DE102018001977A1 - Internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, and method for operating such an internal combustion engine - Google Patents

Internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, and method for operating such an internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10), mit wenigstens einem Brennraum (14), welcher mit einem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) und mit Verbrennungsluft versorgbar ist, mit wenigstens einem Einbringelement (30), mittels welchem ein von dem Kraftstoff unterschiedliches Kühlmedium (28) zum Kühlen der Verbrennungsluft in diese einbringbar ist, mit wenigstens einem Reservoir (44) zum Aufnehmen des Kühlmediums (28), mit einer Fördereinrichtung (50), mittels welcher das Kühlmedium (28) von dem Reservoir (44) zu dem Einbringelement (30) zu fördern ist, um dadurch das Einbringelement (30) mit dem Kühlmedium (28) zu versorgen, und mit wenigstens einem Heizelement (60), mittels welchem das Kühlmedium (28) zumindest in einem Bereich (62), welcher in Strömungsrichtung des von dem Reservoir (44) zu dem Einbringelement (30) strömenden Kühlmediums (28) stromab der Fördereinrichtung (50) angeordnet ist, erwärmbar ist, wobei das Heizelement (60) als elektrisch betreibbares Heizelement (60) ausgebildet ist.The invention relates to an internal combustion engine (10), with at least one combustion chamber (14) which can be supplied with a fuel for operating the internal combustion engine (10) and with combustion air, with at least one introduction element (30), by means of which a cooling medium different from the fuel (28) for cooling the combustion air is introduced into this, with at least one reservoir (44) for receiving the cooling medium (28), with a conveyor (50), by means of which the cooling medium (28) from the reservoir (44) to the Einbringelement (30) to thereby supply the introduction element (30) with the cooling medium (28), and with at least one heating element (60), by means of which the cooling medium (28) at least in a region (62), which in the flow direction of the cooling medium (28) flowing from the reservoir (44) to the introduction element (30) is arranged downstream of the conveying device (50), the heating element (6 0) is designed as electrically operable heating element (60).

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 beziehungsweise 4. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of patent claims 1 and 4. Furthermore, the invention relates to a method for operating such an internal combustion engine.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, sowie ein solches Verfahren zum Betreiben einer solchen Verbrennungskraftmaschine sind beispielsweise bereits der DE 10 2014 222 461 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, welcher mit einem insbesondere flüssigen Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine und mit Verbrennungsluft versorgbar ist. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein Einbringelement auf, mittels welchem ein von dem Kraftstoff unterschiedliches, beispielsweise flüssiges Kühlmedium zum Kühlen der Verbrennungsluft in die Verbrennungsluft einbringbar ist. Darüber hinaus weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein auch als Tank bezeichnetes Reservoir zum Aufnehmen des Kühlmediums und eine Fördereinrichtung auf, mittels welcher das Kühlmedium von dem Reservoir zu dem Einbringelement gefördert werden kann, um dadurch das Einbringelement mit dem Kühlmedium zu versorgen.Such an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, and such a method for operating such an internal combustion engine, for example, already DE 10 2014 222 461 A1 to be known as known. The internal combustion engine has at least one combustion chamber designed in particular as a cylinder, which can be supplied with a particularly liquid fuel for operating the internal combustion engine and with combustion air. Furthermore, the internal combustion engine has at least one introduction element, by means of which a different, for example, liquid cooling medium for cooling the combustion air into the combustion air can be introduced. In addition, the internal combustion engine has at least one tank, referred to as a reservoir for receiving the cooling medium, and a conveying device, by means of which the cooling medium can be conveyed from the reservoir to the introduction element, thereby supplying the introduction element with the cooling medium.

Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein Heizelement, mittels welchem das Kühlmedium zumindest in einem Bereich, welcher in Strömungsrichtung des von dem Reservoir zu dem Einbringelement strömenden Kühlmediums stromab der Fördereinrichtung angeordnet ist, erwärmbar ist. In der DE 10 2014 222 461 A1 ist das Heizelement eine Kühlleitung, welche von einer Kühlflüssigkeit zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Durch einen Wärmeübergang von der die Kühlleitung durchströmenden Kühlflüssigkeit an das Kühlmedium zumindest in dem Bereich kann das Kühlmedium zumindest in dem Bereich erwärmt werden.In addition, the internal combustion engine comprises at least one heating element, by means of which the cooling medium can be heated at least in a region which is arranged downstream of the conveying device in the flow direction of the cooling medium flowing from the reservoir to the introduction element. In the DE 10 2014 222 461 A1 the heating element is a cooling line, which can be flowed through by a cooling liquid for cooling the internal combustion engine. By a heat transfer from the cooling line flowing through the cooling liquid to the cooling medium at least in the area, the cooling medium can be heated at least in the area.

Außerdem offenbart die DE 10 2016 011 489 A1 eine Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einem Brennraum, welcher mit einem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine und mit Verbrennungsluft versorgbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst dabei wenigstens eine Dosiereinrichtung, mittels welcher ein von dem Kraftstoff unterschiedliches Kühlmedium zum Kühlen der Verbrennungsluft in die Verbrennungsluft einbringbar ist.In addition, the disclosed DE 10 2016 011 489 A1 an internal combustion engine, with at least one combustion chamber, which is supplied with a fuel for operating the internal combustion engine and combustion air. The internal combustion engine comprises at least one metering device, by means of which a different of the fuel cooling medium for cooling the combustion air into the combustion air can be introduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine und ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.Object of the present invention is to further develop an internal combustion engine and a method of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be realized.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine having the features of patent claim 1, by an internal combustion engine having the features of patent claim 4 and by a method having the features of patent claim 5. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Heizelement als elektrisch betreibbares Heizelement ausgebildet ist, welches auch als elektrisches Heizelement oder elektrische Heizvorrichtung bezeichnet wird. Mittels des elektrisch betreibbaren Heizelements ist das vorzugsweise flüssige Kühlmedium unter Nutzung von elektrischer Energie zumindest in dem Bereich erwärmbar. Dies bedeutet, dass zum Erwärmen des Kühlmediums das elektrisch betreibbare Heizelement mit elektrischer Energie beziehungsweise mit elektrischem Strom versorgt wird, sodass das elektrisch betreibbare Heizelement die elektrische Energie, mit welcher das Heizelement versorgt wird, nutzt, um das Kühlmedium zumindest in dem Bereich zu erwärmen. Somit ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Kühlmedium elektrisch erwärmt beziehungsweise beheizt wird, sodass das Kühlmedium effektiv, effizient und gezielt erwärmt werden kann. Insbesondere ist es möglich, eine Temperatur des Kühlmediums in dem Bereich gezielt und somit bedarfsgerecht einzustellen, sodass ein besonders vorteilhafter und insbesondere emissions- und kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.In order to develop an internal combustion engine specified in the preamble of claim 1 type such that a particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be realized, it is according to the invention provided that the heating element is designed as an electrically operable heating element, which is also referred to as an electric heating element or electric heater , By means of the electrically operable heating element, the preferably liquid cooling medium can be heated using electrical energy at least in the region. This means that for heating the cooling medium, the electrically operable heating element is supplied with electrical energy or with electrical current, so that the electrically operable heating element uses the electrical energy with which the heating element is supplied to heat the cooling medium at least in the area. Thus, it is provided according to the invention that the cooling medium is electrically heated or heated, so that the cooling medium can be heated effectively, efficiently and selectively. In particular, it is possible to set a temperature of the cooling medium in the area in a targeted manner and thus as required, so that a particularly advantageous and, in particular, low-emission and fuel-efficient operation of the internal combustion engine can be realized.

Des Weiteren ist es möglich, dass das Heizelement als ein Bestandteil beziehungsweise als eine Komponente eines elektrischen Antriebsstrangs zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, sodass das Kühlmedium zumindest in dem Bereich mittels von der Komponente bereitgestellter Abwärme erwärmbar ist. Beispielsweise ist die Komponente von dem Kühlmedium durchströmbar, sodass zumindest in dem Bereich ein zumindest mittelbarer, insbesondere direkter, Wärmeübergang von der Komponente an das Kühlmedium erfolgen kann. Hierdurch kann das Kühlmedium zumindest in dem Bereich mittels von der Komponente an das Kühlmedium übergehender Abwärme der elektrischen, insbesondere elektronischen, Komponente erwärmt werden. Die Komponente ist vorzugsweise eine Leistungselektronik, eine zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildete elektrische Maschine oder eine zum Speichern von elektrischer Energie ausgebildete Speichereinrichtung. Die Speichereinrichtung kann als Batterie, insbesondere als Hochvolt-Batterie (HV-Batterie), ausgebildet sein. Dabei ist die elektrische Maschine mit in der Speichereinrichtung gespeicherter elektrischer Energie versorgbar und dadurch in einem Motorbetrieb und somit als Elektromotor betreibbar, mittels welchem das Kraftfahrzeug elektrische angetrieben werden kann.Furthermore, it is possible that the heating element is designed as a component or as a component of an electric drive train for electrically driving the motor vehicle, so that the cooling medium can be heated at least in the area by means of waste heat provided by the component. For example, the component can be flowed through by the cooling medium, so that at least in the region an at least indirect, in particular direct, heat transfer from the component to the cooling medium can take place. As a result, the cooling medium can be heated, at least in the region, by means of waste heat of the electrical, in particular electronic, component which transitions from the component to the cooling medium. The component is preferably power electronics, one designed for electrically driving the motor vehicle electric machine or a memory device designed to store electrical energy. The memory device can be designed as a battery, in particular as a high-voltage battery (HV battery). In this case, the electric machine can be supplied with electrical energy stored in the storage device and can thus be operated in an engine operation and thus as an electric motor, by means of which the motor vehicle can be electrically driven.

Der Wärmeübergang von der Komponente des elektrischen Antriebsstrangs an das Kühlmedium erfolgt beispielsweise über wenigstens einen Wärmetauscher, um dadurch einen effizienten und effektiven Wärmeübergang von der Komponente an das Kühlmedium zumindest in dem Bereich zu gewährleisten. Dabei ist der Wärmetauscher von dem Kühlmedium durchströmbar. Die Abwärme kann von der Komponente direkt an das Kühlmedium beziehungsweise an den Wärmetauscher übergehen. Alternativ ist es denkbar, dass die Komponente von einem zusätzlich zu dem Kühlmedium vorgesehenen Kühlfluid durchströmbar ist, mittels welchem unter Erwärmen des Kühlfluids die Komponente gekühlt werden kann. Das Kühlfluid kann beispielsweise durch die Komponente und durch den Wärmetauscher strömen. Über den Wärmetauscher kann dann ein Wärmeübergang von dem Kühlfluid an das den Wärmetauscher durchströmende Kühlmedium erfolgen, wodurch das Kühlmedium zumindest in dem Bereich erwärmt wird. Hierbei geht die Abwärme der Komponente über das Kühlfluid und somit indirekt an den Wärmetauscher über. Auch hierdurch kann ansonsten ungenutzte Abwärme der Komponente genutzt werden, um das Kühlmedium zumindest in dem Bereich zu erwärmen.The heat transfer from the component of the electric drive train to the cooling medium takes place, for example, via at least one heat exchanger, in order thereby to ensure efficient and effective heat transfer from the component to the cooling medium at least in the region. In this case, the heat exchanger can be flowed through by the cooling medium. The waste heat can pass from the component directly to the cooling medium or to the heat exchanger. Alternatively, it is conceivable that the component can be flowed through by a cooling fluid provided in addition to the cooling medium, by means of which the component can be cooled by heating the cooling fluid. For example, the cooling fluid may flow through the component and through the heat exchanger. A heat transfer from the cooling fluid to the cooling medium flowing through the heat exchanger can then take place via the heat exchanger, as a result of which the cooling medium is heated at least in the region. In this case, the waste heat of the component passes through the cooling fluid and thus indirectly to the heat exchanger. This also allows otherwise unused waste heat of the component can be used to heat the cooling medium at least in the area.

Zur Erfindung gehört auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.The invention also includes a method for operating an internal combustion engine according to the invention. Advantages and advantageous embodiments of the internal combustion engine according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention and vice versa.

Bei einem weiteren, unabhängigen Aspekt der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Heizelement als ein auch als Wärmeübertrager bezeichneter Wärmetauscher ausgebildet ist beziehungsweise einen solchen Wärmetauscher aufweist, wobei der Wärmetauscher von dem Kühlmedium und von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbar ist. Über den Wärmetauscher kann ein Wärmeübergang von dem Abgas an das Kühlmedium zumindest in dem Bereich erfolgen, wodurch das Kühlmedium zumindest in dem Bereich erwärmbar ist. Mit anderen Worten ist es alternativ oder zusätzlich denkbar, dass das Kühlmedium zumindest in dem Bereich mittels Abgas der Verbrennungskraftmaschine erwärmt wird. Hierzu erfolgt beispielsweise über den Wärmetauscher eine Wärmeübertragung von wenigstens einer Abgas führenden Komponente. Die Abgas führende Komponente ist von dem Abgas durchströmbar und zumindest in dem Bereich wärmeleitend mit einer von dem Kühlmedium durchströmbaren Leitung verbunden, sodass beispielsweise ein Wärmeübergang von dem Abgas an die Abgas führende Komponente, von der Abgas führenden Komponente an die Leitung und von der Leitung an das die Leitung durchströmende Kühlmedium erfolgen kann, wodurch das Kühlmedium zumindest in dem Bereich erwärmt wird. Somit umfasst beispielsweise der zuvor genannte Wärmetauscher die Abgas führende Komponente und die Leitung. Mit anderen Worten ausgedrückt ist eine entsprechende örtliche Anordnung der Abgas führenden Komponente relativ zu der Leitung vorgesehen, um eine Wärmeübertragung von der Abgas führenden Komponente an die Leitung und schließlich an das die Leitung durchströmende Kühlmedium zu realisieren.In a further, independent aspect of the invention can be provided that the heating element is designed as a heat exchanger referred to as a heat exchanger or has such a heat exchanger, wherein the heat exchanger can be flowed through by the cooling medium and exhaust gas of the internal combustion engine. A heat transfer from the exhaust gas to the cooling medium can take place via the heat exchanger at least in the region, as a result of which the cooling medium can be heated at least in the region. In other words, it is alternatively or additionally conceivable that the cooling medium is heated at least in the region by means of exhaust gas of the internal combustion engine. For this purpose, for example, via the heat exchanger, a heat transfer from at least one exhaust component leading. The exhaust gas leading component is flowed through by the exhaust gas and at least in the region of heat conduction with a flow-through of the cooling medium line, so that, for example, a heat transfer from the exhaust gas to the exhaust component leading from the exhaust component leading to the line and from the line the coolant flowing through the conduit can take place, whereby the cooling medium is heated at least in the region. Thus, for example, the aforementioned heat exchanger includes the exhaust gas leading component and the line. In other words, a corresponding local arrangement of the exhaust gas leading component is provided relative to the conduit to realize a heat transfer from the exhaust gas leading component to the line and finally to the line flowing through the cooling medium.

Vorzugsweise weist das Kühlmedium zumindest oder ausschließlich Wasser auf. mit anderen Worten kann es sich bei dem Kühlmedium ausschließlich um Wasser handeln, oder das Kühlmedium ist ein Gemisch aus Wasser und wenigstens einem weiteren Stoff wie beispielsweise einem Alkohol. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Verbrennungsluft mittels Wasser besonders effektiv gekühlt werden kann. Zumindest das Einbringelement und das Reservoir sowie beispielsweise das Heizelement und die zuvor genannte Leitung sind Bestandteile einer auch als Einspritzanlage bezeichneten Einbringanlage, mittels welcher das Kühlmedium in die Verbrennungsluft einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Wird als das Kühlmedium Wasser verwendet beziehungsweise weist das Kühlmedium zumindest Wasser auf, so wird die Einbringanlage auch als Wassereinbringanlage, Wassereinspritzanlage oder Wassereinspritzsystem bezeichnet.Preferably, the cooling medium at least or exclusively on water. in other words, the cooling medium may be water only, or the cooling medium is a mixture of water and at least one other substance such as an alcohol. This embodiment is based on the finding that the combustion air can be cooled particularly effectively by means of water. At least the introduction element and the reservoir as well as, for example, the heating element and the aforementioned line are components of a delivery system, also referred to as an injection system, by means of which the cooling medium can be introduced, in particular injectable, into the combustion air. If water is used as the cooling medium or if the cooling medium has at least water, then the introduction plant is also referred to as water introduction plant, water injection plant or water injection system.

Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Bedingt durch den ungebrochenen Trend des Downsizings zur Reduzierung der CO2-Emissionen von Kraftfahrzeugen, insbesondere von Kraftwagen wie beispielsweise Personenkraftwagen, mit verbrennungsmotorischem Antrieb steigen das spezifische Drehmoment und die spezifische Leistung von beispielsweise als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen immer weiter an. Ermöglicht wird dies unter anderem durch die Aufladung der auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichneten und beispielsweise mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung ausgestatteten Verbrennungskraftmaschine, wobei die Aufladung beispielsweise mittels wenigstens eines Abgasturboladers erfolgen kann.The invention is based in particular on the following finding: Due to the unbroken trend of downsizing for the reduction of CO 2 emissions of motor vehicles, in particular of motor vehicles such as passenger cars, with internal combustion engine drive increase the specific torque and specific performance of trained as gasoline engines internal combustion engines always on. This is made possible, inter alia, by the charging of the internal combustion engine, which is also referred to as an internal combustion engine or engine and equipped, for example, with a direct fuel injection, wherein the charging can take place, for example, by means of at least one exhaust gas turbocharger.

Um im aufgeladenen Betrieb einen günstigen Wirkungsgrad - und damit einen niedrigen Kraftstoffverbrauch - erreichen zu können, sollte der Motor mit einer günstigen Verbrennungsschwerpunktlage betrieben werden. Dazu ist eine wirkungsvolle Kühlung der beispielsweise verdichteten Verbrennungsluft von besonderer Bedeutung, wobei die Kühlung der Verbrennungsluft 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 dies 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 Luft und/oder des Brennraums weiter an. Bei Plug-in-Hybrid-Fahrzeugen kommen Brennkraftmaschinen mit hoher spezifischer Leistung zum Einsatz, die vergleichsweise oft in Bereichen hoher Motorlast betrieben werden. In order to achieve a favorable efficiency - and thus a low fuel consumption - in the charged operation, the engine should be operated with a favorable combustion center. For this purpose, an effective cooling of, for example, compressed combustion air is of particular importance, wherein the cooling of the combustion air due to the desire to increase the compression ratio with the aim of further improving fuel consumption, 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 focus towards 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 of the cooling demand of the compressed air and / or the combustion chamber continues to increase. Plug-in hybrid vehicles use high specific power engines, which are relatively often operated in high engine load areas.

Bei aktuellen, beispielsweise als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen erfolgt die Ladeluftkühlung, das heißt die Kühlung der verdichteten Verbrennungsluft, mittels eines Ladeluftkühlers, welcher von der verdichteten Verbrennungsluft durchströmt wird und dieser damit Wärme entzieht. Letztere wird mittels des beispielsweise als Wärmetauscher ausgebildeten Ladeluftkühlers dann direkt an die Umgebung oder an ein den Wärmetauscher durchströmendes Kühlmittel eines Niedertemperaturkreislaufs abgegeben. Es wird folglich zwischen der direkten und der indirekten Ladeluftkühlung unterschieden.In current, designed for example as gasoline engines internal combustion engines, the intercooler, that is, the cooling of the compressed combustion air, by means of a charge air cooler, which is traversed by the compressed combustion air and this deprives heat. The latter is then discharged by means of the example formed as a heat exchanger intercooler directly to the environment or to a heat exchanger flowing through the coolant of a low-temperature circuit. Consequently, a distinction is made between direct and indirect intercooling.

Die Überschreitung von 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 erhöhten Schadstoffausstoß, der insbesondere im Lichte zukünftiger Ansprüche beziehungsweise Vorgaben als kritisch zu bewerten ist, insbesondere im Hinblick auf einen realen Fahrbetrieb und die dort ausgestoßenen Emissionen. Eine heute bekannte Alternative stellt die Verwendung höherwertiger Werkstoffe und/oder der Einsatz optimierter Kühleinrichtungen auf der heißen Seite der Verbrennungskraftmaschine dar, wobei beispielsweise ein gekühlter Abgaskrümmer, ein gekühltes Abgasturbolader-Turbinengehäuse und/oder andere Maßnahmen zum Einsatz kommen.Exceeding 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 increased emission of pollutants, which is to be regarded as critical especially in light of future requirements or specifications, in particular with regard to a real driving operation and the emissions emitted there. One alternative known today is the use of higher grade materials and / or the use of optimized cooling means on the hot side of the internal combustion engine using, for example, a cooled exhaust manifold, a cooled turbocharger turbine housing, and / or other means.

Eine weitere, sehr effektive Möglichkeit zur Kühlung der Verbrennungsluft und zur Absenkung der Prozesstemperatur stellt die Einspritzung des zuvor genannten Kühlmediums in die vorzugsweise verdichtete Verbrennungsluft dar. Durch diese, grundsätzlich bereits bekannte Maßnahme wird der Verbrennungsluft durch die hohe spezifische Wärmekapazität und die Verdampfung des 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 in der DE 10 2012 2017 904 A1 beschrieben ist. Im Bereich hoher Abgastemperaturen und/oder hoher Motordrehzahlen kann auf eine Anreicherung mit Kraftstoff zu Bauteilschutzzwecken verzichtet und Kühlmedium eingespritzt werden, wodurch der Ausstoß von Schadstoffemissionen, insbesondere von CO, signifikant reduziert wird. Nach heutigem Stand der Technik eignet sich als das Kühlmedium insbesondere Wasser, oder ein Gemisch, welches zumindest Wasser aufweist.Another, very effective way to cool the combustion air and to lower the process temperature is the injection of the aforementioned cooling medium in the preferably compressed combustion air. By this, basically already known measure the combustion air by the high specific heat capacity and the evaporation of the cooling medium heat withdrawn. In addition to reducing the risk of knocking combustion can also respond to any Vorentflammungen or be prevented, as for example in the DE 10 2012 2017 904 A1 is described. In the area of high exhaust gas temperatures and / or high engine speeds can be dispensed with an enrichment with fuel for component protection purposes and injected cooling medium, whereby the emission of pollutant emissions, in particular of CO, is significantly reduced. According to the current state of the art is suitable as the cooling medium in particular water, or a mixture which has at least water.

Große Herausforderungen bei der Einspritzung des Kühlmediums, insbesondere von Wasser, zum Zweck des Wärmeentzugs aus der auch als Arbeitsgas bezeichneten Verbrennungsluft stellen eine günstige Einbringung des Kühlmediums, die Gemischaufbereitung mit der Verbrennungsluft sowie die möglichst vollständige Verdampfung des eingebrachten Kühlmediums, insbesondere des eingebrachten Wasser, dar. Dazu sind die Einflüsse einiger Parameter wie beispielsweise des Systemdrucks oder des Strahlbilds des auch als Gemischbildner bezeichneten Einbringelements von der Einspritzung des Kraftstoffes ableitbar. Breits durchgeführte Untersuchungen mit Wasser haben gezeigt, dass - unabhängig vom Ort der Einbringung des Kühlmediums beziehungsweise des Wassers - die eingebrachte Wassermenge, deren Verhältnis zur Verbrennungsluftmasse, die Tröpfchengröße sowie die Temperatur der Verbrennungsluft wesentliche Einflussparameter bezüglich der Verdampfung des Wassers (Kühlmedium) sind.Great challenges in the injection of the cooling medium, in particular of water, for the purpose of heat extraction from the combustion air also referred to as working gas provide a favorable introduction of the cooling medium, the mixture preparation with the combustion air and the most complete evaporation of the introduced cooling medium, in particular of the introduced water For this purpose, the influences of some parameters such as, for example, the system pressure or the spray pattern of the introduction element, which is also referred to as a mixture former, can be derived from the injection of the fuel. Extensive investigations with water have shown that - regardless of the location of the introduction of the cooling medium or the water - the amount of water introduced, their ratio to the combustion air mass, the droplet size and the temperature of the combustion air are essential parameters influencing the evaporation of the water (cooling medium).

Der gewünschte Wärmeentzug aus dem Arbeitsgas durch die Einbringung des Kühlmediums, das zumindest zu einem Teil aus Wasser besteht, lässt sich durch folgende Vorgänge beschreiben:

  • - Erwärmung des flüssigen Kühlmediums
  • - Verdunsten des flüssigen Kühlmediums
  • - Verdampfen des flüssigen Kühlmediums
  • - Erwärmung des gasförmigen Kühlmediums
The desired removal of heat from the working gas by the introduction of the cooling medium, which consists at least in part of water, can be described by the following processes:
  • - Heating the liquid cooling medium
  • - Evaporation of the liquid cooling medium
  • - Evaporation of the liquid cooling medium
  • - Heating the gaseous cooling medium

Aufgrund der Stoffeigenschaften von Wasser ist bezüglich des Wärmeentzugs im Vergleich der Phasenwechsel von Flüssig nach Gasförmig deutlich wichtiger, als die Erwärmung des Mediums bei gleichem Aggregatszustand. Ein Problem besteht insbesondere darin, dass nur eine geringe Menge des Kühlmediums, welches vorzugsweise zumindest zu einem Teil aus Wasser besteht, vom flüssigen in den gasförmigen Zustand überführt werden kann.Due to the material properties of water, the phase change from liquid to gaseous is much more important in terms of heat extraction than the heating of the medium same state of aggregation. A particular problem is that only a small amount of the cooling medium, which preferably consists at least in part of water, can be converted from the liquid to the gaseous state.

Bei aktuellen, in Großserie produzierten und beispielsweise als Ottomotoren ausgebildeten Verbrennungskraftmaschinen kommt derzeit kein System zur Wassereinspritzung zum Einsatz. Der Einsatz solcher Systeme ist jedoch in naher Zukunft zu erwarten, da bereits Kleinserien mit entsprechenden Systemen angeboten werden. Erste Termine für die Einführung einer Wassereinspritzanlage in Großserien-Personenkraftwagen sind bereits angekündigt. Zur Lösung des oben genannten Problems ist eine Vielzahl von Einzelmaßnahmen und deren Kombinationen als bekannt anzusehen. Dazu gehören beispielsweise:

  • - günstige Positionierung des Einbringelements
  • - Anhebung des Systemdrucks
  • - Gestaltung des Spray Targetings
  • - Minimierung der Tröpfchendurchmesser
  • - günstige Interaktion mit der Verbrennungsluft
  • - günstige Transportbedingungen in Richtung Brennraum
  • - Minimierung der Wandbenetzung
  • - Applikation günstiger Zeitfenster zur Einbringung
  • - Applikation einer Mehrfacheinspritzung
In current, produced in mass production and designed, for example, as gasoline engines internal combustion engines currently no system for water injection is used. However, the use of such systems is expected in the near future, since small series are already being offered with corresponding systems. First dates for the introduction of a water injection system in mass production passenger cars have already been announced. To solve the above problem, a variety of individual measures and their combinations are to be regarded as known. These include, for example:
  • - Favorable positioning of the Einbringelements
  • - Increasing the system pressure
  • - Design of the spray targeting
  • - Minimization of droplet diameter
  • - favorable interaction with the combustion air
  • - favorable transport conditions towards the combustion chamber
  • - Minimization of wall wetting
  • - Application of favorable time window for introduction
  • - Application of a multiple injection

Das oben genannte Problem kann insbesondere durch die Erfindung, das heißt durch die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren gelöst werden. Die Erfindung beschreibt dabei insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erwärmung des Kühlmediums der auch als Dosiereinrichtung oder Dosiervorrichtung bezeichneten Einbringanlage zum Einbringen, insbesondere Einspritzen, des Kühlmediums in die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in die Verbrennungsluft. Ein Fokus der Erfindung ist insbesondere die Erwärmung des Kühlmediums innerhalb der Dosiervorrichtung zeitlich vor dem Einbringen des Kühlmediums in die Verbrennungsluft. Ein weiterer Hintergrund der Erfindung ist insbesondere folgender:The above-mentioned problem can be solved in particular by the invention, that is to say by the internal combustion engine according to the invention and the method according to the invention. In particular, the invention describes a device and a method for heating the cooling medium of the introduction device, also referred to as metering device or metering device, for introducing, in particular injecting, the cooling medium into the internal combustion engine, in particular into the combustion air. A focus of the invention is, in particular, the heating of the cooling medium within the metering device before the introduction of the cooling medium into the combustion air. A further background of the invention is in particular the following:

Um ein Liter Wasser bei Umgebungsdruck von 1013 Hektopascal von 20 Grad Celsius auf 100 Grad Celsius zu erwärmen, bedarf es einer Energiemenge von 335,2 Kilojoule. Um ein Liter Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatszustand zu überführen, ist ein Energieeintrag von 2257 Kilojoule erforderlich, ohne dabei die Temperatur des Wassers zu erhöhen. Dieses Beispiel zeigt also dass für den Entzug einer bestimmten Wärmemenge aus dem Arbeitsgas bei Erwärmung ohne Phasenwechsel die 6,8-fache Menge an Wasser notwendig ist, als es bei vollständiger Verdampfung der Fall wäre. Je mehr Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht, desto günstiger ist dies für den Wasserbedarf sowie bezüglich negativer Auswirkungen auf das Gesamtsystem insbesondere im Hinblick auf eine Gleichverteilung auf den insbesondere als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, eine Wandbenetzung, ein Wassereintrag ins Kurbelgehäuse etc.To heat a liter of water at ambient pressure of 1013 hectopascal from 20 degrees Celsius to 100 degrees Celsius, it requires an energy amount of 335.2 kilojoules. In order to convert one liter of water from the liquid to the gaseous state, an energy input of 2257 kilojoules is required without increasing the temperature of the water. This example thus shows that for the removal of a certain amount of heat from the working gas when heated without phase change 6.8 times the amount of water is necessary, as it would be the case with complete evaporation. The more water passes from the liquid to the gaseous state, the more favorable this is for the water requirement and with regard to negative effects on the overall system, in particular with regard to equal distribution on the combustion chamber, in particular designed as a cylinder of the internal combustion engine, a wall wetting, a water entry into the crankcase, etc.

In Anbetracht der zur Verdampfung des eingebrachten Kühlmediums zur Verfügung stehenden Zeit mit dem Ziel, den Wärmeentzug aus dem Arbeitsgas zu maximieren, ist es sinnvoll, das Kühlmedium vor der Einbringung in die Verbrennungsluft zu erwärmen, um die zur Verfügung stehende Wärmeenergie überwiegend für den Phasenwechsel von Flüssig nach Gasförmig und weniger für die Erwärmung des flüssigen Wassers zu nutzen. Diese Erwärmung des Kühlmediums vor dessen Einbringen in die Verbrennungsluft erfolgt im Rahmen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens dadurch, dass das Kühlmedium zumindest in dem Bereich mittels des Heizelements erwärmt wird. Hierdurch wird das Kühlmedium erwärmt, bevor es in die Verbrennungsluft eingebracht wird und nachdem es aus dem auch als Tank bezeichneten Reservoir gefördert wurde. Dadurch kann die Verbrennungsluft besonders stark gekühlt werden. Außerdem kann der Verbrauch des Kühlmediums gering gehalten werden, sodass besonders lange Nachfüllintervalle, nach deren Ablauf neues Kühlmedium in das Reservoir einzufüllen ist, realisiert werden können. Mit anderen Worten können zumindest die folgenden Vorteile mittels der Erfindung realisiert werden:

  • - deutliche Reduzierung des Bedarfs an Kühlmedium zum Wärmeentzug aus dem Arbeitsgas
  • - Reduzierung des Risikos für negative Auswirkungen durch flüssiges Kühlmedium innerhalb der Verbrennungsluft
  • - kleinere Dimensionierung der Dosiervorrichtung möglich, insbesondere im Hinblick auf die Größe des Reservoirs, den Durchfluss etc.
  • - komfortabler Betrieb des Kraftfahrzeugs insgesamt aufgrund besonders langer, auch als Tankintervalle bezeichneter Nachfüllintervalle
In view of the time available for evaporation of the introduced cooling medium with the aim to maximize the heat extraction from the working gas, it makes sense to heat the cooling medium before introduction into the combustion air to the available heat energy predominantly for the phase change of Liquid to gaseous and less to use for heating the liquid water. This heating of the cooling medium before it is introduced into the combustion air takes place within the scope of the internal combustion engine or the method according to the invention in that the cooling medium is heated at least in the region by means of the heating element. As a result, the cooling medium is heated before it is introduced into the combustion air and after it has been conveyed from the reservoir, also referred to as a tank. As a result, the combustion air can be cooled particularly strong. In addition, the consumption of the cooling medium can be kept low, so that particularly long refill intervals, after the expiry of new cooling medium can be filled in the reservoir, can be realized. In other words, at least the following advantages can be realized by means of the invention:
  • - Significant reduction in the need for cooling medium for heat extraction from the working gas
  • - Reduction of the risk of adverse effects due to liquid cooling medium within the combustion air
  • - Smaller dimensions of the metering possible, especially with regard to the size of the reservoir, the flow etc.
  • - Comfortable operation of the motor vehicle overall due to extra long, also referred to as tank intervals refill intervals

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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 a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as those mentioned below in the figure description and / or in the single figure alone shown features and feature combinations are not only in the particular combination specified, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug.The drawing shows in the single FIGURE is a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention, in particular for a motor vehicle.

Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens, ist. Dabei ist das Kraftfahrzeug mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ein beispielsweise als Zylindergehäuse ausgebildetes Motorgehäuse 12, durch welches eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet ist. Der jeweilige Zylinder 14 ist mit Verbrennungsluft und einem insbesondere flüssigen Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 versorgbar, wobei es sich bei dem Kraftstoff um einen flüssigen Kraftstoff wie beispielsweise einen Ottokraftstoff oder eine Dieselkraftstoff handeln kann. Die Verbrennungsluft, welche einfach auch als Luft bezeichnet wird, und der Kraftstoff werden in den jeweiligen Zylinder 14 eingebracht und bilden in dem jeweiligen Zylinder 14 ein jeweiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches beispielsweise Gezündet und dadurch verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10. Die mit dem Kraftstoff im jeweiligen Zylinder 14 das jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch bildende Verbrennungsluft wird als Verbrennungsluft bezeichnet, da sie mit dem Kraftstoff in dem jeweiligen Zylinder 14 verbrannt wird. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen Ansaugtrakt 16, welcher zumindest von der Verbrennungsluft durchströmbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 saugt die Verbrennungsluft über den Ansaugtrakt 16 aus der Umgebung an, wobei die Verbrennungsluft mittels des Ansaugtrakts 16 zudem und insbesondere in den Zylinder 14 geleitet wird. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 18, mittels welchem das Abgas aus dem Zylinder 14 abgeführt wird.The single FIGURE shows a schematic representation of a designated as a whole with 10 internal combustion engine, which is for example a component of a motor vehicle, in particular a motor vehicle such as a passenger car. In this case, the motor vehicle by means of the internal combustion engine 10 drivable. The internal combustion engine 10 comprises a motor housing designed, for example, as a cylinder housing 12 through which a plurality of combustion chambers in the form of cylinders 14 the internal combustion engine 10 is formed. The respective cylinder 14 is with combustion air and a particular liquid fuel for operating the internal combustion engine 10 supplied, wherein the fuel may be a liquid fuel such as a gasoline or a diesel fuel. The combustion air, which is simply referred to as air, and the fuel are in the respective cylinder 14 introduced and form in the respective cylinder 14 a respective fuel-air mixture, which is ignited, for example, and thereby burned. This results in exhaust gas of the internal combustion engine 10 , The with the fuel in each cylinder 14 the combustion air forming the respective fuel-air mixture is referred to as combustion air since it is mixed with the fuel in the respective cylinder 14 is burned. The internal combustion engine 10 further comprises an intake tract 16 , which is at least permeable by the combustion air. The internal combustion engine 10 sucks the combustion air over the intake tract 16 from the environment, the combustion air by means of the intake 16 also and especially in the cylinder 14 is directed. The internal combustion engine 10 further comprises an exhaust tract through which the exhaust gas can flow 18 , by means of which the exhaust gas from the cylinder 14 is dissipated.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst außerdem eine Einspritzanlage 20, mittels welcher der Kraftstoff in die Zylinder 14 einbringbar, insbesondere direkt einspritzbar, ist. somit ist die Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise als direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschine, insbesondere als direkteinspritzender Ottomotor, ausgebildet. Dem jeweiligen Zylinder 14 ist dabei wenigstens ein Injektor 22 zugeordnet, wobei der jeweilige Injektor 22 Bestandteil der Einspritzanlage 20 ist. Mittels des jeweiligen Injektors 22 kann zumindest der Kraftstoff direkt in den jeweils zugeordneten Zylinder 14 eingespritzt werden. Dabei umfasst die Einspritzanlage 20 ein den Injektoren 22 gemeinsames Kraftstoffverteilungselement 24, welches auch als Rail oder Kraftstoff-Rail bezeichnet wird. Mittels des von dem Kraftstoff durchströmbaren Kraftstoffverteilungselements 24 wird der Kraftstoff auf die Injektoren 22 aufgeteilt. Dem jeweiligen Zylinder 14 sind ferner beispielsweise wenigstens oder genau zwei Gaswechselventile zugeordnet, welche als Einlassventile ausgebildet sind. Über die Einlassventile gelangt die Verbrennungsluft als Frischluft in die jeweiligen Zylinder 14.The internal combustion engine 10 also includes an injection system 20 , by means of which the fuel in the cylinder 14 einbringbar, in particular directly injectable, is. thus is the internal combustion engine 10 For example, as a direct-injection internal combustion engine, in particular as a direct injection gasoline engine formed. The respective cylinder 14 is at least one injector 22 associated with the respective injector 22 Part of the injection system 20 is. By means of the respective injector 22 At least the fuel can be injected directly into the respective assigned cylinder 14 be injected. This includes the injection system 20 a the injectors 22 common fuel distribution element 24 , which is also referred to as a rail or fuel rail. By means of the fuel flowable through the fuel distribution element 24 the fuel is on the injectors 22 divided up. The respective cylinder 14 Furthermore, for example, at least or exactly two gas exchange valves are assigned, which are designed as intake valves. The combustion air passes through the intake valves as fresh air into the respective cylinders 14 ,

Da durch das Einbringen, insbesondere direkte Einspritzen, des Kraftstoffes in die Zylinder 14 der Kraftstoff mit der Verbrennungsluft gemischt wird, sind die Injektoren 22 beispielsweise so genannte Gemischbildner. Wie ferner aus der Fig. erkennbar ist, weist die Verbrennungskraftmaschine 10 vorliegend genau vier in Reihe angeordnete Zylinder 14 auf, sodass die Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise als Vierzylinder-Otto-Reihenmotor ausgebildet ist.As a result of the introduction, in particular direct injection, of the fuel in the cylinder 14 the fuel is mixed with the combustion air are the injectors 22 for example, so-called Gemischbildner. As can also be seen from the figure, the internal combustion engine has 10 in this case exactly four cylinders arranged in series 14 on, so the internal combustion engine 10 for example, is designed as a four-cylinder Otto-series engine.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst des Weiteren eine im Ganzen mit 26 bezeichnete Dosiereinrichtung, welche auch als System, Einspritzsystem oder Dosiervorrichtung bezeichnet wird. Mittels der Dosiereinrichtung 26 ist ein von dem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 unterschiedliches und vorzugsweise flüssiges Kühlmedium 28 zum Kühlen der Verbrennungsluft in die Verbrennungsluft einbringbar, insbesondere einspritzbar. Hierzu umfasst die Dosiereinrichtung 26 beispielsweise Injektoren 22, mittels welchen beispielsweise sowohl der Kraftstoff als auch das Kühlmedium 28 in die Verbrennungsluft einbringbar, insbesondere in den jeweiligen Zylinder 14 direkt einspritzbar, sind. Somit können beispielsweise die Injektoren 22 als Einbringelemente genutzt werden, mittels welchen das Kühlmedium 28 in die Verbrennungsluft einbringbar ist. Beispielsweise ist mittels des jeweiligen Injektors 22 ein Gemisch beziehungsweise eine Emulsion aus dem Kraftstoff und dem Kühlmedium 28 bildbar und in die Verbrennungsluft einbringbar, insbesondere in den jeweils zugeordneten Zylinder 14 direkt einspritzbar. Hierzu umfasst die Dosiereinrichtung 26, welche auch als Einspritzanlage bezeichnet wird, beispielsweise ein optional vorgesehenes und in der Fig. nicht dargestelltes Dosierventil, mittels welchem das Kühlmedium 28 dem Kraftstoff beigemischt werden kann. Daraus entsteht ein Gemisch beziehungsweise die zuvor genannten Emulsion aus dem Kraftstoff und dem Kühlmedium 28, wobei diese Emulsion mittels des jeweiligen Injektors 22 in die Verbrennungsluft einbringbar ist. Daher fungiert der jeweilige Injektor 22 beispielsweise als so genannter Gemischbildner.The internal combustion engine 10 further includes a metering device, generally designated 26, which is also referred to as a system, injection system or metering device. By means of the metering device 26 is one of the fuel for operating the internal combustion engine 10 different and preferably liquid cooling medium 28 for cooling the combustion air in the combustion air einbringbar, in particular injectable. For this purpose, the metering device comprises 26 for example, injectors 22 by means of which, for example, both the fuel and the cooling medium 28 into the combustion air can be introduced, in particular in the respective cylinder 14 can be injected directly. Thus, for example, the injectors 22 be used as Einbringelemente by means of which the cooling medium 28 can be introduced into the combustion air. For example, by means of the respective injector 22 a mixture or an emulsion of the fuel and the cooling medium 28 bildbar and introduced into the combustion air, in particular in the respective associated cylinder 14 directly injectable. For this purpose, the metering device comprises 26 , which is also referred to as an injection system, for example, an optionally provided and not shown in the Fig. Dosierventil, by means of which the cooling medium 28 can be added to the fuel. This results in a mixture or the aforementioned emulsion of the fuel and the cooling medium 28 , this emulsion by means of the respective injector 22 can be introduced into the combustion air. Therefore, the respective injector functions 22 for example, as a so-called Gemischbildner.

Alternativ oder zusätzlich umfasst die Dosiereinrichtung 26 von den Injektoren 22 unterschiedliche, zusätzlich zu den Injektoren 22 vorgesehene Einbringelemente 30, welche auch als Gemischbildner bezeichnet werden. Insbesondere ist für jeden Zylinder 14 ein Einbringelement 30 vorgesehen. Mittels des jeweiligen Einbringelements 30 ist das Kühlmedium 28 in die Verbrennungsluft einbringbar, insbesondere einspritzbar. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Kühlmedium 28 mittels des jeweiligen Einbringelements 30 direkt in den jeweiligen Zylinder 14 einspritzbar oder aber an einer in Strömungsrichtung der Luft stromauf des jeweiligen Zylinders 14, insbesondere stromauf der Einlassventile, angeordneten Stelle, insbesondere des Ansaugtrakts 16, in die Verbrennungsluft einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Das Kühlmedium 28 ist vorzugsweise ein Kühlfluid, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, und umfasst zumindest Wasser. Ferner kann das Kühlmedium 28 beispielsweise wenigstens ein von dem Wasser unterschiedliches Additiv umfassen. Insbesondere ist denkbar, dass das Additiv wenigstens einen Alkohol aufweist, sodass das Kühlmedium 28 zumindest einen Alkohol aufweist.Alternatively or additionally, the metering device comprises 26 from the injectors 22 different, in addition to the injectors 22 provided Einbringelemente 30 , which are also referred to as Gemischbildner. In particular, for each cylinder 14 an insertion element 30 intended. By means of the respective insertion element 30 is the cooling medium 28 into the combustion air einbringbar, in particular injectable. In particular, it can be provided that the cooling medium 28 by means of the respective insertion element 30 directly into the respective cylinder 14 einspritzbar or at one in the flow direction of the air upstream of the respective cylinder 14 , in particular upstream of the intake valves, arranged location, in particular of the intake 16 in which combustion air can be introduced, in particular injectable, is. The cooling medium 28 is preferably a cooling fluid, in particular a cooling fluid, and comprises at least water. Furthermore, the cooling medium 28 For example, include at least one different from the water additive. In particular, it is conceivable that the additive has at least one alcohol, so that the cooling medium 28 has at least one alcohol.

Darüber hinaus ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Hierzu umfasst die auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnete Verbrennungskraftmaschine 10 wenigstens einen Abgasturbolader 32, welcher wenigstens einen im Ansaugtrakt 16 angeordneten Verdichter 34 aufweist. Mittels des Verdichters 34 wird die den Ansaugtrakt 16 durchströmende und den Zylindern 14 zuzuführende Verbrennungsluft verdichtet. Hierzu umfasst der Verdichter 34 ein Verdichterrad 36 zum Verdichten der Verbrennungsluft. Das Versorgen der Zylinder 14 mit der verdichteten Verbrennungsluft wird auch als Aufladung oder Aufladen bezeichnet, wobei die verdichtete Verbrennungsluft auch als Ladeluft bezeichnet wird.In addition, the internal combustion engine 10 designed as a supercharged internal combustion engine. For this purpose, the internal combustion engine, also referred to as engine or internal combustion engine, is included 10 at least one exhaust gas turbocharger 32 , which at least one in the intake 16 arranged compressor 34 having. By means of the compressor 34 becomes the intake tract 16 flowing through and the cylinders 14 compressed combustion air to be supplied. This includes the compressor 34 a compressor wheel 36 for compressing the combustion air. Supplying the cylinders 14 with the compressed combustion air is also referred to as charging or charging, wherein the compressed combustion air is also referred to as charge air.

Der Abgasturbolader 32 umfasst ferner eine im Abgastrakt 18 angeordnete und von dem Abgas antreibbare Turbine38, welche ein von dem Abgas antreibbares Turbinenrad 40 aufweist. Der Abgasturbolader 32 umfasst ferner eine Welle 42, mit welcher sowohl das Turbinenrad 40 als auch das Verdichterrad 36 drehfest verbunden sind. Hierdurch ist das Verdichterrad 36 über die Welle 42 von dem Turbinenrad 40 antreibbar, wodurch die Verbrennungsluft mittels des Verdichterrads 36 verdichtet wird. Da das Turbinenrad 40 von dem Abgas angetrieben wird, kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden. Dadurch können der Kraftstoffverbrauch und somit insbesondere die CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders gering gehalten werden.The turbocharger 32 further includes one in the exhaust tract 18 arranged and driven by the exhaust turbine 38 , which is a turbine wheel drivable by the exhaust gas 40 having. The turbocharger 32 further includes a shaft 42 with which both the turbine wheel 40 as well as the compressor wheel 36 are rotatably connected. This is the compressor wheel 36 over the wave 42 from the turbine wheel 40 drivable, whereby the combustion air by means of the compressor wheel 36 is compressed. Because the turbine wheel 40 is driven by the exhaust gas, energy contained in the exhaust gas can be used to compress the air. This allows the fuel consumption and thus in particular the CO 2 emissions of the internal combustion engine 10 be kept particularly low.

Die Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere die Dosiereinrichtung 26, umfasst ferner wenigstens ein beispielsweise als Tank ausgebildetes Reservoir 44 zum Aufnehmen und somit zum zumindest vorübergehenden Speichern des Kühlmediums 28. Das Reservoir 44 ist über wenigstens eine Leitung 46 fluidisch mit den Einbringelementen 30 verbunden, sodass das zunächst in dem Reservoir 44 aufgenommene Kühlmedium 28 über die Leitung 46 zu den Einbringelementen 30 und/oder, insbesondere über das Dosierventil, zu den Injektoren 22 geführt werden kann. Dabei ist beispielsweise ein den Einbringelementen 30 gemeinsames Verteilungselement 48 zugeordnet, welches auch als Rail, Rohl oder Railrohr bezeichnet wird. Dabei ist beispielsweise das Reservoir 44 über die Leitung 46 fluidisch mit dem Verteilungselement 48 verbunden, sodass das Kühlmedium 28 aus dem Reservoir 44 über die Leitung 46 zu dem und insbesondere in das Verteilungselement 48 eingeleitet werden kann. In der Folge kann das in das Verteilungselement 48 eingeleitete Kühlmedium 28 mittels des Verteilungselements 48 auf die Einbringelemente 30 verteilt beziehungsweise aufgeteilt werden. Somit sind die Einbringelemente 30 über das den Einbringelementen 30 gemeinsame Verteilungselement 48 mit dem Kühlmedium 28 aus dem Reservoir 44 versorgbar.The internal combustion engine 10 , in particular the metering device 26 , Further comprises at least one, for example, formed as a tank reservoir 44 for picking up and thus for at least temporarily storing the cooling medium 28 , The reservoir 44 is over at least one line 46 fluidic with the introduction elements 30 connected so that the first in the reservoir 44 recorded cooling medium 28 over the line 46 to the Einbringelementen 30 and / or, in particular via the metering valve, to the injectors 22 can be performed. In this case, for example, the Einbringelementen 30 common distribution element 48 assigned, which is also referred to as a rail, Rohl or Railrohr. This is, for example, the reservoir 44 over the line 46 fluidic with the distribution element 48 connected so that the cooling medium 28 from the reservoir 44 over the line 46 to that and in particular to the distribution element 48 can be initiated. As a result, this can be done in the distribution element 48 introduced cooling medium 28 by means of the distribution element 48 on the Einbringelemente 30 be distributed or divided. Thus, the Einbringelemente 30 over that the Einbringelementen 30 common distribution element 48 with the cooling medium 28 from the reservoir 44 supplied.

Des Weiteren umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 eine beispielsweise in der Leitung 46 angeordnete und als Pumpe 50 bezeichnete Fördereinrichtung, mittels welcher das Kühlmedium 28 von dem Reservoir 44 zu den Einbringelementen 30 und dabei durch die Leitung 46 gefördert werden kann. Hierzu wird beispielsweise das Kühlmedium 28 aus dem Reservoir 44 in die erste Fördereinrichtung mittels der Pumpe 50 durch die Leitung 46 gefördert. Die Pumpe 50 ist ferner beispielsweise dazu ausgebildet, das Kühlmedium 28 durch die Leitung 46 in eine der ersten Förderrichtung entgegengesetzte zweite Förderrichtung zu fördern, wodurch beispielsweise das Kühlmedium 28 von dem Verteilungselement 48 und von den Einbringelementen 30 weg durch die Leitung 46 zu dem und insbesondere in das Reservoir 44 mittels der Pumpe 50 gefördert werden kann. Dadurch kann beispielsweise verhindert werden, dass eine übermäßige Menge des Kühlmediums 28 in der Leitung 46 und/oder in dem Verteilungselement 48 und/oder in den Einbringelementen 30 einfriert.Furthermore, the internal combustion engine includes 10 for example, in the line 46 arranged and as a pump 50 designated conveyor, by means of which the cooling medium 28 from the reservoir 44 to the Einbringelementen 30 and doing so through the line 46 can be promoted. For this example, the cooling medium 28 from the reservoir 44 in the first conveyor by means of the pump 50 through the pipe 46 promoted. The pump 50 is also for example designed to the cooling medium 28 through the pipe 46 to promote in a first conveying direction opposite second conveying direction, whereby, for example, the cooling medium 28 from the distribution element 48 and of the introduction elements 30 away through the pipe 46 to that and in particular to the reservoir 44 by means of the pump 50 can be promoted. This can be prevented, for example, that an excessive amount of the cooling medium 28 in the pipe 46 and / or in the distribution element 48 and / or in the Einbringelementen 30 freezes.

Aus der Fig. ist erkennbar, dass in dem Ansaugtrakt 16 auch wenigstens eine Drosselklappe 52 angeordnet ist, mittels welcher beispielsweise eine Menge der den Zylindern 14 zuzuführenden Verbrennungsluft einstellbar ist und/oder mittels welcher ein Druck in dem Ansaugtrakt 16 einstellbar ist. Ferner ist in dem Ansaugtrakt 16 ein Ladeluftkühler 54 angeordnet, welcher stromauf der Zylinder 14 und stromab des Verdichters 34 und dabei stromauf der Drosselklappe 52 angeordnet ist. Der Ladeluftkühler 54 ist von der verdichteten und dadurch erwärmten Verbrennungsluft durchströmbar, sodass die verdichtete und dadurch erwärmte Verbrennungsluft mittels des Ladeluftkühlers 54 gekühlt wird. Ferner ist in dem Ansaugtrakt 16 ein Luftfilter 56 angeordnet, welcher stromauf des Verdichters 34 angeordnet ist. Mittels des Luftfilters 56 wird die den Ansaugtrakt 16 durchströmende Luft gefiltert. Im Abgastrakt 18 ist stromab der Turbine 38 wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 58 zum Nachbehandeln des Abgases angeordnet.From the Fig. It can be seen that in the intake 16 also at least one throttle 52 is arranged, by means of which, for example, an amount of the cylinders 14 adjustable combustion air to be supplied and / or by means of which a pressure in the intake tract 16 is adjustable. Further is in the intake tract 16 a charge air cooler 54 arranged, which upstream of the cylinder 14 and downstream of the compressor 34 and doing so upstream of the throttle 52 is arranged. The intercooler 54 is traversed by the compressed and thereby heated combustion air, so that the compressed and thus heated combustion air by means of the intercooler 54 is cooled. Further, in the intake tract 16 an air filter 56 arranged, which upstream of the compressor 34 is arranged. By means of the air filter 56 becomes the intake tract 16 filtered air filtered. In the exhaust tract 18 is downstream of the turbine 38 at least one exhaust aftertreatment device 58 arranged for post-treatment of the exhaust gas.

Die Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere das Motorgehäuse 12, ist beispielsweise mittels eines von dem Kühlmedium 28 und von dem Kraftstoff unterschiedlichen Kühlmittels zu kühlen, wobei das Kühlmedium beispielsweise ein Kühlfluid, insbesondere eine Kühlflüssigkeit, ist und auch als Kühlwasser oder Motorkühlwasser bezeichnet wird. Die Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere das Motorgehäuse 12 und somit beispielsweise die Zylinder 14 kann, beziehungsweise können derart mittels des Kühlmediums gekühlt werden, dass ein Wärmeübergang von der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere von dem Motorgehäuse 12, an das Kühlmittel erfolgt. Hierdurch wird die Verbrennungskraftmaschine 10 gekühlt, während das Kühlmittel erwärmt wird.The internal combustion engine 10 , in particular the motor housing 12 , for example, by means of one of the cooling medium 28 and to cool different fuel from the fuel, wherein the cooling medium is, for example, a cooling fluid, in particular a cooling fluid, and is also referred to as cooling water or engine cooling water. The internal combustion engine 10 , in particular the motor housing 12 and thus for example the cylinders 14 can, or can be cooled by means of the cooling medium, that a heat transfer from the internal combustion engine 10 , in particular of the motor housing 12 , to the coolant takes place. As a result, the internal combustion engine 10 cooled, while the coolant is heated.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst darüber hinaus wenigstens ein in der Fig. besonders schematisch dargestelltes Heizelement 60, mittels welchem das Kühlmedium 28 zumindest in einem Bereich 62, welcher in Strömungsrichtung des von dem Reservoir 44 zu den Einbringelemente 30 strömenden Kühlmediums 28 stromab der Pumpe 50 angeordnet ist, erwärmbar ist. Die zuvor genannte Strömungsrichtung, in die das von dem Reservoir 44 zu den Einbringelementen 30 strömende Kühlmedium 28 strömt, fällt mit der zuvor beschriebenen ersten Förderrichtung zusammen.The internal combustion engine 10 moreover comprises at least one heating element shown particularly schematically in the figure 60 , by means of which the cooling medium 28 at least in one area 62 which flows in the direction of flow of the reservoir 44 to the Einbringelemente 30 flowing cooling medium 28 downstream of the pump 50 is arranged, is heated. The aforementioned flow direction, in which the from the reservoir 44 to the Einbringelementen 30 flowing cooling medium 28 flows coincides with the first conveying direction described above.

Insbesondere in Kennfeldbereichen hoher Last wird das Kühlmedium 28 aus dem Reservoir 44 mittels der auch als Fördereinheit bezeichneten Pumpe 50 zu den Einbringelementen 30 gefördert und über das Verteilungselement 48 auf die Einbringelemente 30 verteilt und schließlich mittels der Einbringelemente 30 in die Verbrennungsluft eingebracht. Vorzugsweise wird das Kühlmedium 28 mittels des jeweiligen Einbringelements 30 an einer jeweiligen Stelle in die Verbrennungsluft eingebracht, wobei die Stelle vorzugsweise stromab des Ladeluftkühlers 54 angeordnet ist. Spätestens wird das Kühlmedium 28 direkt in den jeweiligen Zylinder 14 und somit in die dort aufgenommene Verbrennungsluft eingebracht. Die Anzahl der Einbringelemente 30 beziehungsweise der Gemischbildner ist grundsätzlich beliebig und kann schlussendlich von der Wahl der Stelle beziehungsweise des Einbringorts abhängen, an der beziehungsweise dem das Kühlmedium 28 in die Verbrennungsluft eingebracht wird.In particular, in map areas of high load, the cooling medium 28 from the reservoir 44 by means of the pump, also referred to as conveyor unit 50 to the Einbringelementen 30 promoted and via the distribution element 48 on the Einbringelemente 30 distributed and finally by means of the Einbringelemente 30 introduced into the combustion air. Preferably, the cooling medium 28 by means of the respective insertion element 30 introduced at a respective point in the combustion air, the point preferably downstream of the intercooler 54 is arranged. At the latest, the cooling medium 28 directly into the respective cylinder 14 and thus introduced into the combustion air received there. The number of insertion elements 30 or the Gemischbildner is basically arbitrary and may ultimately depend on the choice of location or the Einbringorts, at the or the cooling medium 28 is introduced into the combustion air.

Des Weiteren ist aus der Fig. erkennbar, dass das Heizelement 60 in der Dosiervorrichtung vorgesehen ist und dazu verwendet wird, das Kühlmedium 28 zumindest oder genau in dem Bereich 62 zu erwärmen. Der Bereich 62 ist dabei stromab der Pumpe 50 angeordnet, sodass die Pumpe 50 nicht mehr zu dem Bereich 62 gehört. Bei dem in der Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfasst der Bereich 62 die Einbringelemente 30 und das Verteilungselement 48. Alternativ ist es denkbar, dass der Bereich 62 stromauf der Einbringelemente 30 und gegebenenfalls stromauf des Verteilungselements 48 angeordnet ist, sodass beispielsweise die Einbringelemente 30 sowie gegebenenfalls das Verteilungselement 48 nicht mehr zu dem Bereich 62 gehören. Somit wird das Kühlmedium 28 mittels des Heizelements 60 zumindest oder genau in dem Bereich 62 erwärmt, welcher beispielsweise zwischen der Pumpe 50 und den Einbringelementen 30 und somit stromab der Pumpe 50 und stromauf der Einbringelemente 30 angeordnet ist.Furthermore, it can be seen from the figure that the heating element 60 is provided in the metering device and is used to the cooling medium 28 at least or exactly in the field 62 to warm up. The area 62 is downstream of the pump 50 arranged so that the pump 50 no longer to the area 62 belongs. In the embodiment illustrated in the figure, the range comprises 62 the introduction elements 30 and the distribution element 48 , Alternatively, it is conceivable that the area 62 upstream of the introduction elements 30 and optionally upstream of the distribution element 48 is arranged so that, for example, the Einbringelemente 30 and optionally the distribution element 48 no longer to the area 62 belong. Thus, the cooling medium 28 by means of the heating element 60 at least or exactly in the field 62 heated, which for example between the pump 50 and the Einbringelementen 30 and thus downstream of the pump 50 and upstream of the introduction elements 30 is arranged.

Um nun das Kühlmedium 28 besonders effektiv und effizient sowie bedarfsgerecht erwärmen zu können und in der Folge einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisieren zu können, ist das Heizelement 60 als elektrisch betreibbares Heizelement ausgebildet, mittels welchem das Kühlmedium unter Nutzung von elektrischer Energie, mit welcher das Heizelement 60 versorgt wird, zumindest oder genau in dem Bereich 62 erwärmbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, das Kühlmedium 28 über das Heizelement 60 mittels Wärme aus dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 zu erwärmen, sodass beispielsweise über das Heizelement 60 ein Wärmeübergang von dem den Abgastrakt 18 durchströmenden Abgas an das Kühlmedium 28 zumindest oder genau in dem Bereich 62 erfolgt. Hierzu umfasst beispielsweise das Heizelement 60 zumindest einen Teil des von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakts 18 und zumindest einen Teil der von dem Kühlmedium 28 durchströmbaren Leitung 46, wobei der Teil der Leitung 46 in dem Bereich 62 stromab der Pumpe 50 verläuft. Ferner ist es denkbar, das Kühlmedium 28 über das Heizelement 60 mit Wärme aus dem Motorkühlwasser zu erwärmen. Die Erwärmung des Kühlmediums 28 mittels elektrischer Energie und/oder mittels Wärme aus dem Abgas und/oder mittels Wärme aus dem Motorkühlwasser sind Heizmaßnahmen, welche jeweils für sich alleine oder in jedweder Kombination verwendet werden und gegebenenfalls durch wenigstens eine bestehende Heizvorrichtung ergänzt werden können, wobei die Heizvorrichtung beispielsweise dem Reservoir 44 zugeordnet und insbesondere im Reservoir 44 angeordnet ist. Mittels der Heizvorrichtung kann beispielsweise das im Reservoir 44 aufgenommene Kühlmedium 28 erwärmt werden. Ziel des Erwärmens des Kühlmediums 28 ist es, durch Wärmezufuhr eine Differenztemperatur von mindestens 10 Kelvin zwischen dem Verteilungselement 48 und dem Reservoir 44 zu erreichen. Mit anderen Worten ist es beispielsweise im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 vorgesehen, dass das Kühlmedium 28 mittels des Heizelements 60 derart erwärmt wird, dass eine Differenz zwischen einer ersten Temperatur des Kühlmediums 28 in dem Bereich 62 und einer zweiten Temperatur des Kühlmediums 28 in dem Reservoir 44 mindestens 10 Kelvin beträgt. Das Kühlmedium 28 weist die erste Temperatur somit in dem Bereich 62, insbesondere in dem jeweiligen Einbringelement 30 und/oder in dem Verteilungselement 48, auf.To now the cooling medium 28 To be able to heat particularly effectively and efficiently as well as demand and consequently a particularly advantageous operation of the internal combustion engine 10 To be able to realize is the heating element 60 designed as an electrically operable heating element, by means of which the cooling medium using electrical energy, with which the heating element 60 is supplied, at least or exactly in the area 62 is heated. Alternatively or additionally, it is conceivable, the cooling medium 28 over the heating element 60 by means of heat from the exhaust gas of the internal combustion engine 10 to heat up, so for example via the heating element 60 a heat transfer from the exhaust tract 18 flowing exhaust gas to the cooling medium 28 at least or exactly in the field 62 he follows. For this example includes the heating element 60 at least a portion of the exhaust gas stream through which the exhaust gas can flow 18 and at least part of the cooling medium 28 permeable line 46 , where the part of the line 46 in that area 62 downstream of the pump 50 runs. Furthermore, it is conceivable, the cooling medium 28 over the heating element 60 to heat with heat from the engine cooling water. The heating of the cooling medium 28 By means of electrical energy and / or by means of heat from the exhaust gas and / or by means of heat from the engine cooling water are heating measures, which are used either alone or in any combination and optionally by at least one existing heating device can be added, the heater, for example, the reservoir 44 assigned and in particular in the reservoir 44 is arranged. By means of the heater, for example, in the reservoir 44 recorded cooling medium 28 to be heated. Target of heating the cooling medium 28 it is, by supplying heat, a differential temperature of at least 10 Kelvin between the distribution element 48 and the reservoir 44 to reach. In other words, it is for example in the context of a method for operating the internal combustion engine 10 provided that the cooling medium 28 by means of the heating element 60 is heated so that a difference between a first temperature of the cooling medium 28 in that area 62 and a second temperature of the cooling medium 28 in the reservoir 44 at least 10 Kelvin. The cooling medium 28 thus, the first temperature is in the range 62 , in particular in the respective introduction element 30 and / or in the distribution element 48 , on.

Um einen möglichst günstigen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 zu ermöglichen, wird die Erwärmung des Kühlmediums 28 in Abhängigkeit von dem Bedarf an Kühlmedium 28 und in Abhängigkeit von einer verfügbaren Wärmeenergie durchgeführt. Der Bedarf an Kühlmedium 28 ist die Menge des Kühlmediums 28, die in die Verbrennungsluft eingebracht wird. So sollte im Falle einer elektrischen Heizvorrichtung die Heizleistung 500 Watt nicht übersteigen. Im Falle einer Erwärmung mittels Motorkühlwasser sollte diese nicht erfolgen, wenn das Motorkühlwasser eine Betriebstemperatur von weniger als 80 Grad Celsius aufweist. Im Falle einer Erwärmung des Kühlmediums 28 mittels des Abgases, das heißt mittels Warme aus dem Abgas ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Kühlmedium innerhalb der Dosiervorrichtung nicht auf eine Temperatur von über 90 Grad Celsius erwärmt wird.To the cheapest possible operation of the internal combustion engine 10 to allow the heating of the cooling medium 28 depending on the need for cooling medium 28 and performed depending on an available heat energy. The need for cooling medium 28 is the amount of cooling medium 28 which is introduced into the combustion air. So should in the case of an electric heater, the heating power 500 Do not exceed watt. In the case of heating by means of engine cooling water, this should not take place when the engine cooling water has an operating temperature of less than 80 degrees Celsius. In case of heating of the cooling medium 28 By means of the exhaust gas, that is, by means of heat from the exhaust gas, it is preferably provided that the cooling medium is not heated to a temperature of over 90 degrees Celsius within the metering device.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
1212
Motorgehäusemotor housing
1414
Zylindercylinder
1616
Ansaugtraktintake system
1818
Abgastraktexhaust tract
2020
Einspritzanlageinjection
2222
Injektorinjector
2424
KraftstoffverteilungselementFuel distribution element
2626
Dosiereinrichtungmetering
2828
Kühlmediumcooling medium
3030
Einbringelementinjection member
3232
Abgasturboladerturbocharger
3434
Verdichtercompressor
3636
Verdichterradcompressor
3838
Turbineturbine
4040
Turbinenradturbine
4242
Wellewave
4444
Reservoirreservoir
4646
Leitungmanagement
4848
Verteilungselementdistribution element
5050
Pumpepump
5252
Drosselklappethrottle
5454
LadeluftkühlerIntercooler
5656
Luftfilterair filter
5858
Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust treatment device
6060
Heizelementheating element
6262
BereichArea

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102014222461 A1 [0002, 0003]DE 102014222461 A1 [0002, 0003]
  • DE 102016011489 A1 [0004]DE 102016011489 A1 [0004]
  • DE 1020122017904 A1 [0017]DE 1020122017904 A1 [0017]

Claims (6)

Verbrennungskraftmaschine (10), mit wenigstens einem Brennraum (14), welcher mit einem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) und mit Verbrennungsluft versorgbar ist, mit wenigstens einem Einbringelement (30), mittels welchem ein von dem Kraftstoff unterschiedliches Kühlmedium (28) zum Kühlen der Verbrennungsluft in diese einbringbar ist, mit wenigstens einem Reservoir (44) zum Aufnehmen des Kühlmediums (28), mit einer Fördereinrichtung (50), mittels welcher das Kühlmedium (28) von dem Reservoir (44) zu dem Einbringelement (30) zu fördern ist, um dadurch das Einbringelement (30) mit dem Kühlmedium (28) zu versorgen, und mit wenigstens einem Heizelement (60), mittels welchem das Kühlmedium (28) zumindest in einem Bereich (62), welcher in Strömungsrichtung des von dem Reservoir (44) zu dem Einbringelement (30) strömenden Kühlmediums (28) stromab der Fördereinrichtung (50) angeordnet ist, erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (60) als elektrisch betreibbares Heizelement (60) ausgebildet ist, mittels welchem das Kühlmedium (28) unter Nutzung von elektrischer Energie zumindest in dem Bereich (62) erwärmbar ist.Internal combustion engine (10), with at least one combustion chamber (14), which can be supplied with a fuel for operating the internal combustion engine (10) and with combustion air, with at least one introduction element (30), by means of which a cooling medium (28) different from the fuel Cooling of the combustion air is introduced into this, with at least one reservoir (44) for receiving the cooling medium (28), with a conveyor (50) by means of which the cooling medium (28) from the reservoir (44) to the introduction element (30) in order thereby to supply the introduction element (30) with the cooling medium (28), and with at least one heating element (60), by means of which the cooling medium (28) at least in a region (62), which in the flow direction of the reservoir (44) to the introduction element (30) flowing cooling medium (28) downstream of the conveyor (50) is arranged, is heated, characterized in that the heating element (60) a Is formed electrically operable heating element (60), by means of which the cooling medium (28) can be heated by using electrical energy at least in the region (62). Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (62) das Einbringelement (30) umfasst.Internal combustion engine (10) after Claim 1 , characterized in that the region (62) comprises the introduction element (30). Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (60) dazu ausgebildet ist, das Kühlmedium (28) in Abhängigkeit von einer in die Verbrennungsluft einzubringenden Menge des Kühlmediums (28) zu erwärmen.Internal combustion engine (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that the heating element (60) is adapted to heat the cooling medium (28) in dependence on an amount of the cooling medium (28) to be introduced into the combustion air. Verbrennungskraftmaschine (10) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem Brennraum (14), welcher mit einem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) und mit Verbrennungsluft versorgbar ist, mit wenigstens einem Einbringelement (30), mittels welchem ein von dem Kraftstoff unterschiedliches Kühlmedium (28) zum Kühlen der Verbrennungsluft in diese einbringbar ist, mit wenigstens einem Reservoir (44) zum Aufnehmen des Kühlmediums (28), mit einer Fördereinrichtung (50), mittels welcher das Kühlmedium (28) von dem Reservoir (44) zu dem Einbringelement (30) zu fördern ist, um dadurch das Einbringelement (30) mit dem Kühlmedium (28) zu versorgen, und mit wenigstens einem Heizelement (60), mittels welchem das Kühlmedium (28) zumindest in einem Bereich (62), welcher in Strömungsrichtung des von dem Reservoir (44) zu dem Einbringelement (30) strömenden Kühlmediums (28) stromab der Fördereinrichtung (50) angeordnet ist, erwärmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement als eine Komponente eines elektrischen Antriebsstrangs zum elektrischen Antreiben des Kraftfahrzeugs ausgebildet ist, sodass das Kühlmedium (28) zumindest in dem Bereich (62) mittels von der Komponente bereitgestellter Abwärme erwärmbar ist.Internal combustion engine (10) for a motor vehicle, having at least one combustion chamber (14) which can be supplied with a fuel for operating the internal combustion engine (10) and with combustion air, with at least one introduction element (30), by means of which a cooling medium different from the fuel ( 28) for cooling the combustion air is introduced into this, with at least one reservoir (44) for receiving the cooling medium (28), with a conveyor (50), by means of which the cooling medium (28) from the reservoir (44) to the Einbringelement ( 30), to thereby supply the introduction element (30) with the cooling medium (28), and with at least one heating element (60), by means of which the cooling medium (28) at least in a region (62), which in the flow direction of the from the reservoir (44) to the introduction element (30) flowing cooling medium (28) downstream of the conveyor (50) is arranged, is heated, characterized in that the heating element is designed as a component of an electric drive train for electrically driving the motor vehicle, so that the cooling medium (28) can be heated at least in the region (62) by means of waste heat provided by the component. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Method for operating an internal combustion engine (10) according to one of the preceding claims. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (28) mittels des Heizelements (60) derart erwärmt wird, dass eine Differenz zwischen einer ersten Temperatur des Kühlmediums (28) in dem Bereich (62) und einer zweiten Temperatur des Kühlmediums (28) in dem Reservoir (44) mindestens zehn Kelvin beträgt.Method according to Claim 5 characterized in that the cooling medium (28) is heated by means of the heating element (60) such that a difference between a first temperature of the cooling medium (28) in the region (62) and a second temperature of the cooling medium (28) in the reservoir (44) is at least ten Kelvin.
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