DE102018203932B3 - Method for operating an internal combustion engine and corresponding internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Brennkraftmaschine (1) über wenigstens eine Einrichtung (10) zur Reduzierung einer Verbrennungstemperatur in einem Brennraum eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine (1) um ein bestimmtes Reduzierungsmaß sowie eine Einrichtung (11) zur Einbringung von Wasser mit einem bestimmten Massenstrom in den Brennraum verfügt. Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine (1) als Ottobrennkraftmaschine vorliegt, und dass während eines stationären Betriebs der Brennkraftmaschine (1) das Reduzierungsmaß auf ein erstes Maß und der Massenstrom auf einen ersten Massenstrom und während eines einer Leistungserhöhung dienenden transienten Betriebs der Brennkraftmaschine (1) das Reduzierungsmaß zum Erzielen einer größeren Zylinderfüllung auf ein kleiner als das erste Maß gewähltes zweites Maß und der Massenstrom zum Unterdrücken von Klopfen der Brennkraftmaschine (1) auf einen größer als den ersten Massenstrom gewählten zweiten Massenstrom eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine (1).

Figure DE102018203932B3_0000
The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1), wherein the internal combustion engine (1) by at least one device (10) for reducing a combustion temperature in a combustion chamber of a cylinder (2) of the internal combustion engine (1) by a certain Reduzierungsmaß and a device (11) for introducing water at a certain mass flow into the combustion chamber. It is provided that the internal combustion engine (1) is present as an Otto internal combustion engine, and that during a steady operation of the internal combustion engine (1) the Reduzierungsmaß to a first measure and the mass flow to a first mass flow and during a power increase serving transient operation of the internal combustion engine (1 ) the reduction measure for achieving a larger cylinder charge to a smaller than the first measure selected second measure and the mass flow for suppressing knocking of the internal combustion engine (1) is set to a greater than the first mass flow selected second mass flow. The invention further relates to an internal combustion engine (1).
Figure DE102018203932B3_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei die Brennkraftmaschine über wenigstens eine Einrichtung zur Reduzierung einer Verbrennungstemperatur in einem Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine um ein bestimmtes Reduzierungsmaß sowie eine Einrichtung zur Einbringung von Wasser mit einem bestimmten Massenstrom in den Brennraum verfügt, wobei die Brennkraftmaschine als Ottobrennkraftmaschine vorliegt, und wobei während eines stationären Betriebs der Brennkraftmaschine das Reduzierungsmaß auf ein erstes Maß und der Massenstrom auf einen ersten Massenstrom und während eines einer Leistungserhöhung dienenden transienten Betriebs der Brennkraftmaschine das Reduzierungsmaß zum Erzielen einer größeren Zylinderfüllung auf ein kleiner als das erste Maß gewähltes zweites Maß und der Massenstrom zum Unterdrücken von Klopfen der Brennkraftmaschine auf einen größer als den ersten Massenstrom gewählten zweiten Massenstrom eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine has at least one device for reducing a combustion temperature in a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine by a certain reduction measure and a device for introducing water with a certain mass flow into the combustion chamber, wherein the Internal combustion engine is present as a Otto internal combustion engine, and wherein during steady state operation of the internal combustion engine, the Reduzierungsmaß to a first measure and the mass flow to a first mass flow and during a power increase serving transient operation of the internal combustion engine, the Reduzierungsmaß to achieve a larger cylinder filling to a smaller than the first measure selected second measure and the mass flow for suppressing knocking of the internal combustion engine to a greater than the first mass flow selected second mass flow adjusted becomes. The invention further relates to an internal combustion engine.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 6 460 491 B1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zum gleichzeitigen Einspritzen von Kraftstoff und Wasser zur Emissionskontrolle während transienten Betriebsbedingungen einer Dieselbrennkraftmaschine.From the prior art, for example, the publication US Pat. No. 6,460,491 B1 known. This relates to a method for simultaneous injection of fuel and water for emission control during transient operating conditions of a diesel engine.

Brennkraftmaschinen mit jeweils einer Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur in einem Brennraum sowie eine Einrichtung zur Einbringung von Wasser in den Brennraum sind aus den Druckschriften JP 2000-204990 A , JP 2008-175103 A sowie US 2012/0158272 A1 bekannt. Bei diesen wird zudem zwischen einem stationären Betrieb und einem transienten Betrieb der Brennkraftmaschine unterschieden und die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur sowie die Einrichtung zur Einbringung von Wasser in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine eingestellt.Internal combustion engines, each with a device for reducing the combustion temperature in a combustion chamber and a device for introducing water into the combustion chamber are known from the documents JP 2000-204990 A . JP 2008-175103 A such as US 2012/0158272 A1 known. These also distinguish between a stationary operation and a transient operation of the internal combustion engine and set the means for reducing the combustion temperature and the means for introducing water as a function of the operating condition of the internal combustion engine.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine rasche Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine, insbesondere auch bei hohen Verdichtungsverhältnissen, ermöglicht.It is an object of the invention to propose a method for operating an internal combustion engine, which has advantages over known methods, in particular a rapid power increase of the internal combustion engine, in particular even at high compression ratios, allows.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Brennkraftmaschine mittels eines Laders komprimiertes Frischgas zugeführt wird.This is inventively achieved with the method for operating an internal combustion engine having the features of claim 1. It is provided that the internal combustion engine is supplied by means of a supercharger compressed fresh gas.

Die Brennkraftmaschine dient ganz allgemein dem Bereitstellen eines Drehmoments. Beispielsweise ist die Brennkraftmaschine Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und ist insoweit zum Antreiben des Kraftfahrzeugs beziehungsweise einem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments vorgesehen und ausgebildet. Die Brennkraftmaschine liegt in Form der Ottobrennkraftmaschine vor, ist also eine fremdgezündete Brennkraftmaschine. Hierzu weist die Brennkraftmaschine vorzugsweise wenigstens eine Zündkerze auf.The internal combustion engine is generally used to provide a torque. For example, the internal combustion engine is part of a motor vehicle and is provided and designed for driving the motor vehicle or providing a torque directed to the driving of the motor vehicle. The internal combustion engine is in the form of the Otto internal combustion engine, so it is a spark-ignition internal combustion engine. For this purpose, the internal combustion engine preferably has at least one spark plug.

Mit zunehmenden Anforderungen an Abgasgrenzwerte wird es schwieriger, diese einzuhalten und gleichzeitig den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine zu minimieren. Eine Effizienzverbesserung der Brennkraftmaschine, welche insbesondere zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch führt, wird bei der Ottobrennkraftmaschine in erster Linie durch das sogenannte Klopfen eingeschränkt.With increasing requirements for exhaust emission limits, it becomes more difficult to comply with these and at the same time to minimize the fuel consumption of the internal combustion engine. An improvement in the efficiency of the internal combustion engine, which leads in particular to a lower fuel consumption, is restricted in the Otto internal combustion engine primarily by the so-called knocking.

Aus diesem Grund muss die Brennkraftmaschine mit einem Verdichtungsverhältnis ausgelegt beziehungsweise betrieben werden, welches unter Umständen nicht optimal ist, insbesondere wenn der Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem bestimmten Kraftstoff, beispielsweise Motorenbenzin, gefordert ist, welcher eine bestimmte Klopffestigkeit aufweist. Beispielsweise soll die Brennkraftmaschine mit Motorenbenzin mit einer Oktanzahl von höchstens 105, höchstens 102, höchstens 100, höchstens 98 oder höchstens 95 betrieben werden.For this reason, the internal combustion engine must be designed or operated with a compression ratio, which may not be optimal, especially when the operation of the internal combustion engine with a certain fuel, such as motor gasoline is required, which has a certain knock resistance. For example, the internal combustion engine is to be operated with motor gasoline having an octane number of at most 105, at most 102, at most 100, at most 98 or at most 95.

Zusätzlich oder alternativ zu dem geringeren Verdichtungsverhältnis kann die Brennkraftmaschine mit einem Zündzeitpunkt betrieben werden, welcher derart gewählt ist, dass er das Klopfen der Brennkraftmaschine unterbindet. Auch eine derartige Wahl des Zündzeitpunkts führt jedoch zu einer Reduzierung der Effizienz. Üblicherweise wird eine Verringerung des Klopfens durch Verstellung des Zündzeitpunkts nach spät erzielt.In addition or as an alternative to the lower compression ratio, the internal combustion engine may be operated with an ignition timing which is selected such that it suppresses the knocking of the internal combustion engine. However, such a choice of the ignition timing leads to a reduction in efficiency. Usually, a reduction in knocking is achieved by adjusting the ignition timing late.

Ein Erhöhen des Verdichtungsverhältnisses führt im Falle der Ottobrennkraftmaschine zu einer hohen Verdichtungsendtemperatur, wodurch die Brennkraftmaschine zum Klopfen neigt. Beispielsweise wird die Brennkraftmaschine daher mit dem Zündzeitpunkt betrieben, welcher dieses Klopfen verhindert. Um die Klopfneigung der Brennkraftmaschine zu verringern und ihren Betrieb bei dem gewünschten Verdichtungsverhältnis und/oder mit dem gewünschten Zündzeitpunkt zu ermöglichen, verfügt die Brennkraftmaschine über die wenigstens eine Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur. Mithilfe dieser Einrichtung kann die Verbrennungstemperatur in dem Brennraum des Zylinders der Brennkraftmaschine verringert werden, nämlich um das bestimmte Reduzierungsmaß.Increasing the compression ratio results in the case of the Otto internal combustion engine to a high compression end temperature, whereby the internal combustion engine tends to knock. For example, the internal combustion engine is therefore operated with the ignition timing, which prevents this knocking. In order to reduce the tendency of the internal combustion engine to knock and to allow it to operate at the desired compression ratio and / or at the desired ignition point, the internal combustion engine has at least one combustion temperature reduction device. By means of this device, the combustion temperature in the combustion chamber of the cylinder of the internal combustion engine can be reduced, namely by the specific reduction measure.

Die Reduzierung der Verbrennungstemperatur wird insbesondere durch eine Verringerung der Verdichtungsendtemperatur erzielt, also derjenigen Temperatur, die in dem Zylinder der Brennkraftmaschine bei einem Abschluss eines Verdichtungstakts vorliegt. Die Einrichtung zur Reduzierung der Verbindungstemperatur kann beispielsweise eine Einrichtung zur Durchführung eines Miller-Zyklus oder eines Atkinson-Zyklus sein, sodass die Brennkraftmaschine bei Aktivierung der Einrichtung entsprechend des Atkinson- und/oder Miller-Kreisprozesses betrieben wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Einrichtung Mittel zur Abgasrückführung umfassen, insbesondere zur gekühlten Abgasrückführung. The reduction in the combustion temperature is achieved, in particular, by a reduction in the compression end temperature, that is to say the temperature prevailing in the cylinder of the internal combustion engine when a compression stroke is completed. The device for reducing the connection temperature may be, for example, a device for performing a Miller cycle or an Atkinson cycle, so that the internal combustion engine is operated upon activation of the device according to the Atkinson and / or Miller cycle. Additionally or alternatively, the device may comprise means for exhaust gas recirculation, in particular for cooled exhaust gas recirculation.

Der Nachteil der Reduzierung der Verbrennungstemperatur, insbesondere mittels der genannten Maßnahmen, ist, dass die Zylinderfüllung des Zylinders mit Frischgas abnimmt, wodurch die Leistung beziehungsweise das Drehmoment der Brennkraftmaschine sinkt. Um bei Verwendung der Einrichtung die gleiche Leistung der Brennkraftmaschine zu erzielen, muss sie beispielsweise aufgeladen werden beziehungsweise ein vorhandener Abgasturbolader vergrößert werden. Dies führt in ersterem Fall zum Vorsehen des Laders und in letzterem Fall zu einer größeren Auslegung des Laders. Der Lader kann beispielsweise als Kompressor oder als Abgasturbolader ausgestaltet sein.The disadvantage of reducing the combustion temperature, in particular by means of said measures, is that the cylinder charge of the cylinder decreases with fresh gas, whereby the power or the torque of the internal combustion engine decreases. In order to achieve the same performance of the internal combustion engine when using the device, it must be charged, for example, or an existing exhaust gas turbocharger be increased. This leads in the former case to the provision of the loader and in the latter case to a larger design of the loader. The loader may be configured, for example, as a compressor or as an exhaust gas turbocharger.

Durch das Vorsehen des Laders leidet jedoch das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine. Es kann nun beispielsweise vorgesehen sein, dass die Brennkraftmaschine bei Volllast die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur deaktiviert. Dies führt jedoch dazu, dass die Brennkraftmaschine wieder klopfbegrenzt ist, sodass die Brennkraftmaschine mit einem geringeren Verdichtungsverhältnis betrieben werden muss. Soll nun dennoch ein hohes Verdichtungsverhältnis vorgesehen beziehungsweise eingestellt sein, so muss die Verbrennungstemperatur auf andere Art und Weise, also zumindest nicht unter Verwendung der Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur, reduziert werden. Dies kann beispielsweise durch die Einbringung von Wasser in den Brennraum erfolgen. Hierzu verfügt die Brennkraftmaschine über die Einrichtung zur Einbringung von Wasser mit dem bestimmten Massenstrom in den Brennraum.However, the provision of the supercharger suffers the response of the internal combustion engine. It can now be provided, for example, that the internal combustion engine deactivates the device for reducing the combustion temperature at full load. However, this leads to the engine being knock-limited again, so that the internal combustion engine must be operated with a lower compression ratio. If, however, a high compression ratio should nevertheless be provided or set, the combustion temperature must be reduced in another way, that is, at least not using the device for reducing the combustion temperature. This can be done for example by the introduction of water into the combustion chamber. For this purpose, the internal combustion engine has the device for introducing water with the specific mass flow into the combustion chamber.

Der Nachteil einer solchen Wassereinbringung ist jedoch, dass bei voller Ausnutzung der Vorteile ein hoher Wasserverbrauch entsteht. So kann beispielsweise ein Wasserverbrauch anfallen, der zwischen 50 % und 100 % der in demselben Zeitraum zum Betreiben der Brennkraftmaschine benötigten Kraftstoffmenge entspricht. Ein solcher Wasserverbrauch führt dazu, dass Wasser in erheblichem Ausmaß mit der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Kraftfahrzeug mitgeführt werden rhuss, wozu ein entsprechend großer Wassertank notwendig ist.The disadvantage of such water introduction, however, is that at full utilization of the benefits of high water consumption arises. Thus, for example, a water consumption can occur, which corresponds to between 50% and 100% of the fuel quantity required in the same period for operating the internal combustion engine. Such a water consumption causes water to be carried to a considerable extent with the engine or the motor vehicle rhuss, for which a correspondingly large water tank is necessary.

Um dies zu vermeiden, ist es nun vorgesehen, dass die Wassereinbringung während eines transienten Betriebs der Brennkraftmaschine in höherem Maß genutzt wird als während des stationären Betriebs. Unter dem stationären Betrieb der Brennkraftmaschine ist zu verstehen, dass die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Leistung der Brennkraftmaschine konstant oder im Wesentlichen konstant bleiben. Unter dem transienten Betrieb ist hingegen zu verstehen, dass sich die Drehzahl und/oder das Drehmoment und/oder die Leistung ändern.To avoid this, it is now provided that the introduction of water during a transient operation of the internal combustion engine is used to a greater extent than during steady-state operation. Under the stationary operation of the internal combustion engine is to be understood that the speed and / or the torque and / or the power of the internal combustion engine remain constant or substantially constant. On the other hand, transient operation is understood to mean that the rotational speed and / or the torque and / or the power change.

Es ist nun vorgesehen, dass während des stationären Betriebs das Reduzierungsmaß auf das erste Maß und der Massenstrom auf den ersten Massenstrom gesetzt wird. Liegt hingegen der transiente Betrieb vor, welcher zudem der Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine dient, so wird das Reduzierungsmaß auf das zweite Maß und der Massenstrom auf den zweiten Massenstrom gesetzt. Liegt ein transienter Betrieb vor, der auf eine Leistungsverringerung der Brennkraftmaschine gerichtet ist, so wird bevorzugt die Vorgehensweise für den stationären Betrieb herangezogen, also das Reduzierungsmaß auf das erste Maß und der Massenstrom auf den ersten Massenstrom gesetzt. Beispielsweise ist es zudem vorgesehen, lediglich dann die für den transienten Betrieb beschriebene Vorgehensweise heranzuziehen, wenn eine Leistungserhöhung um mindestens 20 %, mindestens 40 %, mindestens 50 %, mindestens 60 %, mindestens 80 % oder mindestens 100 % erfolgt, insoweit also eine deutliche Leistungserhöhung vorliegt.It is now envisaged that during steady-state operation, the reduction measure is set to the first measure and the mass flow to the first mass flow. If, on the other hand, the transient operation prevails, which also serves to increase the power of the internal combustion engine, then the reduction measure is set to the second measure and the mass flow to the second mass flow. If there is a transient operation which is directed to a power reduction of the internal combustion engine, then the procedure for stationary operation is preferably used, that is to say the reduction measure set to the first measure and the mass flow to the first mass flow. For example, it is also intended to use only the procedure described for the transient operation, if an increase in power by at least 20%, at least 40%, at least 50%, at least 60%, at least 80% or at least 100%, so far a significant Increase in performance is present.

Lediglich der Vollständigkeit halber sei nochmals darauf hingewiesen, dass das zweite Maß kleiner ist als das erste Maß und der zweite Massenstrom größer als der erste Massenstrom. In anderen Worten wird während des transienten Betriebs die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur mit einem kleineren Reduzierungsmaß betrieben als während des stationären Betriebs, sodass in dem transienten Betrieb die Verbrennungstemperatur mittels der Einrichtung weniger reduziert wird als in dem stationären Betrieb. Umgekehrt wird jedoch die Einrichtung zur Einbringung von Wasser in dem transienten Betrieb zum Einbringen von einem größeren Massenstrom betrieben als in dem stationären Betrieb.Only for the sake of completeness, it should again be pointed out that the second dimension is smaller than the first measure and the second mass flow is greater than the first mass flow. In other words, during the transient operation, the combustion temperature reducing means is operated at a smaller amount of reduction than during stationary operation, so that in the transient operation, the combustion temperature is less reduced by means of the device than in the steady state operation. Conversely, however, the means for introducing water in the transient mode is operated to introduce a larger mass flow than in the stationary mode.

Weil das zweite Maß kleiner ist als das erste Maß, wird während des transienten Betriebs eine größere Zylinderfüllung erzielt, sodass die Leistungserhöhung rascher erfolgt. Weil durch die Verwendung des zweiten Maßes für die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur die Verbrennungstemperatur ansteigt und mithin die Brennkraftmaschine stärker zum Klopfen neigt, wird der zweite Massenstrom derart gewählt, dass er die Klopfneigung der Brennkraftmaschine verringert, insbesondere ein Klopfen der Brennkraftmaschine vollständig unterbindet. Die beschriebene Vorgehensweise hat den Vorteil, dass eine rasche Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine bei gleichzeitig hoher Effizienz erzielt wird.Because the second measure is smaller than the first measure, a larger cylinder charge is achieved during transient operation, so that the power increase is faster. Because the use of the second measure of the device for reducing the combustion temperature, the combustion temperature increases and thus tends the engine to knock more, the second mass flow chosen such that it reduces the tendency to knock the engine, in particular knocking of the engine completely prevented. The procedure described has the advantage that a rapid power increase of the internal combustion engine is achieved at the same time high efficiency.

Das erste Maß wird derart gewählt, dass die Verbrennungstemperatur in dem Brennraum des Zylinders stärker reduziert wird als bei Verwendung des zweiten Maßes. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur bei Verwendung des zweiten Maßes vollständig deaktiviert wird, sodass also die Brennkraftmaschine gemäß einem Otto-Kreisprozess betrieben wird. Hingegen ist es vorzugsweise vorgesehen, die Einrichtung zur Einbringung von Wasser während des stationären Betriebs zu deaktivieren, sodass also der erste Massenstrom gleich Null ist. In jedem Fall ist jedoch der erste Massenstrom kleiner als der zweite Massenstrom, der während des transienten Betriebs zur Anwendung kommt.The first measure is chosen such that the combustion temperature in the combustion chamber of the cylinder is reduced more than when using the second measure. It can be provided that the means for reducing the combustion temperature when using the second measure is completely deactivated, so that therefore the internal combustion engine is operated according to a gasoline cycle. On the other hand, it is preferably provided to deactivate the device for introducing water during steady-state operation, so that therefore the first mass flow is equal to zero. In any case, however, the first mass flow is less than the second mass flow used during transient operation.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur Mittel zum Betreiben der Brennkraftmaschine gemäß eines Atkinson- und/oder Miller-Kreisprozesses aufweist, wobei das Reduzierungsmaß den Unterschied zwischen einem Ansaugvolumen und einem Expansionsvolumen und/oder die Differenz zwischen einem Einlassventilschließzeitpunkt und einem unteren Totpunkt eines in dem Zylinder vorliegenden Kolbens bei Wahl eines vor oder nach dem unteren Totpunkt liegenden Einlassventilschließzeitpunkts beschreibt. Auf das Heranziehen des Atkinson- und/oder Miller-Kreisprozesses wurde bereits hingewiesen. Alternativ kann die Differenz zwischen dem Einlassventilschließzeitpunkt und einem oberen Totpunkt des Kolbens herangezogen werden.A further embodiment of the invention provides that the means for reducing the combustion temperature comprises means for operating the internal combustion engine according to an Atkinson and / or Miller cycle, wherein the reduction measure the difference between a suction volume and an expansion volume and / or the difference between a Describes intake valve closing timing and a bottom dead center of a piston present in the cylinder when selecting an before or after the bottom dead center intake valve closing timing. Reference has already been made to the attraction of the Atkinson and / or Miller cycle. Alternatively, the difference between the intake valve closing timing and a top dead center of the piston may be used.

Das Reduzierungsmaß beschreibt das Ausmaß der Maßnahmen zur Durchführung dieses Kreisprozesses. So betrifft das Reduzierungsmaß beispielsweise den Unterschied zwischen dem Ansaugvolumen und dem Expansionsvolumen, wobei unter ersterem das effektive Volumen des Zylinders während des Ansaugtakts und unter dem Expansionsvolumen das effektive Volumen des Zylinders während des Expansionstakts verstanden wird. Das effektive Volumen kann jeweils einem geometrischen Volumen entsprechen und/oder durch geeignete Ansteuerung von Einlass- und/oder Auslassventilen der Brennkraftmaschine beziehungsweise des Zylinders erreicht werden. Das Einstellen des geometrischen Volumens erfolgt unter Verwendung einer geeigneten Stellvorrichtung, mittels welcher beispielsweise - bei demselben Kurbelwellenwinkel einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine - unterschiedliche Stellungen von Kolben und Zylinder zueinander einstellbar sind.The reduction measure describes the extent of the measures for carrying out this cycle. For example, the reduction measure refers to the difference between the intake volume and the expansion volume, wherein the former is the effective volume of the cylinder during the intake stroke and the expansion volume is the effective volume of the cylinder during the expansion stroke. The effective volume can each correspond to a geometric volume and / or can be achieved by suitable control of intake and / or exhaust valves of the internal combustion engine or of the cylinder. The adjustment of the geometric volume is carried out using a suitable adjusting device, by means of which, for example - at the same crankshaft angle of a crankshaft of the internal combustion engine - different positions of the piston and cylinder are mutually adjustable.

Zusätzlich oder alternativ beschreibt das Reduzierungsmaß die Differenz zwischen dem Einlassventilschließzeitpunkt und dem unteren Totpunkt, nämlich wenn der Einlassventilschließzeitpunkt nach vorne beziehungsweise vor den unteren Totpunkt oder nach hinten beziehungsweise nach den unteren Totpunkt verschoben ist. Insbesondere ist es zur Umsetzung des Atkinson-Kreisprozesses vorgesehen, das Einlassventil nach dem unteren Totpunkt zu schließen, sodass also der Einlassventilschließzeitpunkt nach dem unteren Totpunkt liegt und insoweit in einem Kompressionstakt. Im Rahmen des Miller-Kreisprozesses ist es hingegen vorzugsweise vorgesehen, das Einlassventil vor dem unteren Totpunkt zu schließen, sodass der Einlassventilschließzeitpunkt vor dem unteren Totpunkt liegt, also vor dem Kompressionstakt beziehungsweise in einem vor diesem liegenden Ansaugtakt.Additionally or alternatively, the reduction amount describes the difference between the intake valve closing timing and the bottom dead center, namely, when the intake valve closing timing is shifted forward, before the bottom dead center, or toward the rear or bottom dead center, respectively. In particular, it is provided for implementing the Atkinson cycle process to close the inlet valve after the bottom dead center, so that therefore the intake valve closing time is after the bottom dead center and extent in a compression stroke. In the context of the Miller cycle process, however, it is preferably provided to close the inlet valve before the bottom dead center, so that the intake valve closing time is before the bottom dead center, ie before the compression stroke or in a lying before this intake stroke.

Das Reduzierungsmaß entspricht nun bevorzugt der Differenz oder einem Absolutwert der Differenz zwischen dem Einlassventilschließzeitpunkt und dem unteren Totpunkt. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise zu ihrem Betreiben wird insbesondere während des stationären Betriebs ein besonders effizienter Betrieb der Brennkraftmaschine erzielt.The reduction amount now preferably corresponds to the difference or an absolute value of the difference between the intake valve closing timing and the bottom dead center. With such an embodiment of the device for reducing the combustion temperature or such an approach to their operation, a particularly efficient operation of the internal combustion engine is achieved in particular during steady-state operation.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur Mittel zur Abgasrückführung aufweist, wobei das Reduzierungsmaß eine Menge an zurückgeführtem Abgas beschreibt. Mithilfe der Mittel zur Abgasrückführung kann Abgas der Brennkraftmaschine in den Zylinder zurückgeführt werden. Aufgrund des zurückgeführten Abgases sinkt die Verdichtungsendtemperatur und mithin die Verbrennungstemperatur in dem Zylinder. Besonders bevorzugt wird das Abgas vor seinem Zurückführen in den Zylinder gekühlt, wozu ein entsprechender Wärmeübertrager vorgesehen ist. Die Verwendung der Abgasrückführung ermöglicht eine besonders effiziente Reduzierung der Verbrennungstemperatur.A preferred further embodiment of the invention provides that the means for reducing the combustion temperature comprises means for exhaust gas recirculation, wherein the reduction measure describes an amount of recirculated exhaust gas. By means of the means for exhaust gas recirculation exhaust gas of the internal combustion engine can be returned to the cylinder. Due to the recirculated exhaust gas, the compression end temperature and thus the combustion temperature in the cylinder decreases. Particularly preferably, the exhaust gas is cooled before being returned to the cylinder, for which purpose a corresponding heat exchanger is provided. The use of exhaust gas recirculation allows a particularly efficient reduction of the combustion temperature.

Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Abgasrückführung eine externe Abgasrückführung verwendet wird. Hierunter ist zu verstehen, dass das Abgas zunächst aus dem Zylinder ausströmt, insbesondere durch ein Auslassventil des Zylinders, um nachfolgend wieder in den Zylinder hineingeführt zu werden, insbesondere durch ein Einlassventil des Zylinders. Das Verwenden der externen Abgasrückführung ermöglicht ein effektives Kühlen des zurückgeführten Abgases und entsprechend eine besonders deutliche Reduzierung der Verbrennungstemperatur.Within the scope of a further embodiment of the invention, it can be provided that an external exhaust gas recirculation is used as exhaust gas recirculation. This is to be understood that the exhaust gas first flows out of the cylinder, in particular through an exhaust valve of the cylinder, to be subsequently guided back into the cylinder, in particular by an inlet valve of the cylinder. Using external exhaust gas recirculation allows effective cooling of the recirculated exhaust gas and accordingly a particularly significant reduction of the combustion temperature.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine mit einem konstanten geometrischen Verdichtungsverhältnis betrieben wird. Insoweit ist keine variable Verdichtung vorgesehen. Beispielsweise wird die Brennkraftmaschine auf ein möglichst hohes geometrisches Verdichtungsverhältnis ausgelegt, welches durchgehend zum Einsatz kommt, also sowohl während des stationären Betriebs als auch während des transienten Betriebs. Das geometrische Verdichtungsverhältnis beträgt beispielsweise wenigstens 14:1 oder wenigstens 15:1. Die Verwendung eines solchen geometrischen Verdichtungsverhältnisses ermöglicht einen effizienten Betrieb. Während des stationären Betriebs wird Klopfen der Brennkraftmaschine effektiv zur Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur unterbunden, während des transienten Betriebs zur Leistungserhöhung mithilfe der Einbringung von Wasser.A further preferred embodiment of the invention provides that the internal combustion engine is operated at a constant geometric compression ratio. In that regard, no variable compression is provided. For example, the internal combustion engine is designed for the highest possible geometric compression ratio, which is used continuously, ie both during steady-state operation and during transient operation. The geometric compression ratio is for example at least 14: 1 or at least 15: 1. The use of such a geometric compression ratio enables efficient operation. During steady-state operation, knocking of the engine is effectively inhibited to the means for reducing the combustion temperature, during the transient operation to increase the power by means of the introduction of water.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das zweite Maß einem Deaktivieren der Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur entspricht. Hierauf wurde vorstehend bereits hingewiesen. Im Rahmen des auf die Leistungserhöhung gerichteten transienten Betriebs soll also die Reduzierung der Verbrennungstemperatur mittels der Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur unterbleiben. Hierdurch wird eine größere Zylinderfüllung erzielt, sodass die Leistungserhöhung rascher erfolgen kann.A further embodiment of the invention provides that the second measure corresponds to deactivating the means for reducing the combustion temperature. This has already been pointed out above. In the context of the transient operation aimed at increasing the power, therefore, the reduction of the combustion temperature by means of the device for reducing the combustion temperature should be avoided. As a result, a larger cylinder filling is achieved, so that the power increase can be done faster.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Massenstrom derart gewählt wird, dass das Klopfen der Brennkraftmaschine vollständig unterdrückt wird. Während des transienten Betriebs wird das Ausmaß, in welchem die Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur betrieben wird, reduziert oder diese Einrichtung gänzlich deaktiviert. Entsprechend steigt die Klopfneigung der Brennkraftmaschine zunächst an. Aus diesem Grund wird das Wasser in den Brennraum eingebracht. Das Einbringen des Wassers verringert wiederum die Verbrennungstemperatur, sodass das Klopfen effektiv unterdrückt werden kann. Entsprechend wird auch während der Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine ein zuverlässiger Betrieb der Brennkraftmaschine sichergestellt.A development of the invention provides that the second mass flow is chosen such that the knocking of the internal combustion engine is completely suppressed. During transient operation, the extent to which the combustion temperature reduction device is operated is reduced or that device is completely deactivated. Accordingly, the knock tendency of the internal combustion engine initially increases. For this reason, the water is introduced into the combustion chamber. The introduction of the water in turn reduces the combustion temperature, so that the knocking can be effectively suppressed. Accordingly, a reliable operation of the internal combustion engine is ensured even during the power increase of the internal combustion engine.

Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der transiente Betrieb sich unmittelbar an den stationären Betrieb anschließt und auf den transienten Betrieb unmittelbar ein weiterer stationärer Betrieb folgt. Die Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine, welche den transienten Betrieb bedingt, folgt insoweit unmittelbar auf den stationären Betrieb, in welchem die Drehzahl, das Drehmoment und/oder die Leistung im Wesentlichen konstant bleiben. Unmittelbar auf den transienten Betrieb schließt sich der weitere stationäre Betrieb an, während welchem die Brennkraftmaschine analog zu dem stationären Betrieb betrieben wird.A preferred further embodiment of the invention provides that the transient operation is immediately followed by the steady-state operation and immediately followed by a further stationary operation on the transient operation. The power increase of the internal combustion engine, which causes the transient operation, follows so far directly on the stationary operation, in which the speed, the torque and / or the power remain substantially constant. Immediately following the transient operation is the further stationary operation, during which the internal combustion engine is operated analogously to the stationary operation.

Auch in dem weiteren stationären Betrieb wird also das Reduzierungsmaß auf das erste Maß und der Massenstrom auf den ersten Massenstrom gesetzt. Das bedeutet schlussendlich, dass in dem weiteren stationären Betrieb die Einbringung von Wasser reduziert oder gänzlich unterbrochen wird, wohingegen das Klopfen mittels der Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur unterdrückt wird. Eine derartige Vorgehensweise ermöglicht einen effizienten Betrieb während des stationären Betriebs und gleichzeitig eine rasche Leistungserhöhung während des transienten Betriebs.Also in the further stationary operation, therefore, the reduction measure is set to the first measure and the mass flow to the first mass flow. This means, finally, that in the further stationary operation, the introduction of water is reduced or completely interrupted, whereas the knocking is suppressed by means of the device for reducing the combustion temperature. Such an approach allows for efficient operation during steady-state operation and, at the same time, rapid power increase during transient operation.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass der Brennkraftmaschine mittels eines Laders komprimiertes Frischgas zugeführt wird. Die Brennkraftmaschine liegt also als aufgeladene Brennkraftmaschine vor. Der Lader dient dem Komprimieren von Frischgas, welches anschließend der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Zylinder zugeführt wird. Der Lader kann beispielsweise als Verdichter oder als Abgasturbolader ausgestaltet sein. Insbesondere in letztem Fall ermöglicht die beschriebene Vorgehensweise eine rasche Leistungserhöhung während des transienten Betriebs.According to the invention it is provided that the internal combustion engine is supplied by means of a supercharger compressed fresh gas. The internal combustion engine is thus present as a supercharged internal combustion engine. The loader is used to compress fresh gas, which is then fed to the internal combustion engine or the cylinder. The loader may be configured, for example, as a compressor or as an exhaust gas turbocharger. Especially in the latter case, the procedure described allows a rapid power increase during transient operation.

Falls beispielsweise die Brennkraftmaschine auf das konstante geometrische Verdichtungsverhältnis ausgelegt wird, ist der Abgasturbolader üblicherweise entsprechend groß, sodass sein Ansprechverhalten vergleichsweise schlecht ist. Durch das zumindest teilweise Deaktivieren der Einrichtung zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur während des transienten Betriebs wird jedoch eine größere Zylinderfüllung als während des stationären Betriebs erzielt, sodass der Abgasturbolader schneller hochläuft beziehungsweise sich seine Drehzahl schneller erhöht.If, for example, the internal combustion engine is designed for the constant geometric compression ratio, the exhaust gas turbocharger is usually correspondingly large, so that its response is comparatively poor. By at least partially deactivating the means for reducing the combustion temperature during transient operation, however, a larger cylinder charge is achieved than during stationary operation, so that the exhaust gas turbocharger starts up faster or increases its speed faster.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Brennkraftmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, mit wenigstens einer Einrichtung zur Reduzierung einer Verbrennungstemperatur in einem Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine um ein bestimmtes Reduzierungsmaß sowie mit einer Einrichtung zur Einbringung von Wasser mit einem bestimmten Massenstrom in den Brennraum.The invention further relates to an internal combustion engine, in particular for carrying out the method according to the statements in this description, with at least one device for reducing a combustion temperature in a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine by a certain Reduzierungsmaß and with a device for introducing water with a certain Mass flow into the combustion chamber.

Dabei ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine als Ottobrennkraftmaschine ausgestaltet und dazu ausgebildet ist, während eines stationären Betriebs der Brennkraftmaschine das Reduzierungsmaß auf ein erstes Maß und den Massenstrom auf einen ersten Massenstrom und während eines einer Leistungserhöhung dienenden transienten Betriebs der Brennkraftmaschine das Reduzierungsmaß zum Erzielen einer größeren Zylinderfüllung auf ein kleiner als das erste Maß gewähltes zweites Maß und den Massenstrom zum Unterdrücken von Klopfen der Brennkraftmaschine auf einen größer als den ersten Massenstrom gewählten zweiten Massenstrom einzustellen. Zusätzlich ist vorgesehen, dass der Brennkraftmaschine mittels eines Laders komprimiertes Frischgas zugeführt wird.It is provided that the internal combustion engine is designed as an Otto internal combustion engine and is designed to be stationary during a stationary engine Operating the internal combustion engine, the Reduzierungsmaß to a first measure and the mass flow to a first mass flow and during a power increase serving transient operation of the internal combustion engine, the Reduzungsmaß to achieve a larger cylinder filling to a smaller than the first measure selected second measure and the mass flow to suppress knocking set the internal combustion engine to a second mass flow selected greater than the first mass flow. In addition, it is provided that the internal combustion engine is supplied by means of a supercharger compressed fresh gas.

Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Brennkraftmaschine als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such an embodiment of the internal combustion engine or such an approach has already been pointed out. Both the internal combustion engine and the method for its operation can be further developed according to the statements in the context of this description, so that reference is made to this extent.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader,
  • 2 ein Diagramm, in welchem ein Drehmoment über der Zeit aufgetragen ist,
  • 3 ein Diagramm, in welchem ein Ladedruck über der Zeit aufgetragen ist, sowie
  • 4 ein Diagramm, in welchem ein Zündwinkel über der Zeit aufgetragen ist.
The invention will be explained in more detail with reference to the drawing, without any limitation of the invention. Showing:
  • 1 a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger,
  • 2 a diagram in which a torque is plotted against time,
  • 3 a diagram in which a boost pressure is plotted over time, as well as
  • 4 a diagram in which a firing angle is plotted over time.

Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1, die wenigstens einen Zylinder 2, vorzugsweise mehrere Zylinder 2, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel drei Zylinder 2, aufweist. Die Brennkraftmaschine 1 kann über eine Einrichtung zur Einstellung eines Ventilhubs und/oder eine Einrichtung zur Einstellung von Ventilsteuerzeiten verfügen. Die Brennkraftmaschine 1 kann selbstredend eine beliebige Anzahl an Zylindern 2 aufweisen, beispielsweise vier Zylinder 2, sechs Zylinder 2, acht Zylinder 2 oder mehr. Nachfolgend wird lediglich auf einen der Zylinder 2 eingegangen. Die Ausführungen sind jedoch stets auf alle Zylinder 2 übertragbar.The 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 that has at least one cylinder 2 , preferably several cylinders 2 , In the embodiment shown here, three cylinders 2 , having. The internal combustion engine 1 may have means for adjusting a valve lift and / or means for adjusting valve timing. The internal combustion engine 1 can of course any number of cylinders 2 have, for example, four cylinders 2 , six cylinders 2 , eight cylinders 2 or more. The following is just one of the cylinders 2 received. However, the designs are always on all cylinders 2 transferable.

Dem Zylinder 2 ist wenigstens ein Einlassventil 3 und wenigstens ein Auslassventil 4, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Auslassventile 4, zugeordnet. Über das Einlassventil 3 kann dem Zylinder 2 Frischgas zugeführt werden, wohingegen durch das Auslassventil 4 Abgas aus dem Zylinder 2 entweichen kann. Das Frischgas wird an dem Einlassventil 3 mittels eines Verdichters 5 bereitgestellt, welcher Teil eines Abgasturboladers 6 ist. Zusätzlich zu dem Verdichter 5 weist der Abgasturbolader 6 eine Turbine 7 auf, welche über eine Abgasleitung 8 an das Auslassventil 4 strömungstechnisch angeschlossen ist. Stromabwärts der Turbine 7 kann eine Abgasreinigungseinrichtung 9 vorliegen, welche beispielsweise über wenigstens einen Katalysator verfügt. Die Brennkraftmaschine 1 weist zudem eine Einrichtung 10 zur Reduzierung einer Verbrennungstemperatur in einem Brennraum des Zylinders 2 sowie eine Einrichtung 11 zur Einbringung von Wasser in den Brennraum auf. Beide sind hier lediglich schematisch angedeutet.The cylinder 2 is at least one inlet valve 3 and at least one exhaust valve 4 in the exemplary embodiment illustrated here, two exhaust valves 4 , assigned. About the inlet valve 3 can the cylinder 2 Fresh gas to be supplied, whereas through the exhaust valve 4 Exhaust from the cylinder 2 can escape. The fresh gas is at the inlet valve 3 by means of a compressor 5 provided which part of an exhaust gas turbocharger 6 is. In addition to the compressor 5 points the exhaust gas turbocharger 6 a turbine 7 on, which via an exhaust pipe 8th to the exhaust valve 4 fluidically connected. Downstream of the turbine 7 may be an exhaust purification device 9 be present, which has, for example, at least one catalyst. The internal combustion engine 1 also has a facility 10 for reducing a combustion temperature in a combustion chamber of the cylinder 2 as well as a facility 11 for introducing water into the combustion chamber. Both are indicated here only schematically.

Die 2 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Drehmoment M über der Zeit t aufgetragen ist. Bis zu dem Zeitpunkt t0 wird die Brennkraftmaschine 1 mit dem Drehmoment M1 betrieben. Ab dem Zeitpunkt t0 soll das Drehmoment M ausgehend von dem Drehmoment M1 vergrößert werden, sodass eine Leistungserhöhung vorliegt. Vor dem Zeitpunkt t0 liegt insoweit ein stationärer Betrieb der Brennkraftmaschine 1 und ab dem Zeitpunkt t0 ein transienter Betrieb vor. Im Rahmen der Leistungserhöhung soll das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 von dem Drehmoment M1 auf das Drehmoment M2 vergrößert werden.The 2 shows a diagram in which a torque M over time t is applied. Until then t 0 becomes the internal combustion engine 1 with the torque M 1 operated. From the moment t 0 should the torque M starting from the torque M 1 be increased, so that there is a power increase. Before the time t 0 is so far a stationary operation of the internal combustion engine 1 and from the time t 0 a transient operation. As part of the power increase, the torque of the internal combustion engine 1 from the torque M 1 on the torque M 2 be enlarged.

Bereits bei einem Zeitpunkt t1 liegt die Brennkraftmaschine 1 in einem Zustand saugmotorischer Volllast vor. Entsprechend verringert sich die Geschwindigkeit, mit welcher das Drehmoment M weiter ansteigt. Ein Verlauf 12 des Drehmoments M beschreibt das Verhalten einer herkömmlichen Brennkraftmaschine 1, bei welcher auch während einer Leistungserhöhung die Einrichtung 10 zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur in dem Brennraum aktiv ist. Der Verlauf 13 hingegen zeigt das Verhalten der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 1, gemäß welcher die Einrichtung 10 zumindest teilweise deaktiviert wird, wohingegen die Einrichtung 11 zur Einbringung von Wasser aktiviert wird. Ein Verlauf 14 beschreibt ein Solldrehmoment über der Zeit t.Already at a time t 1 is the internal combustion engine 1 in a state of full suction engine load. Accordingly, the speed at which the torque decreases M continues to rise. A course 12 of torque M describes the behavior of a conventional internal combustion engine 1 in which also during a power increase the device 10 is active for reducing the combustion temperature in the combustion chamber. The history 13 however, shows the behavior of the internal combustion engine according to the invention 1 according to which the device 10 is at least partially deactivated, whereas the device 11 is activated for the introduction of water. A course 14 describes a target torque over time t.

Es ist erkennbar, dass für den Verlauf 13 der Zustand saugmotorischer Volllast erst bei einem höheren Drehmoment auftritt als für den Verlauf 12. Zudem steigt das Drehmoment M auch nach diesem Zustand, also ab dem Zustand t1 rascher an als im Falle des Verlaufs 12. Entsprechend erreicht die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 gemäß dem Verlauf 13 das dem Solldrehmoment entsprechende Drehmoment M2 in einem Zeitpunkt t2 , die herkömmliche Brennkraftmaschine gemäß dem Verlauf 12 jedoch erst später, nämlich in einem Zeitpunkt t3 , welcher nach dem Zeitpunkt t2 liegt.It can be seen that for the course 13 the state of intake engine full load occurs only at a higher torque than for the course 12 , In addition, the torque M also increases after this state, ie from the state t 1 faster than in the case of the course 12 , Accordingly, the internal combustion engine according to the invention achieved 1 according to the course 13 the torque corresponding to the target torque M 2 at a time t 2 , the conventional internal combustion engine according to the course 12 but later, at one point in time t 3 , which after the time t 2 lies.

Die Einrichtung 10 dient zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur in dem Brennraum des Zylinders 2 der Brennkraftmaschine 1 um ein bestimmtes Reduzierungsmaß, die Einrichtung 11 zur Einbringung von Wasser mit einem bestimmten Massenstrom in den Brennraum. Während des stationären Betriebs ist es nun vorgesehen, das Reduzierungsmaß auf ein erstes Maß und den Massenstrom auf einen ersten Massenstrom zu setzen. Während des transienten Betriebs, insbesondere während des einer Leistungserhöhung dienenden transienten Betriebs soll hingegen das Reduzierungsmaß zum Erzielen einer größeren Zylinderfüllung auf ein zweites Maß und der Massenstrom zum Unterdrücken von Klopfen auf einen zweiten Massenstrom eingestellt werden. Das zweite Maß ist hierbei kleiner als das erste Maß und der zweite Massenstrom größer als der erste Massenstrom.The device 10 serves to reduce the combustion temperature in the combustion chamber of cylinder 2 the internal combustion engine 1 by a certain reduction measure, the institution 11 for introducing water with a certain mass flow into the combustion chamber. During stationary operation, it is now provided to set the reduction measure to a first level and the mass flow to a first mass flow. On the other hand, during the transient operation, in particular during the transient operation serving to increase the power, the reduction measure for achieving a larger cylinder charge should be set to a second measure and the mass flow for suppressing knocking to a second mass flow. The second measure is smaller than the first measure and the second mass flow is greater than the first mass flow.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, die Brennkraftmaschine bis zum Zeitpunkt t3 transient zu betreiben, also das Reduzierungsmaß auf das zweite Maß und den Massenstrom auf den zweiten Massenstrom zu setzen. Das bedeutet, dass das Verfahren zum transienten Betreiben der Brennkraftmaschine 1 auch nach dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Drehmoment der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt wird, nämlich bis ein gewünschter Ladedruck der Brennkraftmaschine erreicht ist.Preferably, it is provided, the internal combustion engine until the time t 3 to operate transiently, ie to set the reduction measure to the second measure and the mass flow to the second mass flow. This means that the method for transient operation of the internal combustion engine 1 even after reaching the target torque by the torque of the internal combustion engine 1 is performed, namely until a desired boost pressure of the internal combustion engine is reached.

Die 3 zeigt einen Ladedruck p über der Zeit t. Ein Verlauf 15 zeigt hierbei einen ersten Sollladedruck und einen Verlauf 16 einen zweiten Sollladedruck. Ein Verlauf 17 beschreibt den Istladedruck einer herkömmlichen Brennkraftmaschine und ein Verlauf 18 den Verlauf des Istladedrucks für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1. Der erste Sollladedruck gemäß dem Verlauf 15 ist für die herkömmliche Brennkraftmaschine und der Sollladedruck gemäß dem Verlauf 16 für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 vorgesehen.The 3 shows a boost pressure p over time t. A course 15 shows here a first target boost pressure and a course 16 a second target boost pressure. A course 17 describes the Istladedruck a conventional internal combustion engine and a course 18 the course of Istladedrucks for the internal combustion engine according to the invention 1 , The first target boost pressure according to the course 15 is for the conventional internal combustion engine and the target boost pressure according to the course 16 for the internal combustion engine according to the invention 1 intended.

Ausgehend von dem Zeitpunkt t0 vergrößert sich der Istladedruck gemäß den Verläufen 17 und 18, bis in dem Zeitpunkt t1 wiederum der Zustand saugmotorischer Volllast erreicht ist. Anschließend erhöht sich der Istladedruck gemäß den Verläufen 17 und 18 bis zum Zeitpunkt t2 . Gemäß dem Verlauf 17 steigt der Ladedruck der herkömmlichen Brennkraftmaschine weiter an, bis er zu dem Zeitpunkt t3 den Sollladedruck gemäß dem Verlauf 15 erreicht hat. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 erreicht ihren Sollladedruck gemäß dem Verlauf 16 bereits im Zeitpunkt t2 . Ab dem Zeitpunkt t2 . wird der Ladedruck auch für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 weiter erhöht, nämlich bis auf den Ladedruck gemäß dem Verlauf 15 für die herkömmliche Brennkraftmaschine. Hierdurch wird ein Vorspannen der Brennkraftmaschine 1 erzielt. Im Zeitpunkt t3 oder unmittelbar nach diesem wird wieder der stationäre Betrieb der Brennkraftmaschine 1 durchgeführt.Starting from the time t 0 the actual boost pressure increases according to the curves 17 and 18 until the time t 1 in turn, the state suction motor full load is reached. Subsequently, the Istladedruck increases according to the courses 17 and 18 until the time t 2 , According to the course 17 the boost pressure of the conventional internal combustion engine continues to rise until it is at the time t 3 the target boost pressure according to the course 15 has reached. The internal combustion engine according to the invention 1 reaches its target boost pressure according to the course 16 already at the time t 2 , From the moment t 2 , the boost pressure is also for the internal combustion engine according to the invention 1 further increased, namely to the boost pressure according to the course 15 for the conventional internal combustion engine. As a result, a biasing of the internal combustion engine 1 achieved. At the time t 3 or immediately after this is again the stationary operation of the internal combustion engine 1 carried out.

Die 4 zeigt ein Diagramm, in welchem Zündwinkel γ über der Zeit t aufgetragen sind. Dargestellt sind Verläufe 19, 20 und 21, wobei der Verlauf 19 einer Brennkraftmaschine ohne die Einrichtungen 10 und 11, der Verlauf 20 der vorstehend bereits erläuterten herkömmlichen Maschine mit der Einrichtung 10, jedoch ohne die Einrichtung 11, und der Verlauf 21 die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 betrifft. Der Zündwinkel γ1 entspricht einem Zündwinkel, aus dem das maximal mögliche Drehmoment bei einer bestimmten Zylinderfüllung resultiert. Dieses Drehmoment kann als auch „maximum break torque“ bezeichnet werden. Für alle Verläufe 19, 20 und 21 liegt zum Zeitpunkt t0 dieser Zündwinkel γ1 vor.The 4 shows a diagram in which ignition angle γ over time t are applied. Shown are gradients 19 . 20 and 21 , where the course 19 an internal combustion engine without the facilities 10 and 11 , the history 20 the above-explained conventional machine with the device 10 but without the device 11 , and the course 21 the internal combustion engine according to the invention 1 concerns. The ignition angle γ 1 corresponds to a firing angle, resulting in the maximum possible torque at a certain cylinder filling. This torque can be referred to as "maximum break torque". For all courses 19 . 20 and 21 lies at the time t 0 this ignition angle γ 1 in front.

Gemäß den Verläufen 19 und 20 müssen mit zunehmender Last aufgrund Klopfen und/oder Vorentflammung spätere Zündwinkel gefahren werden. Gemäß dem Verlauf 19 wird hierbei der größte Spätzündwinkelverzug erzielt, bis in dem Zeitpunkt t2 das Drehmoment der Brennkraftmaschine das Solldrehmoment erreicht. Die herkömmliche Brennkraftmaschine kann gemäß dem Verlauf 20 aufgrund einer niedrigeren Verdichtungsendtemperatur einen Vergleich zu dem Verlauf 19 früheren Zündwinkel fahren, muss aber ebenfalls bis zum Erreichen des Solldrehmoments durch das Drehmoment, also bis zum Zeitpunkt t3 , den Zündzeitpunkt in Richtung Spät verlagern. Im Vergleich hierzu bleibt die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß dem Verlauf 21 aufgrund der Wassereinspritzung immer bei dem Zündwinkel γ1 , sodass für jede Zylinderfüllung das maximal mögliche Drehmoment zur Verfügung steht.According to the progressions 19 and 20 must be driven with increasing load due to knocking and / or pre-ignition later firing angle. According to the course 19 In this case, the largest Spätzündwinkelverzug achieved until the time t 2 the torque of the internal combustion engine reaches the target torque. The conventional internal combustion engine may according to the course 20 due to a lower compression end temperature compared to the course 19 but must also until the setpoint torque is reached by the torque, ie until the time t 3 , shift the ignition timing towards late. In comparison, the internal combustion engine according to the invention remains according to the course 21 due to the water injection always at the ignition angle γ 1 so that the maximum possible torque is available for each cylinder filling.

Ab dem Zeitpunkt t2* wird der Ladedruck wie vorstehend beschrieben auf den Sollladedruck gemäß dem Verlauf 15 angehoben. Gleichzeitig wird der Zündwinkel γ in Richtung Spät verschoben, sodass eine Momentenreserve aufgebaut wird. In dem Zeitpunkt t3 wird die Wassereinbringung unterbunden und gleichzeitig die Einrichtung 10 wieder aktiviert, sodass die Zylinderfüllung abnimmt. Infolgedessen wird der Zündwinkel sprungartig wieder auf den Sollzündwinkel gemäß dem Verlauf 20 eingestellt. Der Zeitraum von t2* bis t3 wird für eine momentenneutrale Konditionierung der Brennkraftmaschine 1 für den bevorstehenden Übergang von transientem Betrieb auf den stationären Betrieb genutzt. In dem Zeitpunkt t3 ist der Ladedruckaufbau abgeschlossen und die Brennkraftmaschine 1 in dem stationären Betrieb angelangt.From the moment t 2 * is the boost pressure as described above to the target boost pressure according to the course 15 raised. At the same time the ignition angle γ shifted towards late, so that a torque reserve is established. At the time t 3 the water input is prevented and at the same time the device 10 activated again, so that the cylinder filling decreases. As a result, the ignition angle is suddenly back to the Sollzündwinkel according to the course 20 set. The period of t 2 * to t 3 is for a moment-neutral conditioning of the internal combustion engine 1 used for the upcoming transition from transient operation to stationary operation. At the time t 3 is completed the boost pressure build-up and the internal combustion engine 1 arrived in the stationary operation.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 beziehungsweise die entsprechende Vorgehensweise zu ihrem Betreiben haben den Vorteil, dass in jedem Fall eine rasche Leistungserhöhung der Brennkraftmaschine 1 bei gleichzeitig hoher Effizienz der Brennkraftmaschine 1 und geringem konstruktiven Aufwand erzielt werden kann.The internal combustion engine according to the invention 1 or the corresponding procedure for their operation have the advantage that in each case a rapid increase in power of the internal combustion engine 1 at the same time high efficiency of the internal combustion engine 1 and low design effort can be achieved.

Claims (9)

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Brennkraftmaschine (1) über wenigstens eine Einrichtung (10) zur Reduzierung einer Verbrennungstemperatur in einem Brennraum eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine (1) um ein bestimmtes Reduzierungsmaß sowie eine Einrichtung (11) zur Einbringung von Wasser mit einem bestimmten Massenstrom in den Brennraum verfügt, wobei die Brennkraftmaschine (1) als Ottobrennkraftmaschine vorliegt, und wobei während eines stationären Betriebs der Brennkraftmaschine (1) das Reduzierungsmaß auf ein erstes Maß und der Massenstrom auf einen ersten Massenstrom und während eines einer Leistungserhöhung dienenden transienten Betriebs der Brennkraftmaschine (1) das Reduzierungsmaß zum Erzielen einer größeren Zylinderfüllung auf ein kleiner als das erste Maß gewähltes zweites Maß und der Massenstrom zum Unterdrücken von Klopfen der Brennkraftmaschine (1) auf einen größer als den ersten Massenstrom gewählten zweiten Massenstrom eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Brennkraftmaschine (1) mittels eines Laders (6) komprimiertes Frischgas zugeführt wird.Method for operating an internal combustion engine (1), wherein the internal combustion engine (1) has at least one device (10) for reducing a combustion temperature in a combustion chamber of a cylinder (2) of the internal combustion engine (1) by a specific reduction amount and a device (11) Introducing water with a certain mass flow into the combustion chamber, wherein the internal combustion engine (1) is present as an Otto internal combustion engine, and wherein during a steady operation of the internal combustion engine (1) the Reduzungsmaß to a first degree and the mass flow to a first mass flow and during a Increasing performance serving transient operation of the internal combustion engine (1) the Reduzierungsmaß to achieve a larger cylinder filling to a smaller than the first measure selected second measure and the mass flow for suppressing knocking of the internal combustion engine (1) to a greater than the first mass flow selected second Massenst rom is set, characterized in that the internal combustion engine (1) by means of a supercharger (6) compressed fresh gas is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur Mittel zum Betreiben der Brennkraftmaschine (1) gemäß eines Atkinson- und/oder Miller-Kreisprozesses aufweist, wobei das Reduzierungsmaß den Unterschied zwischen einem Ansaugvolumen oder einem Expansionsvolumen und/oder die Differenz zwischen einem Einlassventilschließzeitpunkt und einem unteren Totpunkt eines in dem Zylinder (2) vorliegenden Kolben bei Wahl eines vor oder nach dem unteren Totpunkt liegenden Einlassventilschließzeitpunkts beschreibt.Method according to Claim 1 characterized in that the means (10) for reducing the combustion temperature comprises means for operating the internal combustion engine (1) according to an Atkinson and / or Miller cycle, wherein the reduction measure is the difference between a suction volume or an expansion volume and / or the difference between an intake valve closing timing and a bottom dead center of a piston present in the cylinder (2) when selecting an intake valve closing timing before or after the bottom dead center. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (10) zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur Mittel zur Abgasrückführung aufweist, wobei das Reduzierungsmaß eine Menge an zurückgeführtem Abgas beschreibt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the means (10) for reducing the combustion temperature comprises means for exhaust gas recirculation, wherein the reduction measure describes an amount of recirculated exhaust gas. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Abgasrückführung eine externe Abgasrückführung verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that an exhaust gas recirculation, an external exhaust gas recirculation is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) mit einem konstanten geometrischen Verdichtungsverhältnis betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine (1) is operated with a constant geometric compression ratio. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Maß einem Deaktivieren der Einrichtung (10) zur Reduzierung der Verbrennungstemperatur entspricht.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second measure corresponds to deactivating the means (10) for reducing the combustion temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Massenstrom derart gewählt wird, dass das Klopfen der Brennkraftmaschine (1) vollständig unterdrückt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the second mass flow is selected such that the knocking of the internal combustion engine (1) is completely suppressed. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der transiente Betrieb sich unmittelbar an den stationären Betrieb anschließt und auf den transienten Betrieb unmittelbar ein weiterer stationärer Betrieb folgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the transient operation is immediately followed by the steady-state operation and immediately followed by a further stationary operation on the transient operation. Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer Einrichtung (10) zur Reduzierung einer Verbrennungstemperatur in einem Brennraum eines Zylinders (2) der Brennkraftmaschine (1) um ein bestimmtes Reduzierungsmaß sowie mit einer Einrichtung (11) zur Einbringung von Wasser mit einem bestimmten Massenstrom in den Brennraum, wobei die Brennkraftmaschine (1) als Ottobrennkraftmaschine ausgestaltet und dazu ausgebildet ist, während eines stationären Betriebs der Brennkraftmaschine (1) das Reduzierungsmaß auf ein erstes Maß und den Massenstrom auf einen ersten Massenstrom und während eines einer Leistungserhöhung dienenden transienten Betriebs der Brennkraftmaschine (1) das Reduzierungsmaß zum Erzielen einer größeren Zylinderfüllung auf ein kleiner als das erste Maß gewähltes zweites Maß und dem Massenstrom zum Unterdrücken von Klopfen der Brennkraftmaschine (1) auf einen größer als den ersten Massenstrom gewählten zweiten Massenstrom einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) einen Lader (6) zur Zuführung von komprimiertem Frischgas aufweist.Internal combustion engine (1) for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, with at least one device (10) for reducing a combustion temperature in a combustion chamber of a cylinder (2) of the internal combustion engine (1) by a specific reduction measure and with a device (11 ) for introducing water with a certain mass flow into the combustion chamber, wherein the internal combustion engine (1) designed as a gasoline engine and adapted to, during a steady operation of the internal combustion engine (1) the Reduzierungsmaß to a first degree and the mass flow to a first mass flow and during a transient operation of the internal combustion engine (1) serving a power increase, the reduction amount for obtaining a larger cylinder charge to a smaller than the first measure second measure and the mass flow for suppressing knocking of the internal combustion engine (1) to a larger than the first Set mass flow selected second mass flow, characterized in that the internal combustion engine (1) has a loader (6) for supplying compressed fresh gas.
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