Titel

Kraftstoffzumessung für den Betrieb eines Verbrennungsmotors Stand der Technik

Das Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und

Benzindirekteinspritzung ermöglicht die Nutzung der jeweiligen Vorteile beider Einspritzarten für eine optimierte Gemischbildung, die daraus resultierende Verbrennung und somit eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs.

Insbesondere unter Volllast und bei gesteigerter Dynamik der

Brennkraftmaschine ist das Benzindirekteinspritzsystem vorteilhafter, weil hier beispielsweise eine reduzierte Klopfneigung auftritt. Insbesondere im

Teillastbereich ist die Saugrohreinspritzung vorteilhafter, weil bei der

Verbrennung die Anzahl der Partikel, insbesondere der Rußpartikel, sowie die

Menge an entstehenden Kohlenwasserstoffen geringer sind.

Eine weitere Optimierung der Gemischbildung und Verbrennung kann durch eine Wassereinspritzung erreicht werden. Hierbei wird in den Ansaugtrakt der Verbrennungsmaschine beispielsweise destilliertes Wasser in die

Verbrennungsluft eingespritzt. Grundsätzlich ist es auch möglich, Wasser direkt in die Zylinder einzuspritzen über hierfür vorgesehene Einspritzventile. Die eingespritzte und verdunstende Flüssigkeit hat eine kühlende Wirkung und vermindert die Verdichtungsarbeit. Darüber hinaus kann die Wassereinspritzung den Schadstoffausstoß, insbesondere den von Stickoxiden, senken.

Wird Wasser in den Luft-Ansaugtrakt eingespritzt, entsteht durch die für die Verdunstung notwendige Energie eine effektive Ladeluftkühlung und hierdurch eine Innenkühlung des Motors. Durch die kältere und damit höhere Dichte der Verbrennungsgase ergibt sich eine Leistungssteigerung. Des Weiteren kann bei hohen Motorlasten die Zündung früher erfolgen, da das kühlere Kraftstoff- Wasser-Luft-Gemisch weniger zum Klopfen neigt. Bei aufgeladenen

Brennkraftmaschinen macht sich die kühlende Wirkung der Wassereinspritzung besonders vorteilhaft bemerkbar.

Um bei Volllast Vorentflammungen und Klopfen zu vermeiden, wird das

Kraftstoff-Luft-Gemisch angefettet (lambda < 1 ). Hierbei wird die

Verdampfungsenthalpie des Kraftstoffs genutzt, um den Brennraum zu kühlen und die Verbrennungstemperaturen zu reduzieren. Gleichzeitig wird der

Zündwinkel nach spät verschoben, was zu einem späteren

Verbrennungsschwerpunkt führt und damit auch zu einem schlechteren

Wirkungsgrad. Bei Volllast kann die Wassereinspritzung deshalb besonders vorteilhaft eingesetzt werden.

Eine der Herausforderungen bei Systemen mit Wassereinspritzung ist die Gefahr des Einfrierens und damit der Funktionsuntüchtigkeit bei niedrigen

Außentemperaturen. Deshalb müssen die eingesetzten Komponenten eisdruckfest ausgelegt werden oder es muss das Wasserversorgungssystem bei Minusgraden dauerhaft beheizt werden. Eine andere Möglichkeit wäre, das Wasserversorgungssystem jedenfalls beim Abstellen des Fahrzeugs zu entleeren, was jedoch einen erheblichen systemischen Mehraufwand bedeutet.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Wassereinspritzung zumindest für bestimmte Betriebsbereiche einer Brennkraftmaschine zu realisieren, die kostengünstiger zu realisieren ist und dennoch zuverlässig arbeitet.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass mindestens ein Saugrohreinspritzventil sowohl für die

Wassereinspritzung als auch für die Kraftstoffeinspritzung in das Saugrohr (im Folgenden als Saugrohreinspritzung bezeichnet) verwendet wird. Damit lassen sich auf verschiedenen Wegen kostengünstige und effiziente

Wassereinspritzungen realisieren. Bei bekannten Systemen mit

zylinderindividueller Wassereinspritzung in den Einlasskanal und

zylinderindividueller PDI (Kombination aus Saugrohreinspritzung und

Benzindirekteinspritzung) werden bei einem Vierzylindermotor zwölf Einspritzventile benötigt, nämlich vier Wassereinspritzventile, vier PFI-Ventile (Saugrohreinspritzventile) und vier Dl-Ventile (Direkteinspritzventile).

Erfindungsgemäß kann nun auf die vier Wassereinspritzventile verzichtet werden.

Eine Möglichkeit der Realisierung sieht vor, die Niederdruckkreise von

Wasserversorgung und Kraftstoffversorgung zu verbinden. Hierzu kann beispielsweise ein rücklauffreies Mischventil unmittelbar vor dem

Niederdruckspeicher für die Saugrohreinspritzventile verbunden werden.

Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform kann vorgesehen sein, auf das Mischventil zu verzichten. Hier kann über die Druckregelung der

Benzinpumpe und der Wasserpumpe entschieden werden, ob Wasser oder Kraftstoff über die Saugrohreinspritzung zugemessen werden soll.

Dadurch, dass nur ein Saugrohreinspritzventil bzw. Zylindereinlassventil sowohl für die Wassereinspritzung als auch die Kraftstoffeinspritzung verwendet wird, kann durch die weiter unten beschriebenen Maßnahmen das sich in dem

Kraftstoffsystem, dem Niederdruckspeicher und den Einspritzventilen befindliche Wasser ausgespült werden, so dass die Gefahr des Einfrierens nicht mehr besteht. Die Erfindung ermöglicht sowohl die Nutzung nur eines einzigen

Einspritzventils für mehrere Zylinder als auch eines Einspritzventils, das für jeden Zylinder vorgesehen ist und sowohl für die Wassereinspritzung als auch die Kraftstoffeinspritzung verwendet wird.

Die Saugrohreinspritzung (PFI) wird vorzugsweise im Teillastbereich des

Verbrennungsmotors eingesetzt, da hier aufgrund der längeren

Gemischbildungsstrecke eine bessere Homogenisierung des Gemischs gegenüber der Direkteinspritzung (DI) erfolgt, was zu einer geringeren

Partikelbildung führt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wassereinspritzung zumindest im Volllastbereich des Verbrennungsmotors eingesetzt wird, da hier aufgrund des Abkühlungseffektes die Klopfneigung reduziert wird und damit der Zündwinkel weiter in Richtung "früh" gestellt werden kann. Dies hat zur Folge, dass der Verbrennungsschwerpunkt optimiert wird. Ferner kann unter diesen Bedingungen eine Anfettung des Kraftstoffgemischs zum Zwecke des

Komponentenschutzes entfallen oder zumindest reduziert werde. Insgesamt führt dies zu einer Wirkungsgradsteigerung und/oder einer

Kraftstoffverbrauchssenkung beim Betrieb des Verbrennungsmotors im

Volllastbereich.

Bevorzugt erfolgt die Einspritzung von Wasser unter Niederdruck in den

Saugkanal bzw. Zylindereinlasskanal. Hierbei ergeben sich Vorteile bezüglich des Kosten/Nutzen-Verhältnisses sowie der Robustheit und damit der

Zuverlässigkeit des Gesamtsystems im Vergleich zu einer Wassereinspritzung unter Hochdruck in den Zylinder bzw. Brennraum.

Insgesamt lässt sich das erfindungsgemäße System kostengünstig realisieren, da die bisher vorgesehenen Wassereinspritzventile entfallen. Darüber hinaus wird der Bauraumbedarf reduziert. Ferner ist eine Frostschutzfunktion

realisierbar, da die Einspritzventile mit Kraftstoff spülbar sind.

Dadurch, dass sich die beiden Betriebsmodi "Wassereinspritzung" und

"Saugrohreinspritzung" im Betriebskennfeld des Verbrennungsmotors nicht notwendigerweise überlappen bzw. nur wenig überlappen, kann ein

Saugrohrventil bzw. ein Zylindereinlassventil für beide Medien, Benzin und Wasser, verwendet werden. Dies kann mittels eines sogenannten 3/2- Wegeventils oder eines Mischventils, beispielsweise direkt am Niederdruck- Speicher bzw. am Niederdruck-Verteiler realisiert werden. Dadurch können zusätzliche zylinderindividuelle Wassereinspritzventile entfallen.

Bei Anwendungen, in denen kein Überlappen der Saugrohreinspritzung und der Wassereinspritzung vorgesehen ist, kann das 3/2-Wegeventil eingesetzt werden. Beispielsweise kann dann in dem Betriebsmodus, in welchem der Kraftstoff nur über die Benzindirekteinspritzung zugemessen wird, also beispielsweise im Volllastbereich, das 3/2-Wegeventil auf Wassereinspritzung gestellt werden, so dass 100% Wasser über das Saugrohr bzw. das Zylindereinlass-Ventil eingespritzt wird. Im Teillastbetrieb kann das 3/2-Wegeventil auf

Kraftstoffversorgung gestellt werden, so dass 100% Kraftstoff und 0% Wasser über das Saugrohr- bzw. Zylindereinlass-Ventil eingespritzt werden. Alternativ hierzu kann das Mischventil bzw. das Umschaltventil im

Niederdruckkreis vollständig entfallen. Stattdessen kann über eine Druckregelung der Wasserpumpe und der Niederdruckbenzinpumpe, vorzugsweise in Kombination mit Rückschlagventilen oder elektrisch

angesteuerten Ventilen, eingestellt werden, ob Wasser oder Kraftstoff eingespritzt wird. Falls der PFI-Injektor nur Wasser einspritzen soll, kann die Wasserpumpe und/oder die Niederdruckbenzinpumpe so angesteuert werden, dass das Wasserdruckniveau in ausreichendem Maße über dem des

Kraftstoffdruckniveaus liegt, so dass das Rückschlagventil kraftstoffseitig schließt und nur Wasser in das PFI-System geleitet wird. Soll hingegen über den PFI-Injektor nur Kraftstoff zugemessen werden, so werden die Wasserpumpe und/oder die Niederdruckbenzinpumpe derart angesteuert, dass das Wasserdruckniveau in ausreichendem Maße unter dem des Kraftstoffdruckniveaus liegt. Beispielsweise kann in diesem Fall die

Wasserpumpe vollständig deaktiviert werden. Durch diese Maßnahmen wird das wasserseitige Rückschlagventil geschlossen und es wird nur Kraftstoff in das

PFI-System geleitet. Alternativ zur Verwendung von Rückschlagventilen können entsprechend angesteuerte elektrische Ventile eingesetzt werden.

Bei einem sogenannten Split-Betrieb, bei dem Kraftstoff sowohl über die

Saugrohreinspritzung als auch über die Direkteinspritzung zugemessen wird, kann ein Mischventil eingesetzt werden, das den Kraftstoffniederdruckkreis mit dem Wasserniederdruckkreis verbindet, so dass über das Saugrohr- bzw.

Zylindereinlass-Ventil ein Wasser-Kraftstoffgemisch eingespritzt werden kann, dessen Mischungsverhältnis von der Stellung des Mischventils sowie dem Wasser- und Kraftstoff druck abhängig ist. Dies hat den Vorteil, dass die

Wassereinspritzung auch in Betriebsbereichen einsetzbar ist, in denen eine Überlappung der Saugrohreinspritzung und der Direkteinspritzung vorgesehen ist. Auch im Split-Betrieb ist dann eine Wassereinspritzung möglich. Die Steuerung des Mischventils kann durch eine Regelung ergänzt werden, insbesondere bei Mischventilen, die nicht genügend genau einstellbar sind. Hierzu kann das Lambdasignal der Lambdasonde als

Reglereingangssignalgröße verwendet werden. Ist der Kraftstoffanteil höher als erwartet, wird ein zu fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch erkannt. In diesem Fall wird das Mischventil zu höherem Wasseranteil nachgeregelt. Ist der Kraftstoffanteil niedriger als erwartet, wird das Mischventil hin zu einem niedrigeren Wasseranteil nachgeregelt. Um sicherzustellen, dass weder Wasser noch Kraftstoff in den jeweils anderen Versorgungskreislauf gelangt, werden vorzugsweise Rückschlagventile vor die Eingänge des Mischventils geschaltet. Vorteilhafterweise werden rücklauffreie Versorgungssysteme bzw.

bedarfsgeregelte Versorgungssysteme im Niederdruckbereich von Wasser und Kraftstoff verwendet um zu verhindern, dass Kraftstoff-Wasser-Gemische (Emulsionen) in den Kraftstofftank und/oder den Wassertank sowie weitere Teile des jeweiligen Versorgungssystems gelangen.

Insbesondere bei Anwendungen, in denen die Wassereinspritzung nur im Volllastbereich des Verbrennungsmotors erfolgt, kann vorgesehen sein, dass bei Verlassen dieses Betriebsbereiches ein evtl. vorhandenes 3/2-Wegeventil derart eingestellt wird, dass bis zu 100% Kraftstoff über die Saugrohreinspritzung zugemessen wird, so dass durch die dann folgenden Saugrohreinspritzungen das Wasser aus dem Niederdruckspeicher über die Saugrohreinspritzventile verbraucht wird. Ist weder ein Misch- noch ein Umschaltventil vorgesehen, so kann wie oben beschrieben der Wasserdruck reduziert werden, so dass nur noch Kraftstoff in den Niederdruckspeicher gelangt und über die

Saugrohreinspritzventile zugemessen wird.

Wird die Brennkraftmaschine nach Beenden der Wassereinspritzung im Split- Betrieb Saugrohreinspritzung-Direkteinspritzung (DI-PFI-Splitbetrieb) betrieben, so kann der über die Saugrohreinspritzung zugemessene Kraftstoffanteil bis hin zu 100% erhöht werden, so dass sich durch die erhöhte PFI-Einspritzmenge das

Wasser schneller aus dem Niederdruckspeicher über die PFI-Ventile entfernen lässt. Wie lange diese Maßnahmen zur Verdrängung von Wasser aus dem Kraftstoffniederdruckspeicher (sog. Wasser-Entleerungsfunktion) erforderlich ist, kann mit einem Software-Modell bestimmt werden. Dieses Software-Modell ermittelt die bereits eingespritzte Kraftstoffmenge und/oder die noch im

Niederdruckspeicher verbliebene Wassermenge.

Da ein Ausstellen des Verbrennungsmotors in Volllast, also bei hohem Moment und hoher Drehzahl, unüblich ist, weil der Verbrennungsmotor in der Regel den Betriebsbereich in Richtung Teillastbereich und dann in Richtung

Leerlaufdrehzahl durchläuft bevor er abgestellt wird, kann sichergestellt werden, dass das in dem Niederdruckspeicher nach einer erfolgten Wassereinspritzung noch befindliche Wasser entleert wird. Ist jedoch eine Start-/Stoppfunktion bzw. eine Segelfunktion vorgesehen, so kann es vorkommen, dass der

Verbrennungsmotor aktiv vom Motorsteuergerät abgeschaltet wird, ohne dass zunächst sichergestellt ist, dass das gesamte Wasser aus dem

Niederdruckspeicher entleert wurde. Hier kann vorgesehen sein, den Start- Stopp-Betrieb so lange zu unterdrücken, bis das Wasser im Niederdruckspeicher vollständig durch Kraftstoff ersetzt worden ist.

Vorzugsweise wird bei der Berechnung der Ansteuerdauer der PFI-Ventile das Wasser-Kraftstoff-Verhältnis, das sich aktuell im Niederdruckspeicher befindet, berücksichtigt, um das geforderte Motormoment zu realisieren. Beispielsweise wird die Ansteuerdauer umso größer gewählt, je höher der Wasseranteil in dem Wasser-Kraftstoff-Gemisch ist, um die geforderte über die Saugrohreinspritzung zuzumessende Kraftstoffmenge darzustellen. Vorzugsweise wird insbesondere dann, solange nur Wasser bzw. eine nicht ausreichende Kraftstoff menge über die Saugrohreinspritzung eingespritzt wird, der fehlende Anteil der

Kraftstoff menge über die Direkteinspritzung zugemessen. Dadurch kann zu jedem Zeitpunkt sichergestellt werden, dass die optimale bzw. notwendige Kraftstoff menge zumessbar ist.

Vorzugsweise wird nach dem Beenden einer Wassereinspritzung der

Wassergehalt in dem Kraftstoff -Wasser-Gemisch bestimmt, um festzustellen, ob und mit welchen Parametern die Wasser-Entleerungsfunktion aktiviert werden soll. Für die Bestimmung des Wassergehalts kann vorgesehen sein, den

Kraftstoff zunächst nur über die Direkteinspritzung zuzumessen. In einem Zustand, in dem Lambda eingeregelt ist, kann kurzzeitig die

Saugrohreinspritzung zugeschaltet werden, ohne jedoch eine normalerweise erfolgende Ausregelung des sich dadurch ergebenden Split-Betriebs

durchzuführen. In Abhängigkeit von dem während dieses Betriebsmodus gemessenen Lambda-Signal kann bestimmt werden, ob durch diese Maßnahme eine Anfettung erfolgt und wie stark diese ist. In Abhängigkeit von dem Grad der Anfettung kann erkannt werden, wie groß der Wasseranteil und/oder der Kraftstoffanteil in dem Kraftstoff -Wasser-Gemisch ist, der über die

Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Sobald der Lambda-Wert mit einem korrespondierenden Anfettungswert einer Saugrohreinspritzung, die ohne Wassereinspritzung durchgeführt wird, übereinstimmt, was beispielsweise über eine Kennlinie oder ein Kennfeld bestimmbar ist, wird der Zustand "Wasser entleert" erkannt. Durch die Wasser-Entleerungsfunktion wird also sichergestellt, dass in dem

Niederdruckspeicher bzw. den PFI-Einspritzventilen bei einem Ausstellen des Verbrennungsmotors kein Wasser mehr verbleibt, das bei Minusgraden einfrieren könnte. Aufwändige Verfahren, wie beispielsweise ein Zurücksaugen oder ein Zurückpumpen des Wassers oder andere aufwändige eisdruckfeste

Auslegungen einzelner Komponenten können dadurch entfallen.

In ihrer Funktion nochmals verbesserte Ausführungsformen können eine sog. Wasser-Befüllfunktion umfassen, durch die sichergestellt wird, dass ein für eine durchzuführende Wassereinspritzung benötigter Wasseranteil möglichst rasch zur Verfügung steht. Ist nämlich bei einem plötzlichen Lastsprung in Richtung

Volllast ein zu geringer Wasseranteil oder ausschließlich Kraftstoff in dem Niederdruckspeicher des Saugrohreinspritzsystems vorhanden, so kann der Zündwinkel nur verhältnismäßig langsam in Abhängigkeit von dem inkrementell zunehmenden Wasseranteil in Richtung des optimalen frühen Zündwinkels verschoben werden, um Klopfeffekte zu vermeiden. Um in diesem

Übergangszustand die zu gering eingespritzte Wassermenge einerseits hinsichtlich der Effizienz im Zündwinkelvorzug bereits zu berücksichtigen und andererseits sicherzustellen, dass kein Klopfen auftritt, können verschiedene Maßnahmen ergriffen werden.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform erfolgt bis zu dem Erreichen des gewünschten Wasseranteils bzw. des gewünschten Wasser- Kraftstoffverhältnisses im Niederdruck-Rail eine Vorsteuerung in Abhängigkeit von einem Modell. Beispielsweise wird aus der Geometrie der Kraftstoff leitungen und des Niederdruckspeichers, der Stellung des 3/2 -Wegeventils, der bereits eingespritzten PFI-Flüssigkeitsmenge, der aktuellen PFI-Einspritzmenge und/oder dem aktuellen Kraftstoffdruck die zwischen dem 3/2-Wegeventil bzw. dem Mischventil und dem PFI-Injektor befindliche Kraftstoff menge und deren Verdrängungszeitpunkt durch Wasser ermittelt. Zu diesem Zeitpunkt kann dann der Zündwinkel ganz nach früh geschoben werden. Alternativ bzw. ergänzend hierzu kann eine sich ändernde zunehmende

Wasserkonzentration inkrementell und kontinuierlich berücksichtigt werden.

Eine weitere Möglichkeit sieht vor, in Abhängigkeit von einem Signal des

Klopfsensors zu erkennen, ob sich bereits eine ausreichende Menge Wasser in dem PFI-Versorgungssystem befindet, da mit steigendem Wasseranteil die Klopfneigung abnimmt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, nach Anforderung der Volllast den Zündwinkel nach vorne zu verschieben. Erkennt die

Klopfregelung dann ein Klopfen des Verbrennungsmotors, befindet sich noch ein zu hoher Kraftstoffanteil in dem PFI-System, so dass der Zündwinkel, soweit wie erforderlich in diesem Übergangszustand wieder zurückgezogen wird.

Es kann auch vorgesehen sein, über das Lambdasignal zu erkennen, ob sich schon eine ausreichende Menge im PFI-Versorgungssystem befindet. Wird der Verbrennungsmotor beispielsweise im PDI-Split-Betrieb betrieben, bei dem also ein Anteil des Kraftstoffgemischs über die Direkteinspritzung und ein anderer Anteil über die Saugrohreinspritzung zugemessen wird, kann durch eine kurzzeitige sprunghafte Erhöhung der über die Saugrohreinspritzung

zugemessenen Kraftstoffmenge vermittels des Lambdasignals erkannt werden, ob eine Anfettung erfolgt und wie stark diese ist, wobei selbstverständlich die kurzzeitige Erhöhung der PFI-Einspritzmenge bei der Steuerung/Regelung des Split-Betriebs nicht berücksichtigt wird. In Abhängigkeit von dem so erfassten Lambdasignal kann dann erkannt werden, wie groß der Wasseranteil und/oder der Kraftstoffanteil in dem Kraftstoff -Wasser-Gemisch ist, der über die

Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Dies erfolgt analog zu dem oben beschriebenen Verfahren für die Wasserentleerungsfunktion, beispielsweise über geeignete Kennlinien und/oder Kennfelder oder andere Modelle. Dies kann auch zylinderindividuell - also an einzelnen Zylindern und ggf. abwechselnd - erfolgen. Es kann außerdem vorgesehen sein, bei dem Beginn einer Wassereinspritzung, beispielsweise nach einer Volllast-Anforderung, in dem Übergangszustand den Anteil des über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Kraftstoffs zu erhöhen und den Anteil, der über die Direkteinspritzung zugemessen wird, in diesem Übergangszustand zu verringern. Dadurch wird das PFI-Versorgungssystem schneller mit Wasser gefüllt bzw. das Kraftstoff -Wasser-Gemisch wird rascher in

Richtung Wasser verschoben, so dass ein schnelleres Vorziehen des Zündwinkels ermöglicht wird, was wiederum zu einer verbesserten Dynamik bei Lastwechseln führt.

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die anhand der Zeichnungen erläutert werden, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf explizit hingewiesen wird. Es zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors, der mittels einer Benzindirekteinspritzung, einer Saugrohreinspritzung und einer Wassereinspritzung betreibbar ist;

Figur 2 ein Ablaufdiagramm mit möglichen Verfahrensschritten für das

Ausspülen der Einspritzventile;

Figur 3 ein Ablaufdiagramm mit einigen Verfahrensschritten zur Bestimmung des Wasseranteils in dem Benzin-Wasser-Gemisch im

Niederdruckspeicher; und

Figur 4 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten, die bei Beginn der

Wassereinspritzung durchgeführt werden können, um ein rasches Ansprechen des Gesamtsystems zu erreichen.

In Figur 1 ist schematisiert ein Fahrzeug 1 dargestellt, das einen

Verbrennungsmotor 2 zum Antrieb des Fahrzeugs 1 umfasst. In dem Fahrzeug 1 ist ein Steuergerät 3 angeordnet, das eine Steuerung und/oder Regelung des Verbrennungsmotors 2 und insbesondere eine Steuerung der Gemischbildung ermöglicht. Der Verbrennungsmotor 2 weist Zylinder 4 auf. Jedem Zylinder 4 ist mindestens ein Direkteinspritzventil 5 zugeordnet. Jedes Direkteinspritzventil 5 ist über eine Signalleitung 6 mit dem Steuergerät 3 verbunden.

Die Direkteinspritzventile 5 sind über einen Hochdruckspeicher 7 (Hochdruck-

Rail) mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 8 verbunden. Die

Kraftstoffh och d ruckpumpe 8 ist über eine Datenleitung 9 mit dem Steuergerät 3 verbunden. In Figur 1 ist ferner ein Kraftstofftank 10 gezeigt, dem eine

Kraftstoffniederdruckpumpe 1 1 zugeordnet ist. Die Kraftstoffpumpe 1 1 ist über eine Datenleitung 12 mit dem Steuergerät 3 verbunden.

Der von der Kraftstoffniederdruckpumpe 1 1 aus dem Kraftstofftank 10 geförderte Kraftstoff gelangt über eine Kraftstoffniederdruckleitung 13 zu der

Kraftstoffhochdruckpumpe 8, die den für die Benzindirekteinspritzung

notwendigen Druck erzeugt. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel stellt die Kraftstoffniederdruckpumpe 1 1 darüber hinaus den für die

Saugrohreinspritzung notwendigen Druck zur Verfügung. Hierbei gelangt der Kraftstoff über die Kraftstoffniederdruckleitung 13 und einem Ventil 14, das als 3/2-Ventil oder als Mischventil ausgebildet sein kann, zu einem

Kraftstoffniederdruckspeicher 15 (Kraftstoffniederdruck-Rail). Der

Kraftstoffniederdruckspeicher 15 ist mit Saugrohreinspritzventilen 16 (PFI- Ventile) verbunden.

In Figur 1 ist ferner ein Wassereinspritzsystem gezeigt, das einen Wassertank 17 und eine über eine Leitung 19 mit dem Ventil 14 verbundene elektrische

Wasserpumpe 18 umfasst. Die elektrische Wasserpumpe 18 und das Ventil 14 sind über Datenleitungen 20 und 21 mit dem Steuergerät 3 verbunden. Die in Figur 1 gezeigte Ausführungsform umfasst ferner Rückschlagventile 29 und 30, die in dem Wasserniederdruckkreis und dem Kraftstoffniederdruckkreis angeordnet sind.

Das Steuergerät 3 weist einen Prozessor 22 und ein Speicherelement 23 auf. In dem Speicherelement 23 ist beispielsweise ein Computerprogramm 24 abgespeichert, das zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens programmiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren wird dann mittels des Steuergeräts 3 ausgeführt, wenn das Computerprogramm 24 auf dem Prozessor 22 abläuft.

Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einem Abgastrakt 25 verbunden, der einen Abgaskatalysator 26 und eine Lambdasonde 27 umfasst. Der

Brennkraftmaschine 2 ist ferner ein Klopfsensor 28 zugeordnet. In Figur 2 ist ein Ablaufdiagramm gezeigt, das Verfahrensschritte umfasst, die nach einer erfolgten Wassereinspritzung für den weiteren Betrieb der

Brennkraftmaschine den sich in dem Kraftstoffniederdruckspeicher 15 befindlichen Wasseranteil berücksichtigt.

In einem Schritt 100 wird die Wassereinspritzung beendet. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn eine aktuelle Leistungsanforderung den Volllastbereich verlässt. In einem Schritt 101 erfolgt ein Ausspülen des sich in dem Kraftstoffniederdruckspeicher 15 noch befindlichen Wasseranteils. Hierzu wird das Ventil 14 so eingestellt, dass bis zu 100% Kraftstoff über die

Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Dadurch verbraucht sich das sich noch in dem Saugrohreinspritzsystem befindliche Wasser besonders schnell. Befindet sich das Fahrzeug in einem DI-PFI-Split-Betrieb, so kann der Anteil der

Saugrohreinspritzung (PFI) bis hin zu 100% eingestellt werden. Alternativ hierzu kann bei Systemen, bei denen kein Ventil 14, also weder ein Misch- noch ein

Umschaltventil vorhanden ist, der Wasserdruck reduziert werden durch eine geeignete Ansteuerung der elektrischen Wasserpumpe 18, so dass nur noch eine Kraftstoffförderung in den Niederdruckspeicher erfolgt. Um zu ermitteln, wie lange die Wasser-Entleerfunktion aktiv sein soll, wird in einem Schritt 102 der sich in dem Niederdruckspeicher befindliche Wasseranteil bestimmt. Dies erfolgt vorzugsweise unter Verwendung eines Software-Modells. Dieses Software-Modell berechnet die Kraftstoffmenge, die bereits eingespritzt wurde, und ermittelt daraus die Menge an Wasser, die sich noch in dem

Niederdruckspeicher befindet.

In einem Schritt 103 wird die Brennkraftmaschine unter Berücksichtigung des sich in dem Niederdruckspeicher noch befindlichen Wasseranteils betrieben. In einem Schritt 104 wird geprüft, ob noch Wasser in dem Niederdruckspeicher ist. Ist dies der Fall, so wird die Brennkraftmaschine weiterhin derart betrieben, dass ein Ausspülen möglichst rasch erreicht wird und der Wasseranteil bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine berücksichtigt wird. Befindet sich kein Wasser mehr in dem Kraftstoffniederdruckspeicher oder liegt der Wasseranteil unterhalb eines bestimmten minimalen Schwellwertes, so wird in einem Schritt 105 zu einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zurückgekehrt. In Figur 3 sind Verfahrensschritte gezeigt, die es ermöglichen, den Wasseranteil in dem Kraftstoff-Wasser-Gemisch zu bestimmen, beispielsweise um den Wasseranteil in dem Niederdruckspeicher zu bestimmen (Schritt 103 in Figur 2) oder um eine Diagnose des Gesamtsystems durchzuführen.

Das Verfahren beginnt in einem Schritt 1 10, in dem der Wasseranteil bestimmt werden soll. In einem Schritt 1 1 1 wird die Brennkraftmaschine nur über die Direkteinspritzung betrieben. In einem Schritt 1 12 wird kurzzeitig die

Saugrohreinspritzung zugeschaltet, ohne jedoch diese Kraftstoffzumessung auszuregeln, wie dies sonst beim DI-PFI-Splitbetrieb der Fall ist. Stattdessen wird in einem Schritt 1 13 das Lambdasignal von der Lambdasonde 27 erfasst und ausgewertet. Die Auswertung zeigt zunächst, ob bzw. wie stark eine Anfettung durch das kurzzeitige Zuschalten der Saugrohreinspritzung ist. Über den Grad der Anfettung können dann der Wasseranteil und/oder der

Kraftstoffanteil in dem Kraftstoff-Wasser-Gemisch bestimmt werden, der über die Saugrohrdirekteinspritzung zugemessen wurde. Diese Auswertung erfolgt in einem Schritt 1 14. Hier kann insbesondere ein Vergleich des Lambdawerts mit einem korrespondierenden Anfettungswert einer Saugrohreinspritzung ohne vorherige Wassereinspritzung durchgeführt werden. Stimmt der gemessene

Lambdawert mit diesem Anfettungswert überein, so kann ein in einem

Verfahrensschritt 1 15 ermittelte Wasseranteil als "Null" bestimmt und der Zustand des Systems als "Wasser entleert" erkannt werden. Figur 4 zeigt Verfahrensschritte, die bei der Durchführung einer "Wasser-

Befüllfunktion" ausgeführt werden können, bei der das Wasser möglichst rasch den in dem Kraftstoffversorgungssystem befindlichen Kraftstoff im

Kraftstoffniederdruckspeicher 15 verdrängen soll. Grundsätzlich kann bei dem Aktivieren der Wassereinspritzung durch den

Lastsprung in Richtung Volllast und noch zu geringem Wasseranteil bzw. einem Zustand, in dem sich nur Kraftstoff im Niederdruckspeicher befindet, der Zündwinkel nur in Abhängigkeit von dem inkrementell zunehmenden

Wasseranteil in Richtung "früh" zu dem für diesen Betrieb optimalen Zündwinkel verschoben werden, weil sonst Klopfeffekte auftreten würden. Um in diesem

Übergangszustand die zu geringe eingespritzte Wassermenge einerseits bezüglich Effizienz im Zündwinkelvorzug bereits zu berücksichtigen und andererseits ein Klopfen zu verhindern, können unterschiedliche Maßnahmen bzw. Kombinationen daraus umgesetzt werden. Anhand des in Figur 4 gezeigten Ablaufdiagramms werden unterschiedliche Ausführungen und Weiterbildungen dieser Funktionalität erläutert.

In einem Schritt 120 wird die Wasser-Befüllfunktion aktiviert. Gemäß einer möglichen Ausführungsform wird in einem Schritt 121 der aktuelle Wasseranteil in dem Kraftstoffniederdrucksystem bestimmt. Dies kann beispielsweise durch Auswertung eines Klopfsignals von dem Klopfsensor 28 erfolgen.

Alternativ und/oder ergänzend hierzu kann in dem Schritt 121 aus einem Modell der sich ändernde zunehmende Wasseranteil bestimmt beziehungsweise bei der Zumessung des Kraftstoffs inkrementell kontinuierlich berücksichtigt werden. Alternativ und/oder ergänzend hierzu kann in den Schritten 122, 123 und 124 eine Diagnose durchgeführt werden um festzustellen, ob sich bereits

ausreichend Wasser in dem Saugrohrversorgungssystem befindet.

Beispielsweise kann über eine Auswertung des Lambdasignals die sich in dem Niederdruckspeicher 15 befindliche Wassermenge bestimmt werden. Hierzu wird in dem Schritt 122 die über die Saugrohreinspritzung zugemessene

Kraftstoffmenge kurzzeitig erhöht. In dem Schritt 123 wird anhand des

Lambdasignals der Grad der Anfettung ermittelt. In dem Schritt 124 wird aus dem Grad der Anfettung auf den sich in dem Niederdruckspeicher 15 befindlichen Wasseranteil geschlossen. Dies folgt analog zu dem in Figur 3 beschriebenen Diagnoseverfahren.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform wurde in dem Schritt 121 der Anteil des über die Saugrohreinspritzung zugemessenen Kraftstoffs erhöht, um möglichst rasch den Wasseranteil zu erhöhen, der über die Saugrohreinspritzung zugemessen wird. Es kann nun vorgesehen sein, in einem Schritt 125 zu prüfen, ob der Wasseranteil den Maximalwert erreicht hat. Ist dies der Fall, so wird in einem Schritt 126 der Zündwinkel auf den für die optimale Menge an

eingespritztem Wasser vorgesehenen Zündwinkel auf "früh" gestellt. Gemäß einer anderen möglichen Ausführungsform wird je nach dem aktuellen Wasser - Kraftstoffverhältnis im Niederdruckspeicher bzw. dem Ansteigen des Wasseranteils im Niederdruckspeicher der Zündwinkel sukzessive nach früh gezogen: Durch das in Figur 4 beschriebene Verfahren kann erreicht werden, dass möglichst rasch die maximalen Vorteile der ergänzenden Wassereinspritzung, insbesondere bei einem Betrieb unter Volllast, genutzt werden können, da sowohl einerseits ein rasches und kontrolliertes Befüllen des

Niederdruckspeichers mit Wasser nach aktivierender Wassereinspritzung möglich ist und andererseits bei der Verstellung des Zündwinkels nach "früh" die verzögerte Befüllung des Niederdruckspeichers mit Wasser berücksichtigt wird.