EP3655638A1 - Verfahren und vorrichtung zum erhöhen des globalen verdichtungsverhältnisses eines verbrennungsmotors bei variierender kraftstoffqualität - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum erhöhen des globalen verdichtungsverhältnisses eines verbrennungsmotors bei variierender kraftstoffqualität

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EP3655638A1
EP3655638A1 EP18729658.7A EP18729658A EP3655638A1 EP 3655638 A1 EP3655638 A1 EP 3655638A1 EP 18729658 A EP18729658 A EP 18729658A EP 3655638 A1 EP3655638 A1 EP 3655638A1
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EP
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fuel
internal combustion
water
combustion engine
compression ratio
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Application number
EP18729658.7A
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Martin Schenk
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Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for increasing the global compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle of varying fuel quality with a combustion chamber for burning the fuel and a control device for carrying out the method for increasing the global compression ratio of an internal combustion engine of a motor vehicle with varying fuel quality or for operation the device.
  • Compression ratio of the engine is thereby according to the requirements of the knock-sensitive fuel and the hottest occurring
  • German published patent application DE 10 2007 019 992 A1 or European patent EP 1 304 466 B1 describes methods for fuel analysis in such engines.
  • Short-chain alcohols such as methanol and ethanol are a very high quality and above all very resistant to knocking out fuel. This is partly due to the high
  • Knocking strength of the possible mixing spectrum has. However, since compression is an essential parameter for increasing the efficiency of an internal combustion engine, the maximum possible efficiency is severely limited.
  • the invention provides the object, an improved method and a correspondingly improved device for increasing the global global
  • Compression ratio of the internal combustion engine of a motor vehicle with varying fuel quality and a control device for implementing the method or to propose the operation of the device is achieved according to the invention by the teaching of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • Feeding device for the water to the fuel comprises the following method steps:
  • the supply of water to the fuel in particular to the combustion chamber or to the air supply pipe according to the determined need as a knock inhibitor to the fuel via evaporation cooling to lower the mixture temperature and thus to an increase in the knock resistance.
  • the supply of water due to dilution effects by the water or water vapor as an inert gas to an additionally improved knock protection can on the one hand, the general compression ratio and thus the thermal
  • Increased efficiency of the engine on the other hand can be driven at a given compression ratio in the knock-restricted area of the engine map significantly lower efficiency center of gravity. This allows a Significant improvement in fuel consumption with a moderate cost and material usage.
  • the fuel which is supplied to the internal combustion engine of the motor vehicle a mineral oil such as a gasoline, an alcohol such as ethanol or methanol, a synthetic fuel or any mixture of suitable
  • Be fuel types which are compressed as a fuel-air mixture in a combustion chamber of a motor vehicle internal combustion engine before ignition.
  • Gaseous fuels (LPG / CNG) may also be included.
  • the knock resistance of the fuel currently contained in the fuel tank of the vehicle or that supplied to the internal combustion engine is determined in order to meet a need for
  • the tendency for premature ignition during compression or combustion is also influenced by the respective current operating state of the engine, such as the current engine load and speed, or by the current rate of exhaust gas recirculation, the engine temperature and the like, is also the Operating state of the internal combustion engine, ie recorded the current operating characteristics and taken into account in the determination of the need for a supply of water to the fuel.
  • a current need for supplying water to the fuel is determined and the water corresponding to this requirement is supplied to the fuel in a corresponding time.
  • the water required for carrying out the process is stored in a water tank connected to the supply device for the water in the motor vehicle, which receives a sufficient amount of water and in particular is refillable.
  • the water can also be taken from the condensation of ambient air such as air conditioning or condensation from the exhaust gas. The latter is very efficient especially for alcohol fuels due to the high water content.
  • water can be used selectively and as needed as a knock inhibitor. This allows a limitation of
  • Compression ratio of internal combustion engines the determination of the knock resistance of the fuel by means of a particular arranged on the fuel system sensor, which detects, for example, the alcohol content in the fuel.
  • sensors detect, for example, the electrical conductivity or capacity of a fuel, from which the knock resistance of a fuel can be determined, for example, based on a detected alcohol content in the fuel.
  • the ultimate measure of anti-knocking will often be that of one
  • Knocking strength sensor detected values determined by a software-based evaluation, in which such evaluation can also include additional data. As a result, with the help of such sensors, the knock resistance of the
  • Fuel supply system containing fuel sufficiently determined to determine the need for water to supply the fuel in particular in the combustion chamber or the air supply pipe to reduce knocking phenomena when burning the fuel in the combustion chamber of the engine sufficiently.
  • Compressibility of a fuel is determined by determining the knock resistance of the fuel software-based using operating values determined on the internal combustion engine. For this purpose, various methods are known. In a known Procedure, a determination process, for example, carried out after a refueling. A successful refueling process is detected, for example, via the change in the fill level in the motor vehicle tank. In such methods, the
  • Knocking resistance of the existing fuel determined due to the subsequent combustion takes place.
  • Combustion engine sensors used such as the waveform of the lambda signal of an exhaust gas probe, the signal of a knock sensor or a run sensor or a pressure sensor that detects the combustion pressure in the cylinder. This can be done by means of a software-based evaluation of existing in particular in a motor control signals z.
  • the alcohol content and thus deductively the knock resistance of the fuel are determined sufficiently accurately to determine the need for delivery of water to the fuel, without additional sensors on the motor vehicle are required.
  • Fuel quality according to one of the preceding claims contains the further step:
  • Fuel quality according to one of the preceding claims contains the further step: Detecting the water content of the intake air and taking into account the
  • Combustion chamber and thus the respective need for a supply of water with higher accuracy can be determined.
  • the water is introduced when feeding to the fuel directly into the combustion chamber or in an air supply pipe of the internal combustion engine, in particular injected.
  • the mixture temperature drops due to the evaporative cooling and, due to dilution effects, the water or water vapor additionally acts as an inert gas.
  • Compression temperature increase in the compression stroke of the engine evaporates faster and more complete and thereby directly reduces the mixture temperature.
  • the water is mixed with the fuel mixed and introduced as an emulsion directly into the combustion chamber or in an air supply pipe of the internal combustion engine, in particular injected.
  • An advantage of this variant is the possibility for uniform mixing of the water with the fuel before the emulsion produced mixed with the combustion air.
  • the mixture preparation and evaporative cooling is particularly efficient, so that the water requirement can then turn out to be lower overall.
  • Compression ratio of internal combustion engines of motor vehicles with varying fuel quality can be used in alcohol flex-fuel engines.
  • the short-chain alcohols used in such engines such as methanol or ethanol, are very anti-knocking fuels, which are mineral oil-based
  • the internal combustion engine can be designed with a higher compression ratio than that of alcohol flex-fuel engines of known type, as the knock resistance of this fuel can be correspondingly increased in the combustion of a less impact-resistant fuel by the introduction of water ,
  • the more water is introduced into the fuel the lower the alcohol content of the base fuel or the less resistant to knocking the fuel.
  • the compression ratio of the engine and thus its thermal efficiency can be increased overall, whereby improved fuel consumption can be achieved.
  • the device has at least one device for determining the knock resistance of the fuel, at least one
  • the apparatus further comprises means for determining a need for delivery of Water to the fuel depending on the determined knock resistance of the fuel and the operating state of the internal combustion engine and a supply of water to the fuel in particular in the combustion chamber or in the air supply pipe according to the determined need.
  • the supply of water to the fuel is used in accordance with the respectively determined need to increase the knock resistance of the fuel and thus improved protection against knocking.
  • Internal combustion engine for example, be part of the engine control or at least connected to this, since the operating state of the engine control or connected to this device such as sensors, etc. is detected and processed.
  • the information required for the device about the operating condition of the internal combustion engine are thus usually in the
  • the device further comprises a device, which depends on the determined anti-knocking of the fuel and the means for detecting the
  • the supply of water to the fuel is set up to form an emulsion of fuel and the determined need for water.
  • a device is connected to both the fuel tank and the water tank and has suitable means for forming an emulsion of water and fuel.
  • the feed device is designed so that with this the emulsion can be introduced in a suitable manner directly into the combustion chamber or in the air supply pipe, where it mixes with the air supplied to the internal combustion engine.
  • the supply means for the water to an injection nozzle, which is arranged in the combustion chamber or in the air supply pipe.
  • the injection nozzles or the feeders for the water are formed differently in these cases, since the water must be injected into the combustion chamber due to the prevailing high pressures there also with high pressure in order to achieve a suitable distribution of water in the fuel-air mixture , Injection of the water into the air supply pipe takes place with a correspondingly lower pressure, which is why the injection nozzle for a suitable supply of water here is designed differently.
  • the internal combustion engine is an alcohol flex-fuel engine. Since flex-fuel engines have great differences in the knock resistance of the fuels used and these engines are usually designed for a usable fuel with the lowest knock resistance, the compression ratio and the thermal efficiency of alcohol flex-fuel engines can be greatly increased.
  • Motor vehicle proposed for carrying out the method for increasing the possible compression ratio of internal combustion engines of motor vehicles with varying fuel quality in particular according to one of claims 1 to 8, or for operating a device, in particular according to one of claims 9 to 12.
  • the control device is set up:
  • control device is
  • the means for determining the knock resistance of the fuel for detecting the operating state of the internal combustion engine, for determining the need for supply of water to the fuel and connected to the supply means for water to the fuel and is for controlling the proposed Method and for use in the proposed device and thus to achieve the associated advantages.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an exemplary inventive
  • Fig. 2 is a schematic representation of another exemplary embodiment
  • Fig. 3 is a schematic representation of another exemplary embodiment
  • FIG. 1 shows an exemplary device 1 according to the invention for increasing the possible compression ratio of internal combustion engines of motor vehicles with varying fuel quality in an internal combustion engine 10 of a vehicle
  • Fig. 1 is an exemplified cylinder 1 1 of
  • the device 1 has a
  • Fuel tank 20 with a fuel sensor 21 and one on the cylinder 1 first
  • the internal combustion engine 10 may be, for example, an alcohol flex-fuel engine, in such an embodiment the fuel tank 20 includes a mixture of gasoline and alcohol fuel.
  • the device 1 has a rotational speed sensor 23 connected to the crankshaft 15 of the internal combustion engine 10 with a computing device 40 for detecting the operating state of the internal combustion engine 10.
  • a temperature sensor 24 At the air supply pipe 14 of the exemplary embodiment is also a temperature sensor 24 and a
  • Water content sensor for detecting the temperature and the water content of the guided into the combustion chamber 12 air arranged. Connections for transmitting measuring or control signals are shown in the form of dashed lines.
  • On the device 1 is further a water tank 30 and as a feeding device for water to the fuel, a water pipe 31 and an injection nozzle 32 for
  • the apparatus 1 further comprises means 50 for determining a need for supply of water to
  • FIG. 2 shows a further exemplary device 1 according to the invention for increasing the possible compression ratio of internal combustion engines 10 of FIG
  • Fig. 2 differs from that of Fig. 1, that the injection nozzle 32 is arranged for the water to the combustion chamber wall, so that the water
  • Fuel is supplied directly in the combustion chamber.
  • FIG. 3 shows a further exemplary device 1 according to the invention for increasing the possible compression ratio of internal combustion engines 10 of FIG.
  • Fig. 3 differs from Fig. 2 by a mixing means 27 of water to the fuel, which is adapted to form an emulsion of fuel and water.
  • the mixer 27 forms part of the water supply means and is connected to the fuel tank 20 via the fuel pipe 25 and to the water tank 30 via the water pipe 31, and is for forming an emulsion of water and fuel set up. Further, the mixing device 27 is connected via an emulsion line 28 to the injection nozzle 29, which serves for injecting the emulsion into the combustion chamber 12 of the internal combustion engine 10.
  • 50 means for determining a need for a supply of water to

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität in einem Verbrennungsmotor mit einem Brennraum (12) zum Verbrennen des Kraftstoffs, mit einer Einrichtung (21, 22) zum Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs sowie einer Einrichtung (40, 22, 23) zum Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, einem Wassertank (30) sowie einer Zuführeinrichtung (31, 32, 27, 28, 29) für das Wasser. Bei dem Verfahren wird die Klopffestigkeit des Kraftstoffs ermittelt und der Betriebszustand des Verbrennungsmotors erfasst. Hieraus wird ein Bedarf für eine Zuführung von Wasser zum Kraftstoff festgelegt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Erhöhen des globalen
Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors bei variierender
Kraftstoffqualität
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erhöhen des globalen Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bei variierender Kraftstoffqualität mit einem Brennraum zum Verbrennen des Kraftstoffs sowie ein Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens zum Erhöhen des globalen Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bei variierender Kraftstoffqualität bzw. zum Betrieb der Vorrichtung.
Das mögliche globale Verdichtungsverhältnis von Verbrennungsmotoren von
Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität wird maßgeblich durch die
Kraftstoffqualität und insbesondere durch die Klopffestigkeit des schlechtesten vorliegenden, im Motorleben möglichen Kraftstoffs beschränkt. Da ein vorzeitiges Selbstzünden (Klopfen) des Kraftstoff-Luft-Gemischs im noch unverbrannten
Gemischbereich (Endgas) im Brennraum zu Beschädigungen des Motors bis hin zu dessen Totalausfall führen kann, wird die maximale Verdichtung eines Motors durch den qualitativ minderwertigsten (klopfwilligsten) Kraftstoff (geringe Oktanzahl) bestimmt. Ferner steigt auch bei höheren Ansauglufttemperaturen die Gefahr einer verfrühten Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs. Diese Faktoren limitieren das mögliche Verdichtungsverhältnis eines Verbrennungsmotors, obwohl in Ländern, in denen eine hohe Kraftstoffqualität verfügbar ist und zudem überwiegend niedrige Au ßentemperaturen herrschen, deutlich höhere Verdichtungsverhältnisse und damit höhere Wirkungsgrade der Verbrennungsmotoren möglich wären.
Im speziellen wirken sich die vorbeschriebenen Zusammenhänge bei Alkohol-Flex- Fuel-Motoren bzw. Fahrzeugen mit Alkohol-Flex-Fuel-Motoren aus. Solche Fahrzeuge werden üblicherweise mit Benzin, den Alkoholen Methanol oder Ethanol sowie beliebigen Mischungen dieser zwei, ggf. auch aller drei Kraftstoffe betrieben und weisen ein variables Kraftstoffversorgungssystem auf, das den Verbrennungsmotor abhängig von der Betankung und der Ländervariante mit Mischungen aus reinem Benzin (bzw. alkoholhaltigem Grundkraftstoff, z.B. E24) und Kraftstoffen hohen Alkoholgehaltes (z.B. E70, E85, E100) versorgt. Bei solchen Fahrzeugen wird beispielsweise mithilfe von Sensoren oder Softwarelösung die aktuelle
Kraftstoffqualität bzw. der Alkoholgehalt erkannt und die Motorapplikation und die Einspritzdauer entsprechend gewählt. Das mögliche mechanische
Verdichtungsverhältnis des Motors wird dabei entsprechend den Anforderungen des klopfempfindlichsten Kraftstoffes und der heißesten auftretenden
Umgebungsbedingungen gewählt, obwohl bei hohen Alkoholgehalten (hohe
Klopffestigkeit) höhere Verdichtungsverhältnisse wählbar wären. In der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 019 992 A1 oder der europäischen Patentschrift EP 1 304 466 B1 werden Verfahren zur Kraftstoffanalyse bei solchen Motoren beschrieben.
Kurzkettige Alkohole wie Methanol und Ethanol sind ein sehr hochwertiger und vor allem sehr klopffester Kraftstoff. Dies liegt zum einen an der hohen
Verdampfungsenthalpie, zum anderen an den geringeren Verbrennungstemperaturen aufgrund des intramolekular bereits vorhandenen Wassers, sowie der hohen laminaren Brenngeschwindigkeit. In Flex-Fuel-Konzepten wird die Verdichtung des Verbrennungsmotors auf denjenigen Kraftstoff ausgelegt, der die geringste
Klopffestigkeit des möglichen Mischungsspektrums aufweist. Da die Verdichtung aber ein wesentlicher Parameter zur Wirkungsgradsteigerung eines Verbrennungsmotors ist, wird so der maximal mögliche Wirkungsgrad stark limitiert.
Hiervon ausgehend stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren und eine entsprechend verbesserte Vorrichtung zum Erhöhen des globalen
Verdichtungsverhältnisses des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bei variierender Kraftstoffqualität und ein Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens bzw. zum Betrieb der Vorrichtung vorzuschlagen. Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zum Erhöhen des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität in einem Verbrennungsmotor mit einem Brennraum zum Verbrennen des Kraftstoffs vorgeschlagen, mit einer Einrichtung zum Ermitteln der Klopffestigkeit/ Qualität des Kraftstoffs sowie mit einer Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, einem Wassertank und einer
Zuführeinrichtung für das Wasser zum Kraftstoff. Das Verfahren weist folgende Verfahrensschritte auf:
Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs bzw. der Kraftstoffqualität,
Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors,
Ermitteln eines Bedarfs einer Zuführung von Wasser zum Kraftstoff oder zum
Brennraum abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit/ Qualität des Kraftstoffs und des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, und
Zuführen von Wasser zum Kraftstoff oder zum Brennraum entsprechend dem ermittelten Bedarf.
Die Zuführung von Wasser zum Kraftstoff, die insbesondere durch Zuführen von Wasser zum Brennraum oder in das Luftzuführrohr erfolgt, wird beim
vorgeschlagenen Verfahren jeweils abhängig vom jeweiligen Bedarf durchgeführt, der ausgehend vom vorliegenden Kraftstoff und den Betriebsbedingungen des
Verbrennungsmotors ermittelt wird. Damit wird umso mehr Wasser zugeführt, je geringer die Klopffestigkeit des Kraftstoffs ist und je mehr die aktuellen
Betriebsbedingungen des Motors eine verfrühte Eigenzündung begünstigen.
Das Zuführen von Wasser zum Kraftstoff insbesondere zum Brennraum bzw. zum Luftzuführrohr entsprechend dem ermittelten Bedarf als Klopfinhibitor zum Kraftstoff führt über Verdampfungskühlung zur Absenkung der Gemischtemperatur und damit zu einer Erhöhung der Klopffestigkeit. Zudem führt die Zuführung von Wasser aufgrund von Verdünnungseffekten durch das Wasser bzw. den Wasserdampf als Inertgas zu einem zusätzlich verbesserten Klopfschutz. Durch das Zuführen von Wasser zum Kraftstoff und die damit verbunden Erhöhung der Klopffestigkeit kann zum einen das generelle Verdichtungsverhältnis und damit der thermische
Wirkungsgrad des Motors angehoben, zum anderen können dadurch bei gegebenen Verdichtungsverhältnis im klopfbeschränkten Bereich des Motorkennfeldes deutlich wirkungsgradgünstigere Schwerpunktlagen gefahren werden. Dies ermöglicht eine deutliche Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bei einem moderaten Kosten- und Materialeinsatz.
Der Kraftstoff, der dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs zugeführt wird, kann ein Mineralöl wie ein Otto-Kraftstoff, ein Alkohol wie Ethanol oder Methanol, ein synthetischer Kraftstoff oder auch ein beliebiges Gemisch aus geeigneten
Kraftstoffarten sein, welche als Kraftstoff-Luft-Gemisch in einem Brennraum eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors vor einem Zünden verdichtet werden. Auch gasförmige Kraftstoffe (LPG/CNG) können eingeschlossen sein.
Mittels der Einrichtung zum Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs wird die Klopffestigkeit des aktuell im Kraftstofftank des Fahrzeugs enthaltenen bzw. des dem Verbrennungsmotor zugeführten Kraftstoffs ermittelt, um einen Bedarf zum
Verhindern einer frühzeitigen Eigenzündung während der Verdichtung bzw.
Verbrennung im Brennraum zu ermitteln.
Da die Neigung zu frühzeitigen Eigenzündungen während der Verdichtung bzw. Verbrennung auch durch den jeweils aktuellen Betriebszustand des Motors beeinflusst wird, wie beispielsweise durch die aktuelle Motorlast und Drehzahl, oder auch durch die aktuelle Rate der Abgasrückführung, die Motortemperatur und dergleichen, wird zusätzlich auch der Betriebszustand des Verbrennungsmotors, d.h. die aktuellen Betriebskennwerte erfasst und bei der Ermittlung des Bedarfs für eine Zuführung von Wasser zum Kraftstoff berücksichtigt.
Wenigstens aus den vorausgehend genannten Parametern wird so ein aktueller Bedarf für ein Zuführen von Wasser zum Kraftstoff ermittelt und das diesem Bedarf entsprechende Wasser in einer entsprechenden Zeit dem Kraftstoff zugeführt. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, dass in Verbindung mit der Erfindung bei der Verwendung des Begriffs„Zuführen von Wasser" auch das Dosieren des jeweiligen Bedarfs an Wasser insbesondere in Verbindung mit dem zeitlichen Ablauf der Zuführung (Dauer, Volumenstrom etc.) zu verstehen ist. Das zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Wasser ist in einem mit der Zuführeinrichtung für das Wasser verbundenen Wassertank im Kraftfahrzeug gespeichert, welcher eine ausreichende Wassermenge aufnimmt und insbesondere wieder auffüllbar ist. Ergänzend oder alternativ kann das Wasser auch aus der Kondensation der Umgebungsluft wie Klimaanlage oder durch Kondensation aus dem Abgas entnommen werden. Letzteres ist insbesondere bei Alkoholkraftstoffen aufgrund des hohen Wasseranteils sehr effizient.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann Wasser gezielt und bedarfsgerecht als Klopfinhibitor eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine Beschränkung des
Wasserverbrauchs auf ein erforderliches Maß und damit eine hohe Reichweite eines Wasservorrats.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erhöhen des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren erfolgt das Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs mittels eines insbesondere am Kraftstoffsystem angeordneten Sensors, welcher beispielsweise den Alkoholgehalt im Kraftstoff erfasst. Solche Sensoren erfassen beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit bzw. Kapazität eines Kraftstoffs, woraus die Klopffestigkeit eines Kraftstoffs beispielsweise aufgrund eines erfassten Alkoholgehalts im Kraftstoff ermittelbar ist. Das letztendlich verwendete Maß für die Klopffestigkeit wird häufig auch aus den von einem
Klopffestigkeitssensor erfassten Werten über eine softwarebasierte Auswertung ermittelt, wobei in eine solche Auswertung auch zusätzliche Daten einfließen können. Im Ergebnis kann mithilfe derartiger Sensoren die Klopffestigkeit des im
Kraftstoffversorgungssystem enthaltenen Kraftstoffs ausreichend genau bestimmt werden, um den Bedarf an Wasser zur Zuführung zum Kraftstoff insbesondere in den Brennraum oder das Luftzuführrohr zu ermitteln, um Klopferscheinungen beim Verbrennen des Kraftstoffs im Brennraum des Motors ausreichend zu reduzieren.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zum Erhöhen der
Verdichtungsfähigkeit eines Kraftstoffs erfolgt das Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs softwarebasiert unter Verwendung von am Verbrennungsmotor ermittelten Betriebswerten. Hierfür sind verschiedene Verfahren bekannt. Bei einem bekannten Vorgehen wird ein Ermittlungsvorgang beispielsweise nach einem Tankvorgang durchgeführt. Ein erfolgter Tankvorgang wird dabei beispielsweise über die Änderung des Füllstands im Kraftfahrzeugtank erkannt. Bei solchen Verfahren wird die
Klopffestigkeit des vorhandenen Kraftstoffs aufgrund der nachfolgend stattfindenden Verbrennung ermittelt. Hierbei werden beispielsweise die Signale von mit dem
Verbrennungsmotor verbundenen Sensoren verwendet, wie beispielsweise der Signalverlauf des Lambdasignals einer Abgassonde, das Signal eines Klopfsensors bzw. eine Laufruhesensors oder eines Drucksensors, der den Verbrennungsdruck im Zylinder erfasst. Damit kann auch mittels einer softwarebasierten Auswertung von insbesondere in einer Motorsteuerung vorhandener Signale z. B. der Alkoholgehalt und damit deduktiv die Klopffestigkeit des Kraftstoffs ausreichend genau bestimmt werden, um den Bedarf einer Zuführung von Wasser zum Kraftstoff zu ermitteln, ohne dass zusätzliche Sensoren am Kraftfahrzeug erforderlich sind.
Eine Ausführungsform des Verfahren zum Erhöhen des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren bei variierender
Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält den weiteren Schritt:
Erfassen der Temperatur der Ansaugluft und Berücksichtigen dieser
Temperatur beim Ermitteln des Bedarfs der Zuführung von Wasser zum Kraftstoff.
Mit steigender Temperatur der Ansaugluft erhöht sich die Klopfneigung des Kraftstoff- Luft-Gemischs bei der Verdichtung. Durch eine Berücksichtigung der
Ansauglufttemperatur kann die Klopfgefahr und damit der jeweilige Bedarf einer Zuführung von Wasser mit höherer Genauigkeit ermittelt werden.
Eine Ausführungsform des Verfahren zum Erhöhen des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren bei variierender
Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche enthält den weiteren Schritt: Erfassen des Wassergehalts der Ansaugluft und Berücksichtigen des
Wassergehalts beim Ermitteln des Bedarfs der Zuführung von Wasser zum Kraftstoff.
Ein zunehmender Wassergehalt der Ansaugluft verringert die Klopfneigung des Kraftstoff-Luft-Gemischs bei der Verdichtung, da das in der Ansaugluft bereits vorhandene Wasser wie bereits beschrieben als Klopfinhibitor wirkt. Damit kann bei einer Berücksichtigung des Wassergehalts der Ansaugluft die Klopfgefahr im
Brennraum und damit der jeweilige Bedarf einer Zuführung von Wasser mit höherer Genauigkeit ermittelt werden.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Erhöhen des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität wird das Wasser beim Zuführen zum Kraftstoff direkt in den Brennraum oder in ein Luftzuführrohr des Verbrennungsmotors eingebracht, insbesondere eingespritzt.
Wie bereits angegeben sinkt durch das Zuführen von Wasser zum Kraftstoff insbesondere in den Brennraum oder in das Luftzuführrohr die Gemischtemperatur aufgrund der Verdampfungskühlung und durch Verdünnungseffekte wirkt das Wasser bzw. der Wasserdampf zusätzlich als Inertgas. Diese Wirkungen werden genutzt, wenn das Wasser in ein Luftzuführrohr des Verbrennungsmotors eingespritzt und mit der Ansaugluft in einen Brennraum des Verbrennungsmotors geführt wird. Bei einer alternativ ebenso möglichen direkten Einspritzung von Wasser in den Brennraum kann die Kühleffizienz der Gemischkühlung nochmals gesteigert werden, da
Wärmeübergangsverluste an den Wänden, z. B. des Luftzuführrohrs vermieden werden und der Kraftstoff im Brennraum aufgrund der
Kompressionstemperaturerhöhung im Verdichtungstakt des Motors schneller und vollständiger verdampft und dabei direkt die Gemischtemperatur absenkt.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität Verfahrens wird das Wasser mit dem Kraftstoff vermischt und als Emulsion direkt in den Brennraum oder in ein Luftzuführrohr des Verbrennungsmotors eingebracht, insbesondere eingespritzt. Vorteilhaft bei dieser Variante ist die Möglichkeit zur gleichmäßigen Vermischung des Wassers mit dem Kraftstoff, bevor sich die dabei hergestellte Emulsion mit der Verbrennungsluft vermischt. Hierbei ist die Gemischaufbereitung und die Verdampfungskühlung besonders effizient, so dass der Wasserbedarf dann insgesamt niedriger ausfallen kann.
Vorteilhaft kann das Verfahren zur Erhöhung des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität bei Alkohol-Flex-Fuel-Motoren verwendet werden. Die bei solchen Motoren verwendeten kurzkettigen Alkohole wie Methanol oder Ethanol sind sehr klopffeste Kraftstoffe, welche eine gegenüber mineralölbasierten
Ottokraftstoffen sehr hohe Klopffestigkeit aufweisen. Durch die Verwendung einer oder mehrerer Optionen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens kann der Verbrennungsmotor mit gegenüber Alkohol-Flex-Fuel-Motoren bekannter Bauart größerem Verdichtungsverhältnis ausgelegt werden, da bei der Verbrennung eines weniger klopffesten Kraftstoffs durch das Zuführen von Wasser die Klopffestigkeit dieses Kraftstoffs entsprechend erhöhbar ist.
Bei der Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens wird umso mehr Wasser in den Kraftstoff eingebracht, je geringer der Alkoholgehalt des Grundkraftstoffes ist bzw. je weniger klopffest der Kraftstoff ist. Dadurch kann das Verdichtungsverhältnis des Motors und damit dessen thermischer Wirkungsgrad insgesamt gesteigert werden, wodurch auch verbesserte Verbrauchswerte erzielt werden.
Zur Lösung der Aufgabe wird ferner eine Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist wenigstens eine Einrichtung zum Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs, wenigstens eine
Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, einen Wassertank und eine Zuführeinrichtung für Wasser zum Kraftstoff auf. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung zum Ermitteln eines Bedarfs für eine Zuführung von Wasser zum Kraftstoff abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit des Kraftstoffs und des Betriebszustands des Verbrennungsmotors auf sowie eine Zuführeinrichtung von Wasser zum Kraftstoff insbesondere in den Brennraum oder in das Luftzuführrohr entsprechend dem ermittelten Bedarf.
Mit der vorgeschlagenen Vorrichtung können eine oder mehrere Optionen des vorausgehend beschriebenen Verfahrens ausgeführt werden. Wie bereits ausgeführt, dient das Zuführen von Wasser zum Kraftstoff entsprechend dem jeweils ermittelten Bedarf zum Erhöhen der Klopffestigkeit des Kraftstoffs und damit einem verbesserten Klopfschutz. Durch das Zuführen von Wasser zum Kraftstoff ist das
Verdichtungsverhältnis und damit der thermische Wirkungsgrad des Motors anhebbar, wodurch eine deutliche Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs bei einem moderaten Kosten- und Materialeinsatz erreichbar ist.
Bereits in Verbindung mit dem Verfahren beschriebene Einrichtungen und
Zusammenhänge sind entsprechend auch in Verbindung mit der vorgeschlagenen Vorrichtung zu verstehen, so dass mit Bezug auf das Verfahren erfolgte
Erläuterungen an dieser Stelle nicht nochmals mit Bezug auf die Vorrichtung wiederholt werden.
So wurden mögliche Ausführungsformen einer Einrichtung zum Ermitteln der
Klopffestigkeit des Kraftstoffs bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben. Eine Einrichtung zum Erfassen des Betriebszustands des
Verbrennungsmotors kann beispielsweise Teil der Motorsteuerung sein oder zumindest mit dieser verbunden sein, da der Betriebszustand von der Motorsteuerung bzw. von mit dieser verbundenen Einrichtungen wie Sensoren etc. erfasst und weiterverarbeitet wird. Die für die Vorrichtung erforderlichen Informationen über den Betriebszustand des Verbrennungsmotors sind damit gewöhnlich in der
Motorsteuerung verfügbar.
Auch mögliche Ausführungsformen einer Einrichtung zum Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs, der Wassertank oder mögliche Zuführeinrichtungen für Wasser zum Kraftstoff wurden bereits im Zusammenhang mit dem Verfahren beschrieben. Die Vorrichtung weist ferner eine Einrichtung auf, welche abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit des Kraftstoffs und den von der Einrichtung zum Erfassen des
Betriebszustands des Verbrennungsmotors erhaltenen Daten den Bedarf zum
Zuführen von Wasser zum Kraftstoff ermittelt. Ausgehend von dem ermittelten jeweiligen Bedarf führt die Zuführeinrichtung das entsprechende Wasser dem
Kraftstoff zu. Mögliche Ausführungsformen einer Zuführeinrichtung, welche insbesondere die Wassermenge und die Zuführzeit und -Zeitraum bzw. den
Volumenstrom an Wasser in den Kraftstoff einbringt, wurden ebenfalls bereits in Verbindung mit dem vorgeschlagenen Verfahren beschrieben.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität ist die Zuführeinrichtung von Wasser zum Kraftstoff eingerichtet, eine Emulsion von Kraftstoff und dem ermittelten Bedarf an Wasser zu bilden. Eine derartige Einrichtung ist sowohl mit dem Kraftstofftank als auch mit dem Wassertank verbunden und weist geeignete Einrichtungen zum Bilden einer Emulsion aus Wasser und Kraftstoff auf. Ferner ist die Zuführeinrichtung so ausgeführt, dass mit dieser die Emulsion in geeigneter Weise direkt in den Brennraum oder in das Luftzuführrohr einbringbar ist, wo diese sich mit der dem Verbrennungsmotor zugeführten Luft mischt.
Bei einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung zum Erhöhen der
Verdichtungsfähigkeit eines Kraftstoffs weist die Zuführeinrichtung für das Wasser eine Einspritzdüse auf, die im Brennraum oder im Luftzuführrohr angeordnet ist. Die Einspritzdüsen bzw. die Zuführeinrichtungen für das Wasser sind in diesen Fällen unterschiedlich ausgebildet, da das Wasser in den Brennraum aufgrund der dort herrschenden hohen Drücke auch mit hohem Druck eingespritzt werden muss, um eine geeignete Verteilung des Wassers im Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erreichen. Eine Einspritzung des Wassers in das Luftzuführrohr erfolgt mit entsprechend geringerem Druck, weshalb die Einspritzdüse für eine geeignete Zuführung des Wassers hierbei anders ausgebildet ist. Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität ist der Verbrennungsmotor ein Alkohol-Flex-Fuel-Motor. Da bei Flex-Fuel-Motoren große Unterschiede hinsichtlich der Klopffestigkeit der eingesetzten Kraftstoffe bestehen und diese Motoren üblicherweise bezüglich eines verwendbaren Kraftstoffs mit der geringsten Klopffestigkeit ausgelegt werden, lässt sich das Verdichtungsverhältnis und der thermische Wirkungsgrad bei Alkohol-Flex- Fuel-Motoren stark erhöhen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ferner ein Steuergerät für ein
Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zum Ausführen des Verfahrens zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bzw. zum Betrieb einer Vorrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 12. Das Steuergerät ist dabei eingerichtet:
Daten einzulesen, welche die Ermittlung der Klopffestigkeit des Kraftstoffs ermöglichen,
Daten einzulesen, welche den Betriebszustand des Verbrennungsmotors kennzeichnen,
die eingelesenen Daten auszuwerten, um einen Bedarf an einer Zuführung von Wasser zum Kraftstoff abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit des
Kraftstoffs und des ermittelten Betriebszustands des Verbrennungsmotors zu ermitteln,
die Zuführung von Wasser zum Kraftstoff entsprechend dem ermittelten Bedarf zu steuern.
Bereits in Verbindung mit dem Verfahren und der Vorrichtung beschriebene
Einrichtungen und Zusammenhänge sind entsprechend auch in Verbindung mit der vorgeschlagenen Steuereinrichtung zu verstehen. Die Steuereinrichtung ist
insbesondere mit den Einrichtungen zum Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs, zum Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, zum Ermitteln des Bedarfs einer Zuführung von Wasser zum Kraftstoff und mit der Zuführeinrichtung für Wasser zum Kraftstoff verbunden und ist zur Steuerung des vorgeschlagenen Verfahrens und für die Verwendung im Rahmen der vorgeschlagenen Vorrichtung und folglich zum Erreichen der damit verbundenen Vorteile geeignet.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender
Kraftstoffqualität in einem Verbrennungsmotor;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften
erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Wasser direkt in den Brennraum zugeführt wird, und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren beispielhaften
erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei dem Brennraum eine Emulsion aus Wasser und Kraftstoff zugeführt wird.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität in einem Verbrennungsmotor 10 eines
Kraftfahrzeugs. In Fig. 1 ist ein beispielhaft dargestellter Zylinder 1 1 des
Verbrennungsmotors 10 mit einem, im Brennraum 12 auf und ab bewegbaren Kolben 13 zum Verbrennen des Kraftstoffs dargestellt. Die Vorrichtung 1 weist einen
Kraftstofftank 20 mit einem Kraftstoffsensor 21 und einen am Zylinder 1 1
angeordneten Klopfsensor 22 zum Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs auf. Bei dem Verbrennungsmotor 10 kann es sich beispielsweise um einen Alkohol-Flex-Fuel- Motor handeln, bei einer solchen Ausführungsform enthält der Kraftstofftank 20 eine Mischung von Benzin und Alkohol-Kraftstoff. Ferner weist die Vorrichtung 1 einen an der Kurbelwelle 15 des Verbrennungsmotors 10 mit einer Recheneinrichtung 40 verbundenen Drehzahlsensor 23 zum Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors 10 auf. Am Luftzuführrohr 14 der beispielhaften Ausführungsform ist auch ein Temperatursensor 24 und ein
Wassergehaltssensor zum Erfassen der Temperatur sowie des Wassergehalts der in den Brennraum 12 geführten Luft angeordnet. Verbindungen zum Übermitteln von Mess- oder Steuersignalen sind in Form von Strichlinien dargestellt.
An der Vorrichtung 1 ist ferner ein Wassertank 30 und als Zuführeinrichtung für Wasser zum Kraftstoff eine Wasserleitung 31 und eine Einspritzdüse 32 zum
Einspritzen von Wasser in die Luftzuführleitung 14 vorgesehen. Am
Verbrennungsmotor 10 sind ein Kraftstofftank 20, eine Kraftstoffleitung 25 und als Zuführeinrichtung für den Kraftstoff eine Einspritzdüse 26 zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum 12 vorgesehen. Die Vorrichtung 1 weist ferner eine Einrichtung 50 zum Ermitteln eines Bedarfs einer Zuführung von Wasser zum
Kraftstoff abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit des Kraftstoffs und dem
Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 auf.
Fig. 2 zeigt eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren 10 von
Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität eines Kraftfahrzeugs. Fig. 2 unterscheidet sich dahingehend von Fig. 1 , dass auch die Einspritzdüse 32 für das Wasser an der Brennraumwandung angeordnet ist, so dass das Wasser dem
Kraftstoff direkt im Brennraum zugeführt wird.
Fig. 3 zeigt eine weitere beispielhafte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren 10 von
Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität eines Kraftfahrzeugs. Fig. 3 unterscheidet sich von Fig. 2 durch eine Mischeinrichtung 27 von Wasser zum Kraftstoff, welche geeignet ist, eine Emulsion von Kraftstoff und Wasser zu bilden. Die Mischeinrichtung 27 bildet einen Teil der Zuführeinrichtung für das Wasser und ist über die Kraftstoffleitung 25 mit dem Kraftstofftank 20 und über die Wasserleitung 31 mit dem Wassertank 30 verbunden und ist zum Bilden einer Emulsion aus Wasser und Kraftstoff eingerichtet. Ferner ist die Mischeinrichtung 27 über eine Emulsionsleitung 28 mit der Einspritzdüse 29 verbunden, welche zum Einspritzen der Emulsion in den Brennraum 12 des Verbrennungsmotors 10 dient.
Bezugszeichenliste
1 Vorrichtung zum Erhöhen der Verdichtungsfähigkeit eines Kraftstoffs
10 Verbrennungsmotor
1 1 Zylinder
12 Brennraum
13 Kolben
14 Luftzuführleitung
15 Kurbelwelle
20 Kraftstofftank
21 Kraftstoffsensor
22 Klopfsensor
23 Drehzahlsensor
24 Temperatursensor
25 Kraftstoffleitung
26 Einspritzdüse
27 Mischeinrichtung
28 Emulsionsleitung
29 Einspritzdüse
30 Wassertank
31 Wasserleitung
32 Einspritzdüse
34 Wassergehaltssensor
40 Recheneinrichtung
50 Einrichtung zum Ermitteln eines Bedarfs einer Zuführung von Wasser zum
Kraftstoff

Claims

ANSPRÜCHE
1 . Verfahren zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von
Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen bei variierender Kraftstoffqualität in einem Verbrennungsmotor mit einem Brennraum (12) zum Verbrennen des Kraftstoffs, mit einer Einrichtung (21 , 22) zum Ermitteln der Klopffestigkeit/ Qualität des Kraftstoffs sowie einer Einrichtung (40, 22, 23) zum Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors, einem Wassertank (30) sowie einer Zuführeinrichtung (31 , 32, 27, 28, 29) für das Wasser zum Kraftstoff, mit folgenden Verfahrensschritten:
Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs bzw. der Kraftstoffqualität, Erfassen des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1 ),
Ermitteln eines Bedarfs einer Zuführung von Wasser zum Kraftstoff abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit/ Qualität des Kraftstoffs und des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (1 ), und Zuführen von Wasser zum Kraftstoff entsprechend dem ermittelten Bedarf.
2. Verfahren zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von
Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs mittels eines insbesondere am
Kraftstoffversorgungssystem angeordneten Sensors (21 ) erfolgt.
3. Verfahren zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von
Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs softwarebasiert unter Verwendung von am Verbrennungsmotor (1 ) ermittelten Betriebswerten des Verbrennungsmotors (1 ) erfolgt.
4. Verfahren zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
Erfassen der Temperatur (24) der Ansaugluft und Berücksichtigen dieser Temperatur beim Ermitteln des Bedarfs der Zuführung von Wasser zum Kraftstoff.
5. Verfahren zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von
Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt:
Erfassen des Wassergehalts der Ansaugluft und Berücksichtigen des Wassergehalts beim Ermitteln des Bedarfs der Zuführung von Wasser zum Kraftstoff.
6. Verfahren zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von
Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser beim Zuführen zum Kraftstoff direkt in den Brennraum (12) oder in ein Luftzuführrohr (14) des Verbrennungsmotors (1 ) eingebracht wird.
7. Verfahren zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von
Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser mit dem Kraftstoff vermischt wird und als Emulsion (27) direkt in den Brennraum (12) oder in ein Luftzuführrohr (14) des Verbrennungsmotors (1 ) eingebracht wird.
8. Verwendung des Verfahrens zum Erhöhen des möglichen
Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einem Alkohol-Flex- Fuel-Motor.
9. Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bei variierender Kraftstoffqualität, wobei der Verbrennungsmotor einen Brennraum (12) zum Verbrennen eines Kraftstoffs aufweist, die Vorrichtung (1 ) weist wenigstens eine Einrichtung (21 , 22) zum Ermitteln der Klopffestigkeit des Kraftstoffs, wenigstens eine
Einrichtung (40, 22, 23) zum Erfassen des Betriebszustands des
Verbrennungsmotors (10), einen Wassertank (30) und eine Zuführeinrichtung (31 , 32, 27, 28, 29) für Wasser zum Kraftstoff auf, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (50) zum Ermitteln eines Bedarfs einer Zuführung von Wasser zum Kraftstoff abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit des Kraftstoffs und des Betriebszustands des Verbrennungsmotors (10) und eine Zuführeinrichtung (31 , 32, 27, 28, 29) von Wasser zum Kraftstoff entsprechend dem ermittelten Bedarf.
10. Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses eines
Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bei variierender Kraftstoffqualität nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (27, 28, 29) eingerichtet ist, eine Emulsion von Kraftstoff und Wasser entsprechend dem ermittelten Bedarf zu bilden.
1 1 . Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses eines
Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführeinrichtung (31 , 32, 27, 28, 29) für das Wasser eine Einspritzdüse (29, 32) aufweist, die im Brennraum (12) oder im Luftzuführrohr (14) angeordnet ist.
12. Vorrichtung zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses eines
Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs bei variierender Kraftstoffqualität nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor ein Alkohol-Flex-Fuel-Motor ist.
13. Steuergerät für ein Kraftfahrzeug zum Ausführen des Verfahrens zum Erhöhen des möglichen Verdichtungsverhältnisses von Verbrennungsmotoren bei variierender Kraftstoffqualität des Kraftfahrzeugs insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bzw. zum Betrieb einer Vorrichtung (1 ) insbesondere nach einem der Ansprüche 9 bis 12, welches eingerichtet ist:
Daten einzulesen, welche die Ermittlung der Klopffestigkeit des
Kraftstoffs ermöglichen,
Daten einzulesen, welche den Betriebszustand des
Verbrennungsmotors (10) kennzeichnen,
die eingelesenen Daten auszuwerten, um einen Bedarf an einer Zuführung von Wasser zum Kraftstoff abhängig von der ermittelten Klopffestigkeit des Kraftstoffs und des ermittelten Betriebszustands des Verbrennungsmotors zu ermitteln, und
die Dosierung und Zuführung von Wasser zum Kraftstoff entsprechend dem ermittelten Bedarf zu steuern.
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