DE102012201541B4

DE102012201541B4 - Verfahren zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE102012201541B4
Application number: DE102012201541.8A
Authority: DE
Inventors: Dr. Brinkmann Bernd; Ben Thomas; Mike Rowland; Gareth Price
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: US9328675B2; US20130204510A1; CN103244292A; GB201223281D0; GB2499093A; DE102012201541A1; GB2499093B; CN103244292B

Abstract

Verfahren zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, die mindestens einen Zylinder aufweist, wobei mindestens eine Ansaugleitung zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und mindestens eine Abgasleitung zur Abführung des Abgases vorgesehen sind, bei dem – eine Ladelufttemperatur TCharge ermittelt wird, und – das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von der Ladelufttemperatur TCharge verringert wird, falls diese Ladelufttemperatur TCharge eine vorgebbare obere Grenztemperatur TCharge,up übersteigt mit TCharge ≥ TCharge,up. dadurch gekennzeichnet, dass – ein Verhältniswert ηignition,ist/ηignition,opt ermittelt wird, wobei ηignition,ist den Wirkungsgrad beim momentanen Zündzeitpunkt und ηignition,opt den Wirkungsgrad beim optimierten Zündzeitpunkt bezeichnet, und – das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von diesem Verhältniswert nur dann verringert wird, falls dieser Verhältniswert ηignition,ist/ηignition,opt einen vorgebbaren Wert x unterschreitet mit ηignition,ist/ηignition,opt ≤ x.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, die mindestens einen Zylinder aufweist, wobei mindestens eine Ansaugleitung zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und mindestens eine Abgasleitung zur Abführung des Abgases vorgesehen sind, bei dem

– eine Ladelufttemperatur T_Charge ermittelt wird, und
– das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von der Ladelufttemperatur T_Charge verringert wird, falls diese Ladelufttemperatur T_Charge eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Charge,up übersteigt mit T_Charge ≥ T_Charge,up.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, nämlich eine Brennkraftmaschine mit

– Motorsteuerung,
– mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens einen Zylinder aufweist, wobei mindestens eine Ansaugleitung zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und mindestens eine Abgasleitung zur Abführung des Abgases vorgesehen ist,
– mindestens einen im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört und einen Wärmetauscher umfaßt, und
– mindestens einem Abgasturbolader, der eine in der mindestens einen Abgasleitung angeordnete Turbine und einen in der mindestens einen Ansaugleitung angeordneten Verdichter umfaßt.

Ein Verfahren der eingangs genannten Art beschreibt die deutsche Offenlegungsschrift DE 34 39 840 A1 . Die deutsche Offenlegungsschrift DE 30 22 427 A1 offenbart ein herkömmliches Verfahren zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine, bei dem der Zündzeitpunkt in Abhängigkeit einer zuvor messtechnisch ermittelten Temperatur verstellt wird, wobei mit ansteigender Temperatur eine Verstellung nach spät erfolgt. Diese Maßnahme dient der Verschiebung des Verbrennungsschwerpunktes nach spät, wodurch die Prozesstemperaturen abgesenkt werden und die thermische Belastung der Brennkraftmaschine abnimmt. Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2010 017 790 A1 beschreibt ein Verfahren zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung einer Brennkraftmaschine, bei dem eine Temperatur T_cyl des Zylinderkopfes ermittelt wird und das Luftverhältnis λ verringert wird, falls die Zylinderkopftemperatur T_cyl eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Grenz,up übersteigt mit T_cyl ≥ T_Grenz,up. Die US 5 769 055 A beschreibt ein Verfahren zur Überwachung einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, bei dem die Motortemperatur messtechnisch erfasst wird, d. h. gemessen wird.
Brennkraftmaschinen der genannten Art werden als Antrieb für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff Brennkraftmaschine insbesondere Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h. Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden.
Brennkraftmaschinen verfügen über mindestens einen Zylinderkopf, der zur Ausbildung des mindestens einen Zylinders, d. h. Brennraums, mit einem Zylinderblock verbunden wird. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Abführen der Verbrennungsgase über die Auslaßöffnungen und das Füllen des Brennraums, d. h. das Ansaugen der Ladeluft, über die Einlaßöffnungen des mindestens einen Zylinders.
Der Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ist ein thermisch und mechanisch hoch belastetes Bauteil, wobei die Anforderungen an den Zylinderkopf weiter zunehmen. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass ein zunehmender Anteil der Brennkraftmaschinen mittels Abgasturboauflader und/oder mittels mechanischen Laders aufgeladen wird. Aufgrund eines immer dichteren Packaging im Motorraum und der zunehmenden Integration von Bauteilen und Komponenten in den Zylinderkopf, beispielsweise der Integration des Abgaskrümmers, steigt die thermische Belastung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes zusätzlich, so dass erhöhte Anforderungen an die Kühlung gestellt werden. Es sind Maßnahmen zu ergreifen, die eine thermische Überlastung der Brennkraftmaschine sicher verhindern, d. h. es sind Maßnahmen zur Beeinflussung des Wärmehaushalts der Brennkraftmaschine erforderlich.
Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Motorkühlung in Gestalt einer Luftkühlung oder einer Flüssigkeitskühlung auszuführen. Bei der Luftkühlung wird die Brennkraftmaschine mit einem Gebläse versehen, wobei der Wärmeabtransport mittels einer über die Oberfläche der Brennkraftmaschine geführten Luftströmung erfolgt.
Aufgrund der höheren Wärmekapazität von Flüssigkeiten gegenüber Luft können mit einer Flüssigkeitskühlung wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden als dies mit einer Luftkühlung möglich ist. Aus diesem Grund werden thermisch hoch belastete Brennkraftmaschinen in der Regel mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet.
Eine Flüssigkeitskühlung erfordert die Ausstattung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes mit einem Kühlmittelmantel, d. h. die Anordnung von das Kühlmittel durch den Zylinderkopf führenden Kühlmittelkanälen. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird dem Kühlmittel in einem Wärmetauscher, der vorzugsweise im Front-End-Bereich des Fahrzeuges angeordnet ist, wieder entzogen.
In der Regel erfolgt die Auslegung der Motorkühlung in Hinblick auf den maximal auftretenden Kühlbedarf, um unter sämtlichen Betriebsbedingungen eine ausreichende Kühlung zu gewährleisten. Das Ergebnis dieser Vorgehensweise ist eine Motorkühlung, die in Hinblick auf den normalen Fahrbetrieb, d. h. in Hinblick auf den im Mittel auftretenden Kühlbedarf, überdimensioniert ist.
Um eine Überhitzung der Brennkraftmaschine sicher zu verhindern, wird die Kühlleistung der Motorkühlung auf Betriebszustände ausgelegt, die sich durch hohe Lasten bei gleichzeitig niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten auszeichnen, also im Hinblick auf Betriebsbedingungen wie sie beispielsweise bei Beschleunigungs- und Bergfahrten auftreten, um auch unter widrigsten Bedingungen die angeforderte Kühlleistung liefern zu können. Unter derartigen Bedingungen hat die Motorkühlung eine sehr große Wärmemenge abzuführen, ohne dass die für die Wärmeabfuhr erforderliche Luftströmung zur Verfügung steht. Hohe Umgebungstemperaturen können die Problematik, eine ausreichende Kühlleistung bereitzustellen, noch verschärfen.
Die Auslegung der Motorkühlung im Hinblick auf das vorstehend beschriebene Szenario führt zu groß dimensionierten Kühlern, d. h. Wärmetauschern, die nur noch schwer im Front-End-Bereich eines Fahrzeuges unterzubringen sind. Zu berücksichtigen ist dabei, dass der Kühler – unabhängig von einem begrenzten Platzangebot – nicht beliebig vergrößert werden kann, da in der Regel weitere Wärmetauscher, insbesondere Kühlvorrichtungen, vorgesehen sind, um einen sicheren, störungsfreien Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten bzw. den Betrieb der Brennkraftmaschine zu optimieren, und ein übergroßer Kühler die übrigen Wärmetauscher in Anordnung und Dimensionierung stark limitiert.
Im Folgenden werden einige Beispiele für weitere Wärmetauscher genannt und beschrieben, um die Problematik zu verdeutlichen.
Die infolge der Verbrennung des Kraftstoffes freigesetzte Wärme wird nicht nur an die den Brennraum begrenzenden Wandungen, den Abgasstrom und gegebenenfalls an das Motorkühlmittel, sondern teilweise auch an das Motoröl abgegeben. Zur Einhaltung der maximal zulässigen Öltemperatur genügt die Wärmeabfuhr über die Ölwanne infolge Wärmeleitung und natürlicher Konvektion häufig nicht, so dass ein zusätzlicher Ölkühler vorzusehen ist.
Auf der Ansaugseite, insbesondere einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, wird häufig ein Ladeluftkühler angeordnet, der die Temperatur der angesaugten Ladeluft bzw. der angesaugten Frischluft senkt und damit die Dichte der Zylinderfrischladung steigert. Auf diese Weise trägt der Ladeluftkühler zu einer besseren Füllung des Brennraums mit Ladeluft bei.
Moderne Brennkraftmaschinen werden zunehmend mit einer Abgasrückführung (AGR) ausgestattet. Die Abgasrückführung, d. h. die Rückführung von Verbrennungsgasen von der Abgasseite auf die Ansaugseite der Brennkraftmaschine, wird als zielführend angesehen, um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einzuhalten, insbesondere die Grenzwerte für Stickoxidemissionen, da die Bildung der Stickoxide hohe Temperaturen erfordert und die Abgasrückführung ein Mittel zur Reduzierung dieser Temperaturen ist.
Mit zunehmender Abgasrückführrate können die Stickoxidemissionen deutlich gesenkt werden. Die Abgasrückführrate x_AGR bestimmt sich dabei zu x_AGR = m_AGR/(m_AGR + m_Frischluft), wobei m_AGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und m_Frischluft die zugeführte und gegebenenfalls komprimierte Frischluft bezeichnet. Die Ladeluft kann bei Einsatz einer Abgasrückführung – zumindest streckenweise, d. h. in Teilen der Ansaugleitung – neben Frischluft auch Abgas enthalten.
Um eine deutliche Senkung der Stickoxidemissionen zu erreichen, sind hohe Abgasrückführraten erforderlich, die in der Größenordnung von x_AGR ≈ 50% bis 70% liegen können.
Zur Realisierung derart hoher Rückführraten ist eine Kühlung des rückzuführenden Abgases, d. h. eine Verdichtung des Abgases durch Kühlung, erforderlich, um die Dichte des rückgeführten Abgases zu steigern. Die Brennkraftmaschine ist daher mit einer zusätzlichen Kühlvorrichtung zur Kühlung des rückzuführenden Abgases auszustatten.
Weitere Kühler können vorgesehen werden, beispielsweise zur Kühlung des Getriebeöls bei Automatikgetrieben und/oder zur Kühlung von Hydraulikflüssigkeiten, insbesondere von Hydrauliköl, welches im Rahmen hydraulisch betätigbarer Verstellvorrichtungen bzw. zur Lenkunterstützung eingesetzt wird.
Ein weiterer Wärmetauscher ist der Klimakondensator einer Klimaanlage, die üblicherweise nach dem Kaltdampfprozeß arbeitet. Die Temperatur des dem Fahrgastraum zugeführten Luftstroms wird beim Umströmen eines Verdampfers abgesenkt, wobei dem Luftstrom ein einen Verdampfer innen durchströmendes Kältemittel die Wärme entzieht und dabei selbst verdampft.
Die vorstehenden Ausführungen machen deutlich, das moderne Brennkraftmaschinen mit einer Vielzahl an Wärmetauschern ausgestattet sind, die ausnahmslos zur Erfüllung ihrer Funktion mit einer ausreichend großen wärmeübertragenden Fläche ausgebildet werden müssen, was bei der Dimensionierung und Anordnung der einzelnen Wärmetauscher im Front-End-Bereich aufgrund des begrenzten Raumangebots häufig problematisch ist, d. h. zu Konflikten führt.
Nach dem Stand der Technik werden Kühler daher bereits in Reihe, beabstandet zueinander und sich teilweise überdeckend angeordnet. Gegebenenfalls werden Strömungsleitbleche eingesetzt, um den Luftstrom durch den Motorraum zu führen.
In diesem Zusammenhang kommt dem Kühler der Flüssigkeitskühlung eine besondere Bedeutung zu, da dieser Kühler für einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine unverzichtbar ist und große Wärmemengen zu bewältigen hat.
Um den Wärmetauschern der Kühlsysteme, d. h. den Kühlvorrichtungen, auch im Stillstand, d. h. bei stehendem Kraftfahrzeug, oder bei nur geringen Fahrzeuggeschwindigkeiten einen ausreichend hohen Luftmassenstrom bereitzustellen, werden einige Kühlsysteme moderner Kraftfahrzeugantriebe mit leistungsstarken Lüftermotoren ausgestattet, die ein Lüfterrad antreiben, d. h. in Drehung versetzen. Die Lüftermotoren werden in der Regel elektrisch betrieben und können den Wärmeübergang in den Wärmetauschern grundsätzlich in jedem beliebigen Betriebspunkt unterstützen. Die Steuerung derartiger Lüftermotoren erfolgt mittels Motorsteuerung.
Aus dem Stand der Technik sind Kühler bekannt, die mit zwei Lüftern ausgestattet sind. Die höhere Kühlleistung dieser Kühler resultiert aus dem Umstand, dass zwei Lüfter eine größere Fläche des Kühlers überdecken als ein einzelner Lüfter bzw. ein einzelnes Lüfterrad.
Nichtsdestotrotz sind weitere Maßnahmen erforderlich, um die thermische Belastung der Brennkraftmaschine auch unter widrigsten Bedingungen zu begrenzen.
Um eine thermische Überlastung der Brennkraftmaschine sicher zu vermeiden, wird der Ladedruck auf der Ansaugseite der Brennkraftmaschine nach dem Stand der Technik mittels Motorsteuerung in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur T_coolant, der Ladelufttemperatur T_Charge und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine gesteuert, insbesondere gesenkt, falls die Kühlmitteltemperatur T_coolant, die Ladelufttemperatur T_Charge und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine vorgebbare Werte erreichen, insbesondere überschreiten bzw. unterschreiten.
Die Reduzierung des Ladedrucks führt zwangsläufig zu einer verminderten Leistung, weshalb die vorstehend beschriebene Vorgehensweise auch zu den sogenannten Derating-Verfahren gezählt werden kann, bei denen der Wärmeeintrag in die Brennkraftmaschine durch Reduzierung der Motorleistung gesenkt wird.
Der wesentliche Nachteil dieser Vorgehensweise, den Ladedruck zur Verminderung des Wärmeeintrags zu reduzieren, besteht darin, dass ein vermindertes Leistungsangebot insbesondere in den hier relevanten Betriebspunkten, nämlich den hinsichtlich der Kühlung bzw. des Wärmeeintrags kritischen Betriebspunkten, nicht akzeptabel ist. So kann der Fahrer eines Kraftfahrzeuges weder beim Beschleunigen noch bei einer Bergfahrt auf eine angeforderte Leistung verzichten und dies nicht nur aus Komfortgründen, sondern im Einzelfall auch unter Sicherheitsaspekten.
Vor dem Hintergrund des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, das zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung der Brennkraftmaschine geeignet ist und welches das Leistungsangebot der Brennkraftmaschine nicht bzw. weniger stark mindert als die aus dem Stand der Technik bekannten Derating-Verfahren.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14 zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, die mindestens einen Zylinder aufweist, wobei mindestens eine Ansaugleitung zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und mindestens eine Abgasleitung zur Abführung des Abgases vorgesehen sind, bei dem

– eine Ladelufttemperatur T_Charge ermittelt wird, und
– das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von der Ladelufttemperatur T_Charge verringert wird, falls diese Ladelufttemperatur T_Charge eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Charge,up übersteigt mit T_Charge ≥ T_Charge,up,

– ein Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt ermittelt wird, wobei η_ignition,ist den Wirkungsgrad beim momentanen Zündzeitpunkt und η_ignition,opt den Wirkungsgrad beim optimierten Zündzeitpunkt bezeichnet, und
– das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von diesem Verhältniswert verringert wird, falls dieser Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt einen vorgebbaren Wert x unterschreitet mit η_ignition,ist/η_ignition,opt ≤ x.

Das Luftverhältnis λ wird in Abhängigkeit von der Ladelufttemperatur T_Charge variiert. Um die thermische Belastung der Brennkraftmaschine zu begrenzen bzw. zu verringern, erfolgt eine Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, d. h. die Verringerung des Luftverhältnisses λ, sobald die Ladelufttemperatur T_Charge einen kritischen Wert überschreitet.
Untersuchungen haben gezeigt, dass der Wärmeeintrag in die Brennkraftmaschine vermindert werden kann, ohne die Motorleistung reduzieren zu müssen. Insbesondere ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren auch in – hinsichtlich der thermischen Belastung – anspruchsvollen und kritischen Fahrsituationen, den Wärmeeintrag zu vermindern und gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit bzw. den Ladedruck und damit die Leistung aufrechtzuerhalten, beispielsweise bei Beschleunigungs- und Bergfahrten, die durch hohe Lasten und niedrige Fahrzeuggeschwindigkeiten gekennzeichnet sind und im Hinblick auf eine ausreichende Wärmeabfuhr Probleme bereiten.
Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch – in Gramm pro Minute – bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens niedriger ist als bei Einsatz eines herkömmlichen Derating-Verfahrens, bei dem der Ladedruck reduziert wird, um den Wärmeeintrag zu senken. Dies entspricht nicht dem zu erwartenden Ergebnis, da ein Derating-Verfahren den Wärmeeintrag durch Reduzierung der Leistung senkt und eine Leistungsminderung eher als kraftstoffsparende Maßnahme angesehen wird, wohingegen die Verringerung des Luftverhältnisses λ zum Zwecke der Anfettung aufgrund des erhöhten Kraftstoffeinsatzes als eine den Kraftstoffverbrauch erhöhende Maßnahme angesehen wird.
Bei einer Anfettung wird mehr Kraftstoff eingespritzt als mit der bereitgestellten Luftmenge verbrannt werden kann, wobei der überschüssige Kraftstoff ebenfalls erwärmt und verdampft wird, so dass die Temperatur der Verbrennungsgase sinkt. Diese Vorgehensweise wird zwar im Allgemeinen hinsichtlich der Schadstoffemissionen und des Kraftstoffverbrauchs als nachteilig sein, ist aber dennoch zulässig.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zeichnet sich folglich dadurch aus, dass die thermische Belastung der Brennkraftmaschine bei unvermindertem Leistungsangebot gesenkt werden kann und sich der spezifische Kraftstoffverbrauch im Einzelfall sogar vermindert.
Erfindungsgemäß wird ein Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt ermittelt und das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von diesem Verhältniswert verringert, falls dieser Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt einen vorgebbaren Wert x unterschreitet mit η_ignition,ist/η_ignition,opt ≤ x.
Der Parameter η_ignition,ist bezeichnet dabei den Wirkungsgrad im momentanen Betriebspunkt bzw. Betriebszustand der Brennkraftmaschine, d. h. beim momentanen Zündzeitpunkt, und η_ignition,opt den Wirkungsgrad beim optimierten Zündzeitpunkt. Es wird davon ausgegangen, dass der momentane Zündzeitpunkt t_ignition,ist von der Motorsteuerung gegenüber einem hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen optimierten Zündzeitpunkt nach früh verschoben ist bzw. wird, um ein Klopfen der thermisch hoch belasteten Brennkraftmaschine zu vermeiden. Insofern weicht der dazugehörige Wirkungsgrad η_ignition,ist auch von dem Wirkungsgrad η_ignition,opt bei optimierten Zündzeitpunkt ab, d. h. die Brennkraftmaschine arbeitet weniger effektiv. Es gilt: η_ignition,ist/η_ignition,opt ≤ 1.
Es wird des Weiteren davon ausgegangen, dass eine Anfettung zur Begrenzung der thermischen Belastung erforderlich ist, sobald der momentane Wirkungsgrad η_ignition,ist vom optimierten Wirkungsgrad η_ignition,opt über ein vorgebbares Maß hinaus abweicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine aufgezeigt, das zur Begrenzung und Verringerung der thermischen Belastung der Brennkraftmaschine geeignet ist und welches das Leistungsangebot der Brennkraftmaschine nicht bzw. weniger stark mindert als die aus dem Stand der Technik bekannten Derating-Verfahren.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ durch Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge verringert wird.
Bei einer Direkteinspritzung werden die Injektoren der Zylinder zur Einspritzung des Kraftstoffes einzeln via Steuerleitung mittels Motorsteuerung angesteuert, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge der Einstellung des Luftverhältnisses λ dient.
Die Einstellung des Luftverhältnisses λ über die zur Verfügung gestellte Ladeluftmenge, deren Bemessung durch Betätigen einer in der Ansaugleitung angeordneten Drosselklappe erfolgt, ist grundsätzlich möglich, führt aber zu einer Variation der Leistung bzw. des Leistungsangebots.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist gelegentlich auch dann von einer Anfettung die Rede, wenn das Luftverhältnis ausgehend von einem überstöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine verringert wird.
Vorteilhaft sind aber Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ ausgehend von einem stöchiometrischen Betrieb (λ ≈ 1) der Brennkraftmaschine verringert wird, wodurch die Brennkraftmaschine in einen unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) überführt wird.
Ungeachtet der erfindungsgemäßen Vorgehensweise, d. h. der durch die Ladelufttemperatur T_Charge indizierten Anfettung, kann eine Anfettung auch immer noch aus anderen Gründen erfolgen bzw. durchgeführt werden, beispielsweise eine Anfettung zur Absenkung der Abgastemperatur zum Schutz eines Abgasnachbehandlungssystems vor Überhitzung.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfordert im Einzelfall nur eine leichte Anfettung (λ < 1) und diese nur für eine kurze Zeitspanne. Einerseits sollte eine so geringe Anfettung wie möglich vorgenommen werden, da ein meßtechnisches Fehlverhalten einer gegebenenfalls vorgesehenen Lambda-Sonde zu vermeiden und die Funktion von Abgasnachbehandlungssystemen zu gewährleisten ist und sich die Nachteile der Anfettung mit zunehmender Anfettung in stärkerer Ausprägung manifestieren. Andererseits muß die Anfettung in einem solchen Umfang erfolgen, dass der Wärmeeintrag in die Brennkraftmaschine in dem erforderlichen Maße gesenkt wird.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass bei Ottomotoren häufig Drei-Wege-Katalysatoren zum Einsatz kommen, die einen in engen Grenzen ablaufenden stöchiometrischen Betrieb (λ ≈ 1) erfordern, um die Stickoxide NO_x mittels der vorhandenen nicht oxidierten Abgaskomponenten, nämlich den Kohlenmonoxiden und den unverbrannten Kohlenwasserstoffen, zu reduzieren und gleichzeitig diese Abgaskomponenten zu oxidieren.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens in einen unterstöchiometrischen Betrieb mit 0.97 > λ > 0.83 überführt wird.
Vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens in einen unterstöchiometrischen Betrieb mit 0.95 > λ > 0.85, vorzugsweise mit 0.92 > λ > 0.88, überführt wird.
Weitere vorteilhafte Varianten des Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur T_Air der angesaugten Frischluft ist, d. h. als Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur T_Air der angesaugten Frischluft verwendet wird. Dies ist beispielsweise bei einem Saugmotor ohne Abgasrückführung grundsätzlich der Fall, aber auch bei Brennkraftmaschinen mit Abgasrückführung, wenn die Temperatur der Ladeluft stromaufwärts der Einleitung des Abgases in die Ansaugleitung ermittelt wird.
Bei Brennkraftmaschinen mit einer Abgasrückführung, welche eine Rückführleitung umfaßt, die von der mindestens einen Abgasleitung abzweigt und in die mindestens eine Ansaugleitung mündet, können auch Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der mit rückgeführtem Abgas vermischten Frischluft ist, d. h. als Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der Mischung aus rückgeführtem Abgas und Frischluft verwendet wird.
Bei Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Abgasturbolader, der eine in der mindestens einen Abgasleitung angeordnete Turbine und einen in der mindestens einen Ansaugleitung angeordneten Verdichter umfaßt, können auch Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der komprimierten Ladeluft stromabwärts des Verdichters ist, d. h. als Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der komprimierten Ladeluft stromabwärts des Verdichters verwendet wird. Nichtsdestotrotz kann auch bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine eine Temperatur stromaufwärts des Verdichters als Ladelufttemperatur T_Charge verwendet werden.
Ist stromabwärts des Verdichters ein Ladeluftkühler vorgesehen, können auch Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der komprimierten gekühlten Ladeluft stromabwärts des Ladeluftkühlers ist, d. h. als Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der komprimierten gekühlten Ladeluft stromabwärts des Ladeluftkühlers verwendet wird. Das im Zusammenhang mit der Abgasrückführung Gesagte gilt auch für aufgeladene Brennkraftmaschinen. Es kann grundsätzlich auch eine Temperatur stromaufwärts des Ladeluftkühlers verwendet werden.
Bei flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschinen, die zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mindestens einen im Zylinderkopf integrierten, zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehörenden Kühlmittelmantel aufweisen, können Verfahrensvarianten vorteilhaft sein, bei denen

– eine Temperatur T_coolant des Kühlmittels ermittelt wird, und
– das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur T_coolant verringert wird, falls die Kühlmitteltemperatur T_coolant eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_coolant,up übersteigt mit T_coolant ≥ T_coolant,up.

Die Einführung eines weiteren Betriebsparameters als Entscheidungskriterium für das Absenken des Luftverhältnisses λ erhöht die Qualität des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine. Ob eine Anfettung vorgenommen wird oder nicht, wird vorliegend auch anhand des momentanen Betriebszustands der Flüssigkeitskühlung entschieden. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Flüssigkeitskühlung oberhalb ihrer Leistungsgrenze betrieben wird und der Brennkraftmaschine weniger Wärme entzogen wird als erforderlich bzw. angestrebt. Sobald in einem konkreten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine die Flüssigkeitskühlung ihre maximale Kühlleistung erreicht, wofür die Kühlmitteltemperatur T_coolant als Indikator dient, wird eine Anfettung vorgenommen, um die thermische Belastung der Brennkraftmaschine zu begrenzen bzw. zu verringern. Eine Reduzierung der Leistung ist dann nicht erforderlich bzw. kann vermieden werden.
Zu berücksichtigen ist, dass eine Überlastung der Flüssigkeitskühlung in der Regel mit einer Überhitzung des Kühlmittels und einer übermäßigen Verdampfung von Kühlmittel verbunden ist. Aufgrund des bereichsweise nur noch dampfförmig vorliegenden Kühlmittels tritt eine verminderte Wärmeabfuhr auf, die zu Materialabschmelzungen führen kann. Zudem kann es zu Schäden infolge Kavitation kommen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können eine übermäßige Verdampfung des Kühlmittels und Schäden infolge Kavitation sicher verhindert werden.
Vorliegend kann das Luftverhältnis λ unter Verwendung der Ladelufttemperatur T_Charge und der Kühlmitteltemperatur T_coolant als Eingangsgrößen aus einem in der Motorsteuerung hinterlegten Kennfeld ausgelesen werden.
Verfügt die flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine über einen Wärmetauscher, sind Verfahrensvarianten vorteilhaft, bei denen die Temperatur T_coolant eine Temperatur des Kühlmittels stromabwärts des Zylinderkopfes und stromaufwärts des Wärmetauschers ist. In diesem Abschnitt des Kühlmittelkreislaufs weist das Kühlmittel in der Regel seine höchste Temperatur auf.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ nur dann verringert wird, wenn die Ladelufttemperatur T_Charge die vorgebbare obere Grenztemperatur T_Charge,up und/oder die Kühlmitteltemperatur T_coolant die vorgebbare obere Grenztemperatur T_coolant,up übersteigt und für eine vorgebbare Zeitspanne Δt_Charge,up, Δt_coolant,up größer ist als diese obere Grenztemperatur T_Charge,up, T_coolant,up.
Die Einführung einer zusätzlichen Bedingung für das Absenken des Luftverhältnisses λ soll einen zu häufigen bzw. übereilten Wechsel der Betriebsparameter verhindern, insbesondere einen Übergang zu einem fetten, d. h. unterstöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine, wenn die Ladelufttemperatur T_Charge bzw. die Kühlmitteltemperatur T_coolant nur kurz eine vorgebbare obere Grenztemperatur überschreitet und dann wieder fällt bzw. um die vorgegebene Grenztemperatur schwankt, ohne dass das Überschreiten eine Anfettung des Kraftstoff-Luft-Gemisches rechtfertigen würde.
Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, dass eine erfindungsgemäße Anfettung vorteilhafterweise nur dann vorgenommen werden sollte, falls dies für den Schutz der Brennkraftmaschine vor Überhitzung erforderlich ist, da eine Anfettung – wie bereits ausgeführt – auch Nachteile mit sich bringt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Luftverhältnis λ ausgehend von einem unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) der Brennkraftmaschine wieder erhöht wird, falls die Ladelufttemperatur T_Charge eine vorgebbare untere Grenztemperatur T_Charge,down und/oder die Kühlmitteltemperatur T_coolant eine vorgebbare untere Grenztemperatur T_coolant,down unterschreitet.
Wie bereits ausgeführt, bringt eine Anfettung auch Nachteile mit sich. Der überschüssige Kraftstoff wird unverbrannt aus den Zylindern der Brennkraftmaschine abgeführt, weshalb bei einem fetten Betrieb insbesondere die Konzentration an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas deutlich erhöht ist. Eine Anfettung sollte daher nur dann vorgenommen werden, wenn diese für den Schutz der Brennkraftmaschine vor Überhitzung unerläßlich bzw. zu empfehlen ist. Aus den gleichen Gründen sollte ein fetter Betrieb nur dann aufrechterhalten werden, wenn ein derartiger Betrieb unverzichtbar ist. Es ist daher vorteilhaft, das Luftverhältnis λ gemäß der in Rede stehenden Verfahrensvariante zu erhöhen, sobald dies zulässig ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Ladelufttemperatur T_Charge und/oder die Kühlmitteltemperatur T_coolant rechnerisch bestimmt werden.
Die rechnerische Bestimmung der Temperatur T_Charge bzw. T_coolant erfolgt beispielsweise mittels Simulation, bei der aus dem Stand der Technik bekannte Modelle, beispielsweise dynamische Wärmemodelle und kinetische Modelle zur Bestimmung der während der Verbrennung generierten Reaktionswärme, verwendet werden. Als Eingangssignale für die Simulation werden vorzugsweise Betriebsparameter der Brennkraftmaschine verwendet, die schon vorliegen, d. h. in anderem Zusammenhang ermittelt werden.
Die Simulationsrechnung zeichnet sich dadurch aus, dass keine weiteren Bauteile, insbesondere keine Sensoren, vorgesehen werden müssen, um die Temperatur zu bestimmen, was hinsichtlich der Kosten günstig ist. Nachteilig hingegen ist, dass es sich bei der auf diese Weise ermittelten Temperatur lediglich um einen Schätzwert handelt, was die Qualität der Steuerung bzw. Regelung des Luftverhältnisses λ mindern kann.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Ladelufttemperatur T_Charge und/oder die Kühlmitteltemperatur T_coolant meßtechnisch mittels Sensor erfaßt werden.
Die meßtechnische Erfassung der Ladelufttemperatur bzw. Kühlmitteltemperatur bereitet keine Schwierigkeiten. Die Ladeluft bzw. das Kühlmittel weisen selbst bei warmgelaufener Brennkraftmaschine vergleichsweise moderate Temperaturen auf. Zudem besteht eine Vielzahl von Möglichkeiten, d. h. verschiedene Stellen, zur Anordnung eines Sensors im Ladeluftstrom bzw. Kühlmittelstrom, ohne dass die Funktionstüchtigkeit der Brennkraftmaschine beeinträchtigt werden würde.
Bei Brennkraftmaschinen, die mit einer Motorsteuerung ausgestattet sind, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen in der Motorsteuerung ein Kennfeld hinterlegt wird, aus dem das Luftverhältnis λ unter Verwendung der Ladelufttemperatur T_Charge, der Kühlmitteltemperatur T_coolant und/oder des Verhältniswertes η_ignition,ist/η_ignition,opt als Eingangsgrößen ausgelesen wird.
Die zweite Teilaufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer vorstehend genannten Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine Brennkraftmaschine mit

– Motorsteuerung,
– mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens einen Zylinder aufweist, wobei mindestens eine Ansaugleitung zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und mindestens eine Abgasleitung zur Abführung des Abgases vorgesehen ist,
– mindestens einen im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört und einen Wärmetauscher umfaßt, und
– mindestens einem Abgasturbolader, der eine in der mindestens einen Abgasleitung angeordnete Turbine und einen in der mindestens einen Ansaugleitung angeordneten Verdichter umfaßt,

– die Motorsteuerung in der Art eingerichtet ist, dass das Luftverhältnis λ unter Verwendung der Ladelufttemperatur T_Charge, der Kühlmitteltemperatur T_coolant und/oder des Verhältniswertes η_ignition,ist/η_ignition,opt als Eingangsgrößen auslesbar und verwendbar ist.

Das bereits für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die hinsichtlich des Verfahrens gemachten Ausführungen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Verfahrensvariante gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 schematisch das Flußdiagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens.
1 zeigt schematisch das Flußdiagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine zum Zwecke der Begrenzung der thermischen Belastung.
Entsprechend der Verfahrensvariante gemäß 1 werden die Ladelufttemperatur T_Charge, die Kühlmitteltemperatur T_coolant und der Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt ermittelt und als Eingangsgrößen verwendet, um das Luftverhältnis λ aus einem in der Motorsteuerung hinterlegten Kennfeld auszulesen.
Bezugszeichen

λ

Luftverhältnis

η_ignition,ist

Wirkungsgrad beim momentanen Zündzeitpunkt

η_ignition,opt

Wirkungsgrad beim optimierten Zündzeitpunkt

T_Air

Temperatur der Frischluft

T_Charge

Ladelufttemperatur

T_Charge,down

vorgebbare untere Grenztemperatur für die Ladelufttemperatur

T_Charge,up

vorgebbare obere Grenztemperatur für die Ladelufttemperatur

T_coolant

Kühlmitteltemperatur

T_coolant,down

vorgebbare untere Grenztemperatur für die Kühlmitteltemperatur

T_coolant,up

vorgebbare obere Grenztemperatur für die Kühlmitteltemperatur

Δt_Charge,up

vorgebbare Mindestzeitspanne für das Überschreiten von T_Charge,up

Δt_coolant,up

vorgebbare Mindestzeitspanne für das Überschreiten von T_coolant,up

t_ignition,ist

momentane Zündzeitpunkt

t_ignition,opt

optimierter Zündzeitpunkt

x

vorgebbarer Wert für den Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt

Claims

Verfahren zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, die mindestens einen Zylinder aufweist, wobei mindestens eine Ansaugleitung zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und mindestens eine Abgasleitung zur Abführung des Abgases vorgesehen sind, bei dem – eine Ladelufttemperatur T_Charge ermittelt wird, und – das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von der Ladelufttemperatur T_Charge verringert wird, falls diese Ladelufttemperatur T_Charge eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_Charge,up übersteigt mit T_Charge ≥ T_Charge,up. dadurch gekennzeichnet, dass – ein Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt ermittelt wird, wobei η_ignition,ist den Wirkungsgrad beim momentanen Zündzeitpunkt und η_ignition,opt den Wirkungsgrad beim optimierten Zündzeitpunkt bezeichnet, und – das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von diesem Verhältniswert nur dann verringert wird, falls dieser Verhältniswert η_ignition,ist/η_ignition,opt einen vorgebbaren Wert x unterschreitet mit η_ignition,ist/η_ignition,opt ≤ x.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis λ durch Erhöhung der eingespritzten Kraftstoffmenge verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis λ ausgehend von einem stöchiometrischen Betrieb (λ ≈ 1) der Brennkraftmaschine verringert wird, wodurch die Brennkraftmaschine in einen unterstöchiometrischen Betrieb (λ < 1) überführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur T_Air der angesaugten Frischluft ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Abgasrückführung, die eine Rückführleitung umfaßt, welche von der mindestens einen Abgasleitung abzweigt und in die mindestens eine Ansaugleitung mündet, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der mit rückgeführtem Abgas gemischten Frischluft ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader, der eine in der mindestens einen Abgasleitung angeordnete Turbine und einen in der mindestens einen Ansaugleitung angeordneten Verdichter umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der komprimierten Ladeluft stromabwärts des Verdichters ist.
Verfahren nach Anspruch 6 zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine, bei der stromabwärts des Verdichters ein Ladeluftkühler vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladelufttemperatur T_Charge die Temperatur der komprimierten gekühlten Ladeluft stromabwärts des Ladeluftkühlers ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine, die zur Ausbildung einer Flüssigkeitskühlung mindestens einen im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel aufweist, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Temperatur T_coolant des Kühlmittels ermittelt wird, und – das Luftverhältnis λ in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur T_coolant verringert wird, falls die Kühlmitteltemperatur T_coolant eine vorgebbare obere Grenztemperatur T_coolant,up übersteigt mit T_coolant ≥ T_coolant,up.
Verfahren nach Anspruch 8 zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine mit Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur T_coolant eine Temperatur des Kühlmittels stromabwärts des Zylinderkopfes und stromaufwärts des Wärmetauschers ist.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftverhältnis λ nur dann verringert wird, wenn die Ladelufttemperatur T_Charge die vorgebbare obere Grenztemperatur T_Charge,up und/oder die Kühlmitteltemperatur T_coolant die vorgebbare obere Grenztemperatur T_coolant,up übersteigt und für eine vorgebbare Zeitspanne ΔT_Charge,up, Δt_coolant/up größer ist als diese obere Grenztemperatur T_Charge,up, T_coolant,up.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladelufttemperatur T_Charge und/oder die Kühlmitteltemperatur T_coolant rechnerisch bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladelufttemperatur T_Charge und/oder die Kühlmitteltemperatur T_coolant meßtechnisch mittels Sensor erfaßt werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zur Beeinflussung des Wärmehaushalts einer Brennkraftmaschine, die mit einer Motorsteuerung ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Motorsteuerung ein Kennfeld hinterlegt wird, aus dem das Luftverhältnis λ unter Verwendung der Ladelufttemperatur T_Charge der Kühlmitteltemperatur T_coolant und/oder des Verhältniswertes η_ignition,ist/η_ignition,opt als Eingangsgrößen ausgelesen wird.
Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit – Motorsteuerung, – mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens einen Zylinder aufweist, wobei mindestens eine Ansaugleitung zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und mindestens eine Abgasleitung zur Abführung des Abgases vorgesehen ist, – mindestens einen im Zylinderkopf integrierten Kühlmittelmantel, wobei der Kühlmittelmantel zu einem Kühlmittel führenden Kühlmittelkreislauf gehört und einen Wärmetauscher umfaßt, und – mindestens einem Abgasturbolader, der eine in der mindestens einen Abgasleitung angeordnete Turbine und einen in der mindestens einen Ansaugleitung angeordneten Verdichter umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Motorsteuerung in der Art eingerichtet ist, dass das Luftverhältnis λ unter Verwendung der Ladelufttemperatur T_Charge _, der Kühlmitteltemperatur T_coolant und/oder des Verhältniswertes η_ignition,ist/η_ignition,opt als Eingangsgrößen auslesbar ist.