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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Fördereinrichtung für den Kraftstoff, einem Einblaseventil zum Ent- nehmen von verdichtetem Gas aus dem Zylinder und zum Einblasen des Gases und des geför- derten Kraftstoffes in den Zylinder, mit einem ventilseitigen Mischraum zur Speicherung des Gases, wobei das Einblaseventil ein Ventil zur Steuerung des Gasaustausches zwischen dem Brennraum und dem ventilseitigen Mischraum aufweist, und wobei das Schliessen des Ventils in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen physikalischen Grösse erfolgt.
Aus der EP 0 328 602 B1 ist eine Einrichtung der genannten Art bekannt, mit der verdichtetes Gas während eines Arbeitszyklus aus dem Zylinder entnommen, zwischengespeichert und im darauffolgenden Arbeitszyklus zusammen mit dem Kraftstoff in den Zylinder eingeblasen wird, wobei die Entnahme einer kleinen Menge heissen Gases aus dem Zylinder zeitlich gesteuert über ein in den Brennraum des Zylinders öffnendes Ventil erfolgt. In das im Ventilraum des Ventils gespei-cherte entnommene heisse Gas wird Kraftstoff eingespritzt, wodurch ein im wesentlichen homo-genes Gas-Kraftstoff-Gemisch erreicht wird. Schliesslich wird das gespeicherte Kraftstoff- Gas-Gemisch im darauffolgenden Arbeitszyklus durch das in den Zylinder öffnende Ventil in den Zylinder eingeblasen.
Gemäss einer Ausführungsvariante der bekannten Einrichtung ist es bekannt, die Einblasedauer und die Einspritzmenge, insbesondere unabhängig voneinander, in Abhängig- keit von Motorbetriebsparametern zu verändern. Bei gleichen Motorbetriebsparametern, also bei gleicher Last, Drehzahl, etc., öffnet und schliesst das Einblaseventil dabei stets bei einer bestimm- ten Kurbelwellenstelung. Dies hat allerdings den Nachteil, dass der Schliesszeitpunkt des Ventiles so gewählt werden muss, dass auch im ungünstigsten Falle keine Verbrennung im Mischraum stattfinden kann, da dies zu Verkokungen führen würde. Um andererseits den Druck im ven- tilseitigen Mischraum möglichst hoch zu halten, ist ein spätes Schliessen des Ventiles während der Kompressionsphase erwünscht.
Durch den räumlichen Abstand der Zündquelle zum Einblaseventil ist infolge der Flammenausbreitung ein erheblich späterer Schliesszeitpunkt als der Zündzeitpunkt möglich. Bei einer gemäss dem Stand der Technik unflexiblen Schliesszeitpunktfestsetzung des Ein- blaseventiles kommt es infolge der für Ottomotoren charakteristischen zyklischen Schwankungen zu starken Schwankungen des Speicherdruckes im Mischraum und somit zu stark unterschied- lichen Einblasedrücken, weshalb das Druckverhältnis zwischen Mischkanal und Brennraum kaum reproduzierbar ist.
Die EP 0 412 075 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in den Brenn- raum einer Brennkraftmaschine, bei der zur Steuerung der Einblasegeschwindigkeit ein Gasspei- cher vorgesehen ist, der über eine variable Drosselstelle mit dem an den Ventilsitz grenzenden Ringraum verbunden ist. Bei einer Ausführungsvariante erfolgt die Einregelung des Druckes im Gasspeicher selbsttätig nach einem vorzugebenen variablen Druckniveau, das seinerseits kenn- feldabhängig gesteuert werden kann.
Die variable Drosselstelle wird dabei durch ein den Ventil- schaft umgebendes längsverschiebbares Drosselorgan gebildet, welches über eine kreisringför- mige Platte an einen Ringraum grenzt, welcher Ringraum eine Stromungsverbindung zum Gas- speicher aufweist Die andere Stirnseite der kreisringförmigen Platte grenzt an einen weiteren Ringraum, der gegenüber dem Gasspeicher abgedichtet ist. Der Ringraum wird über einen Anschluss mit variablem Steuerdruck beaufschlagt Durch den Steuerdruck im Ringraum wird das Drosselorgan axial bewegt, wodurch der freigegebene Spalt an der variablen Drosselstelle und somit der Druck im Gasspeicher verkleinert oder vergrössert werden kann. Die Strömungsver- bindung hat lediglich die Aufgabe einen Druckausgleich zwischen dem Speicher und dem Ring- raum herzustellen.
Die EP 0 393 017 A2 zeigt ein hydraulisch betätigbares Ventil mit mechanisch gesteuertem Ventilhub. Die Ventilhubsteuerung erfolgt dabei über eine verdrehbare Anschlagnocke, welche auf- grund einer vorgegebenen Kennfeides und in Abhängigkeit von Motorbetriebsparametern, also Last, Drehzahl, etc., gesteuert wird. Das Kennfeld ist dabei fest in der Motorsteuerung integriert.
Ähnlich der EP 0 328 602 B1 öffnet und schliesst das Einblaseventil stets bei einer bestimmten Kurbelwellenstellung und unabhängig von im Mischraum herrschenden Druck- und Temperatur- verhältnissen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Einrich- tung der genannten Art konstante, reproduzierbare Betriebsbedingungen zu ermöglichen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Mischraum mit zumindest einem
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Sensorelement zur Messung des Druckes und/oder der Temperatur des Mischraumes in Wirk- verbindung steht und der Schliesszeitpunkt des Ventils in Abhängigkeit der zumindest einen durch das zumindest eine Sensorelement gemessenen physikalischen Grösse bestimmt wird. Vorzugs- weise ist vorgesehen, dass das Sensorelement mit einer elektronischen Steuereinheit verbunden ist, welche ein in Abhängigkeit der gemessenen Grösse erzeugtes Schliesssignal einer hydrauli- schen, pneumatischen oder elektromagnetischen Ventilbetätigungseinrichtung zuführt
Der Schliesszeitpunkt des Einblaseventiles wird direkt von den physikalischen Bedingungen im Mischraum, wie Temperatur und/oder Druck bestimmt.
Es kann somit ein möglichst hoher Druck im Mischraum realisiert werden, der sehr geringen zyklischen Schwankungen unterliegt. Der Schliess- zeitpunkt ist dabei so festgesetzt, dass keinesfalls eine Verbrennung in der Mischkammer stattftn- den kann. Für einen gegebenen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine kann der damit sinnvoll mögliche Schliesszeitpunkt durch eine charakteristische Druck- oder Temperaturangabe bestimmt werden. Diese Grösse wird gemäss der vorliegenden Erfindung als Regel- oder als Stellgrösse verwendet, um ähnlich einer Klopfregelung des Zündzeitpunktes den spätestmöglichen Schliess- zeitpunkt des Ventiles ohne Eintritt der Flamme in die Mischkammer zu realisieren und damit den jeweiligen höchstmöglichen Druck im Mischraum zu speichern.
Die Erfindung wird anhand der Fig. näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 das erfindungsgemässe Einblaseventil im Längsschnitt, Fig. 2 ein Druck-Kurbelwinkel-Diagramm.
In Fig. 1 ist schematisch ein Einblaseventil 1 einer nicht weiter dargestellten Brennkraftma- schine gezeigt. Mit 2 ist der Zylinderkopf, mit dem Bezugszeichen 3 ein Zylinder der Brenn- kraftmaschine angedeutet. Im Ventilgehäuse 4 des Einblaseventiles 1 ist ein Ventil 5 verschiebbar gelagert. Das Ventil 5 wird durch eine beispielsweise hydraulische Betätigungseinrichtung 6 betä- tigt. Genauso kann die Betätigungseinrichtung 6 auch pneumatisch oder elektrisch sein. Bei der in Fig. 1 dargestellten hydraulischen Betätigungseinrichtung 6 wird ein Betätigungskolben 7 des Ventils 5 mit hydraulischem Druck in der Druckkammer 8 entgegen der Kraft einer Feder 9 mit Druck beaufschlagt, wodurch das Ventil 5 in die Öffnungsstellung ausgelenkt wird. Bei Druckent- lastung wird das Ventil 5 durch die Feder 9 in die Schliessstellung gebracht.
In den Druckraum 8 führt eine Hydraulikleitung 10, welche über ein Schaltventil 11 mit einer Pumpe 12 oder dgl. verbindbar ist. In einer zweiten Stellung des Schaltventiles 11 kann der Druckraum 8 über die Ent- lastungsleitung 13 entlastet werden. Das Schaltventil 11 wird über eine elektronische Steuerein- heit ECU betätigt.
Innerhalb des Ventilgehäuses 4 ist ein Mischraum 14 angeordnet, welcher in der Offnungs- stellung des Ventils 5 mit dem Brennraum 21 der Brennkraftmaschine strömungsverbunden ist In den Mischraum 14 mündet ein Kraftstoffströmungsweg 15, über welchen Kraftstoff in den Misch- raum 14 eingespritzt werden kann.
Das Kraftstoffversorgungssystem ist durch den Kraftstoffbe- hälter 16, die Kraftstoffördereinrichtung 17, ein Kraftstoffventil 18 und die Leitung 15 angedeutet Zur Messung der Temperatur und/oder des Druckes im Mischraum 14 ist ein Temperatursensor 19 und/oder ein Drucksensor 20 vorgesehen, dessen bzw. deren Daten der Steuereinheit ECU zugeführt werden
In dem in Fig. 2 gezeigten Druck-Kurbelwinkelschaubild ist der durch die Linie A angedeutete Zylinderdruck p1 und der durch die Linie B symbolisierte Druck p2 im Mischraum 14 uber dem Kurbelwinkel KW aufgetragen. Der Pfeil C deutet den Zündzeitpunkt im Bereich des oberen Tot- punktes OT an. Das Bezugszeichen UT steht für den unteren Totpunkt.
Die Einblasephase des Einblaseventiles 1 ist durch das Bezugszeichen D angedeutet, wobei das Bezugszeichen Do den Offnungspunkt und Eo den Schiiesspunkt des Einblaseventils 1 markieren. Während der Einblase- phase D ist das Ventil 5 geöffnet und entlädt den Inhalt des Mischraumes 14 in den Brennraum 21 innerhalb des Zylinders 3. Unmittelbar an die Einblasephase D schliesst bei Einrichtungen der eingangs genannten Art die Wiederaufladephase E des Einblaseventils 1 an, während der bei steigendem Brennraumdruck Gas in den Mischraum 14 strömt. Die Wiederaufladephase E muss beendet sein, bevor eine Verbrennung innerhalb des Mischraumes 14 stattfindet.
Nach darauf- folgender Einspritzung von Kraftstoff in das heisse gespeicherte Gas im Mischraum 14 wird im darauffolgenden Zyklus während der Einblasephase D der Mischraum 14 wieder entladen. Das Einblaseventil bleibt somit während der Einblasephase D und der Wiederaufladephase E geöffnet
Zur Erzielung hoher Einblasedrücke während der Einblasephase D ist es vorteilhaft, wenn der Schliesszeitpunkt Eo des Einblaseventiles 4 möglichst spät erfolgt. Allerdings darf der Schliesszeit-
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punkt Eo auch nicht zu spät erfolgen, um eine Verbrennung im Mischraum 14 sicher auszu- schliessen.
Um den optimalen Schliesszeitpunkt Eo des Einblaseventiles 1 zu bestimmen, ist erfin- dungsgemäss zumindest ein Temperatursensor 19 und/oder ein Drucksensor 20 zur Überwachung der Temperatur und/oder des Druckes innerhalb des Mischraumes 14 vorgesehen, wie in Fig. 1 gezeigt ist.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Einrichtung zum Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer Fördereinrichtung für den Kraftstoff, einem Einblaseventil zum Entnehmen von verdichtetem Gas aus dem Zylinder und zum Einblasen des Gases und des geförderten
Kraftstoffes in den Zylinder, mit einem ventilseitigen Mischraum zur Speicherung des
Gases, wobei das Einblaseventil ein Ventil zur Steuerung des Gasaustausches zwischen dem Brennraum und dem ventilseitigen Mischraum aufweist, und wobei das Schliessen des
Ventils in Abhängigkeit zumindest einer gemessenen physikalischen Grösse erfolgt, dadurch gekennzeichnet dass der Mischraum (14) mit zumindest einem Sensorelement (19;
20) zur Messung des Druckes und/oder der Temperatur des Mischraumes (14) in
Wirkverbindung steht und der Schliesszeitpunkt des Ventils (5) in Abhängigkeit der zumin- dest einen durch das zumindest eine Sensorelement (19; 20) gemessenen physikalischen
Grösse bestimmt wird.