen zu fertigen, um eine einfache Montage des Injektors zu gewährleisten.

Beispielsweise kann die zweite Düsennadel ein Gewinde aufweisen, auf welches ein Anker geschraubt werden kann. Eine Sicherung der Position dieses Ankers kann beispielsweise mittels einer Kontermutter oder einem alternativen Siche- rungselement erfolgen.

Der erfindungsgemäße Injektor ermöglicht eine voneinander unabhängige Ein- spritzung eines Kraftstoffs und einer Zusatzflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser. Zur Ansteuerung des Injektors können eine Steuereinheit sowie bekannte Syste- me zur Zufuhr eines Kraftstoffs bzw. einer Zusatzflüssigkeit vorgesehen werden. Wie üblich, können der Kraftstoff und die Zusatzflüssigkeit mit einem Druck verse- hen dem Injektor zugeführt werden.

Vorgesehen ist es auch, dass der erfindungsgemäße Injektor vorteilhaft zur Er- zeugung einer örtlich unterschiedlichen Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft- Gemischs, also beispielsweise einer Ladungsschichtung, im Brennraum der Brennkraftmaschine verwendet wird.

Dabei erfolgt in der frühen Ansaugphase eine der Kraftstoffeinspritzung, welche mittels des zweiten Magnetventils vorgenommen wird, vorgelagerte Wasserein- spritzung, welche mittels des ersten Magnetventils vorgenommen wird.

Durch eine Verdampfung des eingespritzten Wassers kann eine isolierende Dampfschicht ausgebildet werden, welche den nachfolgend eingespritzten Kraft- stoff und somit das Kraftstoff-Luft-Gemisch umgibt bzw. umhüllt. Im Zeitpunkt der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum der Brennkraftmaschine bildet die isolierende Dampfschicht eine Isolationsschicht zur Zylinderwand und zum Kolben hin aus. Hierdurch wird eine Verringerung der Wandwärmeverluste über die Zylinderwände erreicht.

Möglich ist es auch, eine benötigte Menge eines Kraftstoffs mittels mehrerer Einspritzungen innerhalb einer Ansaugphase der Brennkraftmaschine in den Brennraum einzubringen.

Nachfolgend werden einige Vorteile der vorliegenden Erfindung aufgelistet:

• Reduzierung der Wandwärmeverluste durch Einbringen einer isolierenden Dampfschicht in den Brennraum, welche das Kraftstoff-Luft-Gemisch zu mindest teilweise umhüllt.

• Bessere Füllung des Brennraums durch Ladungskühlung.

• Anheben des effektiven Verdichtungsverhältnisses durch Wassereinbringung.

• Potentiell mehr Energie im Abgas für eine Energierückgewinnung.

• Verschiebung hin zur optimalen Verbrennungsschwerpunktlage von ca. 8° Kurbelwinkel nach dem oberen Totpunkt kann durch eine geringere Spitzentemperatur erreicht werden. • Landungsbewegungsoptimierung durch Einbringung von kinetischer

Energie (Entdrosselung).

Die zuvor erläuterten Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sind nach sorgfältigem Studium der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der hier bevorzugten, nicht einschränkenden Beispielausgestaltungen der Erfindung mit den zuge hörigen Zeichnungen besser zu verstehen und zu bewerten, welche zeigen:

Fig. 1 : einen erfindungsgemäßen Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit,

Fig. 2: eine Ansicht mehrerer Austrittsöffnungen in einer Düsennadel des erfindungsgemäßen Injektors,

Fig. 3: eine Darstellung mehrerer mittels des erfindungsgemäßen Injektors händelbarer Einspritzphasen in einer Brennkraftmaschine mit einer vorgelagerten Wassereinspritzung und

Fig. 4a bis 4d Darstellungen verschiedener Phasen des Betriebs einer Brennkraftmaschine mit einer vorgelagerten Wassereinspritzung in einen Brennraum.

Die Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Injektor 1 zur Einspritzung von Kraftstoff und einer Zusatzflüssigkeit. Als eine derartige Zusatzflüssigkeit wird nachfolgend beispielhaft Wasser beschrieben.

Die Erfindung sieht vor, dass der erfindungsgemäße Injektor 1 ein erstes Magnet ventil 2 und ein zweites Magnetventil 3 umfasst.

Dabei dient das erste Magnetventil 2 einer Einspritzung bzw. Dosierung der Zu satzflüssigkeit Wasser, welche dem Injektor 1 über den ersten Anschluss 4 zuge führt wird. Das zweite Magnetventil 3 ist zur Einspritzung bzw. Dosierung eines Kraftstoffs vorgesehen, welcher dem Injektor 1 über einen zweiten Anschluss 5 zugeführt wird. Sowohl der Kraftstoff wie auch die Zusatzflüssigkeit können dem Injektor 1 mit einem entsprechenden Druck beaufschlagt zugeführt werden.

Das erste Magnetventil 2 weist eine erste Magnetspule 6 und eine erste Düsennadel 7 auf, wobei die erste Düsennadel 7 in einer entsprechenden Führung inner halb des Injektors 1 geführt und gelagert ist. Das zweite Magnetventil 3 weist eine zweite Magnetspule 8 und eine zweite Dü- sennadel 9 auf, wobei die zweite Düsennadel 9 ebenfalls in einer entsprechenden Führung innerhalb des Injektors 1 geführt und gelagert ist.

Der erfindungsgemäße Injektor 1 weist somit zwei unabhängig voneinander steu- erbare Fluidpfade auf. Somit kann mittels des Injektors 1 sowohl ein Kraftstoff wie auch eine Zusatzflüssigkeit Wasser unabhängig voneinander entsprechend dosiert und zeitlich getaktet in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingebracht bzw. eingespritzt werden.

Der erste Anschluss 4 zum Zuführen einer Zusatzflüssigkeit ist beispielsweise in einem Bereich der Längsachse 10 des Injektors 1 angeordnet. Vorgesehen ist hierfür das Ende des Injektors, welches im Betriebsfall des Injektors 1 dem nicht dargestellten Brennraum abgewandt ist.

Der Injektor 1 ist mit einem zweiten Anschluss 5 zum Zuführen eines Kraftstoffs in einem seitlichen Bereich des Injektors 1 ausgeführt. Dieser zweite Anschluss 5 kann beispielsweise in einem mittigen Bereich der Außenwand des Injektors 1 an- gebracht sein, wobei der zweite Anschluss 5 in einem Winkel zur Längsachse ausgerichtet angeordnet sein kann. Eine beispielhafte Anordnung des zweiten An- schlusses 5 ist in der Fig. 1 dargestellt.

Ein derartiger Winkel kann im Bereich zwischen 15° und 75° zur Längsachse 10 des Injektors 1 , vorzugsweise in einem Winkel von 45° zur Längsachse 10 des Injektors 1 , liegen.

Vorgesehen ist, dass durch eine Ansteuerung der ersten Magnetspule 6 des er- sten Magnetventils 2 die erste Düsennadel 7 geöffnet werden kann, durch welche die Zusatzflüssigkeit Wasser strömt. Ohne diese elektrische Ansteuerung wird die erste Düsennadel 7 mittels einer ersten Feder 11 mit ihrer beispielsweise kegelförmigen Spitze gegen eine ebenfalls kegelförmig endende Wasserkammer 12, welche mit dem ersten Anschluss 4 verbunden ist, gedrückt und derart verschlos- sen. Diese erste Düsennadel 7 ist entlang einer Längsachse 10 des Injektors aus- gerichtet angeordnet. Vorgesehen ist, dass die zweite Düsennadel 9 des zweiten Magnetventils 3 eben- falls auf der Längsachse 10 des Injektors 1 ausgerichtet angeordnet ist, wobei die zweite Düsennadel 9 im Bereich der Längsachse 10 zwischen der ersten Düsen- nadel 7 und dem Brennraum im Injektor 1 angeordnet ist.

Die zweite Düsennadel 9 weist eine beispielsweise mittig und entlang der Längs- achse 10 angeordnete Längsbohrung auf. Diese Längsbohrung ermöglicht es, dass die aus dem ersten Magnetventil 2 austretende Zusatzflüssigkeit Wasser in die Brennkammer der Brennkraftmaschine gelangen kann. Somit kann das erste Magnetventil 2 unabhängig von der Funktionsweise des zweiten Magnetventils 3 eine Zusatzflüssigkeit wie etwa Wasser dosiert in den Brennraum einspritzen.

Über den ersten Anschluss 4 wird eine Zusatzflüssigkeit in eine Zusatzflüssigkeitskammer 12 im Inneren des Injektors 1 eingeleitet. Diese Kammer 12 ist durch die erste Düsennadel 7 verschlossen. Über den zweiten Anschluss 5 wird ein mit einem Druck beaufschlagter Kraftstoff in eine Kraftstoffkammer 13 des Injektors 1 , welche von der zweiten Düsennadel 9 verschlossen wird, eingeleitet. Derartige Kammern 12 und 13 für eine Bevorratung von Kraftstoff bzw. einer Zusatzflüssig- keit bieten den Vorteil, Druckschwankungen auszugleichen, welche im laufenden Betreib der Brennkraftmaschine auftreten können.

Durch eine Ansteuerung der zweiten Magnetspule 8 des zweiten Magnetventils 3 wird die zweite Düsennadel 9 geöffnet und Kraftstoff kann aus der Kraftstoffkam- mer 13 des Injektors 1 über die Düse 14 an der Spitze der zweiten Düsennadel 9 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden.

Ohne diese elektrische Ansteuerung wird die zweite Düsennadel 9 des zweiten Magnetventils 3 mittels einer zweiten Feder 15 mit ihrer beispielsweise kegelför- migen Spitze gegen eine ebenfalls kegelförmig endende Kraftstoffaustrittsdüse 14 des Injektors 1 gedrückt und derart verschlossen.

In dieser beispielhaften Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich die erste Düsennadel 7 zum Öffnen der Öffnung für ein Einspritzen einer Zusatzflüs- sigkeit in Richtung vom Brennraum wegbewegen muss, wie es mit dem in der er- sten Düsennadel 7 gezeigten Pfeil in der Fig. 1 dargestellt ist. In dieser beispielhaften Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass sich die zweite Düsennadel 9 zum Öffnen der Öffnung für ein Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine in Richtung zum Brennraum hinbewegen muss, wie es mit dem in der zweiten Düsennadel 9 gezeigten Pfeil in der Fig. 1 dargestellt ist.

Das Gehäuse des Injektors 1 kann beispielsweise dreiteilig aus drei Gehäusetei- len aufgebaut sein und zusammengesetzt einen zylinderförmigen Körper mit ei- nem Grundkörper 18 ergeben. Zum Fixieren der drei Gehäuseteile des Injektors miteinander ist es vorgesehen, dass an den Enden des Injektors 1 eine erste Überwurfmutter 16 und eine zweite Überwurfmutter 17 angeordnet sind. Eine derartige Konstruktion ermöglicht eine einfache Montage des Injektors 1 und eine gu- te mechanische Stabilität.

Beispielsweise mittels eines Positionierungsbolzens 19 wird sichergestellt, dass die Kraftstoffbohrungen im unteren und mittleren Gehäuseteil beim Zusammenbau des Injektors 1 axial zueinander ausgerichtet sind.

Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, bewirken die erste Feder 11 und die zweite Feder 15 je eine entsprechende Rückstellkraft, mittels welcher die erste Düsennadel 7 und die zweite Düsennadel 9 nach Rücknahme der Magnetkräfte der ersten Magnetspule 6 und der zweiten Magnetspule 8 wieder in ihre jeweilige Ausgangsposition gedrückt werden. Für eine entsprechende Positionierung der ersten Feder 11 ist eine Stopfbuchse 20 vorgesehen, an welcher sich die erste Feder 11 abstützt, um ihre Funktion zu erfüllen. Dies ist erforderlich, da diese erste Feder 11 in einem Zuflusskanal zwischen dem ersten Anschluss 4 und der ersten Düsennadel 7 bzw. der Zusatzflüssigkeitskammer 12 angeordnet ist.

Um eine einfache Montage des Injektors 1 zu gewährleisten wird die untere, zwei- te Düsennadel 9 aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Zu diesem Zweck kann die zweite Düsennadel 9 beispielsweise ein Gewinde aufweisen, auf welches ein Anker geschraubt werden kann. Eine Sicherung der Position dieses Ankers kann beispielsweise mittels einer Kontermutter oder einem alternativen Sicherungsele- ment erfolgen. Der Injektor 1 weist im Bereich des ersten Magnetventils 2 eine erste Halterung 21 auf, welche die erste Magnetspule 6 und einen funktional zugehörigen ersten Eisenring 22 aufnimmt. Die Halterung 21 weist auch einen elektrischen Anschluss zur Verbindung der erste Magnetspule 6 beispielsweise mit einem nicht dargestell- ten Steuergerät auf.

Der Injektor 1 weist im Bereich des zweiten Magnetventils 3 eine zweite Halte- rung 23 auf, welche die zweite Magnetspule 8 und einen funktional zugehörigen zweiten Eisenring 24 aufnimmt. Die zweite Halterung 23 weist ebenfalls einen elektrischen Anschluss zur Verbindung der zweiten Magnetspule 8 mit dem Steu- ergerät auf.

Zur Abdichtung der nicht dargestellten Zuleitungen für den ersten Anschluss 4 so- wie für den zweiten Anschluss 5 sind entsprechende Dichtungen 25 und 26 vorge- sehen.

Der erfindungsgemäße Injektor 1 ermöglicht eine voneinander unabhängige Ein- spritzung eines Kraftstoffs und einer Zusatzflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser. Zur Ansteuerung des Injektors 1 können eine Steuereinheit sowie bekannte Sy- steme zur Zufuhr eines Kraftstoffs bzw. einer Zusatzflüssigkeit vorgesehen wer- den. Wie üblich, können der Kraftstoff und die Zusatzflüssigkeit mit einem Druck versehen dem Injektor 1 zugeführt werden. In der Fig. 2 ist eine Ansicht mehrerer Austrittsöffnungen 27 in der zweiten Düsen- nadel 9 des erfindungsgemäßen Injektors 1 dargestellt. Die eine zentral angeord- nete Längsbohrung aufweisende zweite Düsennadel 9 kann mit einer vollständig durchgehenden Längsbohrung ausgeführt werden.

In einer Alternative ist es vorgesehen, dass die zweite Düsennadel 9 an ihrem in den Brennraum einer Brennkraftmaschine weisenden Ende nicht mit einer zentra- len Längsbohrung endend ausgeführt ist. Für das Erreichen einer besseren räum- lichen Verteilung bei einem Einspritzen einer Zusatzflüssigkeit kann das Ende der zweiten Düsennadel 9 mehrere Austrittsöffnungen 29 aufweisen, welche nicht im Bereich der Längsachse 10 angeordnet sind. Diese Austrittsöffnungen 29 können einen kleineren Durchmesser als die Längs- bohrung aufweisen und beispielsweise auf einer Kreisbahn um die Längsachse 10 angeordnet sein.

In der Darstellung der Fig. 2 ist die Längsbohrung als eine Senkbohrung ausge- führt, welche mit sechs Austrittsöffnungen 29 verbunden ist. Diese sechs Aus- trittsöffnungen 29 können derart am Ende der zweiten Düsennadel 9 angeordnet werden, dass sich ihre jeweiligen Längsachsen mit der Längsachse 10 der zwei- ten Düsennadel 9 schneiden. Die jeweiligen Längsachsen der sechs Austrittsöff- nungen 29 stehen somit in einem Winkel zur Längsachse 10, welcher beispiels- weise zwischen 15° und 55° liegen kann. Die Ausführung des Endes der zweiten Düsennadel 9 ist hier beispielhaft gezeigt und stellt keine Einschränkung auf diese Ausführung dar.

Die Fig. 3 zeigt eine Darstellung mehrerer mittels des erfindungsgemäßen Injek- tors 1 händelbarer Einspritzphasen in einer Brennkraftmaschine mit einer vorgela- gerten Wassereinspritzung.

Das Diagramm zeigt beispielhaft in einer Kurve den Abstand des Kolbens vom oberen Totpunkt in Abhängigkeit des Winkels der Kurbelwelle.

Dargestellt ist, dass beispielsweise in einem Bereich zwischen 360° und 330° eine Eispritzung einer Zusatzflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in einen Brenn- raum vorgenommen wird, welche durch das erste Magnetventil 2 des erfindungs- gemäßen Injektors 1 realisiert werden kann.

Weiterhin dargestellt ist eine erste Einspritzung eines Kraftstoffs im Bereich zwi- schen 330° und 270° sowie eine zweite Einspritzung in einem Bereich zwischen 270° und 210°, welche durch das zweite Magnetventil 3 des erfindungsge- mäßen Injektors 1 realisiert werden können.

Dieses Beispiel dient nur der Veranschaulichung des Aufwands zur Ermittlung op- timaler Parameterkombinationen, bei welchem drei Einspritzzeitpunkte mit ihren jeweiligen Masseanteilen und Drücken miteinander abgestimmt werden müssen sowie der Einsatzmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Injektors 1. Vorgesehen ist es auch, dass der erfindungsgemäße Injektor vorteilhaft zur Er- zeugung einer örtlich unterschiedlichen Zusammensetzung des Kraftstoff-Luft- Gemischs, also einer Ladungsschichtung, im Brennraum der Brennkraftmaschine eingesetzt wird. Als Stand der Technik und Quelle wird hiermit„Vorgelagerte Kraftstoffmenge bei geschichteter Diesel-Wasser-Einspritzung“, MTZ 01/2007, Jahrgang 68, Vieweg Verlag angegeben.

In einer frühen Ansaugphase kann eine der Kraftstoffeinspritzung vorgelagerte Wassereinspritzung erfolgen, wie es in der Fig. 4a dargestellt ist. Diese Wassereinspritzung wird mit Hilfe des ersten Magnetventils 2 vorgenommen. Durch eine Verdampfung des eingespritzten Wassers in den heißen Brennraum der Brennkraftmaschine wird eine isolierende Dampfschicht ausgebildet.

In diese isolierende Dampfschicht wird nachfolgend mittels des zweiten Magnet ventils 3 der Kraftstoff eingespritzt. Das entstehende Kraftstoff-Luft-Gemisch ist nun von der isolierenden Dampfschicht umgeben bzw. umhüllt. Die Ausbildung der gewünschten Dampfschicht um das Kraftstoff-Luft-Gemisch in einer Ansaugphase ist in der Fig. 4b dargestellt.

In der dieser Ansaugphase nachfolgenden Expansionsphase bleibt die Umhüllung des Kraftstoff-Luft-Gemischs durch die isolierende Dampfschicht bestehen, wie es in der Fig. 4c dargestellt ist. Zum Zeitpunkt der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Brennraum der Brennkraftmaschine bildet die isolierende Dampfschicht eine Isolationsschicht zur Zylinderwand und zum Kolben hin aus. Dieser Vorgang der Verbrennung ist in der Fig. 4d gezeigt. Durch die Ausbildung dieser Isolationsschicht wird eine Verringe rung der Wandwärmeverluste der Zylinderwände erreicht. Liste der Bezugszeichen

1 Injektor

2 erstes Magnetventil

3 zweites Magnetventil

4 erster Anschluss (Zusatzflüssigkeit/Wasser)

5 zweiter Anschluss (Kraftstoff)

6 erste Magnetspule

7 erste Düsennadel

8 zweite Magnetspule

9 zweite Düsennadel

10 Längsachse

1 1 erste Feder

12 Zusatzflüssigkeitskammer (Wasserkammer)

13 Kraftstoffkammer

14 Düse

15 zweite Feder

16 erste Überwurfmutter

17 zweite Überwurfmutter

18 Grundkörper

19 Positionierungsbolzen

20 Stopfbuchse

21 erste Halterung

22 erster Eisenring

23 zweite Halterung

24 zweiter Eisenring

25 erste Dichtung

26 zweite Dichtung

27 Austrittsöffnung