Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Dosiereinrichtung einer zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for operating a metering device of an internal combustion engine designed for driving a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Dosiereinrichtung einer zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise bereits der US 6 637 382 B1 als bekannt zu entnehmen. Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen von Verbrennungsluft durchströmbaren Luftsammler und wenigstens zwei beispielsweise als Zylinder ausgebildete Brennräume auf, welche über den Luftsammler beziehungsweise mittels des Luftsammlers mit der den Luftsammler durchströmenden Verbrennungsluft versorgbar sind beziehungsweise versorgt werden. Außerdem sind beziehungsweise werden die Brennräume mit einem insbesondere flüssigen Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in deren befeuerten Betrieb, versorgbar beziehungsweise versorgt. Dabei weist die Dosiereinrichtung einen den wenigstens zwei Brennräumen gemeinsamen Injektor auf, mittels welchem ein von dem Kraftstoff unterschiedliches Kühlmedium zum Kühlen der Verbrennungsluft in den Luftsammler und dadurch in die den Luftsammler durchströmende Verbrennungsluft eingebracht wird beziehungsweise einbringbar ist.Such a method for operating a metering device of an internal combustion engine designed to drive a motor vehicle, in particular a motor vehicle, is for example already known US 6 637 382 B1 to be known as known. In this case, the internal combustion engine has at least one air collector through which combustion air can flow and at least two combustion chambers designed as cylinders, for example, which can be supplied via the air collector or by means of the air collector with the combustion air flowing through the air collector. In addition, or are the combustion chambers with a particular liquid fuel for operating the internal combustion engine, in particular in their fired operation, supplied or supplied. In this case, the metering device to the at least two combustion chambers common injector, by means of which a different of the fuel cooling medium for cooling the combustion air is introduced into the air collector and thereby in the air collector flowing through combustion air or can be introduced.
Darüber hinaus offenbart die EP 3 018 330 A1 eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Zylinder, der über ein Schwingrohr mit einem Luftsammler verbunden ist. Außerdem ist ein Wasserinjektor vorgesehen, welcher in dem Luftsammler angeordnet ist.In addition, the reveals EP 3 018 330 A1 an internal combustion engine, with at least one cylinder which is connected via a vibration tube with an air collector. In addition, a water injector is provided, which is arranged in the air collector.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders gewichts- und kostengünstige Weise ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that in a particularly weight and cost-effective manner, a particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be realized.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders gewichts-, bauraum- und kostengünstige Weise ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass, insbesondere mittels einer elektronischen Recheneinrichtung, wenigstens eine eine kinetische Energie der den Luftsammler durchströmenden Luft charakterisierende Größe bestimmt beziehungsweise ermittelt wird. Die Größe umfasst beziehungsweise ist beispielsweise eine beziehungsweise ein Massenstrom der Luft. Außerdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass, insbesondere mittels der elektronischen Recheneinrichtung, ein Druck, mit welchem das Kühlmedium in den Luftsammler und dadurch in die den Luftsammler durchströmende Luft, deren kinetische Energie durch die Größe charakterisiert wird, eingebracht wird, in Abhängigkeit von der bestimmten Größe eingestellt wird. Hierdurch kann beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums auf die beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennräume realisiert werden. Mit anderen Worten kann beispielsweise eine übermäßige, durch die den Luftsammler durchströmende Luft, insbesondere durch deren kinetische Energie, bewirkte Ungleichverteilung des Kühlmediums auf die Brennräume vermieden werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb realisierbar ist.To further develop a method specified in the preamble of claim 1 such that in a particularly weight, space and cost-effective manner, a particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be realized, it is inventively provided that, in particular by means of an electronic computing device, at least one Kinetic energy of the air collector flowing through the air characterizing size is determined or determined. The size includes or is for example one or a mass flow of the air. It is also provided according to the invention that, in particular by means of the electronic computing device, a pressure with which the cooling medium is introduced into the air collector and thereby into the air flowing through the air collector whose kinetic energy is characterized by the size, depending on the particular Size is adjusted. In this way, for example, an at least substantially uniform distribution of the cooling medium can be realized on the example formed as a cylinder combustion chambers. In other words, for example, excessive, caused by the air flowing through the air collector, in particular by their kinetic energy, caused unequal distribution of the cooling medium to the combustion chambers can be avoided, so that a particularly efficient operation can be realized.
Gleichzeitig ist es möglich, die wenigstens zwei Brennräume mittels des, insbesondere genau, einen, den Brennräumen gemeinsamen Injektors mit dem Kühlmedium zu versorgen, sodass die Anzahl an zum Einbringen des Kühlmediums in die den Luftsammler durchströmende Verbrennungsluft ausgebildeter Injektoren und somit die Teileanzahl, das Gewicht und der Bauraumbedarf der Dosiereinrichtung besonders gering gehalten werden können. Dabei ist es vorgesehen, dass die Anzahl an Injektoren, mittels welchen das Kühlmedium in die Verbrennungsluft eingebracht wird beziehungsweise einbringbar ist, geringer als die Anzahl an Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine insgesamt ist, sodass die Teileanzahl und somit der Bauraumbedarf und das Gewicht in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Bedingt durch den ungebrochenen Trend des Downsizings zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes von Kraftfahrzeugen, insbesondere Personenkraftwagen, mit verbrennungsmotorischem Antrieb, steigen das spezifische Drehmoment und die spezifische Leitung von beispielsweise als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen immer weiter an. Ermöglicht wird dies unter anderem durch eine Aufladung der beispielsweise mit einer Kraftstoff-Direkteinspritzung ausgestatteten Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichnet wird. Die Aufladung erfolgt beispielsweise mittels wenigstens eines Abgasturboladers. Unter der Aufladung ist zu verstehen, dass die den beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennräumen zuzuführende Verbrennungsluft mittels wenigstens eines Verdichters verdichtet wird. Der Verdichter ist beispielsweise Bestandteil eines Abgasturboladers der Verbrennungskraftmaschine, wobei die verdichtete Verbrennungsluft auch als Ladeluft bezeichnet wird.At the same time it is possible to supply the at least two combustion chambers by means of, in particular exactly, one, the combustion chambers common injector with the cooling medium, so that the number of injectors for introducing the cooling medium into the air collector flowing through the combustion air injectors and thus the number of parts, the weight and the space requirement of the metering device can be kept particularly low. It is envisaged that the number of injectors, by means of which the cooling medium is introduced into the combustion air or can be introduced, is less than the total number of combustion chambers of the internal combustion engine, so that the number of parts and thus the space requirement and the weight in a particularly small frame can be kept. The invention is based in particular on the following finding: Due to the unbroken trend of downsizing to reduce the CO 2 emissions of motor vehicles, in particular passenger cars, with internal combustion engine drive, the specific torque and the specific conduction of, for example, gasoline engines designed internal combustion engines continue to rise on. This is made possible, inter alia, by charging the internal combustion engine, which is equipped, for example, with direct fuel injection, which is also referred to as an internal combustion engine or engine. The charging takes place for example by means of at least one exhaust gas turbocharger. The charging is to be understood that the combustion air to be supplied, for example, formed as a cylinder combustion chambers by means of at least one compressor is compressed. The compressor is for example part of an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine, wherein the compressed combustion air is also referred to as charge air.
Um im aufgeladenen Betrieb einen günstigen Wirkungsgrad - und damit einen niedrigen Kraftstoffverbrauch - erreichen zu können, sollte Motor mit einer günstigen Verbrennungsschwerpunktlage betrieben werden. Dazu ist eine wirkungsvolle Kühlung der verdichteten Luft von besonderer Bedeutung, die, bedingt durch das Streben, das Verdichtungsverhältnis mit dem Ziel einer weiteren Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs zu erhöhen, zunehmend an Bedeutung gewinnt. Darüber hinaus ist das darstellbare, maximale Drehmoment, insbesondere bei höherer Motordrehzahl, durch bauteilspezifische Grenztemperaturen begrenzt. Hieraus ergibt sich neben der Möglichkeit, die Verbrennungsschwerpunktlage in Richtung Früh zu verschieben - sofern es möglich ist - ein Bedarf für zusätzliche Kühlmaßnahmen. Sowohl mit steigendem spezifischem Drehmoment und steigender spezifischer Leistung des Motors als auch durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses steigt der Kühlungsbedarf der verdichteten Verbrennungsluft, welche auch einfach als Luft bezeichnet wird, und/oder des jeweiligen Brennraums weiter an.In order to achieve a favorable efficiency - and thus a low fuel consumption - in turbocharged operation, the engine should be operated with a favorable combustion centroid. For this purpose, an effective cooling of the compressed air is of particular importance, which, due to the desire to increase the compression ratio with the aim of further improving fuel economy, is becoming increasingly important. In addition, the representable, maximum torque, especially at higher engine speed, limited by component-specific limit temperatures. This results in addition to the possibility to move the focus of combustion in the direction of early - if possible - a need for additional cooling measures. Both with increasing specific torque and increasing specific power of the engine as well as by increasing the compression ratio, the cooling demand of the compressed combustion air, which is also referred to simply as air, and / or the respective combustion chamber continues to increase.
Bei aktuellen, beispielsweise als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen erfolgt die Kühlung der verdichteten Luft mittels eines Ladeluftkühlers, welcher von der verdichteten Luft durchströmt wird und dieser damit Wärme entzieht. Die Kühlung der verdichteten Luft wird auch als Ladeluftkühlung bezeichnet. Die der verdichteten Luft entzogene Wärme wird von dem beispielsweise als Wärmetauscher ausgebildeten Ladeluftkühler dann direkt an die Umgebung oder an ein den Wärmetauscher durchströmendes Kühlmittel, insbesondere eines Temperaturkreislaufs, abgegeben. Es wird folglich zwischen der sogenannten direkten und der indirekten Ladeluftkühlung unterschieden.In current, designed for example as gasoline engine internal combustion engines, the cooling of the compressed air takes place by means of a charge air cooler, which is flowed through by the compressed air and this thus withdrawing heat. The cooling of the compressed air is also referred to as charge air cooling. The heat extracted from the compressed air is then released by the charge air cooler formed, for example, as a heat exchanger directly to the environment or to a coolant flowing through the heat exchanger, in particular a temperature circuit. It is therefore distinguished between the so-called direct and indirect charge air cooling.
Die Überschreitung der bauteilspezifischen Grenztemperaturen bei hohen Lasten wird heute durch eine Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verhindert. Der zu Kühlungszwecken zusätzlich eingespritzte Kraftstoff führt aufgrund des Sauerstoffmangels zu einem erhöhen Schadstoffausstoß, der insbesondere durch die zukünftige Abgasgesetzgebung, insbesondere im Hinblick auf RDE (Real-Driving-Emissions), als kritisch zu bewerten ist. Eine heute bekannte Alternative stellt die Verwendung höherwertiger Werkstoffe oder der Einsatz optimierter Kühleinrichtungen auf der heißen Seite der Verbrennungskraftmaschine dar, sodass beispielsweise ein gekühlter Abgaskrümmer, ein gekühltes Abgasturbolader-Turbinengehäuse etc. zum Einsatz kommen.Exceeding the component-specific limit temperatures at high loads is prevented today by an enrichment of the fuel-air mixture. Due to the lack of oxygen, the additionally injected fuel for cooling purposes leads to an increase in pollutant emissions, which is to be assessed critically in particular by the future emission legislation, in particular with regard to RDE (Real Driving Emissions). An alternative known today represents the use of higher-grade materials or the use of optimized cooling devices on the hot side of the internal combustion engine, so that, for example, a cooled exhaust manifold, a cooled exhaust gas turbocharger turbine housing, etc. are used.
Eine weitere, sehr effektive Möglichkeit zur Kühlung der Verbrennungsluft und zur Absenkung der Prozesstemperatur stellt die Einspritzung des Kühlmediums in die verdichtete Verbrennungsluft dar. Durch diese, grundsätzlich bereits bekannte Maßnahme wird der Verbrennungsluft durch die hohe spezifische Wärmekapazität und die Verdampfung des beispielsweise als Flüssigkeit, insbesondere als Wasser, ausgebildeten Kühlmediums Wärme entzogen. Neben der Reduzierung des Risikos einer klopfenden Verbrennung kann darüber hinaus auf etwaige Vorentflammungen reagiert oder diesen vorgebeugt werden, wie es beispielsweise bereits in der DE 10 2012 207 904 A1 beschrieben ist. Mögliche Strategien mit dem Fokus einer direkten Einspritzung des Kühlmediums in den jeweiligen Brennraum, die für eine Fahrzeuganwendung zielführend sein könnte, sind ebenfalls denkbar. Ferner ist es denkbar, das Kühlmedium bei dem überstöchiometrischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in Verbrennungsluft einzubringen. Außerdem ist eine On-Bord-Gewinnung, das heißt eine An-Bord-Gewinnung, von Wasser als das Kühlmedium denkbar, sodass das Kühlmedium in Form von Wasser an Bord des Kraftwagens gewonnen wird.Another, very effective way to cool the combustion air and to lower the process temperature is the injection of the cooling medium in the compressed combustion air. By this, basically already known measure the combustion air by the high specific heat capacity and evaporation of example as a liquid, in particular withdrawn as water, trained cooling medium heat. In addition to reducing the risk of knocking combustion can also respond to any pre-ignition or prevent it, as already for example in the DE 10 2012 207 904 A1 is described. Possible strategies with the focus of a direct injection of the cooling medium in the respective combustion chamber, which could be effective for a vehicle application, are also conceivable. Furthermore, it is conceivable to introduce the cooling medium in the super-stoichiometric operation of the internal combustion engine in combustion air. In addition, on-board recovery, that is, on-board recovery, of water as the cooling medium is conceivable, so that the cooling medium in the form of water is recovered on board the motor vehicle.
Beispielsweise wird als das Kühlmedium Wasser verwendet. Mit anderen Worten ist es möglich, dass das Kühlmedium als Wasser ausgebildet ist oder Wasser umfasst. Dabei kann das Kühlmedium beispielsweise ein Gemisch sein, welches zumindest Wasser aufweist. Nach heutigem Stand der Technik und unter Berücksichtigung entsprechender Verfahren eignet sich als das Kühlmedium insbesondere Wasser oder ein Gemisch, welches zumindest Wasser umfasst und somit auch als Wassergemisch bezeichnet wird. For example, water is used as the cooling medium. In other words, it is possible that the cooling medium is formed as water or comprises water. In this case, the cooling medium may for example be a mixture which has at least water. According to the current state of the art and taking into account appropriate methods is suitable as the cooling medium in particular water or a mixture which comprises at least water and thus also referred to as a water mixture.
Dabei wurde gefunden, dass bezüglich der Einbringung des Kühlmediums in die auch als Ansaugluft bezeichnete Verbrennungsluft die Positionierung der beispielsweise als Gemischbildner fungierenden Injektoren, insbesondere vor dem jeweiligen Brennraum beziehungsweise stromauf des jeweiligen Brennraums, in Luftstromrichtung, das heißt bezogen auf eine Strömungsrichtung der den Luftsammler durchströmenden Luft, aus Kosten-Nutzen-Sicht sehr lukrativ ist. Bedingt durch den begrenzten Bauraum und unter Berücksichtigung von Kosten kann es vorteilhaft sein, wenn, wie es vorzugsweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Fall ist, die Anzahl an beispielsweise als Gemischbildner fungierenden Injektoren zur Einbringung des Kühlmediums in die Verbrennungsluft geringer als die Anzahl an Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine ist. Da beispielsweise die Verbrennungsluft für jeden Brennraum mittels des Kühlmediums gekühlt werden soll, oder das Kühlmedium nicht direkt in die Brennräume eingespritzt werden kann, sind die Injektoren beziehungsweise ist der wenigstens eine Injektor in dem Luftsammler angeordnet, sodass das Kühlmedium in den Luftsammler und somit in die den Luftsammler durchströmende Luft, insbesondere an wenigstens einer Stelle, einbringbar ist beziehungsweise eingebracht wird, welche in Strömungsrichtung der den Luftsammler durchströmenden Verbrennungsluft stromauf der Brennräume angeordnet ist.It has been found that with respect to the introduction of the cooling medium in the combustion air, which is also referred to as intake air, the positioning of the injectors acting, for example, as a mixture former, in particular in front of the respective combustion chamber or upstream of the respective combustion chamber, in the air flow direction, that is based on a flow direction of the air collector flowing through Air, from a cost-benefit point of view is very lucrative. Due to the limited space and taking into account costs, it may be advantageous if, as is preferably the case in the inventive method, the number of acting example as Gemischbildner injectors for introducing the cooling medium into the combustion air less than the number of combustion chambers Internal combustion engine is. For example, since the combustion air for each combustion chamber to be cooled by means of the cooling medium, or the cooling medium can not be injected directly into the combustion chambers, the injectors or the at least one injector are arranged in the air collector, so that the cooling medium in the air collector and thus in the air flowing through the air collector, in particular at least one point, can be introduced or introduced, which is arranged in the flow direction of the air collector flowing through the combustion air upstream of the combustion chambers.
Wird die Anzahl der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine insgesamt beispielsweise mit n bezeichnet, sodass die Verbrennungskraftmaschine insgesamt genau n Brennräume aufweist, wobei n eine ganze positive Zahl bezeichnet, welche größer als 1 ist, so sind höchstens n-1 Injektoren zum Einbringen des Kühlmediums in die Verbrennungsluft vorgesehen.If the number of combustion chambers of the internal combustion engine as a whole is denoted by n, for example, so that the internal combustion engine has a total of exactly n combustion chambers, where n denotes a whole positive number, which is greater than 1, then at most n-1 injectors for introducing the cooling medium into the combustion air intended.
Dabei wurde gefunden, dass bei der Verwendung von n-1 Injektoren die Gleichverteilung des in die Verbrennungsluft eingebrachten, insbesondere eingespritzten, Kühlmediums auf die Brennräume eine große Herausforderung darstellt. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann nun eine besonders gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums auf die Brennräume realisiert werden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb auf kostengünstige Weise realisierbar ist.It was found that with the use of n-1 injectors, the uniform distribution of the introduced into the combustion air, in particular injected, cooling medium to the combustion chambers is a major challenge. By means of the method according to the invention, a particularly uniform distribution of the cooling medium to the combustion chambers can now be realized, so that a particularly advantageous operation can be realized in a cost-effective manner.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Größe einen Massenstrom der Verbrennungsluft aufweist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Druck proportional zur Größe eingestellt wird. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Injektor bezogen auf eine Strömungsrichtung der den Luftsammler durchströmenden Verbrennungsluft in einem Teilabschnitt des Luftsammlers zwischen den Brennräumen oder stromauf der Brennräume angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the size has a mass flow of the combustion air. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the pressure is adjusted in proportion to the size. In an advantageous embodiment of the invention, it is provided that the injector is arranged in a partial section of the air collector between the combustion chambers or upstream of the combustion chambers relative to a flow direction of the combustion air flowing through the air collector.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.
Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist;
- 2 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 3 eine schematische Darstellung der Verbrennungskraftmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Verbrennungskraftmaschine zum Veranschaulichen des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 5 ausschnittsweise eine weitere schematische Schnittansicht zum weiteren Veranschaulichen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
The drawing shows in: - 1 a schematic representation of an internal combustion engine according to a first embodiment, which is designed for carrying out a method according to the invention;
- 2 a schematic representation of an internal combustion engine according to a second embodiment;
- 3 a schematic representation of the internal combustion engine according to a third embodiment;
- 4 a fragmentary sectional view of the internal combustion engine for illustrating the method according to the invention; and
- 5 a section of a further schematic sectional view to further illustrate the method according to the invention.
In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar ist. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Kraftwagen und dabei beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 wird auch als Motor, Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichnet und ist beispielsweise als Ottomotor ausgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 kann jedoch alternativ als Dieselmotor ausgebildet sein. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes Zylindergehäuse 12, durch welches wenigstens zwei beispielsweise als Zylinder ausgebildete Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet sind. Bei dem in 1 veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind durch das Zylindergehäuse 12 vier als Zylinder 14a-d ausgebildete Brennräume gebildet, wobei 1 eine erste Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10 zeigt. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen auch als Luftverteiler bezeichneten Luftsammler 13, welcher von Verbrennungsluft durchströmbar ist. Die Verbrennungsluft wird auch als Luft oder Ansaugluft bezeichnet und strömt beispielsweise in eine Strömungsrichtung durch den Luftsammler 13. Im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 und insbesondere während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 strömt die Verbrennungsluft entlang der Strömungsrichtung durch den Luftsammler 13. Ferner werden die Zylinder 14a-d mit einem insbesondere flüssigen Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere in deren befeuerten Betrieb, versorgt. Außerdem werden dabei die Zylinder 14a-d mittels des Luftsammlers 13 beziehungsweise über den Luftsammler 13 mit der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft versorgt. Hierdurch entsteht in den jeweiligen Zylinder 14a-d ein Kraftstoff-Luft-Gemisch. Insbesondere weist die Verbrennungskraftmaschine 10 beziehungsweise das Kraftfahrzeug wenigstens einen Kraftstofftank zum Aufnehmen des auch als Primärkraftstoff bezeichneten Kraftstoffes zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 in ihrem befeuerten Betrieb auf. 1 shows a schematic representation of a generally designated 10 internal combustion engine of a motor vehicle, which by means of the internal combustion engine 10 is drivable. The motor vehicle is designed in particular as a motor vehicle and, for example, as a passenger car. The internal combustion engine 10 is also referred to as an engine, internal combustion engine or internal combustion engine and is designed for example as a gasoline engine. The internal combustion engine 10 However, it may alternatively be designed as a diesel engine. The internal combustion engine 10 comprises a cylinder housing designed as a cylinder crankcase, for example 12 , by which at least two, for example, designed as a cylinder combustion chambers of the internal combustion engine 10 are formed. At the in 1 illustrated embodiment are by the cylinder housing 12 four as a cylinder 14a-d trained combustion chambers formed, wherein 1 a first embodiment of the internal combustion engine 10 shows. The internal combustion engine 10 further comprises an air collector, also referred to as an air distributor 13 , which can be traversed by combustion air. The combustion air is also referred to as air or intake air and flows, for example in a flow direction through the air collector 13 , As part of a method for operating the internal combustion engine 10 and in particular during a fired operation of the internal combustion engine 10 the combustion air flows along the flow direction through the air collector 13 , Further, the cylinders 14a-d with a particular liquid fuel for operating the internal combustion engine 10 , especially in their fired operation supplied. In addition, while the cylinders 14a-d by means of the air collector 13 or about the air collector 13 with the air collector 13 supplied by flowing combustion air. This results in the respective cylinder 14a-d a fuel-air mixture. In particular, the internal combustion engine 10 or the motor vehicle at least one fuel tank for receiving the fuel, which is also referred to as primary fuel, for operating the internal combustion engine 10 in their fired operation.
Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine 10 einen von der Verbrennungsluft durchströmbaren Ansaugtrakt 16 auf, welcher den Luftsammler 13 umfasst. Mittels des Ansaugtrakts 16 und somit mittels des Luftsammlers 13 wird die Verbrennungsluft, welche einfach auch als Luft bezeichnet wird, zu den und insbesondere in die Zylinder 14a-d geleitet. Das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch wird, insbesondere mittels einer Fremdzündeinrichtung wie beispielsweise einer Zündkerze, gezündet und dadurch verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 resultiert. Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine 10 einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 18 auf, mittels welchem das Abgas aus den Zylindern 14a-d abgeführt wird.In this case, the internal combustion engine 10 one of the combustion air permeable intake tract 16 on which the air collector 13 includes. By means of the intake tract 16 and thus by means of the air collector 13 the combustion air, which is simply referred to as air, to the and in particular in the cylinder 14a-d directed. The respective fuel-air mixture is, in particular ignited by means of a spark-ignition device such as a spark plug, and thereby burned, resulting in exhaust gas of the internal combustion engine 10 results. In this case, the internal combustion engine 10 an exhaust gas tract through which the exhaust gas can flow 18 on, by means of which the exhaust gas from the cylinders 14a-d is dissipated.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist dabei als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst hierzu wenigstens einen Abgasturbolader 20, welcher eine in dem Abgastrakt 18 angeordnete und von dem Abgas antreibbare Turbine 22 und einen in dem Ansaugtrakt 16 angeordneten und von der Turbine 22 antreibbaren Verdichter 24 umfasst. Mittels des Verdichters 24 wird die den Ansaugtrakt 16, insbesondere den Luftsammler 13, durchströmende Luft verdichtet, wobei die verdichtete Luft auch als Ladeluft bezeichnet wird. Da der Verdichter 24 von der Turbine 22 angetrieben wird, wird im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt. In 1 veranschaulicht ein Pfeil 26 die in den Ansaugtrakt 16 einströmende und den Ansaugtrakt 16 und somit den Luftsammler 13 durchströmende Luft. In Strömungsrichtung der den Ansaugtrakt 16, insbesondere den Luftsammler 13, durchströmenden Luft ist stromauf des Verdichters 24 ein Luftfilter 28 angeordnet, mittels welchem die den Ansaugtrakt 16 durchströmende Luft gefiltert wird.The internal combustion engine 10 is designed as a supercharged internal combustion engine and for this purpose comprises at least one exhaust gas turbocharger 20 which is one in the exhaust tract 18 arranged and driven by the exhaust turbine 22 and one in the intake tract 16 arranged and from the turbine 22 drivable compressor 24 includes. By means of the compressor 24 becomes the intake tract 16 , especially the air collector 13 compressed air flowing through, wherein the compressed air is also referred to as charge air. Because the compressor 24 from the turbine 22 is driven, energy contained in the exhaust gas is used to compress the air. In 1 illustrates an arrow 26 in the intake system 16 incoming and the intake tract 16 and thus the air collector 13 air flowing through. In the flow direction of the intake tract 16 , especially the air collector 13 , flowing air is upstream of the compressor 24 an air filter 28 arranged, by means of which the intake tract 16 air flowing through is filtered.
Durch das Verdichten der Luft wird diese erwärmt. Um dennoch einen besonders hohen Aufladegrad realisieren zu können, ist in dem Ansaugtrakt 16 stromab des Verdichters 24 eine als Ladeluftkühler 30 ausgebildete Kühleinrichtung vorgesehen, mittels welcher die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird. Ferner ist in dem Ansaugtrakt 16 und vorliegend stromab des Ladeluftkühlers 30 ein beispielsweise als Drosselklappe ausgebildetes Ventilelement 32 vorgesehen beziehungsweise angeordnet, mittels welchem eine Menge der den Ansaugtrakt 16 durchströmenden Luft einstellbar ist. In dem Abgastrakt 18 ist in Strömungsrichtung des den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgases stromab der Turbine 22 wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 34 angeordnet, mittels welcher das Abgas nachbehandelt wird. Außerdem veranschaulicht in 1 ein Pfeil 36 das den Abgastrakt 18 durchströmende Abgas. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ferner eine Dosiereinrichtung 38 auf, welche auch als System, Einspritzsystem oder Einspritzanlage bezeichnet wird. Im Rahmen des Verfahrens wird die Dosiereinrichtung 38 auf noch im Folgenden zu beschreibende Weise betrieben. Die Dosiereinrichtung 38 ist - wie im Folgenden noch genauer erläutert wird - dazu ausgebildet, ein von dem Kraftstoff unterschiedliches und vorzugsweise flüssiges Kühlmedium 40 zum Kühlen der Verbrennungsluft in die Verbrennungsluft einzubringen, insbesondere einzuspritzen.By compressing the air, it is heated. In order to still be able to realize a particularly high degree of supercharging, is in the intake 16 downstream of the compressor 24 one as intercooler 30 formed cooling device provided by means of which the compressed and thus heated air is cooled. Further, in the intake tract 16 and in the present case downstream of the intercooler 30 an example designed as a throttle valve element 32 provided or arranged, by means of which a quantity of the intake tract 16 flowing air is adjustable. In the exhaust tract 18 is in the flow direction of the exhaust tract 18 flowing exhaust gas downstream of the turbine 22 at least one exhaust aftertreatment device 34 arranged, by means of which the exhaust gas is treated. Also illustrated in 1 an arrow 36 that the exhaust tract 18 flowing exhaust gas. The internal combustion engine 10 also has a metering device 38 which is also referred to as a system, injection system or injection system. As part of the process, the metering device 38 operated in a manner to be described below. The metering device 38 is - as will be explained in more detail below - designed to be different from the fuel and preferably liquid cooling medium 40 for injecting the combustion air into the combustion air to introduce, in particular inject.
Aus 1 ist erkennbar, dass den jeweiligen Zylindern 14a-d ein Injektor 42 zugeordnet ist, mittels welchem der Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 in dem jeweiligen Zylinder 14a-d einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist beziehungsweise direkt eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Außerdem bilden die Zylinder 14a, b ein erstes Zylinderpaar, wobei die Zylinder 14c, d ein zweites Zylinderpaar bilden. Die Dosiereinrichtung 38 umfasst dabei von den Injektoren 42 unterschiedliche, zusätzlich dazu vorgesehene weitere Injektoren 44a, b, wobei der Injektor 44a den Zylindern 14a, b und somit dem ersten Zylinderpaar und der Injektor 44b den Zylindern 14c, d und somit dem zweiten Zylinderpaar zugeordnet ist. Mit anderen Worten ist dem ersten Zylinderpaar, insbesondere genau oder wenigstens, ein Injektor 44a zugeordnet, sodass der Injektor 44a ein den Zylindern 14a, b gemeinsamer Injektor ist. Des Weiteren ist den Zylindern 14c, d, insbesondere genau oder wenigstens, ein Injektor 44b zugeordnet, sodass der Injektor 44b den Zylindern 14c, d zugeordnet ist. Dies bedeutet, dass der Injektor 44b ein den Zylindern 14c, d gemeinsamer Injektor ist. Dabei ist der Injektor 44a den Zylindern 14a, b, nicht jedoch den Zylindern 14d, d zugeordnet, während der Injektor 44b beispielsweise den Zylindern 14c, d, nicht jedoch den Zylindern 14a, b zugeordnet ist. Mittels der Injektoren 44a, b ist beziehungsweise wird das Kühlmedium 40 in die Verbrennungsluft einbringbar beziehungsweise eingebracht. Insbesondere wird beispielsweise das Kühlmedium 40 mittels der Injektoren 44a, b in die Verbrennungsluft eingespritzt. Bei der ersten Ausführungsform ist der jeweilige Injektor 42 in den jeweiligen Zylindern 14a-d positioniert, sodass eine Kraftstoffdirekteinspritzung realisiert ist. Der jeweilige Injektor 44a beziehungsweise 44b jedoch ist stromauf der Zylinder 14a-d und dabei insbesondere zumindest teilweise in dem Luftsammler 13 angeordnet, sodass das Kühlmedium mittels des jeweiligen Injektors 44a beziehungsweise 44b an wenigstens einer jeweiligen Stelle, welche bezogen auf die Strömungsrichtung der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft stromauf der Zylinder 14a-d angeordnet ist, eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird beziehungsweise einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist.Out 1 it can be seen that the respective cylinders 14a-d an injector 42 is assigned, by means of which the fuel for operating the internal combustion engine 10 in the respective cylinder 14a-d einbringbar, in particular injectable, is or introduced directly, in particular directly injected, is. In addition, the cylinders form 14a . b a first pair of cylinders, wherein the cylinders 14c , d form a second pair of cylinders. The metering device 38 covers from the injectors 42 different, additionally provided further injectors 44a . b where the injector 44a the cylinders 14a . b and thus the first pair of cylinders and the injector 44b the cylinders 14c , d and thus associated with the second cylinder pair. In other words, the first cylinder pair, in particular exactly or at least, an injector 44a assigned, so the injector 44a a the cylinders 14a . b common injector is. Furthermore, the cylinders 14c , d, in particular exactly or at least, an injector 44b assigned, so the injector 44b the cylinders 14c , d is assigned. This means that the injector 44b a the cylinders 14c , d is a common injector. Here is the injector 44a the cylinders 14a . b but not the cylinders 14d , d assigned while the injector 44b for example, the cylinders 14c , d, but not the cylinders 14a . b assigned. By means of injectors 44a . b is or is the cooling medium 40 introduced or introduced into the combustion air. In particular, for example, the cooling medium 40 by means of injectors 44a . b injected into the combustion air. In the first embodiment, the respective injector 42 in the respective cylinders 14a-d positioned so that direct fuel injection is realized. The respective injector 44a respectively 44b however, upstream is the cylinder 14a-d and in particular at least partially in the air collector 13 arranged so that the cooling medium by means of the respective injector 44a respectively 44b at least one respective location, which with respect to the flow direction of the air collector 13 flowing combustion air upstream of the cylinder 14a-d is arranged, introduced, in particular injected, is or einbringbar, in particular injectable, is.
Insgesamt ist erkennbar, dass beispielsweise die Anzahl der Zylinder 14a-d n beträgt, wobei mit n eine positive ganzzahlige Zahl bezeichnet wird, welche größer als 1 ist und somit mindestens 2 beträgt. Bei der ersten Ausführungsform ist n=4. Die Anzahl der Injektoren 44a, b zum Einbringen des Kühlmediums 40 in die Verbrennungsluft beträgt dabei höchstens n-1. Bei der ersten Ausführungsform beträgt die Anzahl der Injektoren 44a, b n-2.Overall, it can be seen that, for example, the number of cylinders 14a-d n, where n is a positive integer number which is greater than 1 and thus at least 2. In the first embodiment is n = 4 , The number of injectors 44a . b for introducing the cooling medium 40 in the combustion air is at most n-1 , In the first embodiment, the number of injectors is 44a . b n-2 ,
Bei der ersten Ausführungsform ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Vier-Zylinder-Reihenmotor ausgebildet, welcher genau vier Zylinder 14a-d umfasst. Dabei umfasst die Dosiereinrichtung 38 genau zwei Injektoren 44a, b zum Einbringen des Kühlmediums 40 in die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft. Dabei wird das Kühlmedium 40 mittels der Injektoren 44a, b in den Luftsammler 13 und dadurch in die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft eingebracht, insbesondere eingespritzt. Die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft nimmt beispielsweise das in die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft eingebrachte Kühlmedium 40 mit und transportiert das Kühlmedium 40, wenn es nicht vor Erreichen der Zylinder 14a-d in der Verbrennungsluft verdampft, in die Zylinder 14a-d. Somit sind bei der Verbrennungskraftmaschine 10 zwei Injektoren 44a, b vorgesehen, um eine demgegenüber größere Anzahl an Zylindern 14a-d mit dem Kühlmedium 40 zu versorgen.In the first embodiment, the internal combustion engine 10 designed as a four-cylinder inline engine, which exactly four cylinders 14a-d includes. In this case, the metering device comprises 38 exactly two injectors 44a . b for introducing the cooling medium 40 into the air collector 13 flowing combustion air. This is the cooling medium 40 by means of injectors 44a . b in the air collector 13 and thereby into the air collector 13 introduced through flowing combustion air, in particular injected. The the air collector 13 By flowing combustion air takes, for example, in the air collector 13 flowing combustion air introduced cooling medium 40 with and transported the cooling medium 40 if it is not before reaching the cylinder 14a-d evaporated in the combustion air, into the cylinder 14a-d , Thus, in the internal combustion engine 10 two injectors 44a . b provided to a contrast larger number of cylinders 14a-d with the cooling medium 40 to supply.
Die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft weist beispielsweise, insbesondere je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 10 und somit insbesondere je nach Last und/oder Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 10, einen Massenstrom und/oder einen Druck und/oder eine Temperatur auf, mit welchem beziehungsweise welcher die Verbrennungsluft den Luftsammler 13 durchströmt.The the air collector 13 By-passing combustion air has, for example, in particular depending on the operating condition of the internal combustion engine 10 and thus in particular depending on the load and / or speed of the internal combustion engine 10 , a mass flow and / or a pressure and / or a temperature, with which or which the combustion air the air collector 13 flows through.
Die Dosiereinrichtung 38 umfasst darüber hinaus einen Tank 46, welcher auch als Reservoir bezeichnet wird und wenigstens einen Aufnahmeraum 48 aufweist, in welchem das Kühlmedium 40 aufgenommen beziehungsweise aufnehmbar ist. Außerdem umfasst die Dosiereinrichtung 38 Leitungen 50 und 52, über welche die Injektoren 44a, b fluidisch mit dem Tank 46 beziehungsweise mit dem Aufnahmeraum 48 verbunden sind. Dadurch kann das zunächst im Tank 46 aufgenommene Kühlmedium 40 über die Leitungen 50 und 52 zu den Injektoren 44a, b geführt werden, sodass die Injektoren 44a, b über die Leitungen 50 und 52 mit dem Kühlmedium 40 aus dem Tank 46 versorgbar sind. Außerdem umfasst die Dosiereinrichtung 38 eine auch als Fördereinrichtung bezeichnete Pumpe 54, mittels welcher beispielsweise das Kühlmedium 40 in eine erste Förderrichtung von dem Tank 46 zu den Injektoren 44a, b gefördert werden kann beziehungsweise gefördert wird. Vorzugsweise ist die Pumpe 54 dazu ausgebildet, das Kühlmedium 40 in eine der ersten Förderrichtung entgegengesetzte zweite Förderrichtung und dadurch beispielsweise von den Injektoren 44a, b in den Aufnahmeraum 48 beziehungsweise zu dem Tank 46 zu fördern.The metering device 38 also includes a tank 46 , which is also referred to as a reservoir and at least one receiving space 48 in which the cooling medium 40 recorded or is receivable. In addition, the metering device includes 38 cables 50 and 52 over which the injectors 44a . b fluidly with the tank 46 or with the recording room 48 are connected. This can be done first in the tank 46 recorded cooling medium 40 over the wires 50 and 52 to the injectors 44a . b be guided so that the injectors 44a . b over the wires 50 and 52 with the cooling medium 40 from the tank 46 are available. In addition, the metering device includes 38 also referred to as a conveyor pump 54 , by means of which, for example, the cooling medium 40 in a first conveying direction of the tank 46 to the injectors 44a . b can be promoted or promoted. Preferably, the pump 54 adapted to the cooling medium 40 in a first conveying direction opposite second conveying direction and thereby, for example, from the injectors 44a . b in the recording room 48 or to the tank 46 to promote.
Bei dem Kühlmedium 40 handelt es sich beispielsweise um Wasser. Ferner ist es denkbar, dass das Kühlmedium 40 ein Gemisch ist, welches beispielsweise zumindest Wasser umfasst. Das zunächst in dem Tank 46 aufgenommene Kühlmedium wird beispielsweise von der Pumpe 54 angesaugt und in die erste Förderrichtung zu den Injektoren 44a, b gefördert. Dabei umfasst die Dosiereinrichtung 38 beispielsweise ein den Injektoren 44a, b gemeinsames Verteilungselement 56, welches auch als Rail bezeichnet wird. In dem den Injektoren 44a, b gemeinsamen Verteilungselement 56 kann beispielsweise das Kühlmedium 40 mit einem Druck aufgenommen werden, wobei das zunächst in dem Verteilungselement 56 aufgenommene Kühlmedium 40 mittels des Verteilungselements 56 auf die Injektoren 44a, b verteilt werden kann. Von dem Verteilungselement 56 aus wird das beispielsweise als Wasser ausgebildete Kühlmedium auf die beispielsweise als Gemischbildner fungierenden Injektoren 44a, b verteilt und von selbigen in die Verbrennungsluft eingebracht. Insbesondere in Kennfeldbereichen hoher Motorlast wird das Kühlmedium 40 mittels der Injektoren 44a, b in die Verbrennungsluft eingebracht, insbesondere eingespritzt.At the cooling medium 40 For example, it is water. Furthermore, it is conceivable that the cooling medium 40 is a mixture comprising, for example, at least water. The first in the tank 46 absorbed cooling medium, for example, from the pump 54 sucked and in the first direction of delivery to the injectors 44a . b promoted. In this case, the metering device comprises 38 for example, the injectors 44a . b common distribution element 56 , which is also referred to as Rail. In the injectors 44a . b common distribution element 56 For example, the cooling medium 40 be absorbed with a pressure, the first in the distribution element 56 recorded cooling medium 40 by means of the distribution element 56 on the injectors 44a . b can be distributed. From the distribution element 56 from the example formed as water cooling medium is acting on the example as a mixture former injectors 44a . b distributed and introduced by the same in the combustion air. Especially in map areas high engine load, the cooling medium 40 by means of injectors 44a . b introduced into the combustion air, in particular injected.
Ferner ist ein weiteres, den Injektoren 42 gemeinsames Verteilungselement 57 vorgesehen, in welchem der Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem Druck aufnehmbar ist. Mittels des Verteilungselements 57 wird der Kraftstoff auf die Injektoren 42 verteilt, mittels welchen dann der Kraftstoff mit dem Druck in die Zylinder 14a, b eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, werden kann beziehungsweise wird.Further, another is the injectors 42 common distribution element 57 provided in which the fuel for operating the internal combustion engine 10 is absorbable with a pressure. By means of the distribution element 57 the fuel is on the injectors 42 distributed by which then the fuel with the pressure in the cylinder 14a . b introduced, in particular directly injected, can be or will.
Um das Kühlmedium 40 von dem Tank 46 zu den Injektoren 44a, b zu fördern, wird die Pumpe 54 in einem ersten Betriebszustand betrieben, in welchem das Kühlmedium 40 von dem Tank 46 zu den Injektoren 44 in eine durch einen Pfeil 62 veranschaulichte erste Förderrichtung gefördert wird. Die Pumpe 54 ist dabei auch in einem von dem ersten Betriebszustand unterschiedlichen, zweiten Betriebszustand betreibbar, in welchem mittels der Pumpe 54 eine Rückförderung des Kühlmediums 40 realisiert wird. Im Rahmen dieser Rückförderung wird das Kühlmedium in eine der ersten Förderrichtung entgegengesetzte, in 1 durch einen Pfeil 64 veranschaulichte und auch als Rückförderrichtung bezeichnete zweite Förderrichtung gefördert und dabei von den Injektoren 44a, b weggefördert und insbesondere in den Tank 46 beziehungsweise in den Aufnahmeraum 48 gefördert. Dadurch kann zumindest ein Teilbereich der auch als System oder Einspritzanlage, insbesondere Wassereinspritzanlage, bezeichnete Dosiereinrichtung 38 von dem Kühlmedium 40 beziehungsweise bezüglich des Kühlmediums 40 entleert werden, sodass das Kühlmedium 40, welches zuvor in dem genannten Teilbereich angeordnet war, nicht mehr in dem genannten Teilbereich angeordnet und somit nicht in dem genannten Teilbereich einfrieren und damit keine Schäden hervorrufen kann.To the cooling medium 40 from the tank 46 to the injectors 44a . b To promote, the pump 54 operated in a first operating state in which the cooling medium 40 from the tank 46 to the injectors 44 in one by an arrow 62 is promoted. The pump 54 is also operable in a different from the first operating state, the second operating state in which by means of the pump 54 a return of the cooling medium 40 is realized. As part of this return promotion, the cooling medium in one of the first conveying direction opposite, in 1 through an arrow 64 illustrated and also referred to as Rückförderrichtung promoted second conveying direction while the injectors 44a . b carried away and especially in the tank 46 or in the recording room 48 promoted. As a result, at least a portion of the metering device, also referred to as a system or injection system, in particular a water injection system, can be used 38 from the cooling medium 40 or with respect to the cooling medium 40 be emptied, so that the cooling medium 40 , which was previously arranged in said portion, no longer disposed in said portion and thus can not freeze in said portion and thus can cause no damage.
Der bezüglich des Kühlmediums 40 entleerbare Teilbereich der Dosiereinrichtung 38 umfasst beispielsweise zumindest die Injektoren 44a, b und/oder die Leitung 50 und/oder die Leitung 52 und/oder die Pumpe 54 und/oder den Tank 46. Der Tank 46 wird beispielsweise in dem ersten Betriebszustand entleert, wobei das Kühlmedium 40 mittels der Pumpe 54 zu den Injektoren 44a, b gefördert und mittels der Injektoren 44a, bin die Verbrennungsluft eingebracht wird. Dadurch wird zunächst im Tank 46 aufgenommenes Kühlmedium 40 verbraucht, sodass der Tank 46 zumindest teilweise bezüglich des Kühlmediums 40 entleert wird.The concerning the cooling medium 40 emptiable portion of the metering device 38 includes, for example, at least the injectors 44a . b and / or the line 50 and / or the line 52 and / or the pump 54 and / or the tank 46 , The Tank 46 is emptied, for example, in the first operating state, wherein the cooling medium 40 by means of the pump 54 to the injectors 44a . b promoted and by means of injectors 44a , the combustion air is introduced. This will initially be in the tank 46 absorbed cooling medium 40 consumed, so the tank 46 at least partially with respect to the cooling medium 40 is emptied.
Die Verbrennungsluft wird auch als Frischluft bezeichnet. Beispielsweise sind je Zylinder 14a-d wenigstens zwei Gaswechselventile vorgesehen, über welche die Frischluft in den jeweiligen Zylinder 14a-d gelangt. Außerdem sind beispielsweise je Zylinder 14a-d wenigstens zwei als Auslassventile ausgebildete weitere Gaswechselventile vorgesehen, über welche das Abgas ausgeschoben werden und in den Abgastrakt 18 einströmen kann.The combustion air is also called fresh air. For example, each cylinder 14a-d provided at least two gas exchange valves, via which the fresh air into the respective cylinder 14a-d arrives. In addition, for example, per cylinder 14a-d at least two further gas exchange valves designed as exhaust valves are provided, via which the exhaust gas is expelled and into the exhaust gas tract 18 can flow in.
Um nun beispielsweise einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 zu realisieren, ist es im Rahmen des zuvor genannten Verfahrens vorgesehen, dass, insbesondere mittels einer in 1 nicht dargestellten elektronischen Recheneinrichtung der Verbrennungskraftmaschine 10 beziehungsweise Dosiereinrichtung 38, wenigstens eine eine kinetische Energie der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft charakterisierende Größe bestimmt wird. Ferner wird ein Druck, mit welchem das Kühlmedium 40 in den Luftsammler 13 und dadurch in die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, in Abhängigkeit von der bestimmten Größe und somit in Abhängigkeit von der kinetischen Energie der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft eingestellt. Der Druck ist beispielsweise ein Vordruck des insbesondere als Kühlflüssigkeit ausgebildeten Kühlmediums, wobei beispielsweise der Vordruck der Kühlflüssigkeit, insbesondere in dem jeweiligen Injektor 44a, b, proportional zu der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft eingestellt wird. Die Größe ist beispielsweise ein Massenstrom der den Luftsammler 13 durchströmenden Luft oder die Größe umfasst zumindest einen Massenstrom der den Luftsammler 13 durchströmenden Luft, sodass beispielsweise der Vordruck der Kühlflüssigkeit, insbesondere in dem jeweiligen Injektor 44a, b, proportional zum angesaugten beziehungsweise den beispielsweise auch als Luftverteiler bezeichneten Luftsammler 13 durchströmenden Luftmassenstrom verändert beziehungsweise eingestellt wird.To now, for example, a particularly efficient operation of the internal combustion engine 10 To realize, it is provided in the context of the aforementioned method that, in particular by means of a in 1 not shown electronic computing device of the internal combustion engine 10 or metering device 38 , at least one kinetic energy of the air collector 13 By flowing combustion air characterizing size is determined. Further, a pressure with which the cooling medium 40 in the air collector 13 and thereby into the air collector 13 introduced through flowing combustion air, in particular injected, is, depending on the specific size and thus in dependence on the kinetic energy of the air collector 13 adjusted by flowing combustion air. The pressure is, for example, a pre-pressure of the cooling medium formed in particular as a cooling fluid, wherein, for example, the admission pressure of the cooling fluid, in particular in the respective injector 44a . b , proportional to the air collector 13 is adjusted by flowing combustion air. The size is, for example, a mass flow of the air collector 13 flowing air or the size comprises at least one mass flow of the air collector 13 flowing through air, so that, for example, the form of the cooling fluid, in particular in the respective injector 44a . b , proportional to the aspirated or the air collector, for example, also referred to as an air distributor 13 flowing air mass flow is changed or adjusted.
Insbesondere ist es vorgesehen, dass beispielsweise der Injektor 44a bezogen auf die Strömungsrichtung der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft in einem Teilabschnitt des Luftsammlers 13 zwischen den dem Injektor 44a zugeordneten Zylinder 14a, b oder stromauf der dem Injektor 44a zugeordneten Zylinder 14a, b angeordnet ist. Die vorigen und folgenden Ausführungen zum Injektor 44a und den Zylindern 14a, b sind ohne Weiteres auch auf den Injektor 44b und die diesem zugeordneten Zylinder 14c, d übertragbar und umgekehrt, sodass beispielsweise der Injektor 44b bezogen auf die Strömungsrichtung der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft in einem Teilbereich des Luftsammlers 13 zwischen den Zylindern 14c, d oder stromauf der Zylinder 14c, d angeordnet ist.In particular, it is provided that, for example, the injector 44a based on the flow direction of the air collector 13 flowing through combustion air in a section of the air collector 13 between the injector 44a associated cylinder 14a . b or upstream of the injector 44a associated cylinder 14a . b is arranged. The previous and following versions of the injector 44a and the cylinders 14a . b are easily on the injector 44b and the cylinder associated therewith 14c , d transmissible and vice versa, so that, for example, the injector 44b based on the flow direction of the air collector 13 flowing through combustion air in a portion of the air collector 13 between the cylinders 14c , d or upstream of the cylinder 14c , d is arranged.
2 zeigt eine zweite Ausführungsform. Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass der Luftsammler 13 wenigstens oder genau einen dem Zylinder 14a zugeordneten Kanal 15a, wenigstens oder genau einen dem Zylinder 14b zugeordneten Kanal 15b, wenigstens einen oder genau einen dem Zylinder 14c zugeordneten Kanal 15c und wenigstens oder genau einen dem Zylinder 14d zugeordneten Kanal 15d aufweist. Somit ist der Injektor 44a den Kanälen 15a, b zugeordnet, während der Injektor 44b den Kanälen 15c und 15d zugeordnet ist. Mittels des Injektors 44a können nur die Kanäle 15a und 15b und somit nur die Zylinder 14a und 14b, nicht jedoch die Kanäle 15c und 15d und die Zylinder 14c und 14d mit dem Kühlmedium versorgt werden. Demzufolge können mittels des Injektors 44b lediglich die Kanäle 15c und 15d und somit die Zylinder 14c und 14c, nicht jedoch die Kanäle 15a und 15b und somit nicht die Zylinder 14a und 14b mit dem Kühlmedium 40 versorgt werden. Bei der zweiten Ausführungsform ist der jeweilige Injektor 44a beziehungsweise 44b folgendermaßen ausgerichtet: Das Kühlmedium 40 ist mittels des jeweiligen Injektors 44a beziehungsweise 44b unter Ausstrahlen wenigstens eines Kühlmediumsstrahls in die Verbrennungsluft einbringbar, insbesondere einspritzbar. Mit anderen Worten stellt der jeweilige Injektor 44a beziehungsweise 44b wenigstens einen Kühlmediumsstrahl bereit, um dadurch das Kühlmedium 40 in die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft einzubringen, insbesondere einzuspritzen. Der jeweilige Kühlmediumsstrahl ist dabei durch das Kühlmedium 40 gebildet. Der Injektor 44a ist dabei auf den Kanal 15b ausgerichtet, sodass beispielsweise der von dem Injektor 44a bereitgestellte Kühlmediumsstrahl, wenn er nicht durch die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft abgelenkt wird beziehungsweise wenn keine Verbrennungsluft durch den Luftsammler 13 strömt, direkt in den Kanal 15b trifft. Der Injektor 44b ist dabei auf den Kanal 15c ausgerichtet, sodass der von dem Injektor 44b bereitgestellte Kühlmediumsstrahl, wenn er nicht von der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft abgelenkt wird beziehungsweise wenn keine Verbrennungsluft durch den Luftsammler 13 strömt, direkt in den Kanal 15c trifft. 2 shows a second embodiment. Especially good 2 it is recognizable that the air collector 13 at least or exactly one cylinder 14a assigned channel 15a , at least or exactly one cylinder 14b assigned channel 15b , at least one or exactly one cylinder 14c assigned channel 15c and at least or exactly one cylinder 14d assigned channel 15d having. Thus, the injector 44a the channels 15a . b assigned while the injector 44b the channels 15c and 15d assigned. By means of the injector 44a can only use the channels 15a and 15b and therefore only the cylinders 14a and 14b but not the channels 15c and 15d and the cylinders 14c and 14d be supplied with the cooling medium. Consequently, by means of the injector 44b only the channels 15c and 15d and thus the cylinders 14c and 14c but not the channels 15a and 15b and therefore not the cylinders 14a and 14b with the cooling medium 40 be supplied. In the second embodiment, the respective injector 44a respectively 44b aligned as follows: The cooling medium 40 is by means of the respective injector 44a respectively 44b radiating at least one cooling medium jet into the combustion air, in particular injectable. In other words, the respective injector 44a respectively 44b at least one cooling medium jet ready to thereby the cooling medium 40 into the air collector 13 flowing combustion air to inject, in particular inject. The respective cooling medium jet is through the cooling medium 40 educated. The injector 44a is on the channel 15b aligned so that, for example, that of the injector 44a provided cooling medium beam, if not by the air collector 13 flowing combustion air is deflected or if no combustion air through the air collector 13 flows directly into the canal 15b meets. The injector 44b is on the channel 15c aligned so that of the injector 44b provided cooling medium jet, if it is not from the air collector 13 flowing through the combustion air is deflected or if no combustion air through the air collector 13 flows directly into the canal 15c meets.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei welcher der Injektor 44a auf den Kanal 15a und der Injektor 44b auf den Kanal 15c ausgerichtet ist. 3 shows a third embodiment in which the injector 44a on the canal 15a and the injector 44b on the canal 15c is aligned.
4 und 5 veranschaulichen das jeweilige Einbringen des jeweiligen Kühlmediumsstrahls in den Luftsammler 13 und somit in die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft anhand des Beispiels des Injektors 44a und insbesondere bezüglich der dritten Ausführungsform. Dabei ist der von dem Injektor 44a bereitstellbare beziehungsweise bereitgestellte Kühlmediumsstrahl in 4 beziehungsweise in 5 mit 66 bezeichnet. 4 and 5 illustrate the respective introduction of the respective cooling medium jet into the air collector 13 and thus into the air collector 13 flowing combustion air based on the example of the injector 44a and in particular with respect to the third embodiment. It is the one of the injector 44a Provided or provided cooling medium beam in 4 or in 5 denoted by 66.
Der Verbrennungskraftmaschine 10 liegt die folgende Idee zugrunde: Um die Teileanzahl und somit das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf gering zu halten, ist die Anzahl an Injektoren zum Einbringen des Kühlmediums 40 in die Verbrennungsluft geringer als die Anzahl an Zylindern. Hierdurch wird das Kühlmedium 40 in den Luftsammler 13 eingebracht, um trotz des Umstands, dass die Anzahl der Injektoren zum Einbringen des Kühlmediums geringer als die Anzahl der Zylinder ist, alle Zylinder mit dem Kühlmedium 40 versorgen zu können. Dabei stellt jedoch die Gleichverteilung des eingespritzten Kühlmediums 40 auf die Zylinder 14a-d eine große Herausforderung dar. Die den auch als Saugrohr bezeichneten Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft weist in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last der Verbrennungskraftmaschine 10 ein unterschiedlich hohes Maß an kinetischer Energie auf. Eine Eindringtiefe des in die Verbrennungsluft eingebrachten Kühlmediums 40 ist abhängig von der kinetischen Energie der Verbrennungsluft und dem Strahlimpuls des eindringenden beziehungsweise eingebrachten Kühlmediums 40. Letzterer ist üblicherweise bedingt durch die übliche Verwendung eines konstanten Systemdrucks für das Kühlmedium 40 lediglich von der eingebrachten Menge des Kühlmediums 40 abhängig. In der Folge kann sich üblicherweise eine signifikant unterschiedliche Eindringtiefe des Kühlmediums 40 beziehungsweise des Kühlmediumsstrahls in die Verbrennungsluft in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last der Verbrennungskraftmaschine 10 ergeben. Die Verbrennungsluft, insbesondere deren Luftstrom, ist bei einer Verbrennungskraftmaschine nicht konstant, da die einzelnen Zylinder 14a-d zu unterschiedlichen Zeitpunkten Frischluft ansaugen. Der zeitliche Abstand zwischen den verschiedenen Saugvorgängen der Zylinder 14a-d ist von der Anzahl der Zylinder 14a-d sowie von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 10 abhängig.The internal combustion engine 10 The following idea is based on: To keep the number of parts and thus the weight, the cost and space requirements low, the number of injectors for introducing the cooling medium 40 in the combustion air less than the number of cylinders. As a result, the cooling medium 40 in the air collector 13 introduced to spite of the fact that the number of injectors for introducing the cooling medium is less than the number of cylinders, all cylinders with the cooling medium 40 to be able to supply. However, this is the uniform distribution of the injected cooling medium 40 on the cylinders 14a-d a great challenge. The air collector, also referred to as suction tube 13 flowing combustion air has as a function of the speed and the load of the internal combustion engine 10 a different level of kinetic energy. A penetration depth of the introduced into the combustion air cooling medium 40 is dependent on the kinetic energy of the combustion air and the jet pulse of the penetrating or introduced cooling medium 40 , The latter is usually due to the usual use of a constant system pressure for the cooling medium 40 only from the introduced amount of the cooling medium 40 dependent. As a consequence, a significantly different penetration depth of the cooling medium can usually occur 40 or the cooling medium jet into the combustion air as a function of the rotational speed and the load of the internal combustion engine 10 result. The combustion air, in particular its air flow, is not constant in an internal combustion engine, since the individual cylinders 14a-d suck in fresh air at different times. The time interval between the different suction processes of the cylinders 14a-d is the number of cylinders 14a-d as well as the speed of the internal combustion engine 10 dependent.
Die Problematik einer etwaigen Ungleichverteilung insbesondere dann, wenn der Druck des Kühlmediums 40 nicht variiert wird, wird im Folgenden anhand von 4 und 5 erläutert. In 4 und 5 veranschaulicht ein jeweiliger Pfeil 68 die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft, wobei der Pfeil 68 insbesondere einen auch als Luftmassenstrom bezeichneten Massenstrom der den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft veranschaulicht. Dabei ist beispielsweise der Massenstrom der Luft in 4 geringer als in 5. Ist beispielsweise gemäß 4 der dem Kanal 15a zugeordnete Zylinder 14a ein ansaugender Zylinder, welcher sich in seiner Ansaugphase beziehungsweise in einem Ansaugtrakt befindet, und ist es dabei gewünscht, das Kühlmedium 40 mittels des Injektors 44a in den Kanal 15a einzubringen, und weist dabei die den Luftsammler 13 durchströmende Verbrennungsluft ein nur geringes kinetisches Energieniveau, das heißt eine nur geringe kinetische Energie, auf, so strömt die Verbrennungsluft in den Kanal 15a ein, und das Kühlmedium 40 beziehungsweise der Kühlmediumsstrahl 66 kann hinreichend tief in den Kanal 15a eindringen. In diesem Fall kann davon ausgegangen werden, dass eine bemessene beziehungsweise gewünschte Menge des Kühlmediums 40 tatsächlich in den Zylinder 14a gelangt.The problem of a possible unequal distribution, especially when the pressure of the cooling medium 40 is not varied, is described below by means of 4 and 5 explained. In 4 and 5 illustrates a respective arrow 68 the air collector 13 flowing combustion air, the arrow 68 in particular a mass flow, also referred to as air mass flow, of the air collector 13 illustrated by flowing combustion air. Here, for example, the mass flow of air in 4 less than in 5 , For example, according to 4 the channel 15a assigned cylinders 14a a suctioning cylinder, which is in its intake phase or in an intake tract, and it is desired, the cooling medium 40 by means of the injector 44a in the channel 15a bring in, and in this case has the air collector 13 By flowing combustion air only a low kinetic energy level, that is, a low kinetic energy, on, so the combustion air flows into the channel 15a a, and the cooling medium 40 or the cooling medium jet 66 can be sufficiently deep into the canal 15a penetration. In this case, it can be assumed that a measured or desired amount of the cooling medium 40 actually in the cylinder 14a arrives.
Ist nun jedoch der ansaugende Zylinder der Zylinder 14b und nicht der Zylinder 14a, wie in 4 dargestellt ist, so kann es bei gleichem Impuls des Kühlmediums 40, das heißt beispielsweise dann, wenn der Druck des Kühlmediums 40 nicht eingestellt beziehungsweise variiert wird, zu einer Ungleichverteilung des Kühlmediums 40 kommt. Ist der Zylinder 14b der ansaugende Zylinder, so ist es beispielsweise gewünscht, das Kühlmedium 40 in den Zylinder 14b und nicht oder nur geringfügig in den Zylinder 14a einzubringen. Weist dabei jedoch die Verbrennungsluft eine nur geringe kinetische Energie auf, während der Druck des Kühlmediums 40 hoch ist, so durchdringt eine nicht unerhebliche Menge des Kühlmediums 40 die Verbrennungsluft beziehungsweise durch dessen Strömung und gelangt direkt in den Kanal 15a, obwohl der zugehörige Zylinder 14a nicht ansaugt. Bei hoher kinetischer Energie wird bei ansaugendem Zylinder eine große Menge des Kühlmediums 40 von der Verbrennungsluft mitgerissen und gelangt in den Kanal des ansaugenden Zylinders, wodurch sich eine Ungleichverteilung über die Zylinder in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Last der Verbrennungskraftmaschine 10 ergibt.But now is the suctioning cylinder of the cylinder 14b and not the cylinder 14a , as in 4 is shown, it may at the same momentum of the cooling medium 40 That is, for example, when the pressure of the cooling medium 40 not adjusted or varied, to an unequal distribution of the cooling medium 40 comes. Is the cylinder 14b the aspirating cylinder, it is, for example, desired, the cooling medium 40 in the cylinder 14b and not or only slightly into the cylinder 14a contribute. However, while the combustion air has a low kinetic energy, while the pressure of the cooling medium 40 is high, so penetrates a significant amount of the cooling medium 40 the combustion air or by its flow and passes directly into the channel 15a although the associated cylinder 14a not sucks. At high kinetic energy, a large amount of the cooling medium will be in the intake cylinder 40 entrained by the combustion air and enters the channel of the intake cylinder, resulting in an unequal distribution over the cylinder as a function of the speed and the load of the internal combustion engine 10 results.
Bei aktuellen, in Großserie produzierten Verbrennungskraftmaschinen wie beispielsweise Ottomotoren kommt derzeit kein System zur Wassereinspritzung zum Einsatz. Ein Einsatz solcher Systeme ist jedoch in naher Zukunft zu erwarten, da bereits Kleinserien mit entsprechenden Systemen angeboten werden. Solche Wassereinspritzsysteme werden - unabhängig von der Anzahl der genutzten Injektoren zur Kühlmediumeinspritzung - bei aktiver Einspritzung üblicherweise mit einem konstanten Solldruck betrieben, was zu der beschriebenen Ungleichverteilung führen kann. In Phasen ohne Bedarf einer Einspritzung des Kühlmediums 40 kann der Druck reduziert werden. Um ein System mit einer Anzahl an Kühlmediuminjektoren zu betreiben, die kleiner ist als die Anzahl der Zylinder der Brennkraftmaschine, werden bei der Systemauslegung und im Betrieb Kompromisse eingegangen, um die Gleichverteilung des eingespritzten Kühlmediums auf die Zylinder zu gewährleisten. Dazu gehören folgende Maßnahmen:
- - zylinderindividuelle Mengenvorsteuerung
- - Vorlagerung; bei der Vorlagerung wird das Kühlmedium für den Zylinder f zeitlich asynchron zum Saugbeginn eingespritzt, sodass sich bereits vor der Zunahme der kinetischen Energie der Verbrennungsluft eine gewünschte Menge an Kühlmedium im Kanal des Zylinders f befindet
- - Positionierung der Injektoren in Strömungsrichtung auf der Höhe des f-ten vom jeweiligen Injektor zu bedienenden Zylinders
- - bei bauraumbedingten Einschränkungen hinsichtlich der optimalen Einbauposition, Ausrichtung des Injektors schräg entgegen der einströmenden Luftmasse strömungsabwärts in Richtung eines der Zylinders.
In current, mass-produced internal combustion engines such as gasoline engines currently no system for water injection is used. However, use of such systems is to be expected in the near future, since small series are already being offered with corresponding systems. Such water injection systems are - regardless of the number of injectors used for cooling medium injection - operated with active injection usually with a constant target pressure, which can lead to the uneven distribution described. In phases without need of injection of the cooling medium 40 the pressure can be reduced. To operate a system with a number of cooling medium injectors that is smaller than the number of cylinders of the internal combustion engine compromises are made in the system design and operation, to ensure the uniform distribution of the injected cooling medium on the cylinder. These include the following measures: - - cylinder-specific volume precontrol
- - pre-storage; during the pre-storage, the cooling medium for the cylinder f is injected in time asynchronously to the beginning of suction, so that even before the increase of the kinetic energy of the combustion air, a desired amount of cooling medium in the channel of the cylinder f is
- - Positioning of the injectors in the flow direction at the height of the f-th to be operated by the respective injector cylinder
- - With space limitations due to the optimal mounting position, alignment of the injector obliquely against the incoming air mass downstream in the direction of one of the cylinder.
Als negative Konsequenz der oben genannten Maßnahmen sind insbesondere die geringe Gesamtmenge des einbringbaren Kühlmediums sowie der niedrige Wasserwirkungsgrad infolge der Benetzung und Kühlung von Bauteilen zu nennen. Eine Möglichkeit zur Optimierung bietet die Fokussierung auf einen Anwendungsfall. So kann das System beispielsweise für die Reduzierung des Klopfens bei niedriger Motordrehzahl optimiert werden. Die Folge ist ein ungünstigeres Verhalten bei hoher Motordrehzahl.As a negative consequence of the above measures, in particular the small total amount of the recoverable cooling medium and the low water efficiency due to the wetting and cooling of components should be mentioned. One way to optimize the focus on a use case. For example, the system can be optimized to reduce knock at low engine speeds. The result is a less favorable behavior at high engine speed.
Die zuvor genannten Probleme und Nachteile können bei der Verbrennungskraftmaschine 10 vermieden werden. Das Verfahren sieht dabei zur Lösung der Probleme und Nachteile eine Anpassung des auch als Systemdruck bezeichneten Drucks des Kühlmediums 40 an das jeweils beim aktuellen Betriebsdruck vorliegende Energieniveau der angesaugten und den Luftsammler 13 durchströmenden Verbrennungsluft vor. Der für das Einbringen des eingespritzten Kühlmediums 40 relevante Strahlimpuls ist beispielsweise direkt proportional zu dem Systemdruck des Kühlmediums 40. Für die Beschreibung der Wechselwirkung zwischen der Intensität des Strahlimpulses und der einströmenden Verbrennungsluft können zwischen einem der Zylinder 14a-d, welcher auch als f-ter Zylinder bezeichnet wird, und einem anderen der Zylinder, welcher auch als f+1-ter Zylinder bezeichnet wird, insgesamt vier Fälle unterschieden werden.The aforementioned problems and disadvantages can be found in the internal combustion engine 10 be avoided. The method provides for the solution of the problems and disadvantages an adaptation of the pressure, also referred to as system pressure, of the cooling medium 40 to the present at the current operating pressure energy level of the sucked and the air collector 13 flowing through combustion air before. The for the introduction of the injected cooling medium 40 For example, the relevant beam pulse is directly proportional to the system pressure of the cooling medium 40 , For the description of the interaction between the intensity of the jet pulse and the incoming combustion air can be between one of the cylinders 14a-d , which is also referred to as f-th cylinder, and another of the cylinders, which is also referred to as f + 1-th cylinder, a total of four cases are distinguished.
Ist beispielsweise der Zylinder 14a der ansaugende Zylinder (f-ter Zylinder), so kann das Kühlmedium 40 sowohl bei hohem kinetischem Energieniveau als auch bei niedrigem kinetischem Energieniveau hinreichend tief in den Kanal 15a eindringen. In diesen Betriebszuständen ist somit die Höhe des Strahlimpulses für die Güte der Gleichverteilung beim Einbringen des Kühlmediums 40 nicht relevant. 4 veranschaulicht nun einen Einspritzvorgang für den Zylinder 14b (f+1-ter Zylinder) bei einem niedrigen kinetischen Energieniveau der einströmenden Verbrennungsluft. In diesem Betriebszustand würde ein zu hoher Strahlimpuls dazu führen, dass das Kühlmedium 40 die angesaugte Verbrennungsluft beziehungsweise deren Luftsäule durchdringt, was zu einem signifikanten Eintrag des Kühlmediums 40 in den Kanal 15a führt und die für den Zylinder 14b notwendige Menge des eingebrachten Kühlmediums 40 nicht bereitgestellt werden kann. Durch eine Anpassung des Systemdrucks, insbesondere in Form einer Verringerung des Systemdrucks, kann vermieden werden, dass das Kühlmedium 40 die Verbrennungsluft beziehungsweise deren Luftsäule übermäßig durchdringt, sodass die Verbrennungsluft trotz ihrer geringen kinetischen Energie das eingebrachte Kühlmedium mitnimmt und in den Kanal 15b beziehungsweise in den Zylinder 14b transportiert. Ein solcher für die Gleichverteilung des eingebrachten Kühlmediums 40 kritischer Betriebspunkt ist letztendlich bestimmend für die Einstellung des Systemdrucks des Kühlmediums 40 für alle Zylinder 14a-d.For example, is the cylinder 14a the intake cylinder (f-th cylinder), so the cooling medium 40 both at high kinetic energy level and at low kinetic energy level sufficiently deep into the channel 15a penetration. In these operating states, therefore, the height of the jet pulse for the quality of the uniform distribution during introduction of the cooling medium 40 Not relevant. 4 now illustrates an injection process for the cylinder 14b (f + 1-th cylinder) at a low kinetic energy level of the incoming combustion air. In this operating condition, too high a jet pulse would cause the cooling medium 40 the intake of combustion air or its air column penetrates, resulting in a significant entry of the cooling medium 40 in the channel 15a leads and for the cylinder 14b necessary amount of the introduced cooling medium 40 can not be provided. By adapting the system pressure, in particular in the form of a reduction of the system pressure, it is possible to prevent the cooling medium 40 the combustion air or its air column penetrates excessively, so that the combustion air, despite its low kinetic energy entrains the introduced cooling medium and into the channel 15b or in the cylinder 14b transported. Such for the uniform distribution of the introduced cooling medium 40 Critical operating point is ultimately decisive for the adjustment of the system pressure of the cooling medium 40 for all cylinders 14a-d ,
Des Weiteren veranschaulicht 5 einen Einspritzvorgang für den Zylinder 14b bei einem hohen kinetischen Energieniveau der einströmenden Verbrennungsluft. Ein Durchdringen der Verbrennungsluft beziehungsweise deren Luftsäule ist weder mit hohem als auch mit niedrigem Strahlimpuls des Kühlmediums 40 möglich. Wie bereits gemäß 4 beschrieben, wird auch bei 5 das Kühlmedium 40 mittels der Verbrennungsluft in Richtung des Zylinders 14b mitgenommen.Further illustrated 5 an injection process for the cylinder 14b at a high kinetic energy level of the incoming combustion air. A penetration of the combustion air or its column of air is neither high nor with low jet pulse of the cooling medium 40 possible. As already according to 4 is also described 5 the cooling medium 40 by means of the combustion air in the direction of the cylinder 14b taken.
Für eine Gewährleistung einer optimalen Gleichverteilung des eingebrachten Kühlmediums unabhängig vom Betriebspunkt wäre ein konstant niedriger Systemdruck ausreichend. Ein zu niedriger Systemdruck des Kühlmediums 40 bei hohem Energieniveau der angesaugten Verbrennungsluft würde aufgrund des kurzen Zeitfensters für das Einbringen des Kühlmediums 40 die darstellbare Maximalmenge jedoch begrenzen. Die für die vollständige Substitution des ursprünglich zum Bauteilschutz notwendigen Kraftstoffes ist mit diesen Einschränkungen nicht mehr möglich. Daher ist eine betriebspunktabhängige Anpassung des Systemdrucks des Kühlmediums 40 vorteilhaft. Das Verfahren sieht eine modellgestützte Bestimmung des Energieniveaus der eingesaugten Verbrennungsluft vor und errechnet beispielsweise einen Systemdruck des Kühlmediums 40 für einen optimalen Kompromiss der Parametergleichverteilung, darstellbaren Maximalmenge sowie guter Strahlaufbereitung, welcher nachfolgend durch entsprechende Aktoren eingestellt wird.For a guarantee of an optimal uniform distribution of the introduced cooling medium regardless of the operating point, a constant low system pressure would be sufficient. Too low system pressure of the cooling medium 40 At high energy level of the intake combustion air would due to the short time window for the introduction of the cooling medium 40 limit the representable maximum amount. The fuel necessary for the complete substitution of the original component protection is no longer possible with these restrictions. Therefore, an operating point-dependent adjustment of the system pressure of the cooling medium 40 advantageous. The method provides a model-based determination of the energy level of the intake combustion air and calculates, for example, a system pressure of the cooling medium 40 for an optimal compromise of the parameter equal distribution, representable maximum quantity and good beam conditioning, which is subsequently set by appropriate actuators.
Insbesondere können folgende Vorteile realisiert werden:
- - Notwendige Maximalmenge für den Bauteilschutz ist weiterhin gewährleistet
- - Positionierung der Injektoren 44a, b bei schwierigen Bauraumbedingungen ohne Einschränkungen hinsichtlich Leistungsfähigkeit umsetzbar
- - kostengünstige Umsetzung
- - reduzierter Bedatungsaufwand
In particular, the following advantages can be realized: - - Necessary maximum quantity for component protection is still guaranteed
- - Positioning of the injectors 44a . b can be implemented in difficult installation space conditions without limitations in terms of performance
- - cost-effective implementation
- - reduced amount of administration
Eingangsgrößen des Verfahrens sind beispielsweise der Luftmassenstrom, die Saugrohrtemperatur sowie der Saugrohrdruck und die hinterlegte Saugrohrgeometrie. Aus diesen Größen lässt sich die kinetische Energie der Verbrennungsluft bestimmen, gegebenenfalls über Zwischengrößen. Das Energieniveau wird für die Zeitspanne bestimmt, in welcher der betrachtete Zylinder ansaugt. Die Zeitspanne lässt sich mittels des Kurbelwinkelsignals des Kurbelwinkelsensors bestimmen.Input variables of the method are, for example, the air mass flow, the intake manifold temperature and the intake manifold pressure and the stored Saugrohrgeometrie. From these quantities, the kinetic energy of the combustion air can be determined, if necessary via intermediate quantities. The energy level is determined for the period in which the considered cylinder sucks. The period of time can be determined by means of the crank angle signal of the crank angle sensor.
Das erforderliche Energieniveau des jeweiligen Kühlmediumsstrahls des Kühlmediums 40 wird für die oben genannte Zeitspanne bestimmt. Dazu sind die Eingangsgrößen: der statische Durchfluss des Injektors 44a, b, die für diesen Punkt einzubringende Masse an Kühlmedium 40 sowie die zur Verfügung stehende Zeit (Kurbelwinkelsignal). Mittels des erforderlichen Energieniveaus lässt sich der zu wählende Druck des Kühlmediums 40 berechnen. Das Verfahren ist grundsätzlich für alle Motoren anwendbar und besonders vorteilhaft bei aufgeladenen Motoren, bei welchen die Verbrennungsluft verdichtet wird.The required energy level of the respective cooling medium jet of the cooling medium 40 is determined for the above period. These are the input variables: the static flow of the injector 44a . b , the mass of cooling medium to be introduced for this point 40 as well as the available time (crank angle signal). By means of the required energy level can be selected to the pressure of the cooling medium 40 to calculate. The method is basically applicable to all engines and particularly advantageous in turbocharged engines in which the combustion air is compressed.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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1010
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VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
-
1212
-
Zylindergehäusecylinder housing
-
1313
-
Luftsammlerplenum
-
14a-d14a-d
-
Zylindercylinder
-
15a-d15a-d
-
Kanalchannel
-
1616
-
Ansaugtraktintake system
-
1818
-
Abgastraktexhaust tract
-
2020
-
Abgasturboladerturbocharger
-
2222
-
Turbineturbine
-
2424
-
Verdichtercompressor
-
2626
-
Pfeilarrow
-
2828
-
Luftfilterair filter
-
3030
-
LadeluftkühlerIntercooler
-
3232
-
Ventilelementvalve element
-
3434
-
Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust treatment device
-
3636
-
Pfeilarrow
-
3838
-
Dosiereinrichtungmetering
-
4040
-
Kühlmediumcooling medium
-
4242
-
Injektorinjector
-
44a, b44a, b
-
Injektorinjector
-
4646
-
Tanktank
-
4848
-
Aufnahmeraumaccommodation space
-
5050
-
Leitungmanagement
-
5252
-
Leitungmanagement
-
5454
-
Pumpepump
-
5656
-
Verteilungselementdistribution element
-
5757
-
Verteilungselementdistribution element
-
6262
-
Pfeilarrow
-
6464
-
Pfeilarrow
-
6666
-
KühlmediumsstrahlCoolant jet
-
6868
-
Pfeilarrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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US 6637382 B1 [0002]US 6637382 B1 [0002]
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EP 3018330 A1 [0003]EP 3018330 A1 [0003]
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DE 102012207904 A1 [0011]DE 102012207904 A1 [0011]
