DE102013013755A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Zylinder und einen in dem Zylinder relativ zu diesem translatorisch bewegbar aufgenommen Kolben aufweisenden, als Vier-Takt-Motor ausgebildeten und mit einem Hauptkraftstoff, welcher mittels einer Einspritzeinrichtung in den Zylinder einbringbar ist, betreibbaren Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei welchem wenigstens ein von dem Hauptkraftstoff unterschiedliches Zusatzmedium mittels der Einspritzeinrichtung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in den Zylinder durch wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen (26, 28) eingebracht wird, welche innerhalb eines Arbeitsspiels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden, wobei die Einspritzungen (26, 28) jeweils zumindest teilweise in einem Bereich von einschließlich 380 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens bis einschließlich 80 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens durchgeführt werden.The invention relates to a method for operating a reciprocating piston which can be operated at least one cylinder and a piston received in the cylinder in a translationally movable manner, designed as a four-stroke engine and can be operated with a main fuel which can be introduced into the cylinder by means of an injection device. Internal combustion engine in which at least one of the main fuel different auxiliary medium is introduced by means of the injector of the reciprocating internal combustion engine in the cylinder by at least two temporally spaced injections (26, 28) which are performed within a working cycle of the reciprocating internal combustion engine, wherein the injections (26, 28) each at least partially in a range of including 380 degrees crank angle before the ignition top dead center (ZOT) of the piston up to and including 80 degrees crank angle after the top Zündtotpunkt (ZOT) of the piston be performed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 8.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claims 1 and 8.

Aus dem Serienfahrzeugbau ist es bekannt, aufgeladene Verbrennungskraftmaschinen, welche beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen und als Vier-Takt-Motor ausgebildet sind und jeweils wenigstens einen Turbolader zum Versorgen der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft umfassen, bei hoher Last und hoher Leistung mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ) zu betreiben, welches kleiner als 1 ist. Mit anderen Worten werden die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise ihr jeweiliges Gemisch bei hohen Lasten und hohen Leistungen angefettet. Hierdurch kann die Abgastemperatur unterhalb eines gewünschten Maximalwerts gehalten werden. Dieses Anfetten beeinträchtigt jedoch den Kraftstoffverbrauch. Diese Verbrennungskraftmaschinen werden üblicherweise mit einem flüssigen Kraftstoff betrieben.It is known from mass-produced vehicles to have supercharged internal combustion engines, which are designed, for example, as reciprocating internal combustion engines and as a four-stroke engine and each comprise at least one turbocharger for supplying the associated internal combustion engine with compressed air at high load and high power with an air compressor. Operate fuel ratio (λ), which is less than 1. In other words, the internal combustion engine or their respective mixture are enriched at high loads and high performance. As a result, the exhaust gas temperature can be kept below a desired maximum value. However, this enrichment affects the fuel consumption. These internal combustion engines are usually operated with a liquid fuel.

Moderne Verbrennungskraftmaschinen werden nach dem sogenannten Downsizing-Prinzip ausgestaltet. Dies bedeutet, dass diese mit einer nur geringen Anzahl an Brennräumen beziehungsweise Zylindern sowie mit einem nur geringen Hubraum ausgestaltet werden, um die innere Reibung gering zu halten. Um dennoch hohe Drehmomente und Leistungen erzeugen zu können, wird wenigstens ein Abgasturbolader verwendet, um die Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft versorgen zu können. Hierdurch ist auch das sogenannte Downspeeding-Prinzip realisierbar, gemäß welchem die Verbrennungskraftmaschine vorzugsweise mit sehr geringen Drehzahlen betrieben wird, um dadurch den Kraftstoffverbrauch gering zu halten.Modern internal combustion engines are designed according to the so-called downsizing principle. This means that they are designed with only a small number of combustion chambers or cylinders and with only a small displacement in order to keep the internal friction low. In order to still be able to produce high torques and powers, at least one exhaust gas turbocharger is used to provide the internal combustion engine with compressed air. As a result, the so-called downspeeding principle can be realized, according to which the internal combustion engine is preferably operated at very low speeds, thereby keeping the fuel consumption low.

Ferner ist es bekannt, dass aufgeladene Verbrennungskraftmaschinen, welche üblicherweise auch als Turbomotoren bezeichnet werden, im Vergleich zu Saugmotoren ohne Turbolader üblicherweise eine niedrigere Verdichtung aufweisen, um bei hoher Last und Leistung betrieben werden zu können. Durch diese gegenüber Saugmotoren geringere Verdichtung wird dem sogenannten Klopfen und der Vorentflammung des Gemisches Rechnung getragen. Mit anderen Worten kann die Gefahr des Klopfens durch die geringe Verdichtung gering gehalten werden. Hierdurch wird aber der Wirkungsgrad im gesamten Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine gegenüber einer höheren Verdichtung verschlechtert, so dass auch der Kraftstoffverbrauch in Teillastbereichen des Kennfelds verschlechtert wird.Furthermore, it is known that supercharged internal combustion engines, which are also commonly referred to as turbo engines, compared to naturally aspirated turbochargers usually have a lower compression in order to operate at high load and power can. As a result of this lower compression compared to naturally aspirated engines, the so-called knocking and the pre-ignition of the mixture are taken into account. In other words, the risk of knocking due to the low compression can be kept low. As a result, however, the efficiency is deteriorated over the entire operating range of the internal combustion engine compared to a higher compression, so that the fuel consumption in part load ranges of the map is deteriorated.

Durch diese Verschlechterung des Wirkungsgrads kann das Einsparungspotential, welches sich durch das Downsizing- und das Downspeeding-Prinzip ergibt, nicht gänzlich genutzt werden. Darüber hinaus haben aufgeladene Verbrennungskraftmaschinen ein schlechteres Ansprechverhalten als Saugmotoren. Dies ist unter dem Namen „Turboloch” bekannt.Due to this deterioration of the efficiency, the savings potential, which results from the downsizing and downspeeding principle, can not be fully utilized. In addition, supercharged internal combustion engines have a lower response than naturally aspirated engines. This is known as "turbo lag".

Darüber hinaus sind aus dem allgemeinen Stand der Technik sowie aus dem Serienfahrzeugbau hochaufgeladene Verbrennungskraftmaschinen bekannt, welche mehrere parallel oder in Reihe geschaltete Abgasturbolader umfassen. Hierbei kommt es in einem Übergangsbereich der Turbolader, in welchem beispielsweise von einem Betrieb eines der Abgasturbolader zum Betrieb eines anderen der Abgasturbolader umgeschaltet wird, zu hohen Abgasgegendrücken, die zu hohen Restgasraten in den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine führen. Daraus resultiert eine erhöhte Klopfneigung. Um dieser Klopfneigung entgegenzuwirken, ist ein Zündwinkelrückzug erforderlich, in dessen Rahmen ein Zündwinkel, bei dem ein Gemisch in einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine gezündet wird, verringert wird. Ein solcher Zündwinkelrückzug führt jedoch zu Drehmoment- und Wirkungsgradeinbußen.In addition, highly supercharged internal combustion engines are known from the general state of the art and from the production of series vehicles, which comprise a plurality of exhaust gas turbochargers connected in parallel or in series. In a transitional region of the turbocharger, in which, for example, one of the exhaust gas turbochargers is switched over to operate another one of the exhaust gas turbochargers, high exhaust back pressures occur which lead to high residual gas rates in the combustion chambers of the internal combustion engine. This results in an increased tendency to knock. To counteract this tendency to knock, a Zündwinkelrückzug is required, in the context of which a firing angle at which a mixture is ignited in a combustion chamber of the internal combustion engine, is reduced. However, such a retraction of ignition leads to torque and efficiency losses.

Darüber hinaus sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, die mit Gas beziehungsweise einem gasförmigen Kraftstoff betrieben werden. Hierdurch können die CO2-Emissionen gering gehalten werden. Derartige Gasmotoren weisen zudem den Vorteil auf, sehr klopffest zu sein. Nachteilig bei diesen Konzepten ist allerdings, dass in der Volllast keine Anfettung möglich ist, um die Abgastemperatur gering zu halten.In addition, internal combustion engines are known, which are operated with gas or a gaseous fuel. As a result, the CO 2 emissions can be kept low. Such gas engines also have the advantage of being very resistant to knocking. A disadvantage of these concepts, however, is that in the full load no enrichment is possible to keep the exhaust gas temperature low.

Die DE 10 2011 015 628 A1 offenbart nun ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, welche mit einem Hauptkraftstoff betreibbar ist. Der Hauptkraftstoff ist dabei mittels einer Einspritzeinrichtung in wenigstens einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einbringbar. Bei dem Verfahren ist es vorgesehen, dass wenigstens ein von dem Hauptkraftstoff unterschiedliches Zusatzmedium mittels der Einspritzeinrichtung in den Brennraum eingebracht wird. Bei diesem Zusatzmedium handelt es sich um Wasser. Dieses Zusatzmedium wird dabei zusätzlich zu dem Hauptkraftstoff in den Brennraum eingebracht, so dass in dem Brennraum sowohl der Hauptkraftstoff als auch das Zusatzmedium gleichzeitig aufgenommen sind. Durch das Einspritzen von Wasser in den Brennraum kann eine Reduzierung der Druckanstiege und eine Verminderung der Klopfneigung erreicht werden. Darüber hinaus können NOx-Emissionen gering gehalten werden.The DE 10 2011 015 628 A1 now discloses a method of operating an internal combustion engine operable with a main fuel. The main fuel can be introduced by means of an injection device into at least one combustion chamber of the internal combustion engine. In the method, it is provided that at least one of the main fuel different auxiliary medium is introduced by means of the injection device into the combustion chamber. This additional medium is water. This additional medium is introduced in addition to the main fuel in the combustion chamber, so that both the main fuel and the additional medium are added simultaneously in the combustion chamber. By injecting water into the combustion chamber, a reduction in the pressure increases and a reduction in knock tendency can be achieved. In addition, NO x emissions can be kept low.

Schließlich ist aus der US 7 730 872 B2 ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine bekannt. Die Verbrennungskraftmaschine ist dabei als Vier-Takt-Motor und als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen Brennraum in Form eines Zylinders auf, in welchem ein Kolben aufgenommen ist. Der Kolben ist dabei relativ zum Zylinder translatorisch bewegbar und über ein Pleuel mit einer um eine Drehachse drehbaren Kurbelwelle der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gelenkig gekoppelt.Finally, out of the US 7,730,872 B2 a method for operating an internal combustion engine is known. The internal combustion engine is a four-stroke engine and a reciprocating Internal combustion engine formed and has at least one combustion chamber in the form of a cylinder, in which a piston is accommodated. The piston is translationally movable relative to the cylinder and coupled via a connecting rod with a rotatable about an axis of rotation crankshaft of the reciprocating internal combustion engine.

Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ist dabei mit einem Hauptkraftstoff betreibbar, wobei der Hauptkraftstoff mittels einer Einspritzeinrichtung in den Zylinder einbringbar ist. Im Rahmen des Verfahrens wird ein von dem Hauptkraftstoff unterschiedliches Zusatzmedium mittels der Einspritzeinrichtung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in den Zylinder eingebracht. Dabei kann eine Mehrfacheinspritzung vorgesehen sein, welche während eines oder mehrerer Takte der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird. Mit anderen Worten ist es bei dem Verfahren vorgesehen, das Zusatzmedium durch wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen in den Zylinder einzubringen, wobei die wenigstens zwei Einspritzungen innerhalb eines Arbeitsspiels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden. Ein solches Arbeitsspiel eines Vier-Takt-Motors erstreckt sich über 720° Kurbelwinkel, das heißt über zwei Umdrehungen der Kurbelwelle.The reciprocating internal combustion engine is operable with a main fuel, wherein the main fuel can be introduced by means of an injection device in the cylinder. As part of the process, a separate from the main fuel additional medium is introduced by means of the injection device of the reciprocating internal combustion engine in the cylinder. In this case, a multiple injection may be provided, which is carried out during one or more cycles of the reciprocating internal combustion engine. In other words, it is provided in the method, to introduce the additional medium by at least two temporally spaced injections in the cylinder, wherein the at least two injections are performed within a working cycle of the reciprocating internal combustion engine. Such a working cycle of a four-stroke engine extends over 720 ° crank angle, that is over two revolutions of the crankshaft.

Das Zusatzmedium umfasst zumindest Wasser. Das Zusatzmedium kann dabei pures Wasser oder ein Gemisch sein, welches Wasser und Ethanol enthält. Insbesondere ist es möglich, das Zusatzmedium zusätzlich zum Hauptkraftstoff in den Zylinder einzuspritzen, so dass sowohl der Hauptkraftstoff als auch das Zusatzmedium gleichzeitig im Zylinder aufgenommen sind und beispielsweise an einer anschließenden Verbrennung im Zylinder teilnehmen. Durch das Einbringen des Zusatzmediums kann ein Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem erhöhten Verdichtungsverhältnis ermöglicht werden bei gleichzeitiger Reduzierung der Klopfneigung.The additional medium comprises at least water. The additional medium may be pure water or a mixture containing water and ethanol. In particular, it is possible to inject the additional medium in addition to the main fuel in the cylinder, so that both the main fuel and the additional medium are added simultaneously in the cylinder and participate, for example, in a subsequent combustion in the cylinder. By introducing the additional medium, an operation of the reciprocating internal combustion engine with an increased compression ratio can be made possible while reducing the tendency to knock.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders verbrauchsgünstiger Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auch bei hoher Motorlast und Leistung sowie ein besonders gutes Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine realisierbar sind.It is an object of the present invention, a method for operating an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that a particularly fuel-efficient operation of the internal combustion engine even at high engine load and power and a particularly good response of the internal combustion engine can be realized.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 8. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders verbrauchsgünstiger Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine auch bei hoher Motorlast und Leistung sowie ein besonders gutes Ansprechverhalten der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Einspritzungen des Zusatzmediums jeweils zumindest teilweise in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt des Kolbens bis einschließlich 80° Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt des Kolbens durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass die wenigstens zwei Einspritzungen, welche im Rahmen einer Mehrfacheinspritzung des Zusatzmediums durchgeführt werden, teilweise, vorzugsweise überwiegend oder besonders vorzugsweise vollständig innerhalb des genannten Bereiches liegen.In order to provide a method specified in the preamble of claim 1 type, by means of which a particularly fuel-efficient operation of the reciprocating internal combustion engine can be realized even at high engine load and power and a particularly good response of the reciprocating internal combustion engine, it is provided according to the invention that the Injections of the additional medium in each case at least partially in a range of including 380 ° crank angle before the top Zündtotpunkt the piston up to and including 80 ° crank angle after the top Zündtotpunkt the piston are performed. This means that the at least two injections which are carried out as part of a multiple injection of the additional medium are partially, preferably predominantly or particularly preferably completely within the stated range.

Vorteilhafterweise werden die Einspritzungen jeweils zumindest teilweise in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel bis einschließlich 0° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt des Kolbens durchgeführt. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Einspritzungen jeweils zumindest teilweise in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel bis einschließlich 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt des Kolbens durchgeführt werden. Durch die Einspritzungen des Zusatzmediums lässt sich gegenüber einem Betrieb der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ohne das Zusatzmedium eine erhebliche Verbrauchsreduktion auch und vor allem bei hoher Motorlast und hoher Motorleistung realisieren, da eine Anfettung zur Reduzierung der Abgastemperatur nicht erforderlich ist. Mit anderen Worten ist es auch bei hoher Last und hoher Leistung nicht erforderlich, die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, das heißt mit einem in dem Zylinder herrschenden Verhältnis des Hauptkraftstoffs zu Luft von kleiner als 1 zu betreiben. Darüber hinaus kann der Kraftstoffverbrauch in niedrigen Lastbereichen durch die Realisierung einer höheren Grundverdichtung reduziert werden, da die Klopfneigung in der Volllast erheblich verringert wird. Durch die Einspritzungen des Zusatzmediums kann dessen Verdampfungsenthalpie zur Darstellung einer Innenkühlung des Zylinders genutzt werden, so dass die Klopfneigung beziehungsweise die Klopfgefahr gering gehalten werden kann.Advantageously, the injections are each performed at least partially in a range of including 380 ° crank angle up to and including 0 ° crank angle before the top Zündtotpunkt the piston. It has proven to be particularly advantageous if the injections are in each case carried out at least partially in a range of including 380 ° crank angle up to and including 180 ° crank angle before the upper ignition dead center of the piston. The injections of the additional medium can be compared to an operation of the reciprocating internal combustion engine without the additional medium a significant reduction in consumption and especially at high engine load and high engine performance realize because enrichment to reduce the exhaust gas temperature is not required. In other words, even at high load and high power, it is not necessary to operate the reciprocating internal combustion engine with an air-fuel ratio, that is, with a ratio of main fuel to air of less than 1 in the cylinder. In addition, the fuel consumption in low load ranges can be reduced by the realization of a higher ground compaction, since the tendency to knock in full load is significantly reduced. Due to the injections of the additional medium, its enthalpy of vaporization can be used to display an internal cooling of the cylinder, so that the tendency to knock or the risk of knocking can be kept low.

Als Zusatzmedium wird ein Zusatzstoff oder ein Zusatzstoffgemisch verwendet, welcher beziehungsweise welches vorzugsweise eine hohe Verdampfungsenthalpie und/oder eine hohe Wärmekapazität aufweist. Das Zusatzmedium kann, muss aber nicht zwingend einen Heizwert aufweisen. Das Zusatzmedium kann ein inertes Medium sein.As an additional medium, an additive or an additive mixture is used, which or which preferably has a high enthalpy of vaporization and / or a high heat capacity. The additional medium can, but does not necessarily have a calorific value. The additional medium may be an inert medium.

Zum Einspritzen des Zusatzmediums kann die Einspritzeinrichtung wenigstens einen Injektor umfassen. Mittels des Injektors ist es beispielsweise möglich, das Zusatzmedium stromauf des Zylinders in ein Bauteil der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen. Bei einer solchen Einspritzung des Zusatzmediums stromauf ist somit keine Direkteinspritzung vorgesehen. Bei einer solchen Einspritzung des Zusatzmediums stromauf des Zylinders wird das Zusatzmedium in den Zylinder strömender Luft beigemischt, so dass die in den Zylinder einströmende Luft das Zusatzmedium in den Zylinder transportiert beziehungsweise mitnimmt. For injecting the additional medium, the injection device may comprise at least one injector. By means of the injector, it is for example possible to inject the additional medium upstream of the cylinder in a component of the reciprocating internal combustion engine. In such an injection of the additional medium upstream thus no direct injection is provided. In such an injection of the additional medium upstream of the cylinder, the additional medium is mixed with the air flowing into the cylinder, so that the air flowing into the cylinder transports or takes along the additional medium in the cylinder.

Bei einer solchen Einspritzung des Zusatzmediums stromauf des Zylinders kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Zusatzmedium mittels des Injektors in einen stromauf des Zylinders angeordneten Einlasskanal eingespritzt wird, über den die Luft in den Zylinder einströmen kann. Durch die Einspritzung in den Einlasskanal kann das Zusatzmedium direkt vor wenigstens ein Einlassventil des Zylinders eingespritzt werden. Ein solcher Einlasskanal wird beispielsweise durch einen Zylinderkopf der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine gebildet. Ferner kann vorgesehen sein, dass das Zusatzmedium stromauf des Zylinders und stromauf des Einlasskanals in ein Saugrohr eingespritzt wird, wobei das Saugrohr von Luft, die dem Zylinder zugeführt wird, durchströmt wird.In such an injection of the additional medium upstream of the cylinder can be provided, for example, that the additional medium is injected by means of the injector in an upstream of the cylinder inlet channel through which the air can flow into the cylinder. By injection into the inlet channel, the additional medium can be injected directly in front of at least one inlet valve of the cylinder. Such an intake passage is formed, for example, by a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine. Furthermore, it can be provided that the additional medium is injected upstream of the cylinder and upstream of the inlet channel into a suction pipe, wherein the suction pipe is traversed by air, which is supplied to the cylinder.

Vorteilhafterweise ist eine Direkteinspritzung des Zusatzmediums vorgesehen. Dies bedeutet, dass das Zusatzmedium mittels des Injektors direkt in den Zylinder und nicht etwa stromauf oder stromab des Zylinders eingespritzt wird.Advantageously, a direct injection of the additional medium is provided. This means that the additional medium is injected by means of the injector directly into the cylinder and not upstream or downstream of the cylinder.

Die Einspritzung des Zusatzmediums kann, insbesondere bei einer Direkteinspritzung, lediglich saugsynchron oder auch schon bis zu 20° Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt des Kolbens, das heißt in dem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt bis einschließlich 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt erfolgen, nicht aber in den Kompressionshub, welcher sich in dem Bereich von einschließlich 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt bis einschließlich 0° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt des Kolbens erstreckt.The injection of the additional medium can, especially in a direct injection, only asynchronous or even up to 20 ° crank angle before the bottom dead center of the piston, that is in the range of including 380 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt up to and including 180 ° crank angle before the upper Ignition dead center, but not in the compression stroke, which extends in the range of including 180 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt up to and including 0 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt the piston.

Bei einer entsprechend vorgesehenen Aufteilung einer in den Zylinder innerhalb des Arbeitsspiels einzubringenden Gesamtmenge des Zusatzmediums auf mehrere, zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen ist auch das Einspritzen in den Kompressionshub sinnvoll.In a correspondingly planned division of a to be introduced into the cylinder within the working cycle total amount of the additional medium to a plurality of temporally spaced-apart injections and the injection into the compression stroke makes sense.

Hierbei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine erste Menge des Zusatzmediums, welche in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt bis einschließlich 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt des Kolbens in den Zylinder eingebracht wird, größer ist als eine zweite Menge des Zusatzmediums, welche in einem Bereich von einschließlich 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt bis einschließlich 0° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt des Kolbens in den Zylinder eingebracht wird. Mit anderen Worten ist es hierbei vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Menge, die saugsynchron eingespritzt beziehungsweise eingebracht wird, größer ist als die Menge, die in den Kompressionshub eingespritzt wird, insbesondere unabhängig davon, wie viele Einspritzungen des Zusatzmediums durchgeführt werden.Here, it is preferably provided that a first amount of the additional medium, which is introduced in a range of including 380 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt up to and including 180 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt the piston in the cylinder is greater than a second amount of Additional medium, which is introduced in a range of including 180 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt up to and including 0 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt the piston in the cylinder. In other words, it is preferably provided here that the first quantity, which is injected synchronously or introduced, is greater than the amount that is injected into the compression stroke, in particular, regardless of how many injections of the additional medium are carried out.

Der obere Zündtotpunkt wird üblicherweise auch als Zünd-OT oder als ZOT bezeichnet und ist der obere Totpunkt des Kolbens, den der Kolben im Rahmen des Takts „Verdichten und Zünden” erreicht.The upper ignition dead center is also commonly referred to as ignition TDC or ZOT and is the top dead center of the piston that the piston reaches within the "compression and ignition" cycle.

Als das Zusatzmedium wird vorzugsweise ein flüssiges Zusatzmedium, das heißt eine Zusatzflüssigkeit verwendet. Das Zusatzmedium kann hierbei auf Wasser oder Ammoniak basieren. Mit anderen Worten enthält das Zusatzmedium Wasser und/oder Ammoniak. Ist das Zusatzmedium ein Stoffgemischt, welches Wasser oder Ammoniak enthält, so können Beimischungen von bis zu 50% anderer Stoffe möglich sein.As the additional medium is preferably a liquid additional medium, that is used an additional liquid. The additional medium can be based on water or ammonia. In other words, the additional medium contains water and / or ammonia. If the additional medium is a substance mixture which contains water or ammonia, admixtures of up to 50% of other substances may be possible.

Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 8 angegebenen Art zu schaffen, mittels welchem sich ein besonders verbrauchsgünstiger Betrieb der Verbrennungskraftmaschine auch bei hohen Lasten und Leistungen sowie ein besonders gutes Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine realisieren lassen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Zusatzmedium Ammoniak umfasst. Dadurch kann die vorteilhafte Verdampfungsenthalpie von Ammoniak genutzt werden, um eine Innenkühlung des Brennraums beziehungsweise des Zylinders ohne eine Anfettung zu realisieren.In order to provide a method specified in the preamble of claim 8 way, by means of which a particularly fuel-efficient operation of the internal combustion engine can be realized even at high loads and power and a particularly good response of the internal combustion engine, it is provided according to the invention that the additional medium comprises ammonia. As a result, the advantageous enthalpy of vaporization of ammonia can be used in order to realize internal cooling of the combustion chamber or of the cylinder without enrichment.

Bei beiden erfindungsgemäßen Verfahren kann die jeweilige Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Turbolader, insbesondere einen Abgasturbolader, umfassen, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine mit verdichteter Luft versorgbar ist. Der Abgasturbolader umfasst dabei eine Turbine, welche von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Durch die insbesondere zusätzliche Einspritzung des jeweiligen Zusatzmediums kann der Abgasmassenstrom an der Turbine erhöht werden. Darüber hinaus kann die Gaseigenschaft des Abgasmassenstroms insbesondere hinsichtlich der Wärmekapazität beeinflusst werden, so dass – ohne die Aufwendung von zusätzlichem Hauptkraftstoff, das heißt ohne Anfettung – die Leistung der Turbine erhöht und in der Folge ein besonders schnelles Anspringen des Abgasturboladers realisiert werden können. Der Abgasturbolader kann somit die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise den Zylinder (Brennraum) besonders gut und besonders schnell mit verdichteter Luft versorgen, so dass die Verbrennungskraftmaschine besonders schnell auf entsprechende Leistungs- beziehungsweise Drehmomentanforderungen reagieren und diese Anforderungen bereitstellen kann. Somit weist die Verbrennungskraftmaschine ein besonders gutes Ansprechverhalten auf.In both methods according to the invention, the respective internal combustion engine may comprise at least one turbocharger, in particular an exhaust gas turbocharger, by means of which the internal combustion engine can be supplied with compressed air. The exhaust gas turbocharger in this case comprises a turbine which can be driven by exhaust gas of the internal combustion engine. Due to the particular additional injection of the respective additional medium of the exhaust gas mass flow can be increased at the turbine. In addition, the gas property of the exhaust gas mass flow can be influenced in particular with regard to the heat capacity, so that - without the expenditure of additional main fuel, that is without enrichment - the performance of the turbine increases and subsequently Particularly fast starting of the exhaust gas turbocharger can be realized. The exhaust-gas turbocharger can thus supply the internal combustion engine or the cylinder (combustion chamber) particularly well and particularly quickly with compressed air, so that the internal combustion engine can react particularly quickly to corresponding power or torque requirements and can provide these requirements. Thus, the internal combustion engine has a particularly good response.

Auch das bei niedrigen Drehzahlen von der Verbrennungskraftmaschine bereitstellbare Drehmoment kann durch die erfindungsgemäßen Verfahren angehoben werden, wobei die sogenannte Scavenging-Strategie mit einer großen Ventilüberschneidung nicht erforderlich ist. Eine solch große Ventilüberschneidung, die vermieden werden kann, kann zu einem Überspülen von Frischluft führen, was die Abgasnachbehandlung und die Emission in der Verbrennungskraftmaschine beeinträchtigen kann.The torque which can be provided by the internal combustion engine at low rotational speeds can also be increased by the methods according to the invention, wherein the so-called scavenging strategy with a large valve overlap is not required. Such a large valve overlap, which can be avoided, can lead to a purging of fresh air, which can affect the exhaust aftertreatment and the emission in the internal combustion engine.

Sind mehrere Abgasturbolader und entsprechend mehrere Turbinen vorgesehen und ist ein entsprechender Übergangsbereich vorgesehen, in welchem von einem auf den anderen Abgasturbolader umgeschaltet wird, so kann durch die gezielte Applikation in einem solchen Übergangsbereich durch die Einspritzung beziehungsweise Einspritzungen des Zusatzmediums die Ladungsmenge im Zylinder (Brennraum) so beeinflusst werden, dass der in einem solchen Übergangsbereich üblicherweise erforderliche und eingangs geschilderte Zündwinkelrückzug sowie damit einhergehende Wirkungsgradverschlechterungen vermieden werden können.If a plurality of exhaust gas turbochargers and correspondingly a plurality of turbines are provided and a corresponding transition region is provided, in which one is switched over from one to the other exhaust gas turbocharger, then the amount of charge in the cylinder (combustion chamber) can be achieved by targeted application in such a transition region through the injection or injections of the additional medium. be influenced so that the usually required in such a transition region and initially described Zündwinkelrückzug and concomitant efficiency deterioration can be avoided.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sind besonders vorteilhaft verwendbar bei Verbrennungskraftmaschinen, welche als Dieselmotoren, Ottomotoren, Diesottomotoren oder anderweitige Motoren, die mit einem flüssigen Hauptkraftstoff als dem Hauptkraftstoff betrieben werden, ausgebildet sind. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens anzusehen und umgekehrt.The methods according to the invention can be used particularly advantageously in internal combustion engines which are designed as diesel engines, gasoline engines, diesel engines or other engines which are operated with a liquid main fuel as the main fuel. Advantageous embodiments of the first method according to the invention are to be regarded as advantageous embodiments of the second method according to the invention and vice versa.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sind besonders vorteilhaft bei Gasmotoren verwendbar, welche mit einem gasförmigen Kraftstoff als dem Hauptkraftstoff betrieben werden. Mittels des insbesondere flüssigen Zusatzmediums kann die Temperatur des Abgases bei Gasmotoren begrenzt beziehungsweise eingestellt werden, so dass die vom entsprechenden Gasmotor bereitstellbare Leistung gesteigert und gleichzeitig der Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen gering gehalten werden können.The methods according to the invention can be used particularly advantageously in gas engines which are operated with a gaseous fuel as the main fuel. By means of the particular liquid additional medium, the temperature of the exhaust gas can be limited or adjusted in gas engines, so that the achievable by the corresponding gas engine power increased while fuel consumption and CO 2 emissions can be kept low.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 ein Kennfeld einer als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten und mit einem Hauptkraftstoff betreibbaren Verbrennungskraftmaschine, welche gemäß einem Verfahren betrieben wird, bei welchem ein von dem Hauptkraftstoff unterschiedliches Zusatzmedium in wenigstens einen als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingebracht wird; 1 a characteristic diagram of a piston engine designed as a reciprocating internal combustion engine and operable with an internal combustion engine, which is operated according to a method in which a different from the main fuel auxiliary medium is introduced into at least one cylinder designed as a combustion chamber of the internal combustion engine;

2 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform; 2 a diagram illustrating the method according to a first embodiment;

3 ein Schaubild zur Veranschaulichung des Verfahrens gemäß einer zweiten Ausführungsform; 3 a diagram illustrating the method according to a second embodiment;

4 ein Schaubild zur Veranschaulichung der Wirkung des Verfahrens; und 4 a diagram illustrating the effect of the method; and

5 ein weiteres Schaubild zur Veranschaulichung der Wirkung des Verfahrens. 5 another graph illustrating the effect of the process.

1 bis 5 dienen zur Erläuterung unterschiedlicher Ausführungsformen eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und als Vier-Takt-Motor ausgebildet und umfasst wenigstens einen Brennraum, insbesondere in Form eines Zylinders. In dem Zylinder ist beispielsweise ein Kolben angeordnet, welcher relativ zu dem Zylinder translatorisch bewegbar ist. Die Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine umfasst eine Kurbelwelle, welche um eine Drehachse drehbar ist. Der Kolben ist dabei über ein Pleuel mit der Kurbelwelle gelenkig gekoppelt, so dass die translatorischen Bewegungen des Kolbens im Zylinder in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden können. 1 to 5 serve to explain different embodiments of a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a passenger car. The internal combustion engine is designed for example as a reciprocating internal combustion engine and as a four-stroke engine and comprises at least one combustion chamber, in particular in the form of a cylinder. In the cylinder, for example, a piston is arranged, which is translationally movable relative to the cylinder. The reciprocating internal combustion engine comprises a crankshaft which is rotatable about an axis of rotation. The piston is pivotally coupled via a connecting rod with the crankshaft, so that the translational movements of the piston in the cylinder can be converted into a rotational movement of the crankshaft.

Die vier Takte des Vier-Takt-Motors erstrecken sich dabei über zwei Umdrehungen der Kurbelwelle und somit über 720° Kurbelwinkel, was auch als Arbeitsspiel bezeichnet wird. Mit anderen Worten erstreckt sich ein Arbeitsspiel über 720° Kurbelwinkel und umfasst die vier Takte. Bei diesen vier Takten handelt es sich um Ansaugen von Luft in den Zylinder, wobei sich der Kolben von seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt. Daran schließen sich das Verdichten und Zünden eines in dem Zylinder aufgenommenen Gemisches als weiterer Takt an. Dabei bewegt sich der Kolben von seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt, wobei dieser obere Totpunkt als oberer Zündtotpunkt, Zünd-OT oder ZOT bezeichnet wird.The four strokes of the four-stroke engine extend over two revolutions of the crankshaft and thus over 720 ° crank angle, which also is called a working game. In other words, a working cycle extends over 720 ° crank angle and includes the four strokes. These four strokes are the suction of air into the cylinder, with the piston moving from its top dead center to its bottom dead center. This is followed by the compression and ignition of a mixture received in the cylinder as a further cycle. In this case, the piston moves from its bottom dead center to its top dead center, this top dead center is referred to as the top Zündtotpunkt, ignition TDC or ZOT.

Daran schließt sich der dritte Takt an, welcher als „Arbeiten” bezeichnet wird. Hierbei bewegt sich der Kolben wieder von seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt. Schließlich folgt das Ausschieben von Abgas aus dem Zylinder als vierter Takt, wobei sich der Kolben wieder von seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt. Dieser obere Totpunkt des vierten Takts wird als oberer Ladungswechseltotpunkt beziehungsweise als Ladungswechsel-OT bezeichnet. Das Abgas, das ausgeschoben wird, resultiert aus einer Verbrennung des Gemisches, welches wiederum aus dem Zünden des Gemisches resultiert.This is followed by the third bar, which is called "work". Here, the piston moves back from its top dead center to its bottom dead center. Finally, expulsion of exhaust gas from the cylinder follows as the fourth stroke, with the piston again moving from its bottom dead center to its top dead center. This top dead center of the fourth clock is referred to as the top charge cycle dead center or the charge exchange OT. The exhaust gas that is expelled results from combustion of the mixture, which in turn results from the ignition of the mixture.

Das genannte Gemisch umfasst zumindest Luft und einen Hauptkraftstoff, wobei das Gemisch aus Luft und Hauptkraftstoff auch als Luft-Kraftstoff-Verhältnis oder als Verbrennungsluftverhältnis λ bezeichnet wird. Bei dem Hauptkraftstoff handelt es sich beispielsweise um einen flüssigen Kraftstoff wie Diesel oder Benzin. Bei dem Hauptkraftstoff kann es sich auch um einen gasförmigen Kraftstoff handeln, so dass die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise als Gasmotor ausgebildet ist.Said mixture comprises at least air and a main fuel, wherein the mixture of air and main fuel is also referred to as air-fuel ratio or as a combustion air ratio λ. The main fuel is, for example, a liquid fuel such as diesel or gasoline. The main fuel may also be a gaseous fuel, so that the internal combustion engine is designed, for example, as a gas engine.

Im Rahmen des Ansaugens wird Luft beziehungsweise Frischluft in den Zylinder angesaugt. Das Zünden und Verbrennen erfolgt dabei in einem sogenannten gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, in welchem die Verbrennungskraftmaschine Leistung abgibt. Die Verbrennungskraftmaschine kann auch in einem Schleppbetrieb betrieben werden, in welchem die Verbrennungskraftmaschine Leistung aufnimmt und in welchem keine Zündung und keine Verbrennung im Zylinder erfolgt. Dabei wird die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise von Rädern des sich bewegenden Kraftwagens angetrieben. Unter „Arbeitsspiel” sind dabei zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle sowohl während des gefeuerten Betriebs als auch während des Schleppbetriebs zu verstehen.As part of the suction air or fresh air is sucked into the cylinder. The ignition and burning takes place in a so-called fired operation of the internal combustion engine, in which the internal combustion engine delivers power. The internal combustion engine can also be operated in a towing operation in which the internal combustion engine absorbs power and in which there is no ignition and no combustion in the cylinder. The internal combustion engine is driven for example by wheels of the moving motor vehicle. Under "working cycle" are two complete revolutions of the crankshaft both during the fired operation and during towing to understand.

Die Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens einen Abgasturbolader mit einer Turbine und einem Verdichter. Der Verdichter ist von der Turbine antreibbar, wobei die Turbine von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Der Verdichter kann die der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise dem Zylinder zuzuführende Luft verdichten. Die Verbrennungskraftmaschine kann auch wenigstens einen zweiten Abgasturbolader umfassen, dessen Turbine zu der Turbine des ersten Abgasturboladers parallel oder seriell geschaltet sein kann. Insbesondere bei einer Serienschaltung der Turbinen kann ein sogenannter Übergangsbereich vorgesehen sein, in welchem das Antreiben der in Strömungsrichtung des Abgases durch einen Abgastrakt stromauf der zweiten Turbine angeordneten ersten Turbine beendet und das Antreiben der stromab der ersten Turbine angeordneten zweiten Turbine gestartet wird. Mit anderen Worten wird die erste Turbine im Übergangsbereich sukzessive abgeschaltet und die zweite Turbine sukzessive zugeschaltet.The internal combustion engine comprises at least one exhaust gas turbocharger with a turbine and a compressor. The compressor is drivable by the turbine, wherein the turbine is driven by the exhaust gas of the internal combustion engine. The compressor can compress the internal combustion engine or the cylinder to be supplied air. The internal combustion engine may also include at least one second exhaust gas turbocharger, the turbine of which may be connected in parallel or in series with the turbine of the first exhaust gas turbocharger. In particular, in a series connection of the turbines, a so-called transition region may be provided in which the driving of the arranged in the flow direction of the exhaust gas through an exhaust tract upstream of the second turbine first turbine stops and driving the downstream of the first turbine arranged second turbine is started. In other words, the first turbine in the transition region is switched off successively and the second turbine is switched on successively.

Üblicherweise sind bei Verbrennungskraftmaschinen insbesondere bei hohen Lasten und Leistungen Maßnahmen erforderlich, um die Verbrennungskraftmaschine schadfrei betreiben zu können. Bei einer dieser Maßnahmen handelt es sich beispielsweise um das sogenannte Anfetten, wobei das Verbrennungsluftverhältnis kleiner als 1 ist. Dadurch wird jedoch der Kraftstoffverbrauch gegenüber einem Verbrennungsluftverhältnis von 1 oder größer 1 erhöht. Eine weitere dieser Maßnahmen wäre, den sogenannten Zündwinkel, bei welchem das Gemisch im Zylinder mittels einer Zündeinrichtung, insbesondere mittels einer Zündkerze, gezündet wird, zu verringern. Dadurch wird jedoch der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine beeinträchtigt, was sich wiederum negativ auf den Kraftstoffverbrauch auswirkt.Usually, in internal combustion engines, especially at high loads and power measures required to operate the internal combustion engine without damage can. One of these measures is, for example, the so-called enrichment, wherein the combustion air ratio is less than 1. However, this increases the fuel consumption over a combustion air ratio of 1 or greater than 1. A further of these measures would be to reduce the so-called ignition angle, at which the mixture in the cylinder is ignited by means of an ignition device, in particular by means of a spark plug. However, this affects the efficiency of the internal combustion engine, which in turn has a negative effect on fuel consumption.

Darüber hinaus kann es üblicherweise zu einem sogenannten Turboloch kommen. Das Turboloch bezeichnet die Zeitspanne, welche zwischen einer durch den Fahrer des Kraftwagens vorgegebenen Drehmomentanforderung und der tatsächlichen Bereitstellung des angeforderten Drehmoments durch die Verbrennungskraftmaschine liegt. Diese Zeitspanne ist somit eine Verzögerung, welche daraus resultiert, dass die Turbine beziehungsweise der Abgasturbolader erst hochlaufen, das heißt in ihrer Drehzahl erhöht werden muss, um die Drehmomentanforderung zu befriedigen.In addition, it can usually come to a so-called turbo lag. The turbo lag refers to the amount of time that exists between a torque request given by the driver of the motor vehicle and the actual provision of the requested torque by the internal combustion engine. This period of time is thus a delay, which results from the fact that the turbine or the exhaust gas turbocharger first run up, that is, must be increased in their speed in order to satisfy the torque request.

Der Fahrer gibt die Drehmomentanforderung beispielsweise durch Betätigen eines Fahrpedals des Kraftwagens vor. Dieses Fahrpedal wird üblicherweise auch als Gaspedal bezeichnet und ist in unterschiedliche Stellungen beispielsweise mittels eines Fußes des Fahrers bewegbar, wobei jede der Stellungen mit einer unterschiedlichen Drehmomentanforderung korrespondiert.The driver prescribes the torque request, for example, by actuating an accelerator pedal of the motor vehicle. This accelerator pedal is commonly referred to as an accelerator pedal and is movable in different positions, for example by means of a foot of the driver, each of the positions corresponding to a different torque request.

Die anhand der 1 bis 5 veranschaulichten Ausführungsformen des Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen es nun, auch bei hohen Lasten und Leistungen einen besonders verbrauchsgünstigen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine sowie ein besonders gutes Ansprechverhalten zu realisieren. Ein gutes Ansprechverhalten zeichnet sich dadurch aus, dass die genannte Verzögerung zwischen dem Vorgeben der Drehmomentanforderung und dem tatsächlichen Bereitstellen des Drehmoments besonders gering oder vermieden ist.The basis of the 1 to 5 illustrated embodiments of the method for Operating the internal combustion engine now make it possible to realize a particularly fuel-efficient operation of the internal combustion engine and a particularly good response even at high loads and outputs. Good response is characterized by the fact that said delay between the specification of the torque request and the actual provision of the torque is particularly low or avoided.

1 zeigt ein Diagramm 10, anhand dessen das Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine gezeigt ist. Auf der Abszisse 12 des Diagramms 10 ist die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise ihrer Abtriebswelle aufgetragen, während auf der Ordinate 14 die Last der Verbrennungskraftmaschine aufgetragen ist. Ein Verlauf 16 veranschaulicht den Zusammenhang zwischen der Drehzahl und der Last. Ein erster Teilbereich 18 des Kennfelds umfasst hohe Lasten bei relativ geringen Drehzahlen, wobei ein zweiter Teilbereich 20 hohe Lasten bei demgegenüber höheren Drehzahlen umfasst. 1 shows a diagram 10 , on the basis of which the characteristic diagram of the internal combustion engine is shown. On the abscissa 12 of the diagram 10 the speed of the internal combustion engine or its output shaft is plotted, while on the ordinate 14 the load of the internal combustion engine is applied. A course 16 illustrates the relationship between the speed and the load. A first subarea 18 The map includes high loads at relatively low speeds, with a second portion 20 high loads while higher speeds.

Um nun einen besonders verbrauchsgünstigen Betrieb bei hohen Lasten und Leistungen sowie ein sehr gutes Ansprechverhalten der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, mittels einer Einspritzeinrichtung der Verbrennungskraftmaschine ein von dem Hauptkraftstoff unterschiedliches Zusatzmedium auf Wasserbasis oder Ammoniakbasis in den Brennraum (Zylinder) einzubringen. Diese Einbringung erfolgt dabei mittels wenigstens einer Einspritzung des Zusatzmediums, wobei die Einspritzung beispielsweise mittels wenigstens eines Injektors der Einspritzeinrichtung durchgeführt wird. Das Zusatzmedium kann dabei stromauf des Zylinders beispielsweise in einen Einlasskanal oder in ein Saugrohr oder aber auch direkt in den Zylinder eingespritzt werden. Erfolgt die Einspritzung stromauf des Zylinders, so wird das Zusatzmedium von der in den Zylinder einströmenden Luft mitgenommen und in den Zylinder transportiert.In order to realize a particularly fuel-efficient operation at high loads and power and a very good response of the internal combustion engine, it is provided in the context of the method, by means of an injection device of the internal combustion engine different from the main fuel water-based or ammonia-based auxiliary medium in the combustion chamber (cylinder) contribute. This introduction takes place by means of at least one injection of the additional medium, wherein the injection is carried out for example by means of at least one injector of the injection device. The additional medium can be injected upstream of the cylinder, for example in an inlet channel or in a suction pipe or even directly into the cylinder. If the injection upstream of the cylinder, the additional medium is taken from the air flowing into the cylinder and transported into the cylinder.

Die Einspritzung des Zusatzmediums kann dabei im Schleppbetrieb, das heißt wenn keine Verbrennung im Zylinder stattfindet, durchgeführt werden. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Einspritzung des Zusatzmediums innerhalb eines Arbeitsspiels durchgeführt wird, wobei eine Einbringung von Hauptkraftstoff in den Zylinder innerhalb dieses Arbeitsspiels unterbleibt.The injection of the additional medium can be carried out in towing mode, that is to say when no combustion takes place in the cylinder. It can be provided that the injection of the additional medium is carried out within a working cycle, with a contribution of main fuel into the cylinder is omitted within this cycle.

Die Einspritzung kann während des gefeuerten Betriebs durchgeführt werden, wobei beispielsweise das Zusatzmedium zusätzlich zu dem Hauptkraftstoff in den Zylinder eingebracht wird. Mit anderen Worten sind dann sowohl der Hauptkraftstoff als auch das Zusatzmedium im Zylinder aufgenommen. Aus 1 ist erkennbar, dass die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums beispielsweise in den Teilbereichen 18, 20, insbesondere während des gefeuerten Betriebs, durchgeführt wird.The injection may be carried out during the fired operation, wherein, for example, the additional medium is introduced into the cylinder in addition to the main fuel. In other words, then both the main fuel and the additional medium are received in the cylinder. Out 1 It can be seen that the at least one injection of the additional medium, for example in the sub-areas 18 . 20 , in particular during fired operation.

Das Zusatzmedium kann pures Wasser oder purer Ammoniak, das heißt 100% Wasser oder 100% Ammoniak sein. Bei dem Zusatzmedium kann es sich auch um ein Stoffgemisch handeln, welches 50% Wasser beziehungsweise 50% Ammoniak umfasst, wobei eine Beimischung von 50% wenigstens eines anderen Mediums vorgesehen sein kann.The additional medium may be pure water or pure ammonia, ie 100% water or 100% ammonia. The additional medium may also be a substance mixture which comprises 50% water or 50% ammonia, it being possible for an admixture of 50% of at least one other medium to be provided.

Durch das Einbringen des Zusatzmediums in den Zylinder beziehungsweise Brennraum wird die vorzugsweise hohe Verdampfungsenthalpie und/oder die vorzugsweise hohe Wärmekapazität des Zusatzmediums genutzt, um eine Innenkühlung des Zylinders zu bewirken. Eine Anfettung sowie eine Reduzierung des Zündwinkels können so vermieden werden. Ferner kann die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums gezielt zur Erhöhung des Massenstroms und/oder der Wärmekapazität, beispielsweise des Abgases, an der Turbine genutzt werden, um bei niedrigen Drehzahlen und hohen Lasten (Teilbereich 18) das Drehmoment zu steigern, ohne den Motor mit einer großen Ventilüberschneidung betreiben zu müssen. Die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums kann ferner genutzt werden, um bei einer niedrigen Last einen erhöhten Massenstrom und/oder Wärmekapazität an der Turbine bereitzustellen, um dadurch ein besonders schnelles Ansprechen der Turbine beziehungsweise der Turbinen zu realisieren.By introducing the additional medium into the cylinder or combustion chamber, the preferably high enthalpy of vaporization and / or the preferably high heat capacity of the additional medium is used to effect internal cooling of the cylinder. An enrichment and a reduction of the ignition angle can be avoided. Furthermore, the at least one injection of the additional medium can be used specifically for increasing the mass flow and / or the heat capacity, for example of the exhaust gas, at the turbine, in order to operate at low speeds and high loads (partial area 18 ) to increase the torque without having to operate the engine with a large valve overlap. The at least one injection of the additional medium can also be used to provide an increased mass flow and / or heat capacity at the turbine at a low load, thereby realizing a particularly rapid response of the turbine or turbines.

Im ersten Teilbereich 18 wird die Einspritzung des Zusatzmediums beispielsweise zum Kühlen von heißem Restgas und zum Erhöhen des Massenstroms an der Turbine genutzt. Im zweiten Teilbereich 20 wird die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums beispielsweise zum Bauteilschutz genutzt, um ein Überschreiten eines Schwellenwerts durch die Abgastemperatur zu vermeiden. Dies ist dabei ohne ein Anfetten möglich.In the first part 18 the injection of the additional medium is used, for example, for cooling hot residual gas and for increasing the mass flow at the turbine. In the second part 20 the at least one injection of the additional medium is used, for example, for component protection in order to avoid exceeding a threshold value by the exhaust gas temperature. This is possible without enriching.

2 zeigt ein Diagramm 22, auf dessen Abszisse 24 die Einheit „Grad Kurbelwinkel”, das heißt die Drehstellungen der Kurbelwelle, aufgetragen ist bzw. sind. Aus 2 ist erkennbar, dass das Zusatzmedium mittels der Einspritzeinrichtung durch wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen 26, 28 in den Zylinder eingebracht werden kann. Vorliegend ist eine Mehrfacheinspritzung mit drei Einspritzungen 26, 28, 30 vorgesehen, wobei die Einspritzungen 26, 28, 30, welche auch als Teileinspritzungen bezeichnet werden, innerhalb eines Arbeitsspiels durchgeführt werden. Durch die jeweiligen Einspritzungen 26, 28, 30 wird eine jeweilige Menge beziehungsweise Teilmenge des Zusatzmediums eingespritzt und somit in den Zylinder eingebracht. In Summe ergeben die Mengen beziehungsweise Teilmengen eine sogenannte Gesamtmenge des Zusatzmediums. Wie aus 2 erkennbar ist, werden die Einspritzungen 26, 28, 30 des Zusatzmediums vollständig in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel bis einschließlich 0° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT durchgeführt. 2 shows a diagram 22 , on the abscissa 24 the unit "degree crank angle", that is, the rotational positions of the crankshaft, is applied or are. Out 2 it can be seen that the additional medium by means of the injection device by at least two spaced-apart injections 26 . 28 can be introduced into the cylinder. In the present case is a multiple injection with three injections 26 . 28 . 30 provided, with the injections 26 . 28 . 30 , which are also referred to as partial injections, to be performed within a working cycle. Through the respective injections 26 . 28 . 30 a respective amount or subset of the additional medium is injected and thus into the cylinder brought in. In sum, the quantities or subsets yield a so-called total amount of the additional medium. How out 2 recognizable, the injections become 26 . 28 . 30 of the additional medium is carried out completely in a range of including 380 ° crank angle up to and including 0 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt ZOT.

Mit anderen Worten werden die Einspritzungen 26, 28, 30 sowohl in dem genannten Bereich gestartet als auch beendet. Alternativ, beispielsweise bei lediglich einer Einspritzung des Zusatzmediums, kann vorgesehen sein, dass die Einspritzung in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT bis einschließlich 80° Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt ZOT insbesondere in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel bis einschließlich 0° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT und insbesondere in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel bis einschließlich 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT durchgeführt wird. Bei einer Einspritzung in einem Bereich von 380° Kurbelwinkel bis 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT wird saugsynchron beziehungsweise auch schon bis zu 20° Kurbelwinkel vor dem unteren Totpunkt die Einspritzung des Zusatzmediums durchgeführt, nicht jedoch in den Kompressionshub, welcher sich von 180° Kurbelwinkel bis 0° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT erstreckt.In other words, the injections 26 . 28 . 30 both started in the said area and terminated. Alternatively, for example, with only one injection of the additional medium, it may be provided that the injection in a range of including 380 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt ZOT up to and including 80 ° crank angle to the upper Zündtotpunkt ZOT especially in a range of including 380 ° crank angle to including 0 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt ZOT and in particular in a range of including 380 ° crank angle up to and including 180 ° crank angle is performed before the upper Zündtotpunkt ZOT. In an injection in a range of 380 ° crank angle to 180 ° crank angle before the top Zündototpunkt ZOT Saugsynchron or even up to 20 ° crank angle before bottom dead center, the injection of the additional medium is performed, but not in the compression stroke, which is 180 ° Crank angle to 0 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt ZOT extends.

Bei einer Mehrfacheinspritzung des Zusatzmediums, wobei zwei oder mehr Einspritzungen durchgeführt werden, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass eine erste Menge x des Zusatzmediums, welche in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel bis einschließlich 180° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT des Kolbens in den Zylinder eingebracht wird, größer ist als eine zweite Menge y des Zusatzmediums, welche in einem Bereich von einschließlich 180° Kurbelwinkel bis einschließlich 0° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT des Kolbens in den Zylinder eingebracht wird, und zwar unabhängig davon, wie viele Einspritzungen des Zusatzmediums innerhalb des einen Arbeitsspiels insgesamt durchgeführt werden. Die erste Menge x besteht gemäß 2 aus der Menge der Einspritzung 26 und einem Teil der Menge der Einspritzung 28, wobei die zweite Menge y aus einem anderen Teil der Menge der Einspritzung 28 und aus der Menge der Einspritzung 30 besteht.In a multiple injection of the additional medium, wherein two or more injections are performed, it is preferably provided that a first amount x of the additional medium, which in a range of including 380 ° crank angle up to and including 180 ° crank angle before the top Zündototpunkt ZOT of the piston in the Cylinder is introduced, is greater than a second quantity y of the additional medium, which is introduced in a range of including 180 ° crank angle up to 0 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt ZOT of the piston in the cylinder, regardless of how many injections of Additional medium to be performed within the one working game in total. The first set x exists according to 2 from the amount of injection 26 and part of the amount of injection 28 , wherein the second quantity y from another part of the amount of injection 28 and from the amount of injection 30 consists.

Im Rahmen des Verfahrens können eine Mehrfacheinspritzung des Hauptkraftstoffes und eine Einfacheinspritzung des Zusatzmediums erfolgen. Alternativ kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Verfahrens eine Einfacheinspritzung des Hauptkraftstoffes und eine Mehrfacheinspritzung des Zusatzmediums erfolgt. Ferner kann vorgesehen sein, dass im Rahmen des Verfahrens eine Mehrfacheinspritzung sowohl des Hauptkraftstoffes als auch des Zusatzmediums erfolgt.In the context of the method, a multiple injection of the main fuel and a single injection of the additional medium can take place. Alternatively it can be provided that in the context of the method, a single injection of the main fuel and a multiple injection of the additional medium takes place. Furthermore, it can be provided that in the context of the method, a multiple injection of both the main fuel and the additional medium takes place.

3 zeigt das Schaubild 22, in das ein mit Z bezeichneter Grad Kurbelwinkel eingetragen ist, zu dem das Gemisch im Zylinder gezündet wird. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Grad Kurbelwinkel Z um den Zündwinkel. 3 shows the graph 22 into which a degree of crank angle indicated by Z is entered, to which the mixture in the cylinder is ignited. In other words, the degree of crank angle Z is the firing angle.

In das Diagramm 22 gemäß 3 sind auch Einspritzungen 32, 34 des Hauptkraftstoffes eingetragen. Hierbei ist also eine Mehrfacheinspritzung des Hauptkraftstoffes mit zwei zeitlich voneinander beabstandeten Einspritzungen vorgesehen. Wie aus 3 erkennbar ist, ist auch eine Einspritzung 36 des Zusatzmediums vorgesehen. Der Hauptkraftstoff wird dabei mittels der Einspritzeinrichtung in den Zylinder eingebracht. Hierbei kann ein Injektor vorgesehen sein, mittels welchem der Kraftstoff stromauf des Zylinders oder vorzugsweise direkt in den Zylinder eingespritzt wird.In the diagram 22 according to 3 are also injections 32 . 34 of the main fuel. In this case, therefore, a multiple injection of the main fuel with two temporally spaced apart injections is provided. How out 3 is recognizable, is also an injection 36 provided the additional medium. The main fuel is introduced by means of the injection device into the cylinder. In this case, an injector can be provided, by means of which the fuel is injected upstream of the cylinder or preferably directly into the cylinder.

Wie aus 3 erkennbar ist, erfolgt durch die Einspritzung 34 eine Einbringung einer kleinen Menge des Hauptkraftstoffs in einem Bereich von einschließlich 30° Kurbelwinkel bis einschließlich 0° Kurbelwinkel vor dem Zündwinkel in den Zylinder, um dadurch eine sichere Entflammung einer im Zylinder aufgenommenen Zylindermasse zu gewährleisten.How out 3 is recognizable, takes place through the injection 34 an introduction of a small amount of the main fuel in a range of including 30 ° crank angle up to and including 0 ° crank angle before the firing angle in the cylinder, thereby ensuring a reliable ignition of a cylinder mass received in the cylinder.

Durch die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums kann auch eine Reinigung des Brennraums bewirkt werden. Bei einer solchen Reinigung handelt es sich um eine sogenannte Entkokung, in deren Rahmen Rußauftrag und Versottung abgebaut werden. Eine solche Einbringung des Zusatzmediums zum Reinigen des Brennraums kann als Einfach- oder Mehrfacheinspritzung erfolgen. Hierbei ist der Bereich, in dem eingespritzt werden kann, sowohl in der Ansaug- als auch in der Kompressionsphase möglich. Die Einspritzung kann auch sogar nach dem oberen Zündtotpunkt ZOT erfolgen. Beispielsweise kann die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums in einem Bereich von einschließlich 380° Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt ZOT bis einschließlich 80° Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt ZOT erfolgen.By the at least one injection of the additional medium also a cleaning of the combustion chamber can be effected. In such a cleaning is a so-called decoking, in the context of soot application and sooting are reduced. Such introduction of the additional medium for cleaning the combustion chamber can be done as a single or multiple injection. Here, the area in which can be injected, both in the intake and in the compression phase is possible. The injection can also take place even after the upper Zündtotpunkt ZOT. For example, the at least one injection of the additional medium in a range of including 380 ° crank angle before the upper Zündtotpunkt ZOT up to and including 80 ° crank angle after the upper Zündtotpunkt ZOT take place.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums zur Anhebung der Grundverdichtung der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird. Hierbei kann die Verdichtung um mindestens eine Einheit höher sein als bei Motoren mit gleicher Literleistung und/oder gleichem spezifischen Moment beziehungsweise Mitteldruck. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Einspritzung des Zusatzmediums im genannten Übergangsbereich der Abgasturbolader durchgeführt wird, um einer erhöhten Klopfneigung durch erhöhten Restgasgehalt entgegenzuwirken. Der Einsatz mehrerer, insbesondere seriell zueinander geschalteter, Abgasturbolader wird auch als mehrstufige Aufladung beziehungsweise als mehrstufiges Aufladesystem bezeichnet.Furthermore, it can be provided that the at least one injection of the additional medium is used to increase the basic compression of the internal combustion engine. Here, the compression by at least one unit higher than in engines with the same liter power and / or the same specific torque or medium pressure. Alternatively or additionally, it may be provided that the at least one injection of the additional medium is carried out in the transitional region of the exhaust-gas turbocharger in order to increase the tendency to knock due to increased residual gas content counteract. The use of several, in particular serially connected, exhaust gas turbocharger is also referred to as multi-stage charging or as a multi-stage supercharging system.

Das geschilderte Verfahren kann bei einem gasbetriebenen Motor, welcher mono- und/oder bivalent betreibbar ist, verwendet werden, um die Abgastemperatur zu senken.The described method can be used in a gas-powered engine, which is mono- and / or bivalent operable to lower the exhaust gas temperature.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Zusatzmedium, insbesondere mittels eines Injektors, stromauf des Zylinders, das heißt beispielsweise in das Saugrohr oder den Einlasskanal eingespritzt wird, wobei der Hauptkraftstoff durch Direkteinspritzung, beispielsweise im Rahmen einer Mehrfacheinspritzung und/oder im Rahmen einer Einfacheinspritzung, in den Zylinder eingebracht wird. Der Einspritzwinkel, das heißt die Drehstellung der Kurbelwelle, bei welcher das Zusatzmedium eingespritzt wird, kann hierbei ab dem Schließen der Einlassventile des vorangegangenen Takts beginnen und bis zum Schließen der Einlassventile des aktuellen Takts andauern.Alternatively or additionally, it may be provided that the additional medium, in particular by means of an injector upstream of the cylinder, that is, for example, injected into the intake manifold or the intake passage, wherein the main fuel by direct injection, for example in the context of a multiple injection and / or in the context of a single injection , is inserted into the cylinder. The injection angle, that is to say the rotational position of the crankshaft at which the additional medium is injected, can in this case begin from the closing of the intake valves of the preceding cycle and continue until the closing of the intake valves of the current cycle.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Einbringung des Zusatzmediums in mindestens zwei zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen unterteilt ist. Hierbei können eine vorgelagerte Einspritzung insbesondere bei noch geschlossenem Einlassventil und eine saugsynchrone Einspritzung insbesondere bei geöffnetem Einlassventil erfolgen.Alternatively or additionally, it may be provided that the introduction of the additional medium is subdivided into at least two injections spaced apart from one another in time. In this case, an upstream injection, in particular when the inlet valve is still closed, and an injection-synchronous injection can take place, in particular when the inlet valve is open.

Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Zusatzmedium vor der Einspritzung oder auch schon, bevor das Zusatzmedium unter Druck gesetzt wird, durch wenigstens einen Filter geleitet wird, mittels welchem Stoffe, insbesondere Schwebstoffe, aus dem Zusatzmedium gefiltert werden. Vorteilhafterweise sollten auch gelöste Salze aus dem Zusatzmedium entfernt werden, so dass Zusatzmedium frei von Schwebstoffen und/oder darin gelösten Salzen ist und diese nicht an der Verbrennung teilnehmen, wodurch insbesondere Partikelemissionen im Abgas gesenkt werden können.Furthermore, it is preferably provided that the additional medium before the injection or even before the additional medium is pressurized, is passed through at least one filter, by means of which substances, in particular suspended matter, are filtered out of the additional medium. Advantageously, dissolved salts should also be removed from the additional medium, so that additional medium is free of suspended particles and / or salts dissolved therein and they do not take part in the combustion, whereby in particular particulate emissions in the exhaust gas can be reduced.

Anhand von 4 sind Wirkungen des Verfahrens veranschaulicht. Ein Verlauf 38 in 4 veranschaulicht die Stellung des Fahrpedals. Ein Verlauf 40 veranschaulicht den Abgasmassenstrom an der Turbine bei Durchführen des Verfahrens. Ein gestrichelter Verlauf 42 veranschaulicht den Abgasmassenstrom an der Turbine, wenn das Verfahren nicht durchgeführt, das heißt wenn kein Zusatzmedium in den Zylinder eingebracht wird, wie es bei konventionellen Verbrennungskraftmaschinen der Fall ist.Based on 4 effects of the method are illustrated. A course 38 in 4 illustrates the position of the accelerator pedal. A course 40 illustrates the exhaust mass flow at the turbine in performing the method. A dashed course 42 illustrates the exhaust gas mass flow at the turbine when the process is not performed, that is when no additional fluid is introduced into the cylinder, as is the case with conventional internal combustion engines.

Schließlich veranschaulicht ein Verlauf 44 den von dem Abgasturbolader beziehungsweise dessen Verdichter bereitstellbaren Ladedruck beim Durchführen des Verfahrens. Ein gestrichelter Verlauf 46 veranschaulicht den Ladedruck, wenn kein Zusatzmedium eingebracht wird. Ein Sprung beziehungsweise eine Stufe im Verlauf 38 veranschaulicht, dass der Fahrer das Gaspedal plötzlich betätigt, um dadurch plötzlich ein höheres Drehmoment von der Verbrennungskraftmaschine anzufordern als vor dem Betätigen des Gaspedals. Durch diese plötzliche Erhöhung der Drehmomentanforderung steigen der Massenstrom an der Turbine sowie der Ladedruck, um die Drehmomentanforderung befriedigen zu können. Wie aus 4 erkennbar ist, kommt es beim Durchführen des Verfahrens zu einer wesentlich schnelleren Erhöhung des Massenstroms und des Ladedrucks, so dass die Drehmomentanforderung besonders kurze Zeit nach dem Betätigen des Fahrpedals befriedigt werden kann. Das Turboloch kann gegenüber den Verläufen 42, 46 vermieden oder zumindest gering gehalten werden.Finally, a history illustrates 44 the charge pressure that can be provided by the exhaust-gas turbocharger or its compressor when carrying out the method. A dashed course 46 illustrates the boost pressure when no additional media is introduced. A jump or a step in the course 38 illustrates that the driver suddenly actuates the accelerator pedal, thereby suddenly requesting a higher torque from the internal combustion engine than before the operation of the accelerator pedal. This sudden increase in torque demand increases turbine mass flow and boost pressure to meet torque demand. How out 4 can be seen, it comes to carrying out the process to a much faster increase in the mass flow and the boost pressure, so that the torque request can be satisfied very short time after pressing the accelerator pedal. The turbo lag can be compared to the gradients 42 . 46 be avoided or at least kept low.

5 veranschaulicht das Verhalten im Übergangsbereich der Abgasturbolader bei einer mehrstufigen Aufladung. Ein Verlauf 48 veranschaulicht dabei den Abgasgegendruck, ein Verlauf 50 die Restgasrate, ein durchgezogener Verlauf 52 die Schwerpunktlage der Verbrennung und ein Verlauf 54 die Menge des Zusatzmediums. Der Übergangsbereich ist in 5 mit 58 bezeichnet. Die Verläufe 48, 50, 52 und 54 beziehen sich dabei auf das Durchführen des Verfahrens, bei welchem also mittels wenigstens einer Einspritzung das Zusatzmedium in den Zylinder während des Übergangsbereichs 58 eingebracht wird. Ein gestrichelter Verlauf 56 bezieht sich dabei auf ein konventionelles Verfahren, bei dem kein Zusatzmedium während des Übergangsbereichs 56 in den Zylinder eingebracht wird. 5 illustrates the behavior in the transition region of the turbocharger in a multi-stage charging. A course 48 illustrates the exhaust back pressure, a course 50 the residual gas rate, a solid course 52 the center of gravity of the combustion and a course 54 the amount of additional medium. The transition area is in 5 With 58 designated. The courses 48 . 50 . 52 and 54 In this case, reference is made to performing the method, in which case by means of at least one injection, the additional medium enters the cylinder during the transitional region 58 is introduced. A dashed course 56 refers to a conventional method in which no additional medium during the transition region 56 is introduced into the cylinder.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011015628 A1 [0008] DE 102011015628 A1 [0008]
  • US 7730872 B2 [0009] US 7730872 B2 [0009]

Claims (11)

Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Zylinder und einen in dem Zylinder relativ zu diesem translatorisch bewegbar aufgenommen Kolben aufweisenden, als Vier-Takt-Motor ausgebildeten und mit einem Hauptkraftstoff, welcher mittels einer Einspritzeinrichtung in den Zylinder einbringbar ist, betreibbaren Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei welchem wenigstens ein von dem Hauptkraftstoff unterschiedliches Zusatzmedium mittels der Einspritzeinrichtung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine in den Zylinder durch wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen (26, 28) eingebracht wird, welche innerhalb eines Arbeitsspiels der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzungen (26, 28) jeweils zumindest teilweise in einem Bereich von einschließlich 380 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens bis einschließlich 80 Grad Kurbelwinkel nach dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens durchgeführt werden.Method for operating a reciprocating internal combustion engine, which is designed as a four-stroke engine and has a main fuel which can be introduced into the cylinder by means of an injection device, at least one cylinder and a piston accommodated in the cylinder in a translationally movable manner relative thereto at least one of the main fuel different auxiliary medium by means of the injection device of the reciprocating internal combustion engine into the cylinder by at least two temporally spaced apart injections ( 26 . 28 ), which are performed within a working cycle of the reciprocating internal combustion engine, characterized in that the injections ( 26 . 28 ) are each performed at least partially in a range of including 380 degrees crank angle before the ignition top dead center (ZOT) of the piston up to and including 80 degrees crank angle after the top Zündtotpunkt (ZOT) of the piston. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzungen jeweils zumindest teilweise in einem Bereich von einschließlich 380 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 0 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens durchgeführt werden.A method according to claim 1, characterized in that the injections are each performed at least partially in a range of including 380 degrees crank angle up to and including 0 degrees crank angle before the top Zündtotpunkt (ZOT) of the piston. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzungen jeweils zumindest teilweise in einem Bereich von einschließlich 380 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 180 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens durchgeführt werden.A method according to claim 2, characterized in that the injections are each performed at least partially in a range of including 380 degrees crank angle up to and including 180 degrees crank angle before the top Zündtotpunkt (ZOT) of the piston. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Menge (x) des Zusatzmediums, welche in einem Bereich von einschließlich 380 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 180 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens in den Zylinder eingebracht wird, größer ist als eine zweite Menge (y) des Zusatzmediums, welche in einem Bereich von einschließlich 180 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 0 Grad Kurbelwinkel vor dem oberen Zündtotpunkt (ZOT) des Kolbens in den Zylinder eingebracht wird.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that a first amount (x) of the additional medium which is introduced in a range of including 380 degrees crank angle up to and including 180 degrees crank angle before the top Zündtotpunkt (ZOT) of the piston in the cylinder , is greater than a second amount (y) of the supplemental medium, which is introduced into the cylinder in a range of including 180 degrees crank angle up to and including 0 degrees crank angle before the top Zündtotpunkt (ZOT) of the piston. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptkraftstoff in den Zylinder innerhalb des Arbeitsspiels durch wenigstens zwei zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen (32, 34) eingebracht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the main fuel in the cylinder within the working cycle by at least two temporally spaced apart injections ( 32 . 34 ) is introduced. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Menge des Hauptkraftstoffs in den Zylinder innerhalb des Arbeitsspiels durch wenigstens eine Einspritzung (34) eingebracht wird, welche in einem Bereich von einschließlich 30 Grad Kurbelwinkel bis einschließlich 0 Grad Kurbelwinkel vor einem Zündwinkel (Z), bei welchem ein Gemisch im Zylinder gezündet wird, durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an amount of the main fuel in the cylinder within the working cycle by at least one injection ( 34 ) is performed, which is performed in a range of including 30 degrees crank angle up to and including 0 degrees crank angle before a firing angle (Z), in which a mixture is ignited in the cylinder. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium Wasser und/oder Ammoniak umfasst.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the additional medium comprises water and / or ammonia. Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Brennraum aufweisenden und mit einem Hauptkraftstoff, welcher mittels einer Einspritzeinrichtung in den Brennraum einbringbar ist, betreibbaren Verbrennungskraftmaschine, bei welchem wenigstens ein von dem Hauptkraftstoff unterschiedliches Zusatzmedium mittels der Einspritzeinrichtung der Verbrennungskraftmaschine in den Brennraum eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium Ammoniak umfasst.Method for operating an internal combustion engine which has at least one combustion chamber and can be introduced into the combustion chamber by means of an injection device, in which at least one additional medium different from the main fuel is introduced into the combustion chamber by means of the injection device of the internal combustion engine, characterized in that the additional medium comprises ammonia. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einbringen des Zusatzmediums eine Reinigung des Zylinders bzw. Brennraums und/oder eine Anhebung einer Grundverdichtung der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine bzw. Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Erhöhung eines Massenstroms und einer Wärmekapazität an einer Turbine eines Abgasturboladers der Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine bzw. Verbrennungskraftmaschine und/oder eine Absenkung der Abgastemperatur bewirkt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that by introducing the additional medium, a cleaning of the cylinder or combustion chamber and / or an increase in a basic compression of the reciprocating internal combustion engine or internal combustion engine and / or an increase of a mass flow and a heat capacity of a turbine an exhaust gas turbocharger of the reciprocating internal combustion engine or internal combustion engine and / or a lowering of the exhaust gas temperature is effected. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium zusätzlich zu dem Hauptkraftstoff, insbesondere in einem gefeuerten Betrieb, in den Zylinder bzw. Brennraum eingebracht wird oder dass das Zusatzmedium, insbesondere in einem geschleppten Betrieb, in den Zylinder bzw. Brennraum eingebracht wird, wobei ein Einbringen des Hauptkraftstoffs in den Zylinder bzw. Brennraum innerhalb des Arbeitsspiels unterbleibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the additional medium in addition to the main fuel, in particular in a fired operation, is introduced into the cylinder or combustion chamber or that the additional medium, in particular in a towed operation, introduced into the cylinder or combustion chamber is, with an introduction of the main fuel into the cylinder or combustion chamber is omitted within the working cycle. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusatzmedium frei von Schwebstoffen und/oder darin gelösten Salzen ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the additional medium is free of suspended solids and / or dissolved therein salts.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014017124A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-25 Man Diesel & Turbo Se Method and control device for operating an engine
DE102017201805A1 (en) 2016-02-26 2017-08-31 Ford Global Technologies, Llc Method for injecting an additional medium into the cylinder of a spark-ignited internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method
DE102017006263A1 (en) 2017-07-01 2019-01-03 Daimler Ag Method for operating a spark-ignited internal combustion engine of a motor vehicle
DE102017217201B3 (en) 2017-09-27 2019-01-17 Ford Global Technologies, Llc Direct injection spark-ignited internal combustion engine with intake manifold injection for injecting an additional medium and method for operating such an internal combustion engine
DE102017120512A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-07 Keyou GmbH Method for operating a gas engine, in particular a hydrogen engine, in particular for a motor vehicle
DE102017218673A1 (en) * 2017-10-19 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating an internal combustion engine, internal combustion engine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7730872B2 (en) 2005-11-30 2010-06-08 Ford Global Technologies, Llc Engine with water and/or ethanol direct injection plus gas port fuel injectors
DE102011015628A1 (en) 2010-10-07 2012-04-12 Daimler Ag Operating procedures with water injection

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7730872B2 (en) 2005-11-30 2010-06-08 Ford Global Technologies, Llc Engine with water and/or ethanol direct injection plus gas port fuel injectors
DE102011015628A1 (en) 2010-10-07 2012-04-12 Daimler Ag Operating procedures with water injection

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014017124A1 (en) * 2014-11-20 2016-05-25 Man Diesel & Turbo Se Method and control device for operating an engine
DE102017201805A1 (en) 2016-02-26 2017-08-31 Ford Global Technologies, Llc Method for injecting an additional medium into the cylinder of a spark-ignited internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method
DE102017006263A1 (en) 2017-07-01 2019-01-03 Daimler Ag Method for operating a spark-ignited internal combustion engine of a motor vehicle
DE102017120512A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-07 Keyou GmbH Method for operating a gas engine, in particular a hydrogen engine, in particular for a motor vehicle
US11268460B2 (en) 2017-09-06 2022-03-08 Keyou GmbH Method for operating a gas engine
DE102017120512B4 (en) 2017-09-06 2022-09-29 Keyou GmbH Method of operating a hydrogen engine for a motor vehicle
DE102017217201B3 (en) 2017-09-27 2019-01-17 Ford Global Technologies, Llc Direct injection spark-ignited internal combustion engine with intake manifold injection for injecting an additional medium and method for operating such an internal combustion engine
DE102017218673A1 (en) * 2017-10-19 2019-04-25 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating an internal combustion engine, internal combustion engine

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