WO2019243003A1 - Kühlsystem für eine brennkraftmaschine, verfahren zum betreiben - Google Patents

Kühlsystem für eine brennkraftmaschine, verfahren zum betreiben Download PDF

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WO2019243003A1 PCT/EP2019/063730 EP2019063730W WO2019243003A1 WO 2019243003 A1 WO2019243003 A1 WO 2019243003A1 EP 2019063730 W EP2019063730 W EP 2019063730W WO 2019243003 A1 WO2019243003 A1 WO 2019243003A1
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valve
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Pascal Gladel
Peter Schenk
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Robert Bosch GmbH
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Cooling system for an internal combustion engine method for operating
  • the invention relates to a cooling system for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with at least one of the internal combustion engine
  • Injection valve upstream high pressure pump for delivering the fuel to the injection valve and with a water injection device, which has a metering valve upstream of the high pressure pump for metering water into the fuel.
  • the invention further relates to a method for operating such a cooling system.
  • Knocking tendency is to retard an ignition angle, which means the fuel consumption is the same when the engine output is requested increases.
  • it is also known to enrich the mixture by increasing the amount of fuel, which also increases fuel consumption.
  • water it is also known to add water to the combustion mixture in order to reduce the tendency to knock and to lower the exhaust gas temperatures.
  • it is known to either inject water directly into a combustion chamber or into the intake tract of the internal combustion engine. If the water is injected directly into the combustion chamber, it is usually mixed with the fuel upstream of an injection valve assigned to the combustion chamber. The fuel is usually conveyed into the combustion chamber or combustion chambers of the internal combustion engine by means of a high-pressure pump. To ensure easy mixing of the water with the fuel, the water is the
  • the cooling system according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that the metering accuracy of the water injection is increased by the use of an advantageous sensor device and malfunction is easily diagnosed. According to the invention it is provided that the
  • Dosing valve a sensor device for detecting the water pressure
  • the mode of action of the water injection or its influence on the mixture formation can be precisely determined to a high degree and the water injection can thus be optimally adjusted so that the admixed
  • Amount of water can be determined and regulated more precisely and in particular Tolerances of the metering valve can be easily compensated.
  • a simple diagnosis of the metering valve is possible in the flow direction, so that a malfunction of the metering valve can be concluded simply as a function of the recorded pressure values.
  • aging of the metering valve can also be detected, for example.
  • the sensor device has a first pressure sensor arranged upstream of the metering valve and a second pressure sensor arranged downstream of the metering valve.
  • the two separate pressure sensors allow the pressure values upstream and downstream of the metering valve or upstream and downstream of the metering valve to be measured simply and reliably.
  • a suitable evaluation logic is used in
  • the amount of water delivered through the metering valve is determined as a function of the recorded pressure values.
  • the sensor device has a differential pressure sensor which is connected upstream of the metering valve and downstream of the metering valve to a water line leading to the high pressure pump.
  • High-pressure pump assigned at least one fuel pressure sensor, which monitors the fuel pressure. So is the exact determination of the dosed
  • the fuel pressure sensor is preferably connected upstream of the high-pressure pump in order to monitor the delivery pressure of the fuel which is fed to the high-pressure pump, so that the metering valve can be optimally controlled as a function of the detected fuel pressure in order to set an advantageous fuel-water mixture by means of the high-pressure pump.
  • the high-pressure pump is therefore preferably preceded by a low-pressure pump, which sucks the fuel in particular out of the fuel tank and supplies it to the high-pressure pump. Because the water is injected into the fuel system through the fuel system
  • Combustion chamber is injected, the injection valve and the high pressure pump are assigned to the cooling system in the present case.
  • the cooling system preferably has a control unit which is specially designed to correct an opening time of the metering valve as a function of the pressure values detected by the sensor device. For example, opening times are reduced with increasing aging of the metering valve and / or assembly or manufacturing tolerances are compensated in order to match an actual water volume to a target water volume that is used to cool the
  • control device is designed to do the following
  • the method according to the invention with the features of claim 7 is characterized in that a water pressure upstream of the metering valve and a water pressure downstream of the metering valve are detected and a quantity of water delivered by the metering valve is determined as a function of the detected pressure values.
  • an opening time of the metering valve is varied as a function of the determined amount of water, so that the determined amount of water corresponds to a desired amount of water.
  • a fuel pressure value is taken into account when determining the amount of water in the metering valve.
  • the fuel pressure upstream of the high-pressure pump is monitored in order to ensure an optimal adjustment of the water quantity.
  • Metering valve is monitored. By detecting the pressure curves before and after the metering valve depending on known control times, implausible delay times, a permanently closed or a permanently open metering valve can be easily recognized. This is a robust one
  • Figure 1 shows an advantageous embodiment of a cooling system
  • FIG. 2 shows a further exemplary embodiment of the cooling system from FIG. 1.
  • the internal combustion engine 1 shows a simplified illustration of an internal combustion engine 1 with an advantageous cooling system 2.
  • the internal combustion engine 1 has a plurality of cylinders 3, in each of which a piston 4 is mounted so as to be longitudinally displaceable and is coupled to a crankshaft by a connecting rod 5.
  • the respective cylinder 3 is closed by a cylinder head 6, through which an inlet duct 7 and an outlet duct 8 into the respective cylinder 3,
  • Inlet channel 7 and outlet channel 8 are each assigned an actuatable inlet valve 10 or outlet valve 11.
  • the inlet channel 7 and outlet channel 8 are each assigned an actuatable inlet valve 10 or outlet valve 11.
  • Cylinder head 6 each have an injection valve 12 associated with them, which according to the present exemplary embodiment is connected to a high-pressure rail 13 for fuel injection.
  • the high pressure rail 13 is one
  • High pressure pump 14 upstream.
  • the high-pressure pump 14 is connected on the suction side by a line 15 to a low-pressure fuel system, which is not here is shown in more detail.
  • the low pressure fuel system has one
  • Low-pressure pump by means of which the fuel is conveyed from a fuel tank, in particular sucked in, and supplied to the high-pressure pump 14.
  • the high pressure pump 14 is in particular by a
  • Internal combustion engine 1 mechanically coupled cam drive, as shown in simplified form in Figure 1.
  • the cooling system 2 has its own tank 16, in which water is kept as a coolant.
  • the tank 16 is assigned a water pump 17, which is connected on the suction side to the tank 16 by a line 18 and optionally a filter 19 in order to draw water from the tank and to feed it to the combustion chamber 9 or the combustion chambers 9.
  • the water pump 17 is connected on the pressure side to a metering valve 20 which can be actuated by a control unit 21.
  • the metering valve 20 is arranged in a water line 22 which leads from the water pump 17 to the high pressure pump 14.
  • the water from the tank 16 supplied by the water pump through the metering valve 20 to the high-pressure pump 14 is thus injected together with the fuel through the respective injection valve 12 into the respective combustion chamber 9, so that the combustion temperature is reduced and thus the knock tendency is reduced and the exhaust gas temperatures are also reduced ,
  • the tank 16 the
  • Water pump 17, metering valve 20 and high pressure pump 14 together with injection valve 12 thus form an advantageous water injection system 23 of cooling system 2 or internal combustion engine 1.
  • a bypass line 22 'leads away from the water line 22 upstream of the metering valve 20 and is fed to a water injection valve 24, by means of which the water can be injected into the inlet channel 7 upstream of the cylinder 3, in particular downstream of a throttle valve 25.
  • the cooling system 2 also has an advantageous sensor device 26, by means of which the pressure of the water in the water line 22 upstream of the metering valve 20 and downstream of the metering valve 20 can be detected.
  • the sensor device 26 has a first pressure sensor 27, which is arranged between the water pump 17 and the metering valve 20 in the water line 22, and a second one Pressure sensor 28 which is arranged between metering valve 20 and high pressure pump 14.
  • the sensors 27, 28 are also connected to the control unit 21 for signaling purposes. Depending on the detected pressure values of the pressure sensors 27 and 28, the pressure delivered by the metering valve 20 is increased
  • the control unit 21 compares the pressure values and the resulting amount of water with the desired amount of water and influences or varies the control of the metering valve 20 accordingly in order to optimally cool the internal combustion engine 1
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment of the cooling system 1 in a simplified representation, elements which are already known from FIG. 1 being provided with the same reference numerals and in this respect reference is made to the above description. Essentially, only the differences will be discussed below.
  • the sensor device 26 has a differential pressure sensor 29, which is connected upstream and downstream of the metering valve 20 to the water line 22, in order to depend on the detected differential pressure, which results from the pressure ratio before and after the metering valve 20 results in monitoring the amount of water delivered by the metering valve 20.
  • the differential pressure sensor 29 monitors the pressure curve before and after the metering valve 20 and can thus determine the amount of water that is introduced into the high-pressure pump 14 as a function of the opening period.
  • Fuel system is determined by means of a fuel pressure sensor, not shown here, so that the precise determination of the metered amount of water Possible mechanical tolerances or tolerances from the opening behavior of the metering valve 20 can be adapted and compensated.
  • the pressure curves before and after the metering valve can be used to diagnose this component.
  • the control times are from the
  • Control device 21 is known so that implausible delay times, a permanently closed or a permanently open metering valve 20 can be easily recognized from the pressure profiles. This provides a particularly robust cooling system 2 for direct water injection.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem (2) für eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem der Brennkraftmaschine (1) zugeordneten Einspritzventil (12) für Kraftstoff, mit mindestens einer der Einspritzventil (12) vorgeschalteten Hochdruckpumpe (14) zum Fördern des Kraftstoffs zu dem Einspritzventil (12) und mit einer Wassereinspritzeinrichtung (23), die ein der Hochdruckpumpe (14) vorgeschaltetes Dosierventil (20) zum Zudosieren von Wasser in den Kraftstoff aufweist. Es ist vorgesehen, dass dem Dosierventil (20) eine Sensoreinrichtung (26) zum Erfassen des Wasserdrucks stromaufwärts und stromabwärts des Dosierventils (20) zugeordnet ist, um eine durch das Dosierventil (20) geförderte Wassermenge zu ermitteln.

Description

Beschreibung
Titel
Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, Verfahren zum Betreiben
Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem der Brennkraftmaschine
zugeordneten Einspritzventil für Kraftstoff, mit mindestens einer den
Einspritzventil vorgeschalteten Hochdruckpumpe zum Fördern des Kraftstoffs zu dem Einspritzventil und mit einer Wassereinspritzeinrichtung, die ein der Hochdruckpumpe vorgeschaltetes Dosierventil zum Zudosieren von Wasser in den Kraftstoff aufweist.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Kühlsystems.
Stand der Technik
Kühlsysteme und Verfahren der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die Anforderungen an Brennkraftmaschinen von
Kraftfahrzeugen in Bezug auf deren Schadstoffemissionen nehmen weiter zu. Insbesondere die CC^-Emissionen sollen weiter reduziert werden, weswegen die Brennkraftmaschinen bezüglich ihres Verbrauchs zunehmend optimiert werden. Hierzu ist es zum Beispiel bekannt, die Verdichtung der Frischluft zu erhöhen, mittels eines Turboladers oder Abgasturboladers. In Betriebspunkten mit hoher Last können derartige Brennkraftmaschinen jedoch nicht im optimalen
Betriebspunkt hinsichtlich ihres Verbrauchs betrieben werden, weil der Betrieb sowohl durch die Klopfneigung als auch durch die hohen Abgastemperaturen der Brennkraftmaschine begrenzt ist. Eine Maßnahme zum Verringern der
Klopfneigung ist es, einen Zündwinkel nach spät zu verstellen, wodurch bei gleicher angeforderter Leistung der Brennkraftmaschine der Kraftstoffverbrauch steigt. Zur Reduzierung der Abgastemperaturen ist es außerdem bekannt, eine Anfettung des Gemischs durch eine erhöhte Kraftstoffmenge durchzuführen, was ebenfalls den Kraftstoffverbrauch erhöht.
Außerdem ist es bekannt, zur Reduzierung der Klopfneigung und zur Senkung der Abgastemperaturen Wasser dem Verbrennungsgemisch zuzufügen. Dazu ist es bekannt, Wasser entweder direkt in einem Brennraum einzuspritzen oder in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. Wird das Wasser direkt in den Brennraum eingespritzt, so wird es üblicherweise dem Kraftstoff stromaufwärts eines dem Brennraum zugeordneten Einspritzventils dem Kraftstoff zugemischt. Üblicherweise wird der Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe in den oder die Brennräume der Brennkraftmaschine gefördert. Um eine einfache Vermischung des Wassers mit dem Kraftstoff zu gewährleisten, wird das Wasser der
Hochdruckpumpe zugeführt, sodass durch die Hochdruckpumpe eine
Vermischung von Kraftstoff und Wasser erfolgt, bevor dieses Gemisch durch das Einspritzventil der Brennkammer zugeführt wird.
Durch eine Drehzahlvariation der Hochdruckpumpe und/oder einen
mechanischen oder elektrisch betätigten Druckregler oder Druckbegrenzer ist eine Druckregelung der Wasserzufuhr und damit eine Regelung der
Wassermenge gewährleistet.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kühlsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Zumessgenauigkeit der Wassereinspritzung durch den Einsatz einer vorteilhaften Sensoreinrichtung erhöht und ein Fehlverhalten einfach diagnostiziert wird. Erfindungsgemäß ist hierzu vorgesehen, dass dem
Dosierventil eine Sensoreinrichtung zum Erfassen des Wasserdrucks
stromaufwärts und stromabwärts des Dosierventils zugeordnet ist, um eine durch das Dosierventil geförderte Wassermenge zu ermitteln oder zu überwachen. Hierdurch ist die Wirkweise der Wassereinspritzung beziehungsweise deren Einfluss auf die Gemischbildung in hohem Maße genau erfassbar und dadurch die Wassereinspritzung optimal einstellbar, sodass die zugemischte
Wassermenge genauer bestimmt und geregelt werden kann und insbesondere Toleranzen des Dosierventils einfach ausgeglichen werden können. Zusätzlich ist aufgrund des Erfassens des Wasserdrucks vor und nach dem Dosierventil in Strömungsrichtung gesehen eine einfache Diagnose des Dosierventils möglich, so kann einfach in Abhängigkeit der erfassten Druckwerte auf eine Fehlfunktion des Dosierventils geschlossen werden. Hierdurch ist beispielsweise auch eine Alterung des Dosierventils erfassbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist die Sensoreinrichtung einen zu dem Dosierventil stromaufwärts angeordneten ersten Drucksensor und einen zu dem Dosierventil stromabwärts angeordneten zweiten Drucksensor auf. Durch die zwei separaten Drucksensoren sind die Druckwerte vor und nach dem Dosierventil beziehungsweise stromaufwärts und stromabwärts des Dosierventils einfach und sicher erfassbar. Durch eine geeignete Auswertelogik wird in
Abhängigkeit der erfassten Druckwerte die durch das Dosierventil geförderte Wassermenge bestimmt.
Gemäß einer alternativen Ausführungsform der Erfindung ist bevorzugt vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung einen Differenzdrucksensor aufweist, der stromaufwärts des Dosierventils und stromabwärts des Dosierventils mit einer zu der Hochdruckpumpe führenden Wasserleitung verbunden ist. Hier ergibt sich der Vorteil, dass nur ein Sensorelement notwendig ist, um das Verhältnis des Wasserdrucks stromaufwärts des Dosierventils zu dem
Wasserdruck stromabwärts des Dosierventils zu erfassen. Dadurch wird
Bauraum gespart. Das Vorsehen der zwei separaten Sensoren hat hingegen den Vorteil einer Ausfallsicherheit, weil auch bei Ausfall eines der Sensoren ein Weiterbetrieb des Kühlsystems zumindest in einem Notlaufbetrieb gewährleistet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der
Hochdruckpumpe zumindest ein Kraftstoffdrucksensor zugeordnet, welcher den Kraftstoffdruck überwacht. So ist die genaue Bestimmung der dosierten
Wassermenge in Abhängigkeit des Kraftstoffdrucks möglich und mechanische Toleranzen oder Toleranzen aus dem Öffnungsverhalten des Dosierventils können adaptiert und ausgeglichen werden. Dabei ist eine genauere und effizientere Nutzung der Wassereinspritzung möglich als bisher. Bevorzugt ist der Kraftstoffdrucksensor der Hochdruckpumpe vorgeschaltet, um den Förderdruck des Kraftstoffs, der der Hochdruckpumpe zugeführt wird, zu überwachen, sodass in Abhängigkeit von dem erfassten Kraftstoffdruck das Dosierventil optimal ansteuerbar ist, um durch die Hochdruckpumpe ein vorteilhaftes Kraftstoff-Wasser-Gemisch einzustellen. Der Hochdruckpumpe ist somit bevorzugt eine Niederdruckpumpe vorgeschaltet, welchen den Kraftstoff insbesondere aus dem Kraftstofftank ansaugt und der Hochdruckpumpe zuführt. Weil das Wasser durch das Einspritzventil des Kraftstoffsystems in die
Brennkammer eingespritzt wird, werden vorliegend das Einspritzventil und die Hochdruckpumpe dem Kühlsystem zugeordnet.
Weiterhin weist das Kühlsystem bevorzugt ein Steuergerät auf, das speziell dazu hergerichtet ist, eine Öffnungszeit des Dosierventils in Abhängigkeit von den von der Sensoreinrichtung erfassten Druckwerten zu korrigieren. So werden beispielsweise Öffnungszeiten mit zunehmender Alterung des Dosierventils reduziert und/oder Montage oder Fertigungstoleranzen ausgeglichen, um eine Ist-Wassermenge an eine Soll-Wassermenge, die zur Kühlung der
Brennkraftmaschine angefordert wird, anzupassen.
Insbesondere ist das Steuergerät dazu ausgebildet, das untenstehende
Verfahren durchzuführen.
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 zeichnet sich dadurch aus, dass ein Wasserdruck stromaufwärts des Dosierventils und ein Wasserdruck stromabwärts des Dosierventils erfasst und in Abhängigkeit von den erfassten Druckwerten eine durch das Dosierventil geförderte Wassermenge ermittelt wird. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Wassermenge eine Öffnungszeit des Dosierventils variiert wird, sodass die ermittelte Wassermenge einer Soll-Wassermenge entspricht.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass ein Kraftstoffdruckwert bei der Ermittlung der Wassermenge des Dosierventils berücksichtigt wird. Insbesondere wird, wie vorstehend bereits beschrieben, der Kraftstoffdruck stromaufwärts der Hochdruckpumpe überwacht, um eine optimale Anpassung der Wassermenge zu gewährleisten.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der Druckverlauf des Wassers vor und/oder nach dem Dosierventil zum Erfassen von Fehlfunktionen des
Dosierventils überwacht wird. Durch das Erfassen der Druckverläufe vor und nach dem Dosierventil in Abhängigkeit von bekannten Steuerzeiten können unplausbile Verzugszeiten, ein dauerhaft geschlossenes oder ein dauerhaft geöffnetes Dosierventil einfach erkannt werden. Damit ist ein robustes
Kühlsystem geschaffen.
Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus dem zuvor Beschriebenen sowie aus den Ansprüchen. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Dazu zeigen
Figur 1 ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines Kühlsystems einer
Brennkraftmaschine in einer vereinfachten Darstellung und
Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kühlsystems aus Figur 1.
Figur 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine Brennkraftmaschine 1 mit einem vorteilhaften Kühlsystem 2. Die Brennkraftmaschine 1 weist mehrere Zylinder 3 auf, in welchen jeweils ein Kolben 4 längsverschieblich gelagert und mit einer Kurbelwelle durch ein Pleuelgestänge 5 gekoppelt ist. Der jeweilige Zylinder 3 ist durch einen Zylinderkopf 6 verschlossen, durch welchen ein Einlasskanal 7 und ein Auslasskanal 8 in die jeweils durch Zylinder 3,
Zylinderkopf 6 und Kolben 4 gebildete Brennkammer 9 mündet. Dem
Einlasskanal 7 und dem Auslasskanal 8 ist jeweils ein betätigbares Einlassventil 10 beziehungsweise Auslassventil 11 zugeordnet. Außerdem weist der
Zylinderkopf 6 jedem der Zylinder 3 zugeordnet jeweils ein Einspritzventil 12 auf, das gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mit einem Hochdruckrail 13 zur Kraftstoffeinspritzung verbunden ist. Dem Hochdruckrail 13 ist eine
Hochdruckpumpe 14 vorgeschaltet. Die Hochdruckpumpe 14 ist saugseitig durch eine Leitung 15 mit einem Niederdruckkraftstoffsystem verbunden, das hier nicht näher dargestellt ist. Das Niederdruckkraftstoffsystem weist eine
Niederdruckpumpe auf, mittels welcher der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank gefördert, insbesondere angesaugt und der Hochdruckpumpe 14 zugeführt wird. Die Hochdruckpumpe 14 wird dabei insbesondere durch einen mit der
Brennkraftmaschine 1 mechanisch gekoppelten Nockentrieb angetrieben, wie in Figur 1 vereinfacht dargestellt.
Das Kühlsystem 2 weist einen eigenen Tank 16 auf, in welchem Wasser als Kühlmittel aufbewahrt wird. Dem Tank 16 ist eine Wasserpumpe 17 zugeordnet, die saugseitig durch eine Leitung 18 und optional einen Filter 19 mit dem Tank 16 verbunden ist, um Wasser aus dem Tank anzusaugen und dem Brennraum 9 beziehungsweise den Brennräumen 9 zuzuführen. Dazu ist die Wasserpumpe 17 druckseitig mit einem Dosierventil 20 verbunden, das durch ein Steuergerät 21 betätigbar ist. Das Dosierventil 20 ist in einer Wasserleitung 22 angeordnet, die von der Wasserpumpe 17 zu der Hochdruckpumpe 14 führt. Das von der Wasserpumpe durch das Dosierventil 20 der Hochdruckpumpe 14 zugeführte Wasser aus dem Tank 16 wird somit zusammen mit dem Kraftstoff durch das jeweilige Einspritzventil 12 in die jeweilige Brennkammer 9 eingespritzt, sodass die Verbrennungstemperatur reduziert und dadurch die Klopfneigung verringert und auch die Abgastemperaturen reduziert werden. Der Tank 16, die
Wasserpumpe 17, das Dosierventil 20 und die Hochdruckpumpe 14 zusammen mit dem Einspritzventil 12 bilden somit ein vorteilhaftes Wassereinspritzsystem 23 des Kühlsystems 2 beziehungsweise der Brennkraftmaschine 1.
Optional führt von der Wasserleitung 22 stromaufwärts des Dosierventils 20 eine Bypass- Leitung 22‘ ab, die einem Wassereinspritzventil 24 zugeführt ist, mittels dessen das Wasser in den Einlasskanal 7 stromaufwärts des Zylinders 3 insbesondere stromabwärts einer Drosselklappe 25 einspritzbar ist.
Das Kühlsystem 2 weist weiterhin eine vorteilhafte Sensoreinrichtung 26 auf, mittels welcher der Druck des Wassers in der Wasserleitung 22 stromaufwärts des Dosierventils 20 und stromabwärts des Dosierventils 20 erfassbar ist.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Figur 1 weist die Sensoreinrichtung 26 einen ersten Drucksensor 27 auf, der zwischen der Wasserpumpe 17 und dem Dosierventil 20 in der Wasserleitung 22 angeordnet ist, sowie einen zweiten Drucksensor 28, der zwischen Dosierventil 20 und Hochdruckpumpe 14 angeordnet ist. Die Sensoren 27, 28 sind ebenfalls mit dem Steuergerät 21 signaltechnisch verbunden. In Abhängigkeit der erfassten Druckwerte der Drucksensoren 27 und 28 wird die durch das Dosierventil 20 geförderte
Wassermenge überwacht. In Kenntnis der geförderten Wassermenge kann im Vergleich mit einer erwarteten beziehungsweise Ist-Wassermenge bestimmt werden, ob das Dosierventil 20 ordnungsgemäß funktioniert, und ob aufgrund von Fertigungstoleranzen oder Alterungserscheinungen die Öffnungszeiten des Dosierventils angepasst werden müssen, um die Ist-Wassermenge an die Soll- Wassermenge anzupassen. Hierzu vergleicht das Steuergerät 21 die Druckwerte und die sich daraus ergebende Wassermenge mit der Soll-Wassermenge und beeinflusst beziehungsweise variiert die Ansteuerung des Dosierventils 20 entsprechend, um eine optimale Kühlung der Brennkraftmaschine 1
beziehungsweise einen optimalen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 zu gewährleisten.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel des Kühlsystems 1 in einer vereinfachten Darstellung, wobei aus Figur 1 bereits bekannte Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und insofern auf die obenstehende Beschreibung verwiesen wird. Im Folgenden soll im Wesentlichen nur auf die Unterschiede eingegangen werden.
Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Sensoreinrichtung 26 einen Differenzdrucksensor 29 aufweist, der stromaufwärts und stromabwärts des Dosierventils 20 mit der Wasserleitung 22 verbunden ist, um in Abhängigkeit des erfassten Differenzdrucks, der sich aus dem Druckverhältnis vor und nach dem Dosierventil 20 ergibt, die durch das Dosierventil 20 geförderte Wassermenge zu überwachen. Der Differenzdrucksensor 29 überwacht den Druckverlauf vor und nach dem Dosierventil 20 und kann damit abhängig von der Öffnungsdauer die Wassermenge ermitteln, die in die Hochdruckpumpe 14 eingeleitet wird.
Für beide Ausführungsbeispiele gilt, dass optional ein Druck aus dem
Kraftstoffsystem mittels eines hier nicht dargestellten Kraftstoffdrucksensors ermittelt wird, sodass die genaue Bestimmung der dosierten Wassermenge mögliche mechanische Toleranzen oder Toleranzen aus dem Öffnungsverhalten des Dosierventils 20 adaptiert und ausgeglichen werden können.
Darüber hinaus können die Druckverläufe vor und nach dem Dosierventil zur Diagnose dieser Komponente genutzt werden. Die Ansteuerzeiten sind aus dem
Steuergerät 21 bekannt, sodass unplausible Verzugszeiten, ein dauerhaft geschlossenes oder ein dauerhaft geöffnetes Dosierventil 20 einfach aus den Druckverläufen erkannt werden können. Hierdurch ist ein besonders robustes Kühlsystem 2 zur Wasserdirekteinspritzung geboten.
Durch die Überwachung der Wassermenge ist es möglich, die Zumessmenge des Wassers zur Kühlung der Brennkraftmaschine 1 genau zu bestimmen und zu regeln, um die Kopfneigung der Brennkraftmaschine 1 sowie die Temperatur der Abgasemissionen zu reduzieren.

Claims

Ansprüche
1. Kühlsystem (2) für eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit zumindest einem der Brennkraftmaschine (1) zugeordneten Einspritzventil (12) für Kraftstoff, mit mindestens einer der Einspritzventil (12) vorgeschalteten Hochdruckpumpe (14) zum Fördern des Kraftstoffs zu dem Einspritzventil (12) und mit einer Wassereinspritzeinrichtung (23), die ein der Hochdruckpumpe (14) vorgeschaltetes Dosierventil (20) zum Zudosieren von Wasser in den Kraftstoff aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem
Dosierventil (20) eine Sensoreinrichtung (26) zum Erfassen des Wasserdrucks stromaufwärts und stromabwärts des Dosierventils (20) zugeordnet ist, um eine durch das Dosierventil (20) geförderte Wassermenge zu ermitteln.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (26) einen zu dem Dosierventil (20) stromaufwärts
angeordneten ersten Drucksensor (27) und einen zu dem Dosierventil (20) stromabwärts angeordneten zweiten Drucksensor (28) aufweist.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (26) einen Differenzdrucksensor (29) aufweist, der
stromaufwärts des Dosierventils (20) und stromabwärts des Dosierventils (20) mit einer durch das Dosierventil (20) führenden zu der Hochdruckpumpe (14) führenden Wasserleitung (22) verbunden ist.
4. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruckpumpe (14) zumindest eine
Kraftstoffdrucksensor zugeordnet ist.
5. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffdrucksensor der Hochdruckpumpe (14) nachgeschaltet ist.
6. Kühlsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch ein Steuergerät (21), das speziell dazu hergerichtet ist, eine Öffnungszeit des Dosierventils (20) in Abhängigkeit von dem von der Sensoreinrichtung erfassten Druckwerten korrigiert wird.
7. Verfahren zum Betreiben eines Kühlsystems (2) einer
Brennkraftmaschine (1), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das zumindest ein der Brennkraftmaschine (1) zugeordnetes Einspritzventil (12) für Kraftstoff, mindestens eine dem Einspritzventil (12) vorgeschaltete
Hochdruckpumpe (14) zum Fördern des Kraftstoffs zu dem Einspritzventil (12) und eine Wassereinspritzeinrichtung (23), die ein der Hochdruckpumpe (14) vorgeschaltetes Dosierventil (20) zum Zudosieren von Wasser in den Kraftstoff aufweist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserdruckwert stromaufwärts des Dosierventils (20) und ein zweiter Wasserdruckwert stromabwärts des Dosierventils (20) erfasst und in Abhängigkeit von den erfassten Druckwerten eine durch das Dosierventil (20) geförderte Wassermenge ermittelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von der ermittelten Wassermenge eine Öffnungszeit des
Dosierventils (20) variiert wird, sodass die ermittelte Wassermenge einer Soll- Wassermenge entspricht.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftstoffdruckwert bei der Ermittlung der
Wassermenge des Dosierventils (20) berücksichtigt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckverlauf des Wassers vor und/oder nach dem Dosierventil (20) zum Erfassen von Fehlfunktionen überwacht wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2789839A2 (de) * 2013-04-08 2014-10-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System und Verfahren zur Wassereinspritzung für eine Brennkraftmaschine
EP3029301A1 (de) * 2014-11-04 2016-06-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und ein system zum betreiben von wenigstens einer funktionseinheit eines kraftfahrzeugs
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2789839A2 (de) * 2013-04-08 2014-10-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System und Verfahren zur Wassereinspritzung für eine Brennkraftmaschine
EP3029301A1 (de) * 2014-11-04 2016-06-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren und ein system zum betreiben von wenigstens einer funktionseinheit eines kraftfahrzeugs
DE102016000761A1 (de) * 2016-01-27 2017-07-27 Roman TANIEL Emulgiersystem und Emulgierverfahren

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