DE102010017790A1

DE102010017790A1 - Verfahren zur Begrenzung der thermischen Belastung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010017790A1
Application number: DE102010017790A
Authority: DE
Inventors: Albert Breuer; Jan Mehring
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2012-01-12
Also published as: CN102312741A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinderkopf (6), die mindestens einen Zylinder (3) und zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung (12) mindestens einen im Zylinderkopf (6) integrierten Kühlmittelmantel aufweist, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung eines derartigen Verfahrens. Es soll ein Verfahren der genannten Art aufgezeigt werden, welches den Betriebszustand der Flüssigkeitskühlung (12) berücksichtigt. Erreicht wird dies durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass – eine Temperatur Tcooling des Kühlmittels ermittelt wird, und – das Luftverhältnis λ verringert wird, falls die Kühlmitteltemperatur Tcooling eine vorgebbare obere Grenztemperatur TGrenz,up übersteigt mit Tcooling ≥ TGrenz,up.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, die mindestens einen Zylinder und zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mindestens einen im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel aufweist, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens Brennkraftmaschinen der genannten Art werden als Antrieb für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h. Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden.
Brennkraftmaschinen verfügen über mindestens einen Zylinderkopf, der zur Ausbildung des mindestens einen Zylinders, d. h. Brennraums, mit einem Zylinderblock verbunden wird. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslaßöffnungen und das Füllen des Brennraums, d. h. das Ansaugen des Frischgemisches bzw. der Frischluft, über die Einlaßöffnungen des mindestens einen Zylinders. Zur Steuerung des Ladungswechsels werden bei Viertaktmotoren nahezu ausschließlich Hubventile als Steuerorgane verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Ein- und Auslaßöffnungen freigeben und verschließen. Der für die Bewegung der Ventile erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich der Ventile selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet.
Der Zylinderkopf dient zur Aufnahme der Steuerorgane und bei obenliegender Nockenwelle zur Aufnahme des gesamten Ventiltriebs. Bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen kann zudem die erforderliche Zündvorrichtung, bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen darüber hinaus die Einspritzeinrichtung im Zylinderkopf angeordnet werden.
Zur Ausbildung einer funktionsgerechten, d. h. die Brennräume abdichtenden Verbindung von Zylinderkopf und Zylinderblock sind ausreichend viele und ausreichend große Bohrungen vorzusehen, was die konstruktive Auslegung des Zylinderkopfes wesentlich mit beeinflußt.
Verfügt die Brennkraftmaschine – wie die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine auch – über eine Flüssigkeitskühlung, werden in der Regel mehrere Kühlmittelkanäle bzw. mindestens ein Kühlmittelmantel im Zylinderkopf ausgebildet, die das Kühlmittel durch den Zylinderkopf hindurchführen. Dies bedingt eine sehr komplexe Zylinderkopfstruktur.
Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, dass der Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ein thermisch und mechanisch hoch belastetes Bauteil ist. Die Anforderungen an den Zylinderkopf nehmen dabei weiter zu. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass ein zunehmender Anteil der Brennkraftmaschinen – mittels Abgasturboauflader oder mechanischem Lader – aufgeladen wird. Aufgrund des immer dichteren Packaging im Motorraum und der zunehmenden Integration von Bauteilen und Komponenten in den Zylinderkopf, beispielsweise der Integration des Abgaskrümmers, steigt insbesondere die thermische Belastung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes, so dass erhöhte Anforderungen an die Kühlung zu stellen sind.
Die bei der Verbrennung durch die exotherme, chemische Umwandlung des Kraftstoffes freigesetzte Wärme wird teilweise über die den Brennraum begrenzenden Wandungen an den Zylinderkopf und den Zylinderblock und teilweise über den Abgasstrom an die angrenzenden Bauteile und die Umgebung abgeführt. Um die thermische Belastung des Motors in Grenzen zu halten, muß ein Teil des in den Zylinderkopf bzw. in den Block eingeleiteten Wärmestromes dem Zylinderkopf bzw. -block wieder entzogen werden. Die von der Oberfläche der Brennkraftmaschine über Strahlung und Wärmeleitung an die Umgebung abgeführte Wärmemenge ist für eine effiziente Kühlung nicht ausreichend, weshalb in der Regel mittels erzwungener Konvektion gezielt eine Kühlung herbeigeführt wird.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Kühlung in Gestalt einer Luftkühlung oder einer Flüssigkeitskühlung auszuführen. Bei der Luftkühlung wird die Brennkraftmaschine mit einem Gebläse versehen, wobei der Wärmeabtransport mittels einer über die Oberfläche des Zylinderkopfes geführten Luftströmung erfolgt.
Aufgrund der höheren Wärmekapazität von Flüssigkeiten gegenüber Luft können mit der Flüssigkeitskühlung wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden als dies mit einer Luftkühlung möglich ist. Daher werden Brennkraftmaschinen zunehmend mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet. Eine derartige, d. h. flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Eine Flüssigkeitskühlung erfordert die Ausstattung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes mit einem Kühlmittelmantel, d. h. die Anordnung von das Kühlmittel durch den Zylinderkopf führenden Kühlmittelkanälen, was eine komplexe Struktur der Zylinderkopfkonstruktion bedingt. Dabei muß die Wärme nicht wie bei der Luftkühlung erst an die Zylinderkopfoberfläche geleitet werden, um abgeführt zu werden. Die Wärme wird bereits im Inneren des Zylinderkopfes an das Kühlmittel, in der Regel mit Additiven versetztes Wasser, abgegeben. Das Kühlmittel wird dabei mittels einer im Kühlkreislauf angeordneten Pumpe gefördert, so dass es im Kühlmittelmantel zirkuliert. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird auf diese Weise aus dem Inneren des Zylinderkopfes abgeführt und dem Kühlmittel in einem Wärmetauscher wieder entzogen. Der Wärmetauscher wird hierzu häufig und vorzugsweise im Front-End-Bereich des Fahrzeuges angeordnet, wo eine ausreichend große Luftströmung den erforderlichen Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und Luft gewährleistet.
Die infolge der Verbrennung des Kraftstoffes freigesetzte Wärme wird nicht nur an die den Brennraum begrenzenden Wandungen, den Abgasstrom und gegebenenfalls an das Motorkühlmittel, sondern teilweise auch an das Motoröl abgegeben. Zur Einhaltung der maximal zulässigen Öltemperatur genügt die Wärmeabfuhr über die Ölwanne infolge Wärmeleitung und natürlicher Konvektion häufig nicht, so dass ein zusätzlicher Ölkühler vorzusehen ist.
Um einen sicheren, störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten bzw. den Betrieb der Brennkraftmaschine zu optimieren, werden weitere Wärmetauscher, insbesondere Kühlvorrichtungen, vorgesehen.
Auf der Ansaugseite einer Brennkraftmaschine wird häufig ein Ladeluftkühler angeordnet. Der Ladeluftkühler senkt die Temperatur der angesaugten Frischluft bzw. des angesaugten Frischgemisches und steigert damit die Dichte der Zylinderfrischladung. Auf diese Weise trägt der Kühler zu einer besseren Füllung des Brennraums mit Luft bzw. mit Frischgemisch bei. Üblicherweise werden aufgeladene Brennkraftmaschinen mit einem Ladeluftkühler ausgestattet.
Die Kühlung der Ladeluft mittels Ladeluftkühler dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozeß benötigte Luft wird aufgrund der Kühlung verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und somit der Mitteldruck gesteigert werden.
Neben dem Ladeluftkühler weisen Brennkraftmaschinen häufig weitere Wärmetauscher, insbesondere Kühlvorrichtungen, auf.
Moderne Brennkraftmaschinen werden zunehmend mit einer Abgasrückführung (AGR) ausgestattet. Die Abgasrückführung, d. h. die Rückführung von Verbrennungsgasen von der Abgasseite auf die Ansaugseite der Brennkraftmaschine, wird als zielführend angesehen, um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einzuhalten, insbesondere die Grenzwerte für Stickoxidemissionen. Da die Bildung der Stickoxide hohe Temperaturen erfordert, besteht ein Konzept zur Senkung der Stickoxidemissionen darin, Verbrennungsprozesse, d. h. Verbrennungsverfahren, mit niedrigeren Verbrennungstemperaturen zu entwickeln, wobei die Abgasrückführung ein Mittel ist zur Reduzierung der Temperaturen.
Mit zunehmender Abgasrückführrate können die Stickoxidemissionen deutlich gesenkt werden. Die Abgasrückführrate x_AGR bestimmt sich dabei zu x_AGR = m_AGR/(m_AGR + m_Frischluft), wobei m_AGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und m_Frischluft die zugeführte und gegebenenfalls komprimierte Frischluft bzw. Ladeluft bezeichnet.
Um eine deutliche Senkung der Stickoxidemissionen zu erreichen, sind hohe Abgasrückführraten erforderlich, die in der Größenordnung von x_AGR ≈ 50% bis 70% liegen können.
Zur Realisierung derart hoher Rückführraten ist eine Kühlung des rückzuführenden Abgases, d. h. eine Verdichtung des Abgases durch Kühlung, zwingend erforderlich, um die Dichte des rückgeführten Abgases zu steigern. Die Brennkraftmaschine ist daher mit einer zusätzlichen Kühlvorrichtung zur Kühlung des rückzuführenden Abgases auszustatten.
Weitere Kühler können vorgesehen werden, beispielsweise zur Kühlung des Getriebeöls bei Automatikgetrieben und/oder zur Kühlung von Hydraulikflüssigkeiten, insbesondere von Hydrauliköl, welches im Rahmen hydraulisch betätigbarer Verstellvorrichtungen bzw. zur Lenkunterstützung eingesetzt wird.
Ein weiterer Wärmetauscher ist der Klimakondensator einer Klimaanlage, die üblicherweise nach dem Kaltdampfprozeß arbeitet. Die Temperatur des dem Fahrgastraum zugeführten Luftstroms wird beim Umströmen eines Verdampfers abgesenkt, wobei dem Luftstrom ein einen Verdampfer innen durchströmendes Kältemittel die Wärme entzieht und dabei selbst verdampft.
Um den Wärmetauschern der Kühlsysteme, d. h. den Kühlvorrichtungen, auch im Stillstand, d. h. bei stehendem Kraftfahrzeug, oder bei nur geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen ausreichend hohen Luftmassenstrom bereitzustellen, werden einige Kühlsysteme moderner Kraftfahrzeugantriebe mit leistungsstarken Lüftermotoren ausgestattet, die ein Lüfterrad antreiben, d. h. in Drehung versetzen. Die Lüftermotoren werden in der Regel elektrisch betrieben und können den Wärmeübergang in den Wärmetauschern grundsätzlich in jedem beliebigen Betriebspunkt unterstützen. Die Steuerung derartiger Lüftermotoren erfolgt nach dem Stand der Technik mittels Motorsteuerung.
Die Vielzahl an Wärmetauschern und die ständige Zunahme der abzuführenden Wärmemenge führen häufig zu Konflikten, insbesondere bei der Dimensionierung und Anordnung der einzelnen Wärmetauscher im Motorraum.
Die wärmeübertragenden Flächen der Wärmetauscher können nicht beliebig vergrößert werden und die Anordnung der einzelnen Wärmetauscher im Front-End-Bereich und zueinander ist aufgrund des begrenzten Raumangebots häufig problematisch.
Nach dem Stand der Technik werden Kühler daher bereits in Reihe, beabstandet zueinander und sich teilweise überdeckend angeordnet. Gegebenenfalls werden Strömungsleitbleche eingesetzt, um den Luftstrom durch den Motorraum zu führen.
In diesem Zusammenhang kommt dem Wärmetauscher, d. h. dem Kühler der Flüssigkeitskühlung eine besondere Bedeutung zu, da dieser Kühler für einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine unverzichtbar ist und große Wärmemengen zu bewältigen hat.
Die Kühlleistung der Flüssigkeitskühlung und damit auch die wärmeabgebende Fläche sollte idealerweise auf Betriebszustände ausgelegt werden, die sich durch hohe Lasten bei gleichzeitig niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten auszeichnen, also im Hinblick auf Betriebsbedingungen wie sie beispielsweise bei Beschleunigungs- und Bergfahrten auftreten, um auch unter widrigsten Bedingungen die angeforderte Kühlleistung liefern zu können. Unter derartigen Bedingungen hat der Kühler vergleichsweise große Wärmemengen abzuführen, ohne dass im Front-End-Bereich des Fahrzeuges die für die Wärmeabfuhr erforderliche bzw. günstige Luftströmung in ausreichendem Maße bereitsteht.
Die Auslegung der Kühlung im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Szenario führt zu übermäßig großen Kühlern, die nur noch schwer im Front-End-Bereich des Fahrzeuges untergebracht werden können, die übrigen Wärmetauscher in Anordnung und Dimensionierung stark limitieren und im üblichen Fahrbetrieb auch nicht erforderlich sind, d. h. abgesehen von wenigen Ausnahmesituation eigentlich entbehrlich sind.
Nach dem Stand der Technik werden daher häufig weitere Maßnahmen ergriffen, um die thermische Belastung der Brennkraftmaschine auch unter widrigsten Bedingungen zu begrenzen.
Um eine thermische Überlastung einzelner Komponenten der Brennkraftmaschine zu vermeiden, wird nach dem Stand der Technik häufig immer dann eine Anfettung (λ < 1) vorgenommen, wenn mit hohen Abgastemperaturen zu rechnen ist. Dabei wird mehr Kraftstoff eingespritzt als mit der bereitgestellten Luftmenge überhaupt verbrannt werden kann, wobei der zusätzliche Kraftstoff ebenfalls erwärmt und verdampft wird, so dass die Temperatur der Verbrennungsgase sinkt. Diese Vorgehensweise ist zwar unter energetischen Aspekten, insbesondere hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine, und hinsichtlich der Schadstoffemissionen als nachteilig anzusehen, aber dennoch als zulässig und zielführend anerkannt.
Die Abgastemperatur kann grundsätzlich auch durch eine Abmagerung (λ > 1) des Kraftstoff-Luft-Gemisches verringert werden. Die Wirkungsweise ist ähnlich wie bei einer Anfettung. Während bei der Anfettung (λ < 1) zu viel Kraftstoff eingespritzt wird, wird bei einer Abmagerung weniger Kraftstoff eingespritzt als mit der bereitgestellten Luftmenge verbrannt werden könnte, d. h. es wird mehr Luft bereitgestellt als zur Verbrennung des Kraftstoffes erforderlich ist, wobei die überschüssige Luft am Verbrennungsprozeß teilnimmt, d. h. mit erwärmt wird. Dadurch sinkt die Temperatur der Verbrennungsgase. Die Temperaturabsenkung infolge Abmagerung fällt deutlich geringer aus als bei einer Anfettung, weil die überschüssige Luft im Gegensatz zum überschüssigen Kraftstoff nicht verdampft werden Muß.
Nach dem Stand der Technik wird bei der Steuerung bzw. Regelung der Anfettung die Abgastemperatur als Eingangsgröße bzw. Regelgröße verwendet, ohne zu berücksichtigen, ob die Flüssigkeitskühlung bereits an der Leistungsgrenze operiert bzw. die angeforderte Kühlleistung überhaupt noch bereitzustellen in der Lage ist.
Vor dem Hintergrund des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, bei dem der Betriebszustand der Flüssigkeitskühlung berücksichtigt wird.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, die mindestens einen Zylinder und zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mindestens einen im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel aufweist, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört, das dadurch gekennzeichnet ist, dass

– eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels ermittelt wird, und
– das Luftverhältnis λ verringert wird, falls die Kühlmitteltemperatur T_cooling eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Grenz,up übersteigt mit T_cooling ≥ T_Grenz,up.

Erfindungsgemäß wird das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur T_cooling variiert. Um die thermische Belastung der Brennkraftmaschine zu begrenzen bzw. zu verringern, erfolgt eine Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, d. h. die Verringerung des Luftverhältnisses λ, sobald die Kühlmitteltemperatur T_cooling einen kritischen Wert überschreitet.
Damit stellt das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung bzw. Regelung des Wärmehaushalts der Brennkraftmaschine direkt auf die Flüssigkeitskühlung ab. Ob eine Anfettung vorgenommen wird oder nicht, wird anhand des momentanen Betriebszustands der Flüssigkeitskühlung entschieden. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Flüssigkeitskühlung jenseits ihrer Leistungsgrenze betrieben wird und der Brennkraftmaschine weniger Wärme entzogen wird als erforderlich bzw. angestrebt. Sobald in einem konkreten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine die Flüssigkeitskühlung ihre maximale Kühlleistung erreicht, wird die Anfettung als zusätzliche Maßnahme zur Absenkung der Temperatur aktiviert, d. h. eingesetzt, um einen momentan vorliegenden Kühlbedarf zu befriedigen und die thermische Belastung der Brennkraftmaschine zu begrenzen bzw. zu verringern.
Die Flüssigkeitskühlung bzw. der zum Kühlkreislauf gehörende Wärmetauscher müssen dabei nicht im Hinblick auf die denkbar widrigsten Betriebsbedingungen, beispielsweise einer Berganfahrt, ausgelegt werden, um eine thermische Überlastung der Brennkraftmaschine sicher zu vermeiden, denn die Flüssigkeitskühlung, d. h. die Kühlmitteltemperatur, wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens überwacht, wodurch eine Überlastung der Kühlung und damit eine Überhitzung der Brennkraftmaschine infolge unzureichender Kühlung sicher verhindert wird.
Dadurch, dass im Rahmen der Anfettung die Kühlmitteltemperatur und nicht die Abgastemperatur als Eingangsgröße bzw. Regelgröße verwendet wird, wird – wie bereits erwähnt – eine Überlastung der Flüssigkeitskühlung verhindert. Zu berücksichtigen ist, dass eine Überlastung der Flüssigkeitskühlung in der Regel mit einer Überhitzung des Kühlmittels und einer übermäßigen Verdampfung von Kühlmittel verbunden ist. Aufgrund des bereichsweise nur noch dampfförmig vorliegenden Kühlmittels tritt eine verminderte Wärmeabfuhr auf, die zu Materialabschmelzungen führen kann. Zudem kann es zu Schäden infolge Kavitation kommen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können eine übermäßige Verdampfung des Kühlmittels und Schäden infolge Kavitation sicher verhindert werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine aufzuzeigen, welches den Betriebszustand der Flüssigkeitskühlung mitberücksichtigt.
Ungeachtet der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, nämlich der Anfettung in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur, kann eine Anfettung auch immer noch aus anderen Gründen erfolgen bzw. durchgeführt werden, beispielsweise eine Anfettung zur Absenkung der Abgastemperatur zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems vor Überhitzung.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen Wasser, vorzugsweise mit Additiven versetztes Wasser, als Kühlmittel verwendet wird.
Wasser hat gegenüber anderen Kühlmitteln den Vorteil, dass es nicht toxisch, leicht verfügbar und kostengünstig ist und zudem über eine sehr hohe Wärmekapazität verfügt, weshalb Wasser sich für den Entzug und die Abfuhr sehr großer Wärmmengen eignet, was die Verwendung eines vergleichsweise klein dimensionierten Kühlers gestattet.
Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen Öl, vorzugsweise das Motoröl der Brennkraftmaschine, als Kühlmittel verwendet wird. Öl hat eine im Vergleich zu Wasser geringere Wärmekapazität, wodurch die Kühlleistung der Flüssigkeitskühlung spürbar vermindert wird.
Die Verwendung von Öl als Kühlmittel hat Vorteile, insbesondere da Öl beim Betrieb einer Brennkraftmaschine zur Schmierung und im Allgemeinen bereits als Prozeßflüssigkeit zum Einsatz kommt. Bei der Verwendung von Öl als Kühlmittel kann der Kühlmittelkreislauf – entgegen seiner originären Bestimmung – nach einem Kaltstart in vorteilhafter Weise für die schnelle Erwärmung des Öls verwendet werden. Hierdurch kann die Reibleistung der Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase reduziert werden.
Weitere vorteilhafte Varianten des Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ nur dann verringert wird, wenn die Kühlmitteltemperatur T_cooling die vorgebbare obere Grenztemperatur T_Grenz,up übersteigt und für eine vorgebbare Zeitspanne Δt_up größer ist als diese obere Grenztemperatur T_Grenz,up.
Die Einführung einer zusätzlichen Bedingung für das Absenken des Luftverhältnisses λ soll einen zu häufigen bzw. übereilten Wechsel der Betriebsparameter sicher verhindern, insbesondere einen Übergang zu einem fetten, d. h. unterstöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine, wenn die Kühlmitteltemperatur T_cooling nur kurz eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Grenz,up überschreitet und dann wieder fällt bzw. um die vorgegebene Grenztemperatur schwankt, ohne dass das Überschreiten eine Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches rechtfertigen würde.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass eine Anfettung vorteilhafterweise nur dann vorgenommen werden sollte, falls dies für den Schutz der Brennkraftmaschine vor Überhitzung erforderlich ist, denn unter energetischen Aspekten, insbesondere hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine, und hinsichtlich der Schadstoffemissionen ist eine Anfettung nachteilig. Insbesondere gestattet die Anfettung es nicht immer, die Brennkraftmaschine in der Weise zu betreiben, wie es beispielsweise für ein vorgesehenes Abgasnachbehandlungssystem erforderlich wäre.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ ausgehend von einem stöchiometrischen Betrieb (λ ≈ 1) der Brennkraftmaschine verringert wird, wodurch die Brennkraftmaschine in einen unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) überführt wird.
Nach dem Stand der Technik werden Brennkraftmaschinen zur Reduzierung der Schadstoffemissionen mit verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen ausgestattet. Bei Ottomotoren kommen katalytische Reaktoren zum Einsatz, die unter Verwendung katalytischer Materialien, welche die Geschwindigkeit bestimmter Reaktionen erhöhen, eine Oxidation von HC und CO auch bei niedrigen Temperaturen sicherstellen. Sollen zusätzlich Stickoxide reduziert werden, kann dies durch den Einsatz eines Drei-Wege-Katalysators erreicht werden, der dazu aber einen in engen Grenzen ablaufenden stöchiometrischen Betrieb (λ ≈ 1) erfordert. Dabei werden die Stickoxide NO_x mittels der vorhandenen nicht oxidierten Abgaskomponenten, nämlich den Kohlenmonoxiden und den unverbrannten Kohlenwasserstoffen, reduziert, wobei gleichzeitig diese Abgaskomponenten oxidiert werden.
Wird das Luftverhältnis λ ausgehend von einem stöchiometrischen Betrieb (λ ≈ 1) der Brennkraftmaschine verringert, erfolgt unmittelbar eine Anfettung, bei der mehr Kraftstoff eingespritzt wird als verbrannt werden kann. Die im Rahmen der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ablaufende Verdampfung des überschüssigen Kraftstoffs bedingt eine Absenkung der Abgastemperatur. Damit geht auch eine Verringerung der Bauteiltemperaturen einher. Die thermische Belastung der Brennkraftmaschine wird reduziert.
Wird das Luftverhältnis λ ausgehend von einem überstöchiometrischen Betrieb (λ > 1) der Brennkraftmaschine verringert, kann die Abgastemperatur bzw. Bauteiltemperatur im Einzelfall anfangs sogar zunehmen, da zunächst der Luftüberschuß des mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches abgebaut wird, bevor ein Übergang zu einem fetten unterstöchiometrischen Gemisch erfolgt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ ausgehend von einem unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) der Brennkraftmaschine wieder erhöht wird, falls die Kühlmitteltemperatur T_cooling eine vorgebbare untere Grenztemperatur T_Grenz,down unterschreitet mit T_cooling ≤ T_Grenz,down.
Wie bereits in anderem Zusammenhang ausgeführt, ist eine Anfettung hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine und hinsichtlich der Schadstoffemissionen nachteilig. Der überschüssige Kraftstoff wird unverbrannt aus den Zylindern der Brennkraftmaschine abgeführt, weshalb bei einem fetten Betrieb insbesondere die Konzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas deutlich erhöht ist.
Eine Anfettung sollte daher nur dann vorgenommen werden, wenn diese für den Schutz der Brennkraftmaschine vor Überhitzung unerläßlich bzw. zu empfehlen ist. Aus den gleichen Gründen sollte ein fetter Betrieb nur dann aufrechterhalten werden, wenn ein derartiger Betrieb unverzichtbar ist.
Es ist daher vorteilhaft, das Luftverhältnis λ gemäß der in Rede stehenden Verfahrensvariante zu erhöhen sobald die Kühlmitteltemperatur T_cooling dies zulässt, d. h. eine vorgebbare untere Grenztemperatur T_Grenz,down unterschreitet. Dabei wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch wieder abgemagert und die Brennkraftmaschine in den stöchiometrischen bzw. überstöchiometrischen Betrieb überführt.
Vorteilhaft sind auch in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ nur dann wieder erhöht wird, wenn die Kühlmitteltemperatur T_cooling die vorgebbare untere Grenztemperatur T_Grenz,down unterschreitet und für eine vorgebbare Zeitspanne Δt_down kleiner ist als diese untere Grenztemperatur T_Grenz,down. Die vorstehende Bedingung für das Erhöhen des Luftverhältnisses λ soll einen zu häufigen bzw. übereilten Wechsel der Betriebsparameter vermeiden helfen. Es wird Bezug genommen auf das bereits im Zusammenhang mit der Zeitspanne Δt_up Gesagte. Der vorgeschlagenen Vorgehensweise folgend kann angemessen auf Szenarien reagiert werden, bei denen die Kühlmitteltemperatur T_cooling nur kurz unter die Grenztemperatur T_Grenz,down fällt und dann wieder steigt bzw. um die vorgegebene Grenztemperatur schwankt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels rechnerisch bestimmt wird.
Die rechnerische Bestimmung der Kühlmitteltemperatur erfolgt mittels Simulation, bei der aus dem Stand der Technik bekannte Modelle, beispielsweise dynamische Wärmemodelle und kinetische Modelle zur Bestimmung der während der Verbrennung generierten Reaktionswärme, verwendet werden. Als Eingangssignale für die Simulation werden vorzugsweise Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verwendet, die schon vorliegen, d. h. in anderem Zusammenhang ermittelt werden.
Die Simulationsrechnung zeichnet sich dadurch aus, dass keine weiteren Bauteile, insbesondere keine Sensoren, vorgesehen werden müssen, um die Temperatur zu bestimmen, was hinsichtlich der Kosten günstig ist. Nachteilig hingegen ist, dass es sich bei der auf diese Weise ermittelten Kühltemperatur lediglich um einen Schätzwert handelt, was die Qualität der Steuerung bzw. Regelung des Luftverhältnisses λ mindern kann.
Zur Abschätzung der Kühlmitteltemperatur T_cooling kann auch eine Bauteiltemperatur, insbesondere eine Zylinderkopftemperatur, oder eine Mischtemperatur aus einer Bauteil- und einer Kühlmitteltemperatur herangezogen werden, welche beispielsweise meßtechnisch mittels Sensor erfaßt wird. Gemäß dieser Variante wird die Temperatur des Kühlmittels indirekt – unter Verwendung einer anderen Temperatur – ermittelt.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels meßtechnisch mittels Sensor direkt oder mittelbar erfaßt wird.
Die meßtechnische Erfassung einer Temperatur kann häufig schwierig oder auch gar nicht möglich sein. Das trifft beispielsweise auf die meßtechnische Erfassung der Temperatur eines Abgasnachbehandlungssystems zu, bei der sowohl die überaus hohen Temperaturen als auch die fehlende Möglichkeit zur Anordnung eines Temperaturfühlers im Abgasnachbehandlungssystem Probleme bereiten.
Die meßtechnische Erfassung der Kühlmitteltemperatur hingegen bereitet keine Schwierigkeiten. Das Kühlmittel weist auch bei warmgelaufener Brennkraftmaschine vergleichsweise moderate Temperaturen auf. Der Kühlmittelkreislauf bietet zudem eine Vielzahl von Möglichkeiten, d. h. verschiedene Stellen, zur Anordnung eines Sensors, ohne dass die Funktionstüchtigkeit der Flüssigkeitskühlung beeinträchtigt werden würde.
Wird die Kühlmitteltemperatur mittels Sensor erfaßt, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einem Austritt des Kühlmittelkreislaufs aus dem mindestens einen Zylinderkopf angeordnet wird.
Die Anordnung des Sensors stromabwärts des Zylinderkopfes, gemäß der vorstehenden Ausführungsform konkret im Bereich des Kühlmittelaustritts aus dem Zylinderkopf, stellt sicher, dass die Temperatur an einer Stelle des Kühlkreislaufs erfaßt wird, an der das Kühlmittel bereits eine deutliche Temperaturerhöhung erfahren hat, nachdem es nämlich den Zylinderkopf durchströmt und Wärme aufgenommen hat. Dies ist vorteilhaft, wenn die Kühlmitteltemperatur mit einer für den Austritt als maximal zulässig angesehenen Kühlmitteltemperatur als oberer Grenztemperatur T_Grenz,up verglichen wird.
Wird hingegen die Temperatur am Eintritt in den Zylinderkopf erfaßt, wäre vorliegend eine Abschätzung der Temperaturerhöhung im Zylinderkopf erforderlich, um die Kühlmitteltemperatur T_cooling am Austritt zu ermitteln.
Unter dem vorstehend erwähnten Aspekt ist es besonders vorteilhaft, die Temperatur an der Stelle im Kühlkreislauf zu ermitteln, wo das Kühlmittel die maximale Temperatur erreicht.
Gemäß einer alternativen Verfahrensvariante kann der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur aber grundsätzlich auch benachbart zu einem Eintritt des Kühlmittelkreislaufs in den mindestens einen Zylinderkopf angeordnet werden. Dabei kann eine obere Grenztemperatur T_Grenz,up für den Eintritt vorgegeben werden oder aber die am Eintritt erfaßte Temperatur wird verwendet, um die Kühlmitteltemperatur an anderer Stelle des Kühlkreislaufs zu ermitteln, d. h. abzuschätzen, und zwar für eine Stelle, auf die sich die vorgegebene Grenztemperatur bezieht. Die letztgenannte Vorgehensweise, d. h. die Temperatur an der einen Stelle meßtechnisch zu erfassen und die Grenztemperatur für eine andere Stelle vorzugeben, ist grundsätzlich möglich, erfordert aber zu Vergleichszwecken die Transformation der Kühlmitteltemperatur. Eine Anordnung des Sensors unmittelbar stromaufwärts eines im Kühlkreislauf vorgesehenen Wärmetauschers kann ebenfalls vorteilhaft sein.
Erfolgt die Ermittlung der Kühlmitteltemperatur mittels Sensor, sind auch Verfahrensvarianten vorteilhaft, bei denen der Sensor nahe der höchstgelegenen Stelle des Kühlmittelkreislaufs angeordnet wird. Vorzugsweise hier findet die Entlüftung des Kühlkreislaufs statt, da sich das verdampfte, überhitzte Kühlmittel an der höchstgelegenen Stelle des Kreislaufs sammelt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur am Zylinderkopf angeordnet wird.
In diesem Zusammenhang sind Verfahrensvarianten vorteilhaft, bei denen der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur in dem mindestens einen Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes angeordnet wird.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen die Brennkraftmaschine mit einer Motorsteuerung ausgestattet wird und die mittels Sensor erfaßte Kühlmitteltemperatur bzw. Bauteiltemperatur als Eingangsgröße bereitgestellt wird.
Die zweite Teilaufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer vorstehend genannten Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, die mindestens einen Zylinder und zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mindestens einen im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel aufweist, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Sensor vorgesehen ist, der eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels erfaßt.
Das bereits für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die vorstehend hinsichtlich des Verfahrens gemachten Ausführungen.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur T_cooling gesteuert bzw. geregelt. Zur Erfassung der Temperatur wird die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem Sensor ausgestattet. Als Entscheidungsgrundlage für die Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches dient die mit diesem Sensor erfaßte Kühlmitteltemperatur und nicht wie nach dem Stand der Technik die Abgastemperatur.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einem Austritt des Kühlmittelkreislaufs aus dem mindestens einen Zylinderkopf angeordnet ist.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine sein, bei denen der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einem Eintritt des Kühlmittelkreislaufs in den mindestens einen Zylinderkopf angeordnet ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur in dem mindestens einen Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes angeordnet ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei denen der Sensor zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einer Wandung des Zylinderkopfes angeordnet ist.
Soll die Kühlmitteltemperatur mittels Sensor ermittelt werden und wird beispielsweise der Sensor im Kühlmittelmantel des Zylinderkopfes benachbart zu einer Wandung des Zylinderkopfes angeordnet, erfaßt der Sensor in der Regel eine Mischtemperatur aus Bauteil- und Kühlmitteltemperatur. Bei der zu ermittelnden Kühlmitteltemperatur handelt es sich folglich um eine durch die Bauteiltemperatur des Zylinderkopfes gefärbte Kühlmitteltemperatur, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Mischtemperatur bezeichnet wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 schematisch eine erste Ausführungsform einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform einer Brennkraftmaschine 1 zur Durchführung des Verfahrens zur Begrenzung der thermischen Belastung.
Es handelt sich um einen Vier-Zylinder-Reihenmotor 1 mit Direkteinspritzung, bei dem die vier Zylinder 3 entlang der Längsachse des Zylinderkopfes 6, d. h. in Reihe, angeordnet und jeweils mit einem Injektor 20 zur Einspritzung von Kraftstoff ausgestattet sind. Die Injektoren 20 werden einzeln via Steuerleitung 19 mittels Motorsteuerung 17 aktiviert, d. h. gesteuert. Die eingespritzte Kraftstoffmenge dient der Einstellung des Luftverhältnisses λ.
Zum Abführen der heißen Verbrennungsgase ist eine Abgasleitung 4 und zur Versorgung der Zylinder 3 mit Frischluft bzw. Frischgemisch eine Ansaugleitung 2 vorgesehen. Zur Einstellung der Last ist in der Ansaugleitung 2 eine als Absperrelement dienende Drosselklappe 18 vorgesehen, die ebenfalls von der Motorsteuerung 17 gesteuert bzw. geregelt wird.
Die Brennkraftmaschine 1 ist zum Zwecke der Aufladung mit einem Abgasturbolader 7 ausgestattet, wobei in der Abgasleitung 4 eine Turbine 7a und in der Ansaugleitung 2 ein Verdichter 7b angeordnet sind. Die Turbine 7a des Abgasturboladers 7 weist eine Bypaßleitung auf. Die der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Frischluft wird im Verdichter 7b komprimiert, wozu die Enthalpie des Abgasstroms in der Turbine 7a genutzt wird. Die Aufladung erhöht die thermische Belastung der Brennkraftmaschine 1.
Stromabwärts des Verdichters 7b ist ein Ladeluftkühler 5 in der Ansaugleitung 2 angeordnet, um die Temperatur der komprimierten Ladeluft zu senken. Auf diese Weise wird die Dichte der Luft gesteigert, wodurch eine bessere Füllung der Zylinder 3 realisiert werden kann.
Die Brennkraftmaschine 1 ist des Weiteren mit einer Abgasrückführung 8 ausgestattet. Eine Rückführleitung 9 zweigt stromaufwärts der Turbine 7a aus der Abgasleitung 4 ab und mündet stromabwärts des Ladeluftkühlers 5 in die Ansaugleitung 2. Das rückgeführte Abgas wird somit nicht durch den Ladeluftkühler 5 geführt und kann diesen Kühler 5 nicht verschmutzen.
Zur Kühlung des rückgeführten Abgases ist in der Leitung 9 ein zusätzlicher Kühler 10 vorgesehen, der die Temperatur des rückzuführenden Abgases senkt. Ebenfalls in der Rückführleitung 9 ist zur Steuerung der Abgasrückführrate ein als AGR-Ventil dienendes Absperrelement 11 angeordnet.
Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 ist flüssigkeitsgekühlt. Zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung 12 verfügt der Zylinderkopf 6 über einen integrierten Kühlmittelmantel. Der Kühlmittel führende Kühlmittelkreislauf wird durch eine Pumpe 14 zur Förderung des Kühlmittels und einen als Kühler dienenden Wärmetauscher 13 ergänzt.
Die Temperatur T_cooling des Kühlmittels wird mittels Sensor 16 meßtechnisch erfaßt, wobei der Sensor 16 nahe des Austritts 15 des Kühlmittelkreislaufs aus dem Zylinderkopf 6 angeordnet ist.
Die von dem Sensor 16 erfaßte Kühlmitteltemperatur T_cooling wird der Motorsteuerung 17 der Brennkraftmaschine 1 als Eingangsgröße zur Verfügung gestellt, wobei zur Begrenzung der thermischen Belastung der Brennkraftmaschine 1 das Luftverhältnis λ verringert wird, falls die Kühlmitteltemperatur T_cooling eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Grenz,up übersteigt und für eine vorgebbare Zeitspanne Δt_up größer ist als diese obere Grenztemperatur T_Grenz,up.
Zur Entlüftung des Kühlmittelkreislaufs ist eine Entlüftungsleitung 23 vorgesehen, in der ein Ausgleichsgefäß 24 angeordnet ist.
Das in der Brennkraftmaschine 1 bzw. im Zylinderkopf 6 erwärmte Kühlmittel wird bei der in 1 dargestellten Ausführungsform dazu verwendet, die Kabinenheizung 22 eines Heizungskreislaufs 21 mit einer erwärmten Prozeßflüssigkeit, nämlich dem erhitzen Kühlmittel, zu versorgen, um auf diese Weise den Innenraum eines Fahrzeuges zu heizen.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Ansaugleitung
3: Zylinder
4: Abgasleitung
5: Ladeluftkühler
6: Zylinderkopf
7: Abgasturbolader
7a: Turbine
7b: Verdichter
8: Abgasrückführung
9: Leitung zur Abgasrückführung
10: Kühler
11: Absperrelement, AGR-Ventil
12: Flüssigkeitskühlung
13: Wärmetauscher
14: Pumpe
15: Kühlmittelaustritt
16: Sensor
17: Motorsteuerung
18: Drosselklappe
19: Steuerleitung
20: Injektor
21: Heizungskreislauf
22: Kabinenheizung
23: Entlüftungsleitung
24: Ausgleichsgefäß Luftverhältnis
T_cooling: Kühlmitteltemperatur
T_Grenz,down: vorgebbare untere Grenztemperatur
T_Grenz,up: vorgebbare obere Grenztemperatur
Δt_down: vorgebbare Mindestzeitspanne für das Unterschreiten von T_Grenz,down
Δt_up: vorgebbare Mindestzeitspanne für das Überschreiten von T_Grenz,up

Claims

Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinderkopf (6), die mindestens einen Zylinder (3) und zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung (12) mindestens einen im Zylinderkopf (6) integrierten Kühlmittelmantel aufweist, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels ermittelt wird, und – das Luftverhältnis λ verringert wird, falls die Kühlmitteltemperatur T_cooling eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Grenz,up übersteigt mit T_cooling ≥ T_Grenz,up.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis λ nur dann verringert wird, wenn die Kühlmitteltemperatur T_cooling die vorgebbare obere Grenztemperatur T_Grenz,up übersteigt und für eine vorgebbare Zeitspanne Δt_up größer ist als diese obere Grenztemperatur T_Grenz,up.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis λ ausgehend von einem stöchiometrschen Betrieb (λ1) der Brennkraftmaschine (1) verringert wird, wodurch die Brennkraftmaschine (1) in einen unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) überführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis λ ausgehend von einem unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) der Brennkraftmaschine (1) wieder erhöht wird, falls die Kühlmitteltemperatur T_cooling eine vorgebbare untere Grenztemperatur T_Grenz,down unterschreitet mit T_cooling ≤ T_Grenz,down.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis λ nur dann wieder erhöht wird, wenn die Kühlmitteltemperatur T_cooling die vorgebbare untere Grenztemperatur T_Grenz,down unterschreitet und für eine vorgebbare Zeitspanne Δt_down kleiner ist als diese untere Grenztemperatur T_Grenz,down.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels rechnerisch bestimmt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels meßtechnisch mittels Sensor (16) erfaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einem Austritt (15) des Kühlmittelkreislaufs aus dem mindestens einen Zylinderkopf (6) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einem Eintritt des Kühlmittelkreislaufs in den mindestens einen Zylinderkopf (6) angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur an der höchstgelegenen Stelle des Kühlmittelkreislaufs angeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mit einer Motorsteuerung (17) ausgestattet wird und die mittels Sensor (16) erfaßte Kühlmitteltemperatur als Eingangsgröße bereitgestellt wird.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinderkopf (6) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche, die mindestens einen Zylinder (3) und zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung (12) mindestens einen im Zylinderkopf (6) integrierten Kühlmittelmantel aufweist, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (16) vorgesehen ist, der eine Temperatur T_cooling des Kühlmittels erfaßt.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einem Austritt (15) des Kühlmittelkreislaufs aus dem mindestens einen Zylinderkopf (6) angeordnet ist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur benachbart zu einem Eintritt des Kühlmittelkreislaufs in den mindestens einen Zylinderkopf (6) angeordnet ist.
Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (16) zur Erfassung der Kühlmitteltemperatur nahe der höchstgelegenen Stelle des Kühlmittelkreislaufs angeordnet ist.