WO2017097614A1 - Kraftstoffzumessung für den betrieb eines verbrennungsmotors - Google Patents

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WO2017097614A1
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water
fuel
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combustion engine
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Thomas Kuhn
Timm Hollmann
Udo Schulz
Rainer Ecker
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M69/465—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down of fuel rails

Definitions

  • Gasoline direct injection allows the use of the respective advantages of both types of injection for optimized mixture formation, the resulting combustion and thus a reduction in fuel consumption.
  • the gasoline direct injection system is more advantageous, because here, for example, a reduced tendency to knock occurs. Especially in the
  • Amount of resulting hydrocarbons are lower.
  • Combustion air injected In principle, it is also possible to inject water directly into the cylinder via injection valves provided for this purpose.
  • the injected and evaporating liquid has a cooling effect and reduces the compaction work.
  • the water injection can reduce pollutant emissions, especially those of nitrogen oxides.
  • Fuel-air mixture enriched (lambda ⁇ 1). Here is the
  • the object of the invention is to realize a water injection at least for certain operating ranges of an internal combustion engine, which is less expensive to implement and yet operates reliably.
  • the object is achieved by a method of the type mentioned in that at least one intake manifold injection valve for both
  • intake manifold injection Water injection as well as for the fuel injection into the intake manifold (hereinafter referred to as intake manifold injection) is used. This can be cost-effective and efficient in various ways
  • Gasoline direct injection become twelve in a four-cylinder engine Injectors required, namely four water injection valves, four PFI valves (intake manifold injection valves) and four Dl valves (direct injection valves).
  • it may be provided to dispense with the mixing valve.
  • Fuel pump and the water pump to decide whether water or fuel is to be metered via the intake manifold injection.
  • Fuel system, the low-pressure accumulator and the injection valves are rinsed out water, so that the risk of freezing no longer exists.
  • the invention allows the use of only a single
  • Injection valve for a plurality of cylinders as well as an injection valve, which is provided for each cylinder and is used for both the water injection and the fuel injection.
  • the intake manifold injection (PFI) is preferably in the partial load range of
  • the injection of water takes place under low pressure in the
  • the system according to the invention can be realized cost-effectively, since the previously provided water injection valves omitted. In addition, the space requirement is reduced. Furthermore, a frost protection function
  • Intake manifold valve or a cylinder inlet valve for both media, gasoline and water can be used. This can be realized by means of a so-called 3/2-way valve or a mixing valve, for example directly on the low-pressure accumulator or on the low-pressure distributor. As a result, additional cylinder-specific water injection valves can be omitted.
  • the 3/2-way valve can be used.
  • the 3/2-way valve in the operating mode in which the fuel is only metered via the gasoline direct injection, that is, for example in the full load range, the 3/2-way valve can be set to water injection, so that 100% of water is injected via the intake manifold or the cylinder intake valve , In partial load operation, the 3/2-way valve can open
  • Fuel supply are provided so that 100% fuel and 0% water are injected via the intake manifold or cylinder inlet valve.
  • the PFI injector is to inject only water, the water pump and / or the low pressure gasoline pump can be controlled so that the water pressure level is sufficiently above that of the
  • Fuel pressure levels is such that the check valve on the fuel side closes and only water is fed into the PFI system. If, on the other hand, only fuel is to be metered in via the PFI injector, then the water pump and / or the low-pressure gasoline pump are actuated in such a way that the water pressure level is sufficiently below that of the fuel pressure level. For example, in this case the
  • Headed PFI system Headed PFI system.
  • appropriately controlled electric valves can be used.
  • a mixing valve can be used, which connects the fuel low pressure circuit with the water low pressure circuit, so that via the intake manifold or
  • Water injection can also be used in operating areas in which an overlap of the intake manifold injection and the direct injection is provided. Even in split mode then a water injection is possible.
  • the control of the mixing valve can be supplemented by a control, especially in mixing valves that are not sufficiently accurate adjustable.
  • the lambda signal of the lambda probe as
  • Regulator input signal size can be used. If the fuel content is higher than expected, a too rich fuel-air mixture is detected. In this case, the mixing valve is readjusted to a higher water content. If the fuel content is lower than expected, the mixing valve will be at a lower level Water content readjusted. To ensure that neither water nor fuel enters the other supply circuit, check valves are preferably connected in front of the inputs of the mixing valve.
  • the metered via the intake manifold injection fuel content can be increased up to 100%, so that the increased PFI injection quantity
  • Water can be removed more quickly from the low-pressure accumulator via the PFI valves. How long these measures for the displacement of water from the low-pressure fuel storage (so-called water drainage function) is required, can be determined with a software model. This software model determines the amount of fuel already injected and / or the fuel remaining in the system
  • Idle speed goes through before it is turned off, it can be ensured that the still in the low-pressure accumulator after a successful water injection water is emptied. However, if a start / stop function or a sailing function provided, it may happen that the
  • Engine is actively shut down by the engine control unit, without first ensuring that all the water from the
  • Low pressure accumulator was emptied. Here it can be provided to suppress the start-stop operation until the water in the low-pressure accumulator has been completely replaced by fuel.
  • the water-fuel ratio which is currently located in the low-pressure accumulator, is preferably taken into account in order to realize the required engine torque.
  • the higher the proportion of water in the water-fuel mixture the greater the activation duration is selected in order to represent the required quantity of fuel to be metered via the intake manifold injection.
  • Fuel quantity over the direct injection metered As a result, it can be ensured at all times that the optimum or necessary fuel quantity can be measured.
  • Suction tube injection can be switched on, but without a normally occurring compensation of the resulting split operation
  • Intake manifold injection is metered. As soon as the lambda value with a corresponding enrichment value of a port injection, without Water injection is performed, matches what can be determined for example via a characteristic curve or a map, the state "water drained" is detected. By the water emptying function is thus ensured that in the
  • Embodiments which have been improved even further can include a so-called water filling function, which ensures that a water content required for a water injection to be carried out is available as quickly as possible. Is namely at a sudden load jump in the direction
  • the ignition angle can only be relatively slowly shifted in response to the incrementally increasing proportion of water in the direction of the optimum early ignition angle to avoid knocking effects.
  • Transitional state to take into account the insufficiently injected amount of water on the one hand already in terms of efficiency in Zündwinkelvorzug and on the other hand to ensure that no knocking occurs, various measures can be taken.
  • a pilot control in dependence on a model takes place until the desired water content or the desired water / fuel ratio in the low-pressure rail is reached. For example, from the geometry of the fuel lines and the low-pressure accumulator, the position of the 3/2 way valve, the already injected PFI liquid quantity, the current PFI injection quantity and / or the current fuel pressure between the 3/2-way valve or the Mixing valve and the PFI injector located amount of fuel and their displacement time determined by water. At this time, the ignition angle can then be pushed very early. Alternatively, or in addition thereto, a changing increasing
  • Water concentration be considered incrementally and continuously.
  • Knock sensor to detect whether there is already a sufficient amount of water in the PFI supply system, since with increasing proportion of water, the tendency to knock decreases. For example, it may be provided to shift the firing angle forward after the full load has been requested. Recognize the
  • Knock control then knocking of the internal combustion engine, there is still too high a fuel content in the PFI system, so that the ignition angle, as far as necessary in this transition state is retracted again.
  • metered amount of fuel can be detected by means of the lambda signal, whether an enrichment takes place and how strong it is, of course, the short-term increase in the PFI injection quantity is not taken into account in the control / regulation of the split operation.
  • the thus detected lambda signal can then be recognized, how large the water content and / or the proportion of fuel in the fuel-water mixture is that on the
  • Intake manifold injection is metered. This is analogous to the method described above for the water drainage function, for example via suitable characteristics and / or maps or other models. This can also be done individually for each cylinder - that is to say on individual cylinders and possibly alternately. It may also be provided at the beginning of a water injection, for example, after a full load request, in the transient state, to increase the proportion of fuel apportioned via the intake manifold injection and to reduce the proportion attributed via the direct injection in this transient state. As a result, the PFI supply system is filled faster with water or the fuel-water mixture is faster in
  • Figure 1 is a simplified schematic representation of an internal combustion engine which is operable by means of a gasoline direct injection, a port injection and a water injection;
  • FIG. 2 shows a flowchart with possible method steps for the
  • FIG. 3 shows a flowchart with some method steps for determining the water content in the gasoline-water mixture in FIG.
  • FIG. 4 shows a flowchart with method steps which are shown at the beginning of the
  • Water injection can be performed to achieve a rapid response of the overall system.
  • a vehicle 1 is shown schematically, the one
  • Internal combustion engine 2 for driving the vehicle 1 includes.
  • a control unit 3 is arranged, which allows a control and / or regulation of the internal combustion engine 2 and in particular a control of the mixture formation.
  • the internal combustion engine 2 has cylinder 4.
  • Each cylinder 4 is assigned at least one direct injection valve 5.
  • Each direct injection valve 5 is connected via a signal line 6 to the control unit 3.
  • the direct injection valves 5 are connected via a high pressure accumulator 7 (high pressure
  • Fuel and return pump 8 is connected to the control unit 3 via a data line 9.
  • a fuel tank 10 is further shown, the one
  • Low-pressure fuel pump 1 1 is assigned.
  • the fuel pump 1 1 is connected via a data line 12 to the control unit 3.
  • High-pressure fuel pump 8 which is the gasoline direct injection
  • the fuel passes through the fuel low pressure line 13 and a valve 14, which may be formed as a 3/2 valve or as a mixing valve, to a
  • Low-pressure fuel accumulator 15 (low-pressure fuel rail).
  • Low-pressure fuel accumulator 15 is connected to intake manifold injection valves 16 (PFI valves).
  • FIG 1 a water injection system is further shown, the water tank 17 and a connected via a line 19 to the valve 14 electrical
  • Water pump 18 includes.
  • the electric water pump 18 and the valve 14 are connected via data lines 20 and 21 to the control unit 3.
  • the embodiment shown in Figure 1 further includes check valves 29 and 30 disposed in the water low pressure circuit and the fuel low pressure circuit.
  • the control unit 3 has a processor 22 and a memory element 23.
  • a computer program 24 is stored, which is programmed to carry out the method according to the invention. The method according to the invention is then carried out by means of the control unit 3 when the computer program 24 runs on the processor 22.
  • the internal combustion engine 2 is connected to an exhaust gas tract 25, which comprises an exhaust gas catalytic converter 26 and a lambda probe 27.
  • FIG. 2 shows a flowchart which comprises method steps which, after a water injection has been carried out for the further operation of the
  • Internal combustion engine takes into account the located in the fuel low pressure accumulator 15 water content.
  • a step 100 the water injection is ended. This can be the case, for example, when a current power request leaves the full load range.
  • a step 101 a rinsing of the water fraction still present in the low-pressure fuel accumulator 15 takes place.
  • the valve 14 is adjusted so that up to 100% fuel over the
  • Intake manifold injection can be set up to 100%.
  • PFI Intake manifold injection
  • the water pressure can be reduced by a suitable control of the electric water pump 18, so that only a fuel delivery takes place in the low-pressure accumulator.
  • the water content in the low-pressure accumulator is determined in a step 102. This is preferably done using a software model. This software model calculates the amount of fuel that has already been injected and uses it to calculate the amount of water remaining in the system
  • a step 103 the internal combustion engine is operated taking into account the water content still present in the low-pressure accumulator.
  • a step 104 it is checked whether there is still water in the low-pressure accumulator. If this is the case, the internal combustion engine is furthermore operated in such a way that flushing out is achieved as quickly as possible and the proportion of water in the operation of the internal combustion engine is taken into account. If there is no longer any water in the low-pressure fuel accumulator or if the water content is below a certain minimum threshold value, normal operation of the internal combustion engine is returned in a step 105.
  • FIG. 3 shows process steps which make it possible to determine the water content in the fuel-water mixture, for example to determine the water content in the low-pressure accumulator (step 103 in FIG. 2) or to carry out a diagnosis of the overall system.
  • step 1 10 The process begins in a step 1 10, in which the water content is to be determined.
  • step 1 1 1 the internal combustion engine is operated only via the direct injection.
  • step 1 12 is briefly the
  • the lambda signal is detected by the lambda probe 27 and evaluated.
  • the evaluation first shows whether or how strong enrichment by the short-term switching on the intake manifold injection. About the degree of enrichment then the water content and / or the
  • Lambda value coincides with this enrichment value, so can one in one
  • Process step 1 15 determined water content determined as “zero” and the state of the system are recognized as “water drained”.
  • FIG. 4 shows method steps which are involved in carrying out a "water
  • Fuel low pressure accumulator 15 should displace. Basically, when activating the water injection by the
  • a step 120 the water filling function is activated.
  • the current water content in the low-pressure fuel system is determined. This can be done for example by evaluation of a knock signal from the knock sensor 28.
  • step 121 the changing increasing proportion of water from a model can be determined or taken into account incrementally continuously in the metering of the fuel.
  • steps 122, 123 and 124 a diagnosis may be made to determine if already
  • the amount of water in the low-pressure accumulator 15 can be determined via an evaluation of the lambda signal.
  • step 123 Fuel quantity increased briefly.
  • Lambda signal determines the degree of enrichment.
  • step 124 it is concluded from the degree of enrichment to the water content located in the low-pressure accumulator 15. This follows analogously to the diagnostic method described in FIG.
  • step 121 the proportion of fuel metered in via the intake manifold injection has been increased in order to increase, as quickly as possible, the proportion of water metered in via the intake manifold injection. It can now be provided to check in a step 125 whether the water content has reached the maximum value. If this is the case, then in a step 126, the ignition angle to that for the optimum amount
  • the ignition angle is successively pulled early:

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Abstract

Für eine optimierte Zumessung von Kraftstoff und Wasser für den Betrieb eines Verbrennungsmotors (2), wobei für die Kraftstoffzumessung des Verbrennungsmotors (2) eine Direkteinspritzung und eine Saugrohreinspritzung vorgesehen sind und wobei dem Verbrennungsmotor (2) ein System zur Wassereinspritzung zugeordnet ist, wird vorgeschlagen, dass mindestens ein für die Kraftstoffeinspritzung vorgesehenes Einspritzventil (16) sowohl für die Wassereinspritzung als auch für die Saugrohreinspritzung verwendet wird.

Description

Beschreibung
Titel
Kraftstoffzumessung für den Betrieb eines Verbrennungsmotors Stand der Technik
Das Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und
Benzindirekteinspritzung ermöglicht die Nutzung der jeweiligen Vorteile beider Einspritzarten für eine optimierte Gemischbildung, die daraus resultierende Verbrennung und somit eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.
Insbesondere unter Volllast und bei gesteigerter Dynamik der
Brennkraftmaschine ist das Benzindirekteinspritzsystem vorteilhafter, weil hier beispielsweise eine reduzierte Klopfneigung auftritt. Insbesondere im
Teillastbereich ist die Saugrohreinspritzung vorteilhafter, weil bei der
Verbrennung die Anzahl der Partikel, insbesondere der Rußpartikel, sowie die
Menge an entstehenden Kohlenwasserstoffen geringer sind.
Eine weitere Optimierung der Gemischbildung und Verbrennung kann durch eine Wassereinspritzung erreicht werden. Hierbei wird in den Ansaugtrakt der Verbrennungsmaschine beispielsweise destilliertes Wasser in die
Verbrennungsluft eingespritzt. Grundsätzlich ist es auch möglich, Wasser direkt in die Zylinder einzuspritzen über hierfür vorgesehene Einspritzventile. Die eingespritzte und verdunstende Flüssigkeit hat eine kühlende Wirkung und vermindert die Verdichtungsarbeit. Darüber hinaus kann die Wassereinspritzung den Schadstoffausstoß, insbesondere den von Stickoxiden, senken.
Wird Wasser in den Luft-Ansaugtrakt eingespritzt, entsteht durch die für die Verdunstung notwendige Energie eine effektive Ladeluftkühlung und hierdurch eine Innenkühlung des Motors. Durch die kältere und damit höhere Dichte der Verbrennungsgase ergibt sich eine Leistungssteigerung. Des Weiteren kann bei hohen Motorlasten die Zündung früher erfolgen, da das kühlere Kraftstoff- Wasser-Luft-Gemisch weniger zum Klopfen neigt. Bei aufgeladenen
Brennkraftmaschinen macht sich die kühlende Wirkung der Wassereinspritzung besonders vorteilhaft bemerkbar.
Um bei Volllast Vorentflammungen und Klopfen zu vermeiden, wird das
Kraftstoff-Luft-Gemisch angefettet (lambda < 1 ). Hierbei wird die
Verdampfungsenthalpie des Kraftstoffs genutzt, um den Brennraum zu kühlen und die Verbrennungstemperaturen zu reduzieren. Gleichzeitig wird der
Zündwinkel nach spät verschoben, was zu einem späteren
Verbrennungsschwerpunkt führt und damit auch zu einem schlechteren
Wirkungsgrad. Bei Volllast kann die Wassereinspritzung deshalb besonders vorteilhaft eingesetzt werden.
Eine der Herausforderungen bei Systemen mit Wassereinspritzung ist die Gefahr des Einfrierens und damit der Funktionsuntüchtigkeit bei niedrigen
Außentemperaturen. Deshalb müssen die eingesetzten Komponenten eisdruckfest ausgelegt werden oder es muss das Wasserversorgungssystem bei Minusgraden dauerhaft beheizt werden. Eine andere Möglichkeit wäre, das Wasserversorgungssystem jedenfalls beim Abstellen des Fahrzeugs zu entleeren, was jedoch einen erheblichen systemischen Mehraufwand bedeutet.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wassereinspritzung zumindest für bestimmte Betriebsbereiche einer Brennkraftmaschine zu realisieren, die kostengünstiger zu realisieren ist und dennoch zuverlässig arbeitet.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens ein Saugrohreinspritzventil sowohl für die
Wassereinspritzung als auch für die Kraftstoffeinspritzung in das Saugrohr (im Folgenden als Saugrohreinspritzung bezeichnet) verwendet wird. Damit lassen sich auf verschiedenen Wegen kostengünstige und effiziente
Wassereinspritzungen realisieren. Bei bekannten Systemen mit
zylinderindividueller Wassereinspritzung in den Einlasskanal und
zylinderindividueller PDI (Kombination aus Saugrohreinspritzung und
Benzindirekteinspritzung) werden bei einem Vierzylindermotor zwölf Einspritzventile benötigt, nämlich vier Wassereinspritzventile, vier PFI-Ventile (Saugrohreinspritzventile) und vier Dl-Ventile (Direkteinspritzventile).
Erfindungsgemäß kann nun auf die vier Wassereinspritzventile verzichtet werden.
Eine Möglichkeit der Realisierung sieht vor, die Niederdruckkreise von
Wasserversorgung und Kraftstoffversorgung zu verbinden. Hierzu kann beispielsweise ein rücklauffreies Mischventil unmittelbar vor dem
Niederdruckspeicher für die Saugrohreinspritzventile verbunden werden.
Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform kann vorgesehen sein, auf das Mischventil zu verzichten. Hier kann über die Druckregelung der
Benzinpumpe und der Wasserpumpe entschieden werden, ob Wasser oder Kraftstoff über die Saugrohreinspritzung zugemessen werden soll.
Dadurch, dass nur ein Saugrohreinspritzventil bzw. Zylindereinlassventil sowohl für die Wassereinspritzung als auch die Kraftstoffeinspritzung verwendet wird, kann durch die weiter unten beschriebenen Maßnahmen das sich in dem
Kraftstoffsystem, dem Niederdruckspeicher und den Einspritzventilen befindliche Wasser ausgespült werden, so dass die Gefahr des Einfrierens nicht mehr besteht. Die Erfindung ermöglicht sowohl die Nutzung nur eines einzigen
Einspritzventils für mehrere Zylinder als auch eines Einspritzventils, das für jeden Zylinder vorgesehen ist und sowohl für die Wassereinspritzung als auch die Kraftstoffeinspritzung verwendet wird.
Die Saugrohreinspritzung (PFI) wird vorzugsweise im Teillastbereich des
Verbrennungsmotors eingesetzt, da hier aufgrund der längeren
Gemischbildungsstrecke eine bessere Homogenisierung des Gemischs gegenüber der Direkteinspritzung (DI) erfolgt, was zu einer geringeren
Partikelbildung führt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wassereinspritzung zumindest im Volllastbereich des Verbrennungsmotors eingesetzt wird, da hier aufgrund des Abkühlungseffektes die Klopfneigung reduziert wird und damit der Zündwinkel weiter in Richtung "früh" gestellt werden kann. Dies hat zur Folge, dass der Verbrennungsschwerpunkt optimiert wird. Ferner kann unter diesen Bedingungen eine Anfettung des Kraftstoffgemischs zum Zwecke des
Komponentenschutzes entfallen oder zumindest reduziert werde. Insgesamt führt dies zu einer Wirkungsgradsteigerung und/oder einer
Kraftstoffverbrauchssenkung beim Betrieb des Verbrennungsmotors im
Volllastbereich.
Bevorzugt erfolgt die Einspritzung von Wasser unter Niederdruck in den
Saugkanal bzw. Zylindereinlasskanal. Hierbei ergeben sich Vorteile bezüglich des Kosten/Nutzen-Verhältnisses sowie der Robustheit und damit der
Zuverlässigkeit des Gesamtsystems im Vergleich zu einer Wassereinspritzung unter Hochdruck in den Zylinder bzw. Brennraum.
Insgesamt lässt sich das erfindungsgemäße System kostengünstig realisieren, da die bisher vorgesehenen Wassereinspritzventile entfallen. Darüber hinaus wird der Bauraumbedarf reduziert. Ferner ist eine Frostschutzfunktion
realisierbar, da die Einspritzventile mit Kraftstoff spülbar sind.
Dadurch, dass sich die beiden Betriebsmodi "Wassereinspritzung" und
"Saugrohreinspritzung" im Betriebskennfeld des Verbrennungsmotors nicht notwendigerweise überlappen bzw. nur wenig überlappen, kann ein
Saugrohrventil bzw. ein Zylindereinlassventil für beide Medien, Benzin und Wasser, verwendet werden. Dies kann mittels eines sogenannten 3/2- Wegeventils oder eines Mischventils, beispielsweise direkt am Niederdruck- Speicher bzw. am Niederdruck-Verteiler realisiert werden. Dadurch können zusätzliche zylinderindividuelle Wassereinspritzventile entfallen.
Bei Anwendungen, in denen kein Überlappen der Saugrohreinspritzung und der Wassereinspritzung vorgesehen ist, kann das 3/2-Wegeventil eingesetzt werden. Beispielsweise kann dann in dem Betriebsmodus, in welchem der Kraftstoff nur über die Benzindirekteinspritzung zugemessen wird, also beispielsweise im Volllastbereich, das 3/2-Wegeventil auf Wassereinspritzung gestellt werden, so dass 100% Wasser über das Saugrohr bzw. das Zylindereinlass-Ventil eingespritzt wird. Im Teillastbetrieb kann das 3/2-Wegeventil auf
Kraftstoffversorgung gestellt werden, so dass 100% Kraftstoff und 0% Wasser über das Saugrohr- bzw. Zylindereinlass-Ventil eingespritzt werden. Alternativ hierzu kann das Mischventil bzw. das Umschaltventil im
Niederdruckkreis vollständig entfallen. Stattdessen kann über eine Druckregelung der Wasserpumpe und der Niederdruckbenzinpumpe, vorzugsweise in Kombination mit Rückschlagventilen oder elektrisch
angesteuerten Ventilen, eingestellt werden, ob Wasser oder Kraftstoff eingespritzt wird. Falls der PFI-Injektor nur Wasser einspritzen soll, kann die Wasserpumpe und/oder die Niederdruckbenzinpumpe so angesteuert werden, dass das Wasserdruckniveau in ausreichendem Maße über dem des
Kraftstoffdruckniveaus liegt, so dass das Rückschlagventil kraftstoffseitig schließt und nur Wasser in das PFI-System geleitet wird. Soll hingegen über den PFI-Injektor nur Kraftstoff zugemessen werden, so werden die Wasserpumpe und/oder die Niederdruckbenzinpumpe derart angesteuert, dass das Wasserdruckniveau in ausreichendem Maße unter dem des Kraftstoffdruckniveaus liegt. Beispielsweise kann in diesem Fall die
Wasserpumpe vollständig deaktiviert werden. Durch diese Maßnahmen wird das wasserseitige Rückschlagventil geschlossen und es wird nur Kraftstoff in das
PFI-System geleitet. Alternativ zur Verwendung von Rückschlagventilen können entsprechend angesteuerte elektrische Ventile eingesetzt werden.
Bei einem sogenannten Split-Betrieb, bei dem Kraftstoff sowohl über die
Saugrohreinspritzung als auch über die Direkteinspritzung zugemessen wird, kann ein Mischventil eingesetzt werden, das den Kraftstoffniederdruckkreis mit dem Wasserniederdruckkreis verbindet, so dass über das Saugrohr- bzw.
Zylindereinlass-Ventil ein Wasser-Kraftstoffgemisch eingespritzt werden kann, dessen Mischungsverhältnis von der Stellung des Mischventils sowie dem Wasser- und Kraftstoff druck abhängig ist. Dies hat den Vorteil, dass die
Wassereinspritzung auch in Betriebsbereichen einsetzbar ist, in denen eine Überlappung der Saugrohreinspritzung und der Direkteinspritzung vorgesehen ist. Auch im Split-Betrieb ist dann eine Wassereinspritzung möglich. Die Steuerung des Mischventils kann durch eine Regelung ergänzt werden, insbesondere bei Mischventilen, die nicht genügend genau einstellbar sind. Hierzu kann das Lambdasignal der Lambdasonde als
Reglereingangssignalgröße verwendet werden. Ist der Kraftstoffanteil höher als erwartet, wird ein zu fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch erkannt. In diesem Fall wird das Mischventil zu höherem Wasseranteil nachgeregelt. Ist der Kraftstoffanteil niedriger als erwartet, wird das Mischventil hin zu einem niedrigeren Wasseranteil nachgeregelt. Um sicherzustellen, dass weder Wasser noch Kraftstoff in den jeweils anderen Versorgungskreislauf gelangt, werden vorzugsweise Rückschlagventile vor die Eingänge des Mischventils geschaltet. Vorteilhafterweise werden rücklauffreie Versorgungssysteme bzw.
bedarfsgeregelte Versorgungssysteme im Niederdruckbereich von Wasser und Kraftstoff verwendet um zu verhindern, dass Kraftstoff-Wasser-Gemische (Emulsionen) in den Kraftstofftank und/oder den Wassertank sowie weitere Teile des jeweiligen Versorgungssystems gelangen.
Insbesondere bei Anwendungen, in denen die Wassereinspritzung nur im Volllastbereich des Verbrennungsmotors erfolgt, kann vorgesehen sein, dass bei Verlassen dieses Betriebsbereiches ein evtl. vorhandenes 3/2-Wegeventil derart eingestellt wird, dass bis zu 100% Kraftstoff über die Saugrohreinspritzung zugemessen wird, so dass durch die dann folgenden Saugrohreinspritzungen das Wasser aus dem Niederdruckspeicher über die Saugrohreinspritzventile verbraucht wird. Ist weder ein Misch- noch ein Umschaltventil vorgesehen, so kann wie oben beschrieben der Wasserdruck reduziert werden, so dass nur noch Kraftstoff in den Niederdruckspeicher gelangt und über die
Saugrohreinspritzventile zugemessen wird.
Wird die Brennkraftmaschine nach Beenden der Wassereinspritzung im Split- Betrieb Saugrohreinspritzung-Direkteinspritzung (DI-PFI-Splitbetrieb) betrieben, so kann der über die Saugrohreinspritzung zugemessene Kraftstoffanteil bis hin zu 100% erhöht werden, so dass sich durch die erhöhte PFI-Einspritzmenge das
Wasser schneller aus dem Niederdruckspeicher über die PFI-Ventile entfernen lässt. Wie lange diese Maßnahmen zur Verdrängung von Wasser aus dem Kraftstoffniederdruckspeicher (sog. Wasser-Entleerungsfunktion) erforderlich ist, kann mit einem Software-Modell bestimmt werden. Dieses Software-Modell ermittelt die bereits eingespritzte Kraftstoffmenge und/oder die noch im
Niederdruckspeicher verbliebene Wassermenge.
Da ein Ausstellen des Verbrennungsmotors in Volllast, also bei hohem Moment und hoher Drehzahl, unüblich ist, weil der Verbrennungsmotor in der Regel den Betriebsbereich in Richtung Teillastbereich und dann in Richtung
Leerlaufdrehzahl durchläuft bevor er abgestellt wird, kann sichergestellt werden, dass das in dem Niederdruckspeicher nach einer erfolgten Wassereinspritzung noch befindliche Wasser entleert wird. Ist jedoch eine Start-/Stoppfunktion bzw. eine Segelfunktion vorgesehen, so kann es vorkommen, dass der
Verbrennungsmotor aktiv vom Motorsteuergerät abgeschaltet wird, ohne dass zunächst sichergestellt ist, dass das gesamte Wasser aus dem
Niederdruckspeicher entleert wurde. Hier kann vorgesehen sein, den Start- Stopp-Betrieb so lange zu unterdrücken, bis das Wasser im Niederdruckspeicher vollständig durch Kraftstoff ersetzt worden ist.
Vorzugsweise wird bei der Berechnung der Ansteuerdauer der PFI-Ventile das Wasser-Kraftstoff-Verhältnis, das sich aktuell im Niederdruckspeicher befindet, berücksichtigt, um das geforderte Motormoment zu realisieren. Beispielsweise wird die Ansteuerdauer umso größer gewählt, je höher der Wasseranteil in dem Wasser-Kraftstoff-Gemisch ist, um die geforderte über die Saugrohreinspritzung zuzumessende Kraftstoffmenge darzustellen. Vorzugsweise wird insbesondere dann, solange nur Wasser bzw. eine nicht ausreichende Kraftstoff menge über die Saugrohreinspritzung eingespritzt wird, der fehlende Anteil der
Kraftstoff menge über die Direkteinspritzung zugemessen. Dadurch kann zu jedem Zeitpunkt sichergestellt werden, dass die optimale bzw. notwendige Kraftstoff menge zumessbar ist.
Vorzugsweise wird nach dem Beenden einer Wassereinspritzung der
Wassergehalt in dem Kraftstoff -Wasser-Gemisch bestimmt, um festzustellen, ob und mit welchen Parametern die Wasser-Entleerungsfunktion aktiviert werden soll. Für die Bestimmung des Wassergehalts kann vorgesehen sein, den
Kraftstoff zunächst nur über die Direkteinspritzung zuzumessen. In einem Zustand, in dem Lambda eingeregelt ist, kann kurzzeitig die
Saugrohreinspritzung zugeschaltet werden, ohne jedoch eine normalerweise erfolgende Ausregelung des sich dadurch ergebenden Split-Betriebs
durchzuführen. In Abhängigkeit von dem während dieses Betriebsmodus gemessenen Lambda-Signal kann bestimmt werden, ob durch diese Maßnahme eine Anfettung erfolgt und wie stark diese ist. In Abhängigkeit von dem Grad der Anfettung kann erkannt werden, wie groß der Wasseranteil und/oder der Kraftstoffanteil in dem Kraftstoff -Wasser-Gemisch ist, der über die
Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Sobald der Lambda-Wert mit einem korrespondierenden Anfettungswert einer Saugrohreinspritzung, die ohne Wassereinspritzung durchgeführt wird, übereinstimmt, was beispielsweise über eine Kennlinie oder ein Kennfeld bestimmbar ist, wird der Zustand "Wasser entleert" erkannt. Durch die Wasser-Entleerungsfunktion wird also sichergestellt, dass in dem
Niederdruckspeicher bzw. den PFI-Einspritzventilen bei einem Ausstellen des Verbrennungsmotors kein Wasser mehr verbleibt, das bei Minusgraden einfrieren könnte. Aufwändige Verfahren, wie beispielsweise ein Zurücksaugen oder ein Zurückpumpen des Wassers oder andere aufwändige eisdruckfeste
Auslegungen einzelner Komponenten können dadurch entfallen.
In ihrer Funktion nochmals verbesserte Ausführungsformen können eine sog. Wasser-Befüllfunktion umfassen, durch die sichergestellt wird, dass ein für eine durchzuführende Wassereinspritzung benötigter Wasseranteil möglichst rasch zur Verfügung steht. Ist nämlich bei einem plötzlichen Lastsprung in Richtung
Volllast ein zu geringer Wasseranteil oder ausschließlich Kraftstoff in dem Niederdruckspeicher des Saugrohreinspritzsystems vorhanden, so kann der Zündwinkel nur verhältnismäßig langsam in Abhängigkeit von dem inkrementell zunehmenden Wasseranteil in Richtung des optimalen frühen Zündwinkels verschoben werden, um Klopfeffekte zu vermeiden. Um in diesem
Übergangszustand die zu gering eingespritzte Wassermenge einerseits hinsichtlich der Effizienz im Zündwinkelvorzug bereits zu berücksichtigen und andererseits sicherzustellen, dass kein Klopfen auftritt, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform erfolgt bis zu dem Erreichen des gewünschten Wasseranteils bzw. des gewünschten Wasser- Kraftstoffverhältnisses im Niederdruck-Rail eine Vorsteuerung in Abhängigkeit von einem Modell. Beispielsweise wird aus der Geometrie der Kraftstoff leitungen und des Niederdruckspeichers, der Stellung des 3/2 -Wegeventils, der bereits eingespritzten PFI-Flüssigkeitsmenge, der aktuellen PFI-Einspritzmenge und/oder dem aktuellen Kraftstoffdruck die zwischen dem 3/2-Wegeventil bzw. dem Mischventil und dem PFI-Injektor befindliche Kraftstoff menge und deren Verdrängungszeitpunkt durch Wasser ermittelt. Zu diesem Zeitpunkt kann dann der Zündwinkel ganz nach früh geschoben werden. Alternativ bzw. ergänzend hierzu kann eine sich ändernde zunehmende
Wasserkonzentration inkrementell und kontinuierlich berücksichtigt werden.
Eine weitere Möglichkeit sieht vor, in Abhängigkeit von einem Signal des
Klopfsensors zu erkennen, ob sich bereits eine ausreichende Menge Wasser in dem PFI-Versorgungssystem befindet, da mit steigendem Wasseranteil die Klopfneigung abnimmt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, nach Anforderung der Volllast den Zündwinkel nach vorne zu verschieben. Erkennt die
Klopfregelung dann ein Klopfen des Verbrennungsmotors, befindet sich noch ein zu hoher Kraftstoffanteil in dem PFI-System, so dass der Zündwinkel, soweit wie erforderlich in diesem Übergangszustand wieder zurückgezogen wird.
Es kann auch vorgesehen sein, über das Lambdasignal zu erkennen, ob sich schon eine ausreichende Menge im PFI-Versorgungssystem befindet. Wird der Verbrennungsmotor beispielsweise im PDI-Split-Betrieb betrieben, bei dem also ein Anteil des Kraftstoffgemischs über die Direkteinspritzung und ein anderer Anteil über die Saugrohreinspritzung zugemessen wird, kann durch eine kurzzeitige sprunghafte Erhöhung der über die Saugrohreinspritzung
zugemessenen Kraftstoffmenge vermittels des Lambdasignals erkannt werden, ob eine Anfettung erfolgt und wie stark diese ist, wobei selbstverständlich die kurzzeitige Erhöhung der PFI-Einspritzmenge bei der Steuerung/Regelung des Split-Betriebs nicht berücksichtigt wird. In Abhängigkeit von dem so erfassten Lambdasignal kann dann erkannt werden, wie groß der Wasseranteil und/oder der Kraftstoffanteil in dem Kraftstoff -Wasser-Gemisch ist, der über die
Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Dies erfolgt analog zu dem oben beschriebenen Verfahren für die Wasserentleerungsfunktion, beispielsweise über geeignete Kennlinien und/oder Kennfelder oder andere Modelle. Dies kann auch zylinderindividuell - also an einzelnen Zylindern und ggf. abwechselnd - erfolgen. Es kann außerdem vorgesehen sein, bei dem Beginn einer Wassereinspritzung, beispielsweise nach einer Volllast-Anforderung, in dem Übergangszustand den Anteil des über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Kraftstoffs zu erhöhen und den Anteil, der über die Direkteinspritzung zugemessen wird, in diesem Übergangszustand zu verringern. Dadurch wird das PFI-Versorgungssystem schneller mit Wasser gefüllt bzw. das Kraftstoff -Wasser-Gemisch wird rascher in
Richtung Wasser verschoben, so dass ein schnelleres Vorziehen des Zündwinkels ermöglicht wird, was wiederum zu einer verbesserten Dynamik bei Lastwechseln führt.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnungen erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf explizit hingewiesen wird. Es zeigen:
Figur 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der mittels einer Benzindirekteinspritzung, einer Saugrohreinspritzung und einer Wassereinspritzung betreibbar ist;
Figur 2 ein Ablaufdiagramm mit möglichen Verfahrensschritten für das
Ausspülen der Einspritzventile;
Figur 3 ein Ablaufdiagramm mit einigen Verfahrensschritten zur Bestimmung des Wasseranteils in dem Benzin-Wasser-Gemisch im
Niederdruckspeicher; und
Figur 4 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten, die bei Beginn der
Wassereinspritzung durchgeführt werden können, um ein rasches Ansprechen des Gesamtsystems zu erreichen.
In Figur 1 ist schematisiert ein Fahrzeug 1 dargestellt, das einen
Verbrennungsmotor 2 zum Antrieb des Fahrzeugs 1 umfasst. In dem Fahrzeug 1 ist ein Steuergerät 3 angeordnet, das eine Steuerung und/oder Regelung des Verbrennungsmotors 2 und insbesondere eine Steuerung der Gemischbildung ermöglicht. Der Verbrennungsmotor 2 weist Zylinder 4 auf. Jedem Zylinder 4 ist mindestens ein Direkteinspritzventil 5 zugeordnet. Jedes Direkteinspritzventil 5 ist über eine Signalleitung 6 mit dem Steuergerät 3 verbunden.
Die Direkteinspritzventile 5 sind über einen Hochdruckspeicher 7 (Hochdruck-
Rail) mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 8 verbunden. Die
Kraftstoffh och d ruckpumpe 8 ist über eine Datenleitung 9 mit dem Steuergerät 3 verbunden. In Figur 1 ist ferner ein Kraftstofftank 10 gezeigt, dem eine
Kraftstoffniederdruckpumpe 1 1 zugeordnet ist. Die Kraftstoffpumpe 1 1 ist über eine Datenleitung 12 mit dem Steuergerät 3 verbunden.
Der von der Kraftstoffniederdruckpumpe 1 1 aus dem Kraftstofftank 10 geförderte Kraftstoff gelangt über eine Kraftstoffniederdruckleitung 13 zu der
Kraftstoffhochdruckpumpe 8, die den für die Benzindirekteinspritzung
notwendigen Druck erzeugt. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel stellt die Kraftstoffniederdruckpumpe 1 1 darüber hinaus den für die
Saugrohreinspritzung notwendigen Druck zur Verfügung. Hierbei gelangt der Kraftstoff über die Kraftstoffniederdruckleitung 13 und einem Ventil 14, das als 3/2-Ventil oder als Mischventil ausgebildet sein kann, zu einem
Kraftstoffniederdruckspeicher 15 (Kraftstoffniederdruck-Rail). Der
Kraftstoffniederdruckspeicher 15 ist mit Saugrohreinspritzventilen 16 (PFI- Ventile) verbunden.
In Figur 1 ist ferner ein Wassereinspritzsystem gezeigt, das einen Wassertank 17 und eine über eine Leitung 19 mit dem Ventil 14 verbundene elektrische
Wasserpumpe 18 umfasst. Die elektrische Wasserpumpe 18 und das Ventil 14 sind über Datenleitungen 20 und 21 mit dem Steuergerät 3 verbunden. Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform umfasst ferner Rückschlagventile 29 und 30, die in dem Wasserniederdruckkreis und dem Kraftstoffniederdruckkreis angeordnet sind.
Das Steuergerät 3 weist einen Prozessor 22 und ein Speicherelement 23 auf. In dem Speicherelement 23 ist beispielsweise ein Computerprogramm 24 abgespeichert, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann mittels des Steuergeräts 3 ausgeführt, wenn das Computerprogramm 24 auf dem Prozessor 22 abläuft.
Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einem Abgastrakt 25 verbunden, der einen Abgaskatalysator 26 und eine Lambdasonde 27 umfasst. Der
Brennkraftmaschine 2 ist ferner ein Klopfsensor 28 zugeordnet. In Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das Verfahrensschritte umfasst, die nach einer erfolgten Wassereinspritzung für den weiteren Betrieb der
Brennkraftmaschine den sich in dem Kraftstoffniederdruckspeicher 15 befindlichen Wasseranteil berücksichtigt.
In einem Schritt 100 wird die Wassereinspritzung beendet. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine aktuelle Leistungsanforderung den Volllastbereich verlässt. In einem Schritt 101 erfolgt ein Ausspülen des sich in dem Kraftstoffniederdruckspeicher 15 noch befindlichen Wasseranteils. Hierzu wird das Ventil 14 so eingestellt, dass bis zu 100% Kraftstoff über die
Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Dadurch verbraucht sich das sich noch in dem Saugrohreinspritzsystem befindliche Wasser besonders schnell. Befindet sich das Fahrzeug in einem DI-PFI-Split-Betrieb, so kann der Anteil der
Saugrohreinspritzung (PFI) bis hin zu 100% eingestellt werden. Alternativ hierzu kann bei Systemen, bei denen kein Ventil 14, also weder ein Misch- noch ein
Umschaltventil vorhanden ist, der Wasserdruck reduziert werden durch eine geeignete Ansteuerung der elektrischen Wasserpumpe 18, so dass nur noch eine Kraftstoffförderung in den Niederdruckspeicher erfolgt. Um zu ermitteln, wie lange die Wasser-Entleerfunktion aktiv sein soll, wird in einem Schritt 102 der sich in dem Niederdruckspeicher befindliche Wasseranteil bestimmt. Dies erfolgt vorzugsweise unter Verwendung eines Software-Modells. Dieses Software-Modell berechnet die Kraftstoffmenge, die bereits eingespritzt wurde, und ermittelt daraus die Menge an Wasser, die sich noch in dem
Niederdruckspeicher befindet.
In einem Schritt 103 wird die Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung des sich in dem Niederdruckspeicher noch befindlichen Wasseranteils betrieben. In einem Schritt 104 wird geprüft, ob noch Wasser in dem Niederdruckspeicher ist. Ist dies der Fall, so wird die Brennkraftmaschine weiterhin derart betrieben, dass ein Ausspülen möglichst rasch erreicht wird und der Wasseranteil bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird. Befindet sich kein Wasser mehr in dem Kraftstoffniederdruckspeicher oder liegt der Wasseranteil unterhalb eines bestimmten minimalen Schwellwertes, so wird in einem Schritt 105 zu einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zurückgekehrt. In Figur 3 sind Verfahrensschritte gezeigt, die es ermöglichen, den Wasseranteil in dem Kraftstoff-Wasser-Gemisch zu bestimmen, beispielsweise um den Wasseranteil in dem Niederdruckspeicher zu bestimmen (Schritt 103 in Figur 2) oder um eine Diagnose des Gesamtsystems durchzuführen.
Das Verfahren beginnt in einem Schritt 1 10, in dem der Wasseranteil bestimmt werden soll. In einem Schritt 1 1 1 wird die Brennkraftmaschine nur über die Direkteinspritzung betrieben. In einem Schritt 1 12 wird kurzzeitig die
Saugrohreinspritzung zugeschaltet, ohne jedoch diese Kraftstoffzumessung auszuregeln, wie dies sonst beim DI-PFI-Splitbetrieb der Fall ist. Stattdessen wird in einem Schritt 1 13 das Lambdasignal von der Lambdasonde 27 erfasst und ausgewertet. Die Auswertung zeigt zunächst, ob bzw. wie stark eine Anfettung durch das kurzzeitige Zuschalten der Saugrohreinspritzung ist. Über den Grad der Anfettung können dann der Wasseranteil und/oder der
Kraftstoffanteil in dem Kraftstoff-Wasser-Gemisch bestimmt werden, der über die Saugrohrdirekteinspritzung zugemessen wurde. Diese Auswertung erfolgt in einem Schritt 1 14. Hier kann insbesondere ein Vergleich des Lambdawerts mit einem korrespondierenden Anfettungswert einer Saugrohreinspritzung ohne vorherige Wassereinspritzung durchgeführt werden. Stimmt der gemessene
Lambdawert mit diesem Anfettungswert überein, so kann ein in einem
Verfahrensschritt 1 15 ermittelte Wasseranteil als "Null" bestimmt und der Zustand des Systems als "Wasser entleert" erkannt werden. Figur 4 zeigt Verfahrensschritte, die bei der Durchführung einer "Wasser-
Befüllfunktion" ausgeführt werden können, bei der das Wasser möglichst rasch den in dem Kraftstoffversorgungssystem befindlichen Kraftstoff im
Kraftstoffniederdruckspeicher 15 verdrängen soll. Grundsätzlich kann bei dem Aktivieren der Wassereinspritzung durch den
Lastsprung in Richtung Volllast und noch zu geringem Wasseranteil bzw. einem Zustand, in dem sich nur Kraftstoff im Niederdruckspeicher befindet, der Zündwinkel nur in Abhängigkeit von dem inkrementell zunehmenden
Wasseranteil in Richtung "früh" zu dem für diesen Betrieb optimalen Zündwinkel verschoben werden, weil sonst Klopfeffekte auftreten würden. Um in diesem
Übergangszustand die zu geringe eingespritzte Wassermenge einerseits bezüglich Effizienz im Zündwinkelvorzug bereits zu berücksichtigen und andererseits ein Klopfen zu verhindern, können unterschiedliche Maßnahmen bzw. Kombinationen daraus umgesetzt werden. Anhand des in Figur 4 gezeigten Ablaufdiagramms werden unterschiedliche Ausführungen und Weiterbildungen dieser Funktionalität erläutert.
In einem Schritt 120 wird die Wasser-Befüllfunktion aktiviert. Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird in einem Schritt 121 der aktuelle Wasseranteil in dem Kraftstoffniederdrucksystem bestimmt. Dies kann beispielsweise durch Auswertung eines Klopfsignals von dem Klopfsensor 28 erfolgen.
Alternativ und/oder ergänzend hierzu kann in dem Schritt 121 aus einem Modell der sich ändernde zunehmende Wasseranteil bestimmt beziehungsweise bei der Zumessung des Kraftstoffs inkrementell kontinuierlich berücksichtigt werden. Alternativ und/oder ergänzend hierzu kann in den Schritten 122, 123 und 124 eine Diagnose durchgeführt werden um festzustellen, ob sich bereits
ausreichend Wasser in dem Saugrohrversorgungssystem befindet.
Beispielsweise kann über eine Auswertung des Lambdasignals die sich in dem Niederdruckspeicher 15 befindliche Wassermenge bestimmt werden. Hierzu wird in dem Schritt 122 die über die Saugrohreinspritzung zugemessene
Kraftstoffmenge kurzzeitig erhöht. In dem Schritt 123 wird anhand des
Lambdasignals der Grad der Anfettung ermittelt. In dem Schritt 124 wird aus dem Grad der Anfettung auf den sich in dem Niederdruckspeicher 15 befindlichen Wasseranteil geschlossen. Dies folgt analog zu dem in Figur 3 beschriebenen Diagnoseverfahren.
Gemäß einer möglichen Ausführungsform wurde in dem Schritt 121 der Anteil des über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Kraftstoffs erhöht, um möglichst rasch den Wasseranteil zu erhöhen, der über die Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Es kann nun vorgesehen sein, in einem Schritt 125 zu prüfen, ob der Wasseranteil den Maximalwert erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 126 der Zündwinkel auf den für die optimale Menge an
eingespritztem Wasser vorgesehenen Zündwinkel auf "früh" gestellt. Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform wird je nach dem aktuellen Wasser - Kraftstoffverhältnis im Niederdruckspeicher bzw. dem Ansteigen des Wasseranteils im Niederdruckspeicher der Zündwinkel sukzessive nach früh gezogen: Durch das in Figur 4 beschriebene Verfahren kann erreicht werden, dass möglichst rasch die maximalen Vorteile der ergänzenden Wassereinspritzung, insbesondere bei einem Betrieb unter Volllast, genutzt werden können, da sowohl einerseits ein rasches und kontrolliertes Befüllen des
Niederdruckspeichers mit Wasser nach aktivierender Wassereinspritzung möglich ist und andererseits bei der Verstellung des Zündwinkels nach "früh" die verzögerte Befüllung des Niederdruckspeichers mit Wasser berücksichtigt wird.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Zumessen von Kraftstoff für den Betrieb eines
Verbrennungsmotors (2), wobei für die Kraftstoffzumessung des
Verbrennungsmotors (2) eine Direkteinspritzung und eine
Saugrohreinspritzung vorgesehen sind und wobei dem Verbrennungsmotor (2) ein System zur Wassereinspritzung zugeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens ein für die Saugrohreinspritzung vorgesehenes Einspritzventil (16) sowohl für die Wassereinspritzung als auch für die Kraftstoffeinspritzung verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Wassereinspritzung im Vollastbereich erfolgt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser unter Niederdruck eingespritzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Umschalten zwischen Wassereinspritzung und Saugrohreinspritzung und/oder ein Mischen von Wasser und Kraftstoff mittels eines in den Niederdruckkreisen der Wassereinspritzung und der Saugrohreinspritzung angeordneten Ventils (14) erfolgt, wobei das Ventil (14) als 3/2 -Wegeventils oder als Mischventil ausgebildet ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (14) als Mischventils ausgebildet ist, mittels des Mischventils ein Wasser- Kraftstoffgemisch gebildet und über das mindestens eine
Saugrohreinspntzventil (16) zugemessen wird und dass eine Regelung des Mischventils vorgesehen ist, wobei die Regelung in Abhängigkeit von einem Signal einer Lambdasonde (27) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass in den Niederdruckkreisen der Wassereinspritzung und der Benzineinspritzung jeweils ein Rückschlagventil (29, 30) vor der gemeinsam benutzten Kraftstoffniederdruckleitung und/oder den Eingängen eines Ventils (14) angeordnet sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Druckregelung einer Wasserpumpe (18) und einer Niederdruckbenzinpumpe (1 1 ) bestimmt wird, ob Wasser oder Kraftstoff in das
Saugrohreinspritzsystem geleitet wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Versorgungssysteme für die Zumessung von Kraftstoff und Wasser im Niederdruckbereich bedarfsgeregelt sind.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach Beenden eines Betriebsmodus, in welchem eine Wassereinspritzung erfolgt, eine Zumessung von Kraftstoff über die
Saugrohreinspritzung derart erfolgt, dass das sich in dem gemeinsam für die Saugrohreinspritzung und die Wassereinspritzung genutzten
Niederdruckspeicher (15) befindliche Wasser verbraucht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der benötigten Aktivierung der Saugrohreinspritzung in Abhängigkeit von einem PFI-Anteil im Splitbetrieb und einer sich noch in dem Niederdruckspeicher (15) befindlichen Menge an Wasser bestimmt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei eine Start-Stopp Funktion und/oder eine Segelfunktion für den Betrieb des
Verbrennungsmotors (2) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stopp des Verbrennungsmotors (2) im Rahmen der Start-Stopp Funktion und/oder der Segelfunktion verhindert wird, bis das in dem
Niederdruckspeicher (15) befindliche Wasser verbraucht ist.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach Beenden eines Betriebsmodus, in welchem eine
Wassereinspritzung erfolgt, bei der Zumessung von Kraftstoff die sich noch in dem Niederdruckspeicher (15) befindliche Menge an Wasser
berücksichtigt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden:
Betrieb des Verbrennungsmotors (2) mit Direkteinspritzung und eingeregeltem Lambdawert;
Zuschalten der Saugrohreinspritzung ohne Ausregelung;
Bestimmung der erfolgten Anfettung des Gesamtgemischs durch Auswerten des Lambdasignals;
Bestimmen des Wasseranteils und/oder des Kraftstoffanteils in dem über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Wasser-Kraftstoffgemischs.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Schritte durchgeführt werden:
Betrieb des Verbrennungsmotors (2) mit Direkteinspritzung und eingeregeltem Lambdawert;
Zuschalten der Saugrohreinspritzung ohne Ausregelung;
Bestimmung der erfolgten Anfettung des Gesamtgemischs durch Auswerten des Lambdasignals;
Vergleich des Lambdasignals mit einem Anfettungswert, der einer Saugrohreinspritzung entspricht; und
Erkennen, dass sich kein Wasser in dem Niederdruckspeicher befindet, wenn das Lambdasignal mit dem Anfettungswert übereinstimmt.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bei oder nach einem Aktivieren der
Wassereinspritzung in Abhängigkeit von der Geometrie der
Kraftstoff leitungen (13) und des Niederdruckspeichers (15), der über die Saugrohreinspritzung eingespritzten Flüssigkeitsmenge und der aktuelle Kraftstoff druck sowie der Stellung des Ventils (14) und/oder der Ansteuerung der Wasserpumpe (18) und/oder der Kraftstoffniederdruckpumpe (1 1 ) bestimmt wird, wann und/oder in welchem Maße eine Veränderung des Zündwinkels erfolgt.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass nach einem Aktivieren der Wassereinspritzung ein Klopfsensorsignal erfasst und in Abhängigkeit von dem Klopfsensorsignal erkannt wird, ob eine ausreichende Menge Wasser über die
Saugrohreinspritzung zumessbar ist.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bei oder nach einem Aktivieren der
Wassereinspritzung und Betrieb des Verbrennungsmotors im Split-Betrieb Saugrohreinspritzung-Direkteinspritzung die folgenden Schritte ausgeführt werden:
Kurzzeitige Erhöhung des Anteils des über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Kraftstoffs ohne Ausregelung;
Bestimmung der erfolgten Anfettung des Gesamtgemischs durch
Auswerten des Lambdasignals;
- Bestimmen des Wasseranteils und/oder des Kraftstoffanteils in dem über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Wasser-Kraftstoffgemischs.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass bei oder nach einem Aktivieren der
Wassereinspritzung und Betrieb des Verbrennungsmotors (2) im Split-
Betrieb Saugrohreinspritzung-Direkteinspritzung der Anteil des über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Kraftstoffs erhöht wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in einem
Software-Modell die eingespritzte Kraftstoffmenge sowie der im Rail verbliebene Wasseranteil errechnet und in Abhängigkeit hiervon bestimmt wird, wann die Erhöhung des über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Kraftstoffanteils beendet werden kann.
20. Kraftstoffzumesssystem für einen Verbrennungsmotor, wobei das
Kraftstoffzumesssystem eine Direkteinspritzung, eine Saugrohreinspritzung und eine Wassereinspritzung umfasst und wobei für die
Saugrohreinspritzung mindestens ein Saugrohreinspntzventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das System Mittel zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 aufweist. Steuergerät (3) zum Steuern und/oder Regeln des Betriebs eines
Verbrennungsmotors (2), insbesondere zum Steuern und/oder Regeln eines Kraftstoffzumesssystems, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (2) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 18 programmiert ist.
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