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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug wie beispielsweise einen Kraftwagen, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2004 002 923 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Brennraum auf, welcher mit Kraftstoff, insbesondere flüssigem Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine versorgbar und beispielsweise als Zylinder ausgebildet ist. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst ferner wenigstens einen dem Brennraum zugeordneten Einlasskanal, über welchen dem Brennraum Luft zuführbar ist. Die Luft wird auch als Verbrennungsluft bezeichnet, da sie mit dem Kraftstoff ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet, welches verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist ferner wenigstens ein in dem Einlasskanal angeordnetes und den Einlasskanal zumindest bereichsweise in wenigstens zwei Kanalteile unterteilendes Luftleitelement auf, welches wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweist. Beispielsweise sind die Kanalteile von der Luft durchströmbar. Das Luftleitelement wird genutzt, um die Luft besonders vorteilhaft dem Brennraum zuführen zu können.
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Ferner offenbart die
DE 102 00 664 A1 einen Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Einlass- oder Auslassventil, einem mittels des Ventils verschließbaren Einlass- beziehungsweise Auslasskanal und einem Ventilsitz mit Ventilsitzring. Dabei ist es vorgesehen, dass der Ventilsitzring in mindestens einem Bereich wasserdurchlässig ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist, ist erfindungsgemäß wenigstens ein Einspritzelement vorgesehen, mittels welchem ein von dem Kraftstoff unterschiedliches und vorzugsweise flüssiges Kühlmedium zum Kühlen der Luft in den Einlasskanal, insbesondere direkt, einspritzbar ist. Mit anderen Worten ist das Einspritzelement dazu ausgebildet, das von dem Kraftstoff unterschiedliche und vorzugsweise flüssige Kühlmedium an wenigstens einer in dem Einlasskanal angeordneten Stelle in den Einlasskanal einzuspritzen, sodass die dem Brennraum zuzuführende Luft, welche auch als Verbrennungsluft bezeichnet wird, mittels des Kühlmediums gekühlt wird.
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Mittels des Luftleitelements kann die Strömung der Luft durch den Einlasskanal und insbesondere in den Brennraum vorteilhaft beeinflusst werden, sodass sich eine besonders vorteilhafte Ladungsbewegung realisieren lässt. Durch die Einspritzung des Kühlmediums in die Verbrennungsluft kann diese besonders effektiv gekühlt werden, sodass insbesondere im Zusammenspiel mit der vorteilhaften Ladungsbewegung ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
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Der Erfindung liegt dabei insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: Bedingt durch den ungebrochenen Trend des Downsizings zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes steigen das spezifische Drehmoment und die spezifische Leistung von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren, immer weiter an. Ermöglicht wird dies unter anderem durch eine Aufladung der beispielsweise mit einer Direkteinspritzung ausgestatteten Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Unter der Aufladung ist zu verstehen, dass die dem Brennraum zuzuführende Luft mittels wenigstens eines Verdichters verdichtet wird, sodass die Luft auch als Ladeluft bezeichnet wird. Beispielsweise erfolgt die Aufladung mittels wenigstens eines Abgasturboladers, welcher wenigstens einen Verdichter zum Verdichten der Luft und wenigstens einen von Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbare Turbine aufweist, mittels welcher der Verdichter antreibbar ist.
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Um im aufgeladenen Betrieb einen günstigen Wirkungsgrad – und damit einen niedrigen Kraftstoffverbrauch – erreichen zu können, sollte der Motor mit einer günstigen Verbrennungsschwerpunktlage betrieben werden. Dazu ist eine wirkungsvolle Kühlung der vorzugsweise verdichteten Luft von besonderer Bedeutung, die bedingt durch das Streben, das Verdichtungsverhältnis mit dem Ziel einer weiteren Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs zu erhöhen, zunehmend an Bedeutung gewinnt. Darüber hinaus ist das darstellbare maximale Drehmoment – insbesondere bei höherer Motordrehzahl – durch bauteilspezifische Grenztemperaturen begrenzt. Hieraus ergibt sich neben der Möglichkeit, die Verbrennungsschwerpunktlage in Richtung früh zu verschieben – sofern dies möglich ist – ein Bedarf für zusätzliche Kühlmaßnahmen. Sowohl mit steigendem spezifischem Drehmoment und steigender spezifischer Last des Motors als auch durch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses steigt der Kühlungsbedarf der vorzugsweise verdichteten Luft und/oder des Brennraums weiter an.
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Die Kühlung der verdichteten Luft wird auch als Ladeluftkühlung bezeichnet. Dabei ist es bekannt, die Ladeluftkühlung mittels wenigstens eines Ladeluftkühlers zu realisieren, welcher von der verdichteten Luft durchströmt wird und dieser damit Wärme entzieht. Die Wärme wird von dem als Wärmetauscher fungierenden Ladeluftkühler dann direkt an die Umgebung oder an ein den Wärmetauscher durchströmendes Kühlmedium eines Nieder-Temperaturkreislaufs abgegeben. Es wird folglich zwischen der sogenannten direkten und indirekten Ladeluftkühlung unterschieden.
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Die Überschreitung von bauteilspezifischen Grenztemperaturen bei hohen Lasten wird heute durch die Anreicherung des Kraftstoff-Luft-Gemisches verhindert. Der zu Kühlungszwecken zusätzlich eingespritzte Kraftstoff führt aufgrund des Sauerstoffmangels zu einem erhöhten Schadstoffausstoß, der insbesondere durch zukünftige Abgasgesetzgebungen als kritisch zu bewerten ist. Eine heute bekannte Alternative stellt die Verwendung höherwertiger Werkstoffe oder der Einsatz optimierter Kühleinrichtungen auf der heißen Seite der Verbrennungskraftmaschine dar, beispielsweise realisierbar durch einen gekühlten Abgaskrümmer, ein gekühltes Turbinengehäuse der Turbine des Abgasturboladers und/oder dergleichen.
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Eine besonders effektive Möglichkeit zur Kühlung der Verbrennungsluft und der Prozesstemperatur stellt die Einspritzung des von dem Kraftstoff unterschiedlichen Kühlmediums in die vorzugsweise verdichtete Verbrennungsluft dar. Durch diese Maßnahme wird der Verbrennungsluft durch die hohe spezifische Wärmekapazität und die Verdampfung des Kühlmediums Wärme entzogen. Neben der Reduzierung des Risikos einer klopfenden Verbrennung kann darüber hinaus auf etwaige Vorentflammungen reagiert oder diesen vorgebeugt werden. Ferner ist es denkbar, das Kühlmedium in einem überstöchiometrischen Betrieb des Motors in die Verbrennungsluft einzubringen, insbesondere einzuspritzen. Insbesondere ist es denkbar, als das das Kühlmedium zumindest eine Flüssigkeit wie beispielsweise umfasst, wobei dieses Wasser beispielsweise an Bord des Kraftfahrzeugs gewonnen werden kann und somit nicht oder nicht übermäßig extern nachgefüllt werden muss.
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Das Einspritzelement ist eine Einspritzkomponente zur Zufuhr des Kühlmediums in die Verbrennungsluft, wobei das Einspritzelement auch als Gemischbildner bezeichnet wird. Dieser Gemischbildner kann in einer Luftstrecke zwischen einem Luftfilter und einem dem Einlasskanal zugeordneten Einlassventil der Verbrennungskraftmaschine, im Brennraum oder auch zwischen wenigstens einem Auslassventil und dem Turbinengehäuse der Turbine des Abgasturboladers angeordnet sein. Ist der Gemischbildner beispielsweise im Brennraum angeordnet, so kann dadurch eine Direkteinspritzung des Kühlmediums realisiert werden, sodass das Kühlmedium direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
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Um den Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Lasten weiter zu reduzieren, können moderne Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Ottomotoren, zur Steigerung der Ladungsbewegung bei niedrigen Lasten beispielsweise mit einer variablen Ladungsbewegungsklappe ausgerüstet sein. Ist diese Ladungsbewegungsklappe nicht in unmittelbarer Nähe zu den Einlassventilen angebracht, bedarf es zur Steigerung der Ladungsbewegung eines Luftleitelements, welches beispielsweise als Luftleitblech ausgebildet ist. Durch das Luftleitelement ist der dem Brennraum zugeordnete Einlasskanal beispielsweise horizontal in einem oberen und einem unteren Kanalteil aufgeteilt. Aus dem Einsatz des Luftleitelements und der einlassventilnahen Einspritzung des Kühlmediums mittels des Einspritzelements kann sich ein Zielkonflikt ergeben, da die Gemischbildung in dieser Konstellation beeinträchtigt werden kann. Eine solche Beeinträchtigung kann bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine jedoch vermieden werden, da das Luftleitelement die wenigstens eine Durchgangsöffnung aufweist, welche beispielsweise von der Luft durchströmbar ist.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Durchgangsöffnung des Luftleitelements genutzt wird, um einen ersten Teil des Kühlmediums in einen ersten der Kanalteile und einen zweiten Teil des Kühlmediums durch die Durchgangsöffnung hindurch in den zweiten Kanalteil einzubringen, wodurch sich der oben genannte Zielkonflikt vermeiden lässt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem in einem Einlasskanal angeordneten Luftleitelement, und mit wenigstens einem Einspritzelement, mittels welchem ein Kühlmedium zum Kühlen von Luft in den Einlasskanal einspritzbar ist.
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Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise eine Komponente eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens wie beispielsweise eines Personenkraftwagens, ist. Die Verbrennungskraftmaschine ist als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und umfasst hierbei wenigstens einen Brennraum 12, welcher beispielsweise als Zylinder ausgebildet ist. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Ottomotor ausgebildet. Der Brennraum 12 ist mit flüssigem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 versorgbar. Hierzu ist dem Brennraum 12 ein Injektor 14 zugeordnet, mittels welchem der Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 direkt in den Brennraum 12 einspritzbar ist beziehungsweise eingespritzt wird.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ferner wenigstens einen dem Brennraum 12 zugeordneten Einlasskanal 16 auf, über welchen dem Brennraum 12 Luft zuführbar ist. Die Luft wird auch als Verbrennungsluft bezeichnet, da sie mit dem dem Brennraum 12 zugeführten Kraftstoff ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet, welches beispielsweise gezündet und verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner wenigstens einen dem Brennraum 12 zugeordneten Auslasskanal 18, über welchen das Abgas aus dem Brennraum 12 abgeführt werden kann. Das Abgas kann somit aus dem Brennraum 12 aus- und in den Auslasskanal 18 einströmen. Der Einlasskanal 16 ist dabei Bestandteil eines Einlasstrakts, welcher von der Luft durchströmbar ist. Der Auslasskanal ist Bestandteil eines Abgastrakts, welcher von dem Abgas durchströmbar ist.
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Dem Einlasskanal 16 ist ein erstes Gaswechselventil in Form eines Einlassventils 20 zugeordnet, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. In der Schließstellung wird der Einlasskanal 16 mittels des Einlassventils 20 fluidisch versperrt, sodass die Luft nicht aus dem Einlasskanal 16 in den Brennraum 12 einströmen kann. In der Offenstellung gibt das Einlassventil 20 den Einlasskanal 16 zumindest teilweise frei, sodass die Luft den Einlasskanal 16 durchströmen und von dem Einlasskanal 16 in den Brennraum 12 einströmen kann. Analog dazu ist dem Auslasskanal 18 ein zweites Gaswechselventil in Form eines Auslassventils 22 zugeordnet, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere rotatorisch, bewegbar ist. In der Schließstellung wird der Auslasskanal 18 mittels des Auslassventils 22 fluidisch versperrt, sodass kein Gas aus dem Brennraum 12 in den Auslasskanal 18 strömen kann. In der Offenstellung gibt das Auslassventil 22 den Auslasskanal 18 frei, sodass Gas, insbesondere das Abgas, aus dem Brennraum 12 in den Auslasskanal 18 strömen kann. Die Gaswechselventile dienen dem Steuern des Gas- beziehungsweise Ladungswechsels des Brennraums 12.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner wenigstens ein Luftleitelement 24, welches zumindest teilweise in dem Einlasskanal 16 angeordnet ist. Mittels des Luftleitelements 24 ist der Einlasskanal 16 zumindest bereichsweise in einen ersten Kanalteil 26 und in einen zweiten Kanalteil 28 unterteilt. Diese Unterteilung erfolgt vorliegend zumindest im Wesentlichen horizontal, sodass der Kanalteil 26 ein unterer Kanalteil und der Kanalteil 28 ein oberer Kanalteil ist, welcher beispielsweise in Fahrzeughochrichtung oberhalb des Kanalteils 26 angeordnet ist. Ferner weist das Luftleitelement 24 wenigstens eine Durchgangsöffnung 30 auf, welche beispielsweise von der den Einlasskanal 16 durchströmenden Luft durchströmt werden kann.
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Stromauf des Luftleitelements 24 beziehungsweise des Einlasskanals 16 ist in dem Einlasstrakt eine bewegbare, insbesondere verschwenkbare oder drehbare, Ladungsbewegungsklappe 32 angeordnet. Die Ladungsbewegungsklappe 32 ist variabel. Dies bedeutet, dass die Ladungsbewegungsklappe 32 in unterschiedliche Stellungen bewegt werden kann. Beispielsweise ist die Ladungsbewegungsklappe 32 zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar. In der Schließstellung versperrt die Ladungsbewegungsklappe 32 beispielsweise den Kanalteil 26 und gibt den Kanalteil 28 frei, sodass beispielsweise die den Einlasstrakt durchströmende Luft von stromauf des Einlasskanals 16 zunächst nur in den Kanalteil 28, nicht jedoch in den Kanalteil 26 strömen kann. in der Offenstellung gibt die Ladungsbewegungsklappe 32 beispielsweise sowohl den Kanalteil 28 als auch den Kanalteil 26 frei, sodass die Luft von stromauf des Einlasskanals 16 kommend sowohl in den Kanalteil 28 als auch in den Kanalteil 26 einströmen kann. Vorzugsweise ist das Luftleitelement 24 dazu ausgebildet, eine Tumbleströmung der von dem Einlasskanal 16 in den Brennraum 12 einströmenden Luft zu bewirken, sodass die Luft beispielsweise mit einer durch das Luftleitelement 24 bewirkten Tumbleströmung in den Brennraum 12 einströmt. Mittels des Luftleitelements 24 und insbesondere mittels der bewegbaren Ladungsbewegungsklappe 32 kann die Strömung der Luft durch den Einlasskanal 16 und insbesondere in den Brennraum 12 bedarfsgerecht beeinflusst, das heißt variiert werden, sodass sich beispielsweise eine besonders vorteilhafte Ladungsbewegung realisieren lässt.
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Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 zu realisieren, ist wenigstens ein Einspritzelement 34 vorgesehen, mittels welchem ein von dem Kraftstoff unterschiedliches und beispielsweise als Kühlflüssigkeit ausgebildetes Kühlmedium zum Kühlen der Verbrennungsluft direkt in den Einlasskanal 16 einspritzbar ist. Dies bedeutet, dass mittels des Einspritzelements 34 das genannte Kühlmedium an einer in dem Einlasskanal 16, insbesondere in dem Kanalteil 26, angeordneten Stelle S in den Einlasskanal 16 einspritzbar ist, sodass die Verbrennungsluft mittels des Kühlmediums gekühlt wird.
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Aus der Fig. ist erkennbar, dass das Einspritzelement 34 dazu ausgebildet ist, einen ersten Teil des Kühlmediums in den ersten Kanalteil 26 und einen zweiten Teil des Kühlmediums durch die Durchgangsöffnung 30 hindurch in den zweiten Kanalteil 28 einzuspritzen. Hierzu ist das Einspritzelement 34 dazu ausgebildet, wenigstens einen ersten Strahl 36 des Kühlmediums und wenigstens einen zweiten Strahl 38 des Kühlmediums auszuspritzen, und, insbesondere direkt, in den Einlasskanal 16 einzuspritzen. Beispielsweise wird der erste Strahl 36 durch eine erste Ausspritzöffnung des Einspritzelements 34 und der zweite Strahl 38 durch eine zweite Ausspritzöffnung des Einspritzelements 34 aus diesem ausgespritzt.
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Das Einspritzelement 34, insbesondere die Strahlen 36 und 38 beziehungsweise die Ausspritzöffnungen sind derart ausgerichtet, dass der Strahl 36, zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Kanalteil 26 eingespritzt wird und dass der zweite Strahl 38 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durch die Durchgangsöffnung 30 hindurch in den zweiten Kanalteil 28 eingespritzt wird. Wie aus der Fig. erkennbar ist, ist der jeweilige Strahl 36 beziehungsweise 38 beispielsweise als Kegel ausgebildet, sodass der jeweilige Strahl 36 beziehungsweise 38 auch als Strahlkegel bezeichnet wird.
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Das Einspritzelement 34 ist somit eine Vorrichtung zur ventilnahen Einspritzung des Kühlmediums in die Verbrennungsluft der Verbrennungskraftmaschine 10, die zur Steigerung der Ladungsbewegung mit dem beispielsweise als Luftleitblech ausgebildeten Luftleitelement 24 im Einlasskanal 16 ausgerüstet ist. Dabei ist die Stelle S stromauf des Einlassventils 20 und stromab der Ladungsbewegungsklappe 32 angeordnet.
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Das Luftleitelement 24 ist beispielsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet. Alternativ ist es denkbar, dass das Luftleitelement 24 aus einem Kunststoff oder aus einem anderen Werkstoff gebildet ist. Um trotz des Einsatzes des Luftleitelementes 24 eine vorteilhafte Gemischaufbereitung bei der Zufuhr des Kühlmediums zu ermöglichen, weist das Luftleitelement 24 die wenigstens eine Durchgangsöffnung 30 auf. Dabei ist es denkbar, dass das Luftleitelement 24 eine Mehrzahl von Durchgangsöffnungen aufweisen kann, wobei die Durchgangsöffnungen von der Luft und/oder von dem Kühlmedium durchströmbar sind. Die vorigen und folgenden Ausführungen zur Durchgangsöffnung 30 können ohne Weiteres auch auf die anderen Durchgangsöffnungen übertragen werden und umgekehrt. Beispielsweise ist die Durchgangsöffnung 30 als Bohrung ausgebildet. Dabei ist es denkbar, dass die Durchgangsöffnung 30 zumindest im Wesentlichen kreisrund, oval oder anderweitig ausgeführt ist. Die Geometrie und Position der jeweiligen Durchgangsöffnung 30 ist auf das sogenannte Spraytargeting des Einspritzelements 34 zur Einbringung des Kühlmediums abgestimmt, wobei das Einspritzelement 34 auch als Gemischbildner bezeichnet wird. Unter dem Spraytargeting sind Orte oder Stellen zu verstehen, an die das Kühlmedium, insbesondere die Strahlen 36 und 38, gespritzt wird, wobei die Strahlen 36 und 38 auch als Spray bezeichnet werden. Dadurch ist es möglich, mittels einzelner, beispielsweise als Kegel oder Strahlkegel ausgebildeter Strahlen das Kühlmedium durch das Luftleitelement 24 hindurch in den oberen Kanalteil 28 des Einlasskanals 16 zu bringen, während mittels anderer Strahlen beziehungsweise Strahlkegel das Kühlmedium in den unteren Kanalteil 26 gebracht wird. Dadurch kann sich ein jeweiliges Gemisch aus Verbrennungsluft und Kühlmedium sowohl in dem oberen Kanalteil 28 als auch in dem unteren Kanalteil 26 bilden. Das Ergebnis ist ein im Brennraum 12 der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders gut aufbereitetes Gemisch.
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Die Durchgangsöffnung 30 hat – wenn überhaupt – nur geringe Nachteile im Betrieb mit geöffneter Ladungsbewegungsklappe 32, da aufgrund der Druckrandbedingungen keine oder nur geringfügige Querströmungen zwischen den Kanalteilen 26 und 28 zu erwarten sind. Die Zufuhr des Kühlmediums erfolgt bevorzugt bei geöffneter Ladungsbewegungsklappe 32. Bei geschlossener Ladungsbewegungsklappe 32 kann mit Nachteilen gerechnet werden, sofern die Einspritzung des Kühlmediums, wie oben beschrieben, in beide Kanalteile 26 und 28 erfolgt, da der untere Kanalteil 26 bei geschlossener Ladungsbewegungsklappe 32 nicht von Luft durchströmt wird. Für eine bevorzugte Einspritzung des Kühlmediums bei geschlossener Ladungsbewegungsklappe 32 sollte das Spraytargeting des Einspritzelements 34 folglich derart ausgeführt sein, dass eine Einspritzung nur in den oberen Kanalteil 28 des Einlasskanals 16 durch die Durchgangsöffnung 30 und somit durch das Luftleitelement 24 hindurch erfolgt. Vorzugsweise wird die Durchgangsöffnung 30 in dem Luftleitelement 24 so klein wie möglich ausgeführt.
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Insgesamt ist erkennbar, dass bei der Verbrennungskraftmaschine 10 die Möglichkeit einer variablen Ladungsbewegung mit dem Luftleitelement 24 mit einer einlassventilnahen Einspritzung des Kühlmediums in die Verbrennungsluft umgesetzt ist. Hierdurch kann eine besonders effektive Kühlung der Verbrennungsluft realisiert werden.
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Vorzugsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als aufgeladene Verbrennungskraftmaschine ausgebildet. Hierzu umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 wenigstens einen in dem Einlasstrakt angeordneten Verdichter, mittels welchem zumindest ein Teil der den Einlasstrakt durchströmenden Luft verdichtet werden kann. Der Verdichter ist beispielsweise Teil eines Abgasturboladers, welcher auch eine in dem Abgastrakt angeordnete Turbine aufweist. Die Turbine ist von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar, wobei der Verdichter von der Turbine antreibbar ist. Dadurch kann im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden. Das Verdichten der Luft und das Versorgen des Brennraums 12 mit der verdichteten Luft wird auch als Aufladen oder Aufladung bezeichnet, wobei die Verbrennungsluft auch als Ladeluft bezeichnet wird.
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Durch die effektive Kühlung der Verbrennungsluft ist es möglich, klopfende Verbrennungen in Richtung hoher Lasten zu verschieben. Ferner sind folgende Vorteile realisierbar: Steigerung des Wirkungsgrads durch früheren Verbrennungsschwerpunkt; Reaktion auf Vorentflammungsereignisse durch bedarfsgerechte und beispielsweise temporäre Einspritzung des Kühlmediums; enormes Potential zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs und des CO2-Ausstoßes durch weiteres Downsizing; je nach Auslegung deutlich kleinerer Ladeluftkühler als bei herkömmlicher Ladeluftkühlung möglich; Reduzierung beziehungsweise Entfall der Kraftstoffanreicherung zum Bauteilschutz bei hohen Lasten; Reduzierung der Schadstoffemissionen.
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Durch das Verdichten der Luft wird diese erwärmt. Um einen besonders hohen Aufladegrad zu realisieren, kommt beispielsweise wenigstens ein in dem Einlasstrakt angeordneter Ladeluftkühler zum Kühlen der verdichteten Luft zum Einsatz. Da bei der Verbrennungskraftmaschine 10 die Verbrennungsluft durch das Kühlmedium gekühlt werden kann, ist es möglich, die Abmessungen und das Gewicht des Ladeluftkühlers besonders gering zu halten.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Brennraum
- 14
- Injektor
- 16
- Einlasskanal
- 18
- Auslasskanal
- 20
- Einlassventil
- 22
- Auslassventil
- 24
- Luftleitelement
- 26
- erster Kanalteil
- 28
- zweiter Kanalteil
- 30
- Durchgangsöffnung
- 32
- Ladungsbewegungsklappe
- 34
- Einspritzelement
- 36
- Strahl
- 38
- Strahl
- S
- Stelle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004002923 A1 [0002]
- DE 10200664 A1 [0004]
