DE102021100972A1

DE102021100972A1 - Brennkraftmaschine, Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021100972A1
Application number: DE102021100972.3A
Authority: DE
Inventors: Kerstin Brandes-Grote; Andreas Grote; Frank Schürg; André Casal Kulzer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Volkswagen AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Volkswagen AG
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2022-07-21

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (10) für ein Fahrzeug (11), aufweisend eine Brennkammer (60, 61) für eine Kraftstoffverbrennung, einen Kühlmitteltank (13), eine Zuführleitung (14) zum Zuführen von Kühlmittel vom Kühlmitteltank (13) zur Brennkammer (60, 61) vor oder während der Kraftstoffverbrennung zum Reduzieren einer Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung und/oder zum Verhindern von irregulären Verbrennungsphänomenen, einen Temperierfluidkreis (50) mit einer Temperierfluidleitung (51) zum Leiten eines Temperierfluids, einen ersten Wärmetauscher (15) für einen Wärmetransport von wenigstens einer Wärmequelle der Brennkraftmaschine (10) auf das Temperierfluid und einen zweiten Wärmetauscher (45) für einen Wärmetransport vom Temperierfluid auf das Kühlmittel in der Zuführleitung (14). Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug (11) mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine (10) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine (10).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, aufweisend eine Brennkammer für eine Kraftstoffverbrennung, einen Kühlmitteltank und eine Zuführleitung zum Zuführen von Kühlmittel vom Kühlmitteltank zur Brennkammer vor oder während der Kraftstoffverbrennung zum Reduzieren einer Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung und/oder zum Verhindern von irregulären Verbrennungsphänomenen. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
Zur Erfüllung heutiger und insbesondere zukünftiger Emissionsstandards ist es notwendig, Brennkraftmaschinen, die nach ottomotorischem Prinzip arbeiten, kennfeldweit stöchiometrisch zu betreiben. Das gilt insbesondere mit Blick auf aktuelle Gesetzgebungen. Um über das gesamte Kennfeld einen stöchiometrischen Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleisten zu können, helfen Maßnahmen zur Absenkung der Abgastemperatur im Hochlast-Bereich der Brennkraftmaschine. Damit können Bauteile wie ein Abgasturbolader vor Überhitzung geschützt und Komponenten zur Abgasnachbehandlung in einem akzeptablen Temperaturbereich gehalten werden. Darüber hinaus können damit irreguläre Verbrennungsphänomene wie eine Vorentflammung verhindert werden.
Um die Abgastemperaturen zu verringern, sind eine Vielzahl unterschiedlicher Ansätze bekannt. Neben einem unterstöchiometrischen Betrieb mit Lambda < 1 und der Abgasrückführung (AGR) in verschiedenen Varianten wie Niederdruck-AGR, Hochdruck-AGR oder chemisch aktivierte AGR können zusätzlich zu Frischgas und Kraftstoff noch beispielsweise Wasser oder ein Wassergemisch als Kühlmittel zum Brennraum bzw. zur Brennkammer der Zylinder der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Es zeigt sich jedoch beim Betreiben einer Brennkraftmaschine, dass Teile des eingebrachten Wassers an den Zylinderlaufbuchsen anhaften. Der über die Zylinderlaufbuchsen gleitende Kolben bzw. die über die Zylinderlaufbuchsen gleitenden Kolbenringe sorgen, ggf. unterstützt vom Verbrennungsdruck, nun dafür, dass die an den Zylinderlaufbuchsen haftenden Wassertropfen in das Zylinderkurbelgehäuse gelangen und dort aufgrund der im Zylinderkurbelgehäuse herrschenden Druck- und Temperaturverhältnisse schlagartig verdampfen, wodurch es zu einem erheblichen Volumensprung im hohen drei- bis niedrigen vierstelligen Bereich kommen kann, der bei den in das Zylinderkurbelgehäuse gelangenden Wassermengen einen starken Druckanstieg im Zylinderkurbelgehäuse nach sich ziehen kann. Damit ist es möglich, dass der von der Emissionsgesetzgebung geforderte Unterdruck im Zylinderkurbelgehäuse nicht mehr unter allen Betriebsbedingungen eingehalten werden kann. Wenn nun eine erhebliche Masse an Wasser in das Zylinderkurbelgehäuse gelangt, kann dieses nicht, wie bei in das Zylinderkurbelgehäuse entwichenem Kraftstoff üblich, vollständig über das sogenannte Blow-By-System auf die Ansaugseite der Brennkraftmaschine zurückgeführt werden, sondern verbleibt im Öl und verdünnt dieses. Das Öl kann damit seinen Aufgaben, beispielsweise der Übertragung von Kräften, nicht mehr im vollem Maße nachkommen, wodurch die Brennkraftmaschine beschädigt oder zerstört werden kann. Überdies kann der Teil des Wassers aus dem Zylinderkurbelgehäuse, welcher über das Blow-By-System wieder auf die Ansaugseite der Brennkraftmaschine zurückgelangt, dort aufgrund der vorherrschenden Temperatur- und Druckverhältnisse kondensieren. Bekanntermaßen kann dort der hinter der im Aufladebetrieb genutzten Blow-By-Einleitung positionierte Verdichter durch Tropfenschlag ebenfalls beschädigt werden. Ist der Blow-By-Volumenstrom durch einen erheblichen Wassereintrag stark erhöht, kann es weiter passieren, dass der Ölabscheider für diese Mengen unterdimensioniert ist, sodass ein Teil des Öles in die Ansaugstrecke ausgetragen wird. Das mit dem Frischgas in die Brennräume transportierte Öl erhöht dort die Gefahr der irregulären Verbrennungsphänomene und führt zu einer Veraschung des ottomotorischen Partikelfilters. Eine Vergrößerung des Ölabscheiders kommt hierbei nicht zwangsweise in Betracht, da, selbst wenn ein ausreichender Bauraum zur Verfügung stünde, die typischerweise eingesetzten Ölabscheider für ihr Wirkprinzip ein Mindestmaß an Strömungsgeschwindigkeit benötigen. Werden die Dimensionen vergrößert, kann in einem Schwachlastbetrieb die Strömungsgeschwindigkeit möglicherweise nicht ausreichend groß sein. Handelt es sich um einen vom Motorblock abgesetzten Ölabscheider, rekondensiert das Wasser bereits vor dem Ölabscheider und bildet eine Emulsion bzw. einen Schaum, der durch den Ölabscheider grundsätzlich nicht mehr getrennt werden kann, wodurch dieser ebenfalls massiv Öl austrägt und zudem verstopft. Ein verstopfter Ölabscheider führt zusätzlich zu einer Erhöhung des Drucks im Zylinderkurbelgehäuse, wodurch die legislative Forderung nach einem Unterdruck im Zylinderkurbelgehäuse verletzt werden kann. Es ist deshalb anzustreben, das Wasser möglichst fein zu zerstäuben oder vollständig in gasförmiger Form in den Brennraum einzubringen, um ein Anhaften von Wassertropfen an den Zylinderlaufbuchsen möglichst vollumfänglich zu vermeiden.
Das Kühlmedium kann indirekt über eine Einspritzung in das Saugrohr oder den Einlasskanal oder direkt in den Brennraum eingebracht werden. Die direkte Einbringung hat gegenüber der indirekten Einbringung grundsätzlich den Vorteil der Möglichkeit, Tropfen mit kleinerem Durchmesser zu generieren und damit bessere Verdampfungsbedingungen für das Kühlmedium zu schaffen. In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 006263 A1 wird dazu erwähnt, dass dem zuvor genannte Problem der Ölverdünnung damit jedoch trotz Vorliegen besserer Verdampfungsbedingungen nicht immer ausreicht Rechnung getragen werden kann. Ferner wird dort beschrieben, dass es verschiedene Konzepte zur Lösung des Problems der Ölverdünnung gibt, von welchen ein Großteil eine Reduktion der einzuspritzenden Wassermenge durch geschickte Prozessführung vorschlägt. Unter der Prämisse, dass der Wasserverbrauch ohnehin aus Komfortgründen für den Fahrzeugführer so gering wie möglich sein sollte, und dass durch immer schärfer werdende Schadstoffemissionsgrenzwerte und gesetzliche Restriktionen die einzusetzende Wassermenge eher zunehmen wird, wird eine Reduktion der Wassermenge jedoch kein Allheilmittel gegen Ölverdünnung durch Wassereintrag in das Zylinderkurbelgehäuse, gegen den möglicherweise zu hohen Druck im Zylinderkurbelgehäuse und gegen die zuvor beschriebenen Probleme hinsichtlich des Ölabscheiders sein. In der vorgenannten Patentanmeldung wird vorgeschlagen, die gesamte, pro Arbeitsspiel einzusetzende Menge an Wasser in zwei Teilmengen aufzuteilen, wobei die erste Teilmenge vorzugsweise größer als die zweite Teilmenge ist. Die erste Teilmenge soll vor dem oberen Zündtotpunkt und die zweite Teilmenge nach dem oberen Zündtotpunkt eingebracht werden, wobei die Einspritzung der ersten Teilmenge zur Ausnutzung der kühlenden Wirkung und die Einspritzung der zweiten Teilmenge bei einem vergleichsweise geringen Brennraumdruck erfolgt. Diese Maßnahmen sollen einen übermäßigen Eintrag von Wasser in das Zylinderkurbelgehäuse möglichst verhindern. Es bleibt jedoch fraglich, inwieweit die benannten Zeitpunkte von Parametern wie den Eigenschaften des Injektors, der Einspritzstrahlrichtung, der Ladungsbewegung und/oder der Kolbenmuldengeometrie abhängig sind, und ob der Eintrag von Wasser in das Motoröl unter allen Umständen ausschließlich durch eine geeignete Wahl von Einspritz-Zeitpunkten und der Aufteilung der Wassermenge pro Einspritzung verhindert werden kann. Zudem wird eine Direkteinspritzung mit einem zusätzlichen Injektor für das Kühlmedium vorausgesetzt, die häufig an mangelndem Bauraum scheitert. Darüber hinaus soll Wasser oder ein anderes Kühlmittel in der Brennkammer in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine aber auch gänzlich verhindert werden. Mit Blick auf den bekannten Stand der Technik lässt sich demnach zusammenfassen, dass die Problematik beim Einbringen von Wasser bzw. einem geeigneten Kühlmittel zur Brennkammer vor oder während der Kraftstoffverbrennung zum Reduzieren der Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung und/oder zum Verhindern von irregulären Verbrennungsphänomenen vielschichtig ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, der voranstehend beschriebenen Problematik zumindest teilweise Rechnung zu tragen. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, um Kühlmittel vor dem Einbringen in die Brennkammer möglichst effizient, effektiv und/oder flexibel zu temperieren.
Die voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die voranstehende Aufgabe durch die Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1, das Fahrzeug gemäß Anspruch 8 sowie das Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren. Dabei gelten Merkmale, die im Zusammenhang mit der Brennkraftmaschine beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug, dem erfindungsgemäßen Verfahren und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird und/oder werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug zur Verfügung gestellt. Die Brennkraftmaschine weist eine Brennkammer bzw. wenigstens eine Brennkammer für eine Kraftstoffverbrennung, einen Kühlmitteltank und eine Zuführleitung zum Zuführen von Kühlmittel vom Kühlmitteltank zur Brennkammer vor oder während der Kraftstoffverbrennung zum Reduzieren einer Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung und/oder zum Verhindern von irregulären Verbrennungsphänomenen auf. Die Brennkraftmaschine weist ferner einen Temperierfluidkreis mit einer Temperierfluidleitung zum Leiten eines Temperierfluids, einen ersten Wärmetauscher für einen Wärmetransport von wenigstens einer Wärmequelle der Brennkraftmaschine auf das Temperierfluid, und einen zweiten Wärmetauscher für einen Wärmetransport vom Temperierfluid auf das Kühlmittel in der Zuführleitung auf.
Der Einsatz eines zusätzlichen Medienkreislaufs in Form des Temperierfluidkreises hat den Vorteil, dass nur exakt die Menge an Kühlmittel aus dem Kühlmitteltank in Richtung der Brennkammer und/oder zu wenigstens einem Injektor direkt in und/oder stromaufwärts der Brennkammer gefördert wird, die für den Verbrennungsprozess tatsächlich benötigt wird. Damit kann beispielsweise auf Rückführ- und/oder Rezirkulationssysteme für das Kühlmittel verzichtet werden. Bei Systemen, bei welchen das Kühlmittel durch heiße Wärmequellen bzw. dort angeordnete Wärmetauscher direkt erhitzt wird, darf das Kühlmittel beim Durchströmen des Wärmetauschers nicht zu heiß werden, um einen Phasenübergang von einer flüssigen Phase des Kühlmittels in eine gasförmige Phase des Kühlmittels zu verhindern. Dafür muss insbesondere der Massenstrom des Kühlmittels so groß gewählt werden, dass der Phasenübergang verhindert werden kann. Dies kann eine komplexe und/oder Bauraum benötigende Kühlmittelleitstruktur erfordern. Mit der erfindungsgemäßen Variante kann die Wärmeaufnahme an der Wärmequelle bzw. am ersten Wärmetauscher und damit die Wärmeabgabe an das Kühlmittel am zweiten Wärmetauscher aktiv beeinflusst werden. So kann der Phasenübergang durch die Regelung des Durchflusses und/oder des Massenstroms des Temperierfluids im separaten Temperierfluidkreis auf einfache und zuverlässige Weise vermieden werden. Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann das Temperierfluid durch die Temperierfluidleitung und dort durch den ersten Wärmetauscher strömen, diesen in Richtung des zweiten Wärmetauschers verlassen und dort die vom ersten Wärmetauscher aufgenommene Wärmeenergie an das Kühlmittel abgeben.
Unter Verwendung des ersten Wärmetauschers und einer ohnehin in der Brennkraftmaschine verfügbaren Wärmequelle kann das Temperierfluid zunächst effizient auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt werden. Mittels des zweiten Wärmetauschers kann das aufgeheizte Temperiermittel beispielsweise abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine im Temperierfluidkreis zirkuliert werden. Die Wärmequelle und der erste Wärmetauscher sind zum Aufheizen des Temperierfluids auf eine Temperatur von vorzugsweise über 100°C konfiguriert und ausgestaltet. Das Temperieren des Temperierfluids auf eine ausreichend hohe Temperatur und damit zum Temperieren des Kühlmittels auf die gewünschte Temperatur vor dem Einbringen in die Brennkammer ist eine besonders effiziente und effektive Maßnahme bzw. Vorbereitungsmaßnahme, um das Kühlmittel auf die gewünschte Temperatur zu bringen und anschließend in Form von Nebel mit möglichst geringen Tropfendurchmessern von wenigen hundertstel Millimetern oder gasförmig in die Brennkammer einzubringen. Damit kann letztendlich verhindert werden, dass das Kühlmittel in flüssiger Form an den Brennraumwänden anhaften kann. Entsprechend kann auch verhindert werden, dass Kühlmittel entlang der Zylinderlaufbuchsen in das Zylinderkurbelgehäuse gelangt, wodurch das Motoröl keine Verdünnung erfährt und der Zylinderkurbelgehäusedruck auf einem gewünscht niedrigen Druck verbleibt. Damit werden der Kurbeltrieb, das Blow-By-System und der Ölabscheider geschont, was wiederum Bauteil- und Motorschäden durch Verbrennungsphänomene wie Vorentflammungen vorbeugt. Trotzdem lässt sich die Brennkraftmaschine kennfeldweit stöchiometrisch betreiben, was für eine Einhaltung aktueller und zukünftiger Grenzwerte für Schadstoff-Emissionen von besonderem Vorteil ist.
Das Temperierfluid wird an der Wärmequelle nicht nur aufgeheizt, sondern dient gleichzeitig auch als Kühlfluid zum Kühlen der Wärmequelle. Als Wärmequelle können unterschiedliche Funktionsbauteile der Brennkraftmaschine verwendet werden. So kann die wenigstens eine Wärmequelle beispielsweise einen Abgaskrümmer aufweisen, an welchem der erste Wärmetauscher ausgestaltet ist. Der erste Wärmetauscher kann einen Hohlraum am Abgaskrümmer umfassen, wobei der Hohlraum dadurch entsteht, dass eine zweite Hülle bzw. eine Kammer um den Abgaskrümmer ausgestaltet ist. Der Hohlraum kann in diesem Fall als kalte Seite des ersten Wärmetauschers verstanden werden. Der Krümmerkanal zum Leiten des Abgases durch den Abgaskrümmer kann als heiße Seite des ersten Wärmetauschers verstanden werden. Der Abgaskrümmer ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die Brennkraftmaschine als natürlich beatmete Brennkraftmaschine oder eine aufgeladene Brennkraftmaschine, bei der die Aufladung nicht mit einem Abgasturbolader erfolgt, ausgestaltet ist.
Die wenigstens eine Wärmequelle kann ferner Komponenten zur Abgasnachbehandlung von Abgas aus der Brennkraftmaschine aufweisen. In diesem Fall umfasst die Brennkraftmaschine entsprechend Bauteile, die einer klassischen Brennkraftmaschine sonst nicht zuzuordnen sind. So kann die Wärmequelle einen 3-Wege-Katalysator umfassen, der mit Rohren durchzogen ist, um die Wärme des Abgases und die Wärme, die aufgrund möglicher Exothermen im Katalysator entsteht, auf das Temperierfluid zu transportieren bzw. zu übertragen. Auch der Ölkühler eines Fahrzeugs kann als Wärmequelle zur Erhitzung des Temperierfluids dienen. Darüber hinaus kann die Wärmequelle den Verdichter eines Abgasturboladers umfassen. Hier kann das Temperiermittel über die Frischgasseite bzw. den Verdichter vorgeheizt werden. Der Wärmetauscher am Verdichter umfasst in diesem Fall eine Hülle bzw. ein Gehäuse um den Verdichter bzw. um das obligatorische Verdichtergehäuse, um das Temperierfluid am Verdichter entlang führen zu können. Der in der Hülle gebildete Fluidkanal kann als kalte Seite des Wärmetauschers verstanden werden. Eine beim Einsatz des Verdichtergehäuses zur Erhitzung des Temperierfluids einhergehende Abkühlung des komprimierten Frischgases entlastet sowohl die Materialien zwischen Verdichter und gattungsgemäßem Ladeluftkühler als auch einen etwaigen Ladeluftkühler und damit den Rückkühlbedarf des Fahrzeugs selbst.
Die Brennkraftmaschine kann wenigstens einen Wärmetauscher und wenigstens eine Wärmequelle für den Wärmetransport auf das Temperierfluid bzw. für das Erhitzen des Temperierfluids aufweisen. Das Zuführen des Kühlmittels zur Brennkammer bzw. zur wenigstens einen Brennkammer zum Reduzieren der Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung und/oder zum Verhindern von irregulären Verbrennungsphänomenen ist dahingehend zu verstehen, dass das Kühlmittel zur Brennkammer geführt wird, um dort die Kraftstoffverbrennung zum Reduzieren der Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung und/oder zum Verhindern der irregulären Verbrennungsphänomene zu beeinflussen. Die Zuführleitung ist nicht auf eine einzige Leitung beschränkt. Die Zuführleitung kann mehrere Leitungsabschnitte aufweisen. Für den Fall, dass das Kühlmittel über wenigstens einen Injektor in einen Einlasskanal der Brennkraftmaschine eingespritzt werden soll, um von dort weiter in die Brennkammer zu gelangen, kann die Zuführleitung einen Zuführleitungsabschnitt zum Zuführen des Kühlmittels aus dem Kühlmitteltank zum Einlasskanal sowie den Einlasskanal umfassen. Funktionsbauteile wie der zweite Wärmetauscher, Injektoren und/oder Teile des zweiten Wärmetauschers und der Injektoren können als Teil oder Teile der Zuführleitung betrachtet werden.
Der Kühlmitteltank kann zumindest teilweise mit vorzugsweise destilliertem und/oder demineralisiertem Wasser oder einem Wassergemisch als Kühlmittel gefüllt sein. Das Kühlmittel ist bei Umgebungstemperatur über 0°C und Umgebungsdruck vorzugsweise flüssig und besteht vorzugsweise aus einem nicht-brennbaren Stoff. Darunter, dass der erste Wärmetauscher für einen Wärmetransport von wenigstens einer Wärmequelle der Brennkraftmaschine auf das Temperierfluid im Temperierfluidkreis ausgestaltet ist, soll insbesondere verstanden werden, dass der erste Wärmetauscher konfiguriert und ausgestaltet ist, den Wärmetransport von wenigstens einer Wärmequelle der Brennkraftmaschine auf das Temperierfluid, das im Temperierfluidkreis geführt wird, zu bewirken. Die Brennkraftmaschine ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht auf einen Verbrennungsmotor als solchen beschränkt zu betrachten. Vielmehr können auch Funktionsbauteile in der Peripherie eines konventionellen Verbrennungsmotors wie die Wärmetauscher, der Kühlmitteltank und unterschiedliche Fluidleitungen als der Brennkraftmaschine zugeordnet betrachtet werden. Unter der Abgastemperatur ist die Temperatur des Abgases aus der Brennkammer zu verstehen. Unter dem Reduzieren der Abgastemperatur kann mithin auch das Reduzieren einer Verbrennungstemperatur in der Brennkammer verstanden werden. Der zweite Wärmetauscher weist eine heiße Seite und eine kalte Seite auf, wobei die Temperierfluidleitung an der heißen Seite bzw. als Teil der heißen Seite ausgestaltet ist und die Zuführleitung an der kalten Seite bzw. als Teil der kalten Seite ausgestaltet ist.
Vorzugsweise sind alle Komponenten und insbesondere die Zuführleitung thermisch isoliert und/oder heizbar ausgeführt, sodass auch bei längeren Zeiträumen ohne Kühlmittel-Zufuhr zur Brennkammer stehendes Kühlmittel temperiert bleibt bzw. werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass die Brennkraftmaschine einen Einlasskanal zum Leiten eines Kraftstoffgemisches oder von Frischgas in die Brennkammer, einen Zuführleitungsabschnitt zum Leiten des Kühlmittels zum Einlasskanal und einen Injektor zum Einspritzen des Kühlmittels aus dem Zuführleitungsabschnitt in den Einlasskanal aufweist, wobei das Temperierfluid bei Umgebungsdruck eine Temperaturfestigkeit zum Halten einer flüssigen Phase bis zu einer vordefinierbaren Temperatur, die von einer Art des Kühlmittels, einem Einspritzdruck am Injektor sowie einem Druck stromabwärts des Injektor abhängt, aufweist. Bei Verwendung von Wasser als Kühlmittel, einem Injektor, an welchem ein Einspritzdruck von 10 bar herrscht und einem Druck von 2 bar stromabwärts des Injektors, kann das Temperierfluid beispielsweise eine Temperaturfestigkeit bis wenigstens 180°C aufweisen. Das Temperierfluid kann insbesondere als ein entsprechend temperaturstabiles Öl oder ein Temperierfluid auf Ölbasis bereitgestellt sein. Bei dem Temperierfluid kann es sich, muss es sich aber nicht um das gleiche Fluid wie das Kühlmittel handeln. Das Temperierfluid weist bei Umgebungsdruck vorzugsweise eine Temperaturfestigkeit zum Halten einer flüssigen Phase bis wenigstens zur vordefinierten und/oder vordefinierbaren Temperatur auf. Das heißt, das Temperierfluid bleibt wenigstens bis zur vordefinierten Temperatur in der flüssigen Phase. Damit kann der gewünschte Aufheizbetrieb zum Aufheizen des Kühlmittels auch bei relativ hohen Temperaturen der Wärmequelle zuverlässig durchgeführt werden.
Von weiterem Vorteil kann es sein, wenn eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ein Kompensationsmittel zum Kompensieren einer Ausdehnungsänderung des Temperierfluids aufweist. Damit kann insbesondere ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht werden. Das Kompensationsmittel kann ein Ausdehnungsgefäß zum Abfangen bzw. Puffern einer Ausdehnung des Temperierfluids bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken in der Temperierfluidleitung aufweisen.
Weiterhin kann eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung einen Einlasskanal zum Leiten eines Kraftstoffgemisches oder von Frischgas in die Brennkammer, einen Zuführleitungsabschnitt zum Leiten des Kühlmittels zum Einlasskanal und einen Injektor zum Einspritzen des Kühlmittels aus dem Zuführleitungsabschnitt in den Einlasskanal aufweisen, wobei der zweite Wärmetauscher an und/oder in dem Injektor ausgestaltet ist. Damit kann das Kühlmittel genau dort erhitzt werden, wo es auch eingesetzt bzw. eingespritzt wird und die Effekte der Vorheizung des Kühlmittels benötigt werden. Durch die Positionierung des zweiten Wärmetauschers am Injektor bzw. von wenigstens einem zweiten Wärmetauscher an wenigstens einem Injektor der Brennkraftmaschine wird eine örtliche Separierung von Wärmeaufnahme durch die Wärmequelle und Wärmeabgabe an das Kühlmittel ermöglicht.
Eine Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung kann außerdem eine Umwälzpumpe zum Fördern des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung, eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Heizbedarfs des Kühlmittels in der Zuführleitung und einen Controller zum Betreiben der Umwälzpumpe abhängig vom ermittelten Heizbedarf des Kühlmittels aufweisen. Damit kann beispielsweise eine Zirkulation des Temperierfluids im Temperierfluidkreis unterbrochen werden, indem die Umwälzpumpe abgeschaltet wird, sobald dem Verbrennungsprozess betriebspunktbedingt kein Kühlmedium zugeführt werden muss. Damit können insbesondere eine Überhitzung des Temperierfluids verhindert und ein Leistungsverbrauch reduziert werden. Die Umwälzpumpe ist vorzugsweise wenigstens teilweise im Temperierfluidkreis und/oder wenigstens teilweise in der Temperierfluidleitung angeordnet. Die Ermittlungseinheit kann eine Sensorik sowie eine Recheneinheit zum Ermitteln des Heizbedarfs des Kühlmittels aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsvariante der vorliegenden Erfindung ist es möglich, dass eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse, einer im Turbinengehäuse angeordneten Turbine, einem Verdichtergehäuse und einem im Verdichtergehäuse angeordneten Verdichter aufweist, wobei der erste Wärmetauscher für einen Wärmetransport von Abgas im Turbinengehäuse auf das Temperierfluid ausgestaltet ist. Der erste Wärmetauscher kann demnach eine Hülle bzw. ein weiteres Gehäuse um das Turbinengehäuse umfassen, wodurch sich eine Kammer mit einem Hohlraum zwischen einer Innenseite des weiteren Gehäuses bzw. der Kammer und einer Außenseite des Turbinengehäuses ergibt. Dieser Hohlraum kann einen Temperierfluideinlass und einen Temperierfluidauslass aufweisen und als kalte Seite des ersten Wärmetauschers verstanden werden. Die heiße Seite des ersten Wärmetauschers kann in diesem Fall innerhalb des inneren Turbinengehäuses ausgestaltet sein. Das Temperierfluid kann demnach am Turbinengehäuse entlang bzw. durch den Hohlraum hindurch geleitet werden, um dort mithilfe der Abgaswärme des Abgases an der Turbine erhitzt zu werden. Der erste Wärmetauscher oder ein Teil des ersten Wärmetauschers kann damit auch als Teil der Temperierfluidleitung und/oder als integraler Bestandteil des Turbinengehäuses ausgestaltet sein. Durch das Erwärmen des Temperierfluids am Turbinengehäuse kann das Temperierfluid effektiv und effizient erhitzt werden. Außerdem kann damit die Bauteiltemperatur des Turbinengehäuses sowie des Abgasturboladers gesenkt werden. Das Material des Turbinengehäuses kann damit auf geringere Temperaturen als bislang üblich ausgelegt werden. Damit können das Gewicht der Brennkraftmaschine reduziert und die Kosten gesenkt werden. Zudem bedeutet ein nach außen hin kühleres Turbinengehäuse, dass die Abschirmung zu anderen peripheren Komponenten der Brennkraftmaschine geringer ausfallen kann. Damit können eine Gewichtsersparnis sowie eine kompaktere Bauweise der Brennkraftmaschine erreicht werden. Die den Hohlraum begrenzenden Wände und/oder das weitere Gehäuse sind zur Beaufschlagung mit Temperaturen von 1000°C oder mehr sowie für einen geeigneten Wärmetransport von dem Abgas an der Turbine auf das Temperierfluid im Hohlraum ausgestaltet.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann zudem eine Kühleinheit zum Kühlen des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung aufweisen. Damit kann insbesondere auf einfache und flexible Weise die Temperatur des Temperierfluids abhängig von der Temperatur des Kühlmittels in der Zuführleitung und/oder am zweiten Wärmetauscher geregelt werden. Außerdem kann damit auf einfache und effektive Weise eine Überhitzung des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung verhindert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug mit einer wie vorstehend im Detail beschriebenen Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt. Damit bringt das erfindungsgemäße Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine beschrieben worden sind. Das Fahrzeug ist insbesondere in Form eines Straßenfahrzeugs wie beispielsweise eines PKW oder LKW ausgestaltet. Dies lässt sich insbesondere durch die Möglichkeit der kompakten Bauweise der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine realisieren.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird außerdem ein Verfahren zum Betreiben einer wie vorstehend beschriebenen Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellt. Die Brennkraftmaschine weist die folgenden Schritte auf:

- Ermitteln eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, und
- Fördern des Temperierfluids durch die Temperierfluidleitung abhängig vom ermittelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine.

Damit bringt das erfindungsgemäße Verfahren die gleichen Vorteile mit sich, wie sie ausführlich mit Bezug auf die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine beschrieben worden sind. Im Rahmen des Verfahrens kann insbesondere die Temperatur des Kühlmittels in der Zuführleitung mittels Temperatursensor ermittelt werden. Das Temperierfluid kann nun abhängig von der ermittelten Temperatur des Kühlmittels in der Zuführleitung durch die Temperierfluidleitung gefördert werden oder nicht. Ferner ist es möglich, dass die Temperatur des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung mittels Temperatursensor ermittelt wird und das Temperierfluid abhängig von der ermittelten Temperatur des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung durch die Temperierfluidleitung gefördert wird oder nicht.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zu verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Figuren hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen können sowohl für sich als auch in den verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Es zeigen jeweils schematisch:

1 eine Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 eine Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
3 ein Fahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, und
4 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt die erfindungswesentlichen Details einer Brennkraftmaschine 10 für ein Fahrzeug 11, das in 3 dargestellt ist. Die Brennkraftmaschine 10 weist mehrere Brennkammern 60, 61 für eine jeweilige Kraftstoffverbrennung in den Brennkammern 60, 61, einen Kühlmitteltank 13 und eine Zuführleitung 14 zum Zuführen von Kühlmittel aus dem Kühlmitteltank 13 zu den Brennkammern 60, 61 auf. Das Kühlmittel wird vor oder während der Kraftstoffverbrennung bzw. für die Kraftstoffverbrennung in den Brennkammern 60, 61 zum Reduzieren einer Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung sowie zum Verhindern von irregulären Verbrennungsphänomenen während der Kraftstoffverbrennung eingespritzt bzw. den Brennkammern 60, 61 zugeführt.
Die dargestellte Brennkraftmaschine 10 weist einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse 18, einer im Turbinengehäuse 18 angeordneten Turbine 19 (nicht im Detail dargestellt), einem Verdichtergehäuse 20 und einem im Verdichtergehäuse 20 angeordneten Verdichter 21 (nicht im Detail dargestellt) auf. Die gezeigte Brennkraftmaschine 10 umfasst ferner einen Temperierfluidkreis 50 mit einer Temperierfluidleitung 51 zum Leiten eines Temperierfluids, einen ersten Wärmetauscher 15 für einen Wärmetransport von wenigstens einer Wärmequelle der Brennkraftmaschine 10 auf das Temperierfluid, und einen zweiten Wärmetauscher 45 für einen Wärmetransport vom Temperierfluid auf das Kühlmittel in der Zuführleitung 14 auf. Der erste Wärmetauscher 15 ist für den Wärmetransport von einer Wärmequelle in Form des Abgases im Turbinengehäuse 18 auf das Temperierfluid in der Temperierfluidleitung 51 ausgestaltet. Das Temperierfluid in Form von beispielsweise Öl weist bei Umgebungsdruck eine Temperaturfestigkeit zum Halten einer flüssigen Phase bis zu einer vordefinierbaren Temperatur, die von einer Art des Kühlmittels, einem Einspritzdruck an einem Injektor 23, 25 sowie einem Druck stromabwärts des Injektors 23, 25 bzw. innerhalb eines Einlasskanals 22, 24 abhängt, auf. Im Temperierfluidkreis 50 ist ferner ein Kompensationsmittel 52 zum Kompensieren einer Ausdehnungsänderung des Temperierfluids ausgestaltet. Im Temperierfluidkreis 50 sind zudem eine Umwälzpumpe 43 zum Fördern des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung 51 und eine Kühleinheit 27 zum Kühlen des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung 51 positioniert.
Der erste Wärmetauscher 15 ist am Turbinengehäuse 18 sowie als Teil des Turbinengehäuses 18 ausgestaltet. Genauer gesagt weist der erste Wärmetauscher 15 ein zusätzliches Gehäuse 62 am Turbinengehäuse 18 auf, wodurch sich zwischen dem zusätzlichen Gehäuse 62 und dem Turbinengehäuse 18 eine Kammer 63 ergibt, durch die das Temperierfluid zum Temperieren des Temperierfluids geleitet werden kann. Die Kammer 63 kann folglich als Teil der Temperierfluidleitung 51 betrachtet werden. Die Kammer 63 bzw. das Volumen innerhalb der Kammer 63 kann als kalte Seite des ersten Wärmetauschers 15 betrachtet werden. Das Turbinengehäuse 18 bzw. das Volumen innerhalb des Turbinengehäuses 18 kann als heiße Seite des ersten Wärmetauschers 15 betrachtet werden.
Die gezeigte Brennkraftmaschine 10 umfasst zudem einen ersten Einlasskanal 22 zum Leiten eines Kraftstoffgemisches oder von Frischgas in eine erste Brennkammer 60 und einen zweiten Einlasskanal 24 zum Leiten eines Kraftstoffgemisches oder von Frischgas in eine zweite Brennkammer 61. Die Zuführleitung 14 weist einen Zuführleitungsabschnitt 46 zum Leiten des Kühlmittels zum ersten Einlasskanal 22 und zum zweiten Einlasskanal 24 auf. Am Zuführleitungsabschnitt 46 sind ein erster Injektor 23 zum Einspritzen des Kühlmittels aus dem Zuführleitungsabschnitt 46 in den ersten Einlasskanal 22 und ein zweiter Injektor 25 zum Einspritzen des Kühlmittels aus dem Zuführleitungsabschnitt 46 in den zweiten Einlasskanal 24 ausgestaltet, wobei die Injektoren 23, 25 über eine Leitungsverzweigung 26 des Zuführleitungsabschnitts 46 mit Kühlmittel versorgt werden können. Im Kühlmitteltank 13 ist ein Füllstandsensor 12 zum Ermitteln eines Kühlmittelfüllstands im Kühlmitteltank 13 bereitgestellt. Der zweite Wärmetauscher 45 ist direkt stromaufwärts der Leitungsverzweigung 26 bzw. direkt stromaufwärts der Injektoren 23, 25 ausgestaltet.
Darüber hinaus weist die Brennkraftmaschine 10 einen Controller 30 zum Betreiben bzw. Kontrollieren der entscheidenden Funktionsprozesse der Brennkraftmaschine 10 auf. So ist der Controller 30 zum Betreiben der Umwälzpumpe 43 abhängig von einem ermittelten Heizbedarf des Kühlmittels konfiguriert. Weiterhin ist der Controller 30 konfiguriert, das Temperierfluid mittels der Umwälzpumpe 43 abhängig von einem ermittelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 sowie abhängig von einer ermittelten Temperatur des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung 51 durch die Temperierfluidleitung 51 zu fördern oder nicht.
Im Kühlmitteltank 13 ist eine Kühlmittelpumpe 29 zum Pumpen des Kühlmittels in die Zuführleitung 14 bzw. den Zuführleitungsabschnitt 46 angeordnet. Ein weiterer Temperatursensor 36 ist am Zuführleitungsabschnitt 46 stromabwärts des zweiten Wärmetauschers 45 bzw. stromabwärts der kalten Seite des zweiten Wärmetauschers 45 positioniert. Außerdem ist ein Temperatursensor 47 stromabwärts des Gehäuses 62 bzw. in Temperierfluidleitrichtung zwischen dem Gehäuse 62 und dem zweiten Wärmetauscher 45 an der Temperierfluidleitung 51 zum Messen der Temperatur des Temperierfluids positioniert. Stromabwärts der Kühlmittelpumpe 29 sind ein Temperatursensor 66 und ein Drucksensor 67 zur Temperatur- und Druckmessung des Kühlmittels in der Zuführleitung 14 angeordnet. Stromabwärts der Umwälzpumpe 43 sind ein Temperatursensor 68 und ein Drucksensor 69 zur Temperatur- und Druckmessung des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung 51 angeordnet. Im Kühlmitteltank 13 sind ein Temperatursensor 28 zum Ermitteln der Temperatur des Kühlmittels im Kühlmitteltank 13, ein Temperiermittel 53 zum aktiven Erwärmen des Kühlmittels im Kühlmitteltank 13 und ein Drucksensor 35 angeordnet.
2 zeigt die erfindungswesentlichen Details einer Brennkraftmaschine 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Bei der in 2 gezeigten Brennkraftmaschine 10 ist der zweite Wärmetauscher 45 direkt am Injektor 23 ausgestaltet. Weist die Brennkraftmaschine 10 mehrere Brennräume 60, 61 bzw. mehrere Zylinder auf, kann jeweils ein Wärmetauscher 45 an einem Injektor 23, 25 an einem Brennraum 60, 61 ausgestaltet sein.
Mit Bezug auf 4 wird anschließend ein bevorzugtes Verfahren zum Betreiben der gezeigten Brennkraftmaschine 10 beschrieben. In einem ersten Schritt S1 wird zunächst die Brennkraftmaschine 10 gestartet. Anschließend werden in Schritt S2 die Kühlmittelpumpe 29 und die Umwälzpumpe 43 eingeschaltet. In Schritt S3 wird nun der zu fördernde Massenstrom des Kühlmittels zu den Injektoren 23, 25 auf Basis eines im Controller 30 hinterlegten Kennfelds eingestellt. Hierzu werden die Temperaturen des Abgases aus den Brennkammern 60, 61, Temperatur und Druck des Temperierfluids stromabwärts der Umwälzpumpe 43 sowie Temperatur und Druck des Kühlmittels stromabwärts der Kühlmittelpumpe 29 berücksichtigt. Unter dieser Berücksichtigung kann nun auch mit dem Fördern des Temperierfluids durch die Temperierfluidleitung begonnen werden. Im darauffolgenden Schritt S4 wird unter Verwendung des Füllstandsensors 12 ermittelt, ob im Kühlmitteltank 13 ausreichend Kühlmittel vorhanden ist. Ist dies nicht der Fall, schreitet das Verfahren zu Schritt S5 voran. Dort wird eine Warnlampe im Fahrzeug 11 aktiviert, um dem Fahrer des Fahrzeugs 11 über diesen Umstand zu informieren. Darüber hinaus wird bei Schritt S5 die der Brennkraftmaschine 10 zur Verfügung stehende Leistung bzw. die durch die Brennkraftmaschine 10 maximal erzeugbare Leistung reduziert, sofern ohne Kühlmittel kein stöchiometrischer Betrieb mehr möglich ist. Mit anderen Worten, die Brennkraftmaschine 10 wird in ihrer Leistung begrenzt, sobald festgestellt wird, dass sich nicht mehr ausreichend Kühlmittel im Kühlmitteltank 13 befindet. Außerdem kann in Schritt S5 eine etwaige Zirkulation des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung 51 unterbrochen bzw. die Umwälzpumpe 43 deaktiviert werden. Insgesamt kann das Fördern des Temperierfluids durch die Temperierfluidleitung 51 stets abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 unterbrochen werden. Wird bei Schritt S4 hingegen festgestellt, dass ausreichend Kühlmittel vorhanden ist, schreitet das Verfahren zu Schritt S6 voran. Dort wird anhand des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine 10 entschieden, ob in den Brennkammern 60, 61 Kühlmittel benötigt wird. Dies kann insbesondere unter Berücksichtigung der Drehzahl und/oder eines effektiven Mitteldrucks der Brennkraftmaschine 10 ermittelt werden. Wird kein Kühlmittel benötigt, schreitet das Verfahren zu Schritt S7 voran. Dort können die Injektoren 23, 25 geschlossen bzw. deaktiviert bleiben. Außerdem kann eine etwaige Zirkulation des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung 51 unterbrochen bzw. die Umwälzpumpe 43 deaktiviert werden. Wird hingegen festgestellt, dass in den Brennkammern 60, 61 Kühlmittel benötigt wird, wird das auf den Betriebsdruck der Injektoren 23, 25 gebrachte Kühlmittel mittels der Kühlmittelpumpe 29 zu den Injektoren 23, 25 gefördert. Hierbei wird die in den Brennkammern 60, 61 benötigte Menge an Kühlmittel ermittelt. In Schritt S8 wird das Kühlmittel nun zu den Injektoren 23, 25 geleitet. Hierbei wird der Kühlmitteldruck im Zuführleitungsabschnitt 46 auf einen Wert im Bereich des Einspritzdrucks eingestellt. In Schritt S9 wird der Einspritzbeginn ermittelt. Ist der Zeitpunkt noch nicht erreicht, werden die Injektoren 23, 25 gemäß Schritt S10 noch nicht aktuiert. Wird der Einspritzzeitpunkt erreicht, wird in Schritt S11 Kühlmittel durch die Injektoren 23, 25 eingespritzt. Anschließend wird in Schritt S12 anhand der ermittelten Einspritzdauer festgelegt, wann die Injektoren 23, 25 wieder geschlossen werden bzw. wann die Kühlmittelzufuhr zu den Brennkammern 60, 61 beendet werden soll. Wurde die vordefinierte Einspritzdauer erreicht, werden die Injektoren 60, 61 in Schritt S13 geschlossen.
Die Erfindung lässt neben den dargestellten Ausführungsformen weitere Gestaltungsgrundsätze zu. Das heißt, die Erfindung soll nicht auf die mit Bezug auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt betrachtet werden.
Bezugszeichenliste

10: Brennkraftmaschine
11: Fahrzeug
12: Füllstandsensor
13: Kühlmitteltank
14: Zuführleitung
15: erster Wärmetauscher
18: Turbinengehäuse
19: Turbine
20: Verdichtergehäuse
21: Verdichter
22: Einlasskanal
23: Injektor
24: Einlasskanal
25: Injektor
26: Leitungsverzweigung
27: Kühleinheit
28: Temperatursensor
29: Kühlmittelpumpe
30: Controller
35: Drucksensor
36: Temperatursensor
43: Umwälzpumpe
45: zweiter Wärmetauscher
46: Zuführleitungsabschnitt
47: Temperatursensor
50: Temperierfluidkreis
51: Temperierfluidleitung
52: Kompensationsmittel
53: Temperiermittel
60: Brennkammer
61: Brennkammer
62: Gehäuse
63: Kammer
66: Temperatursensor
67: Drucksensor
68: Temperatursensor
69: Drucksensor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017006263 A1 [0004]

Claims

Brennkraftmaschine (10) für ein Fahrzeug (11), aufweisend eine Brennkammer (60, 61) für eine Kraftstoffverbrennung, einen Kühlmitteltank (13) und eine Zuführleitung (14) zum Zuführen von Kühlmittel vom Kühlmitteltank (13) zur Brennkammer (60, 61) vor oder während der Kraftstoffverbrennung zum Reduzieren einer Abgastemperatur während der Kraftstoffverbrennung und/oder zum Verhindern von irregulären Verbrennungsphänomenen, gekennzeichnet durch einen Temperierfluidkreis (50) mit einer Temperierfluidleitung (51) zum Leiten eines Temperierfluids, einen ersten Wärmetauscher (15) für einen Wärmetransport von wenigstens einer Wärmequelle der Brennkraftmaschine (10) auf das Temperierfluid und einen zweiten Wärmetauscher (45) für einen Wärmetransport vom Temperierfluid auf das Kühlmittel in der Zuführleitung (14).
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, einen Einlasskanal (22) zum Leiten eines Kraftstoffgemisches oder von Frischgas in die Brennkammer (60, 61), einen Zuführleitungsabschnitt (46) zum Leiten des Kühlmittels zum Einlasskanal (22) und einen Injektor (23) zum Einspritzen des Kühlmittels aus dem Zuführleitungsabschnitt (46) in den Einlasskanal (22), wobei das Temperierfluid bei Umgebungsdruck eine Temperaturfestigkeit zum Halten einer flüssigen Phase bis zu einer vordefinierbaren Temperatur, die von einer Art des Kühlmittels, einem Einspritzdruck am Injektor (23), und einem Druck stromabwärts des Injektors (23) abhängt, aufweist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Kompensationsmittel (52) zum Kompensieren einer Ausdehnungsänderung des Temperierfluids.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Einlasskanal (22) zum Leiten eines Kraftstoffgemisches oder von Frischgas in die Brennkammer (60, 61), einen Zuführleitungsabschnitt (46) zum Leiten des Kühlmittels zum Einlasskanal (22) und einen Injektor (23) zum Einspritzen des Kühlmittels aus dem Zuführleitungsabschnitt (46) in den Einlasskanal (22), wobei der zweite Wärmetauscher (45) an und/oder in dem Injektor (23) ausgestaltet ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Umwälzpumpe (43) zum Fördern des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung (51), eine Ermittlungseinheit zum Ermitteln eines Heizbedarfs des Kühlmittels in der Zuführleitung (14) und einen Controller (30) zum Betreiben der Umwälzpumpe (43) abhängig vom ermittelten Heizbedarf des Kühlmittels.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Abgasturbolader mit einem Turbinengehäuse (18), einer im Turbinengehäuse (18) angeordneten Turbine (19), einem Verdichtergehäuse (20) und einem im Verdichtergehäuse (20) angeordneten Verdichter (21), wobei der erste Wärmetauscher (15) für einen Wärmetransport von Abgas im Turbinengehäuse (18) auf das Temperierfluid ausgestaltet ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinheit (27) zum Kühlen des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung (51).
Fahrzeug (11) mit einer Brennkraftmaschine (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, aufweisend die Schritte: - Ermitteln eines Betriebszustandes der Brennkraftmaschine (10), und - Fördern des Temperierfluids durch die Temperierfluidleitung (51) abhängig vom ermittelten Betriebszustand der Brennkraftmaschine (10).
Verfahren nach Anspruch 9, aufweisend die Schritte: - Ermitteln der Temperatur des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung (51), und - Fördern des Temperierfluids durch die Temperierfluidleitung (51) abhängig von der ermittelten Temperatur des Temperierfluids in der Temperierfluidleitung (51).