Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wie beispielsweise eines Ottomotors eines Kraftfahrzeugs, mit einer Einspritzvorrichtung für Kraftstoff, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese den Kraftstoff direkt in einen Brennraum von Arbeitszylindern der Brennkraftmaschine einspritzt, mit einem Ansaugkanal, welcher von einem Trennblech in zwei Kanalhälften unterteilt ist, und mit einer Ladungsbewegungsklappe, welche eine der beiden Kanalhälften zum Erzeugen einer Tumbleströmung wahlweise schließt, wobei die Brennkraftmaschine in einem Last-Drehzahl-Kennfeld betrieben wird, welches durch eine Trennlinie in zwei Bereiche getrennt ist, wobei in einem ersten Bereich die Ladungsbewegungsklappe geschlossen und in einem zweiten Bereich die Ladungsbewegungsklappe geöffnet wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, such as a gasoline engine of a motor vehicle, with an injection device for fuel, which is arranged and designed such that it injects the fuel directly into a combustion chamber of working cylinders of the internal combustion engine, with an intake passage, which of a separating plate is divided into two channel halves, and with a charge movement flap, which selectively closes one of the two channel halves for generating a Tumbleströmung, the internal combustion engine is operated in a load-speed map, which is separated by a dividing line into two areas, wherein a first region, the charge movement flap is closed and in a second region the charge movement flap is opened, according to the preamble of claim 1.
Benzinmotoren mit Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum, d. h. nicht in den Ansaugtrakt, leiden besonders an dem Problem der Bauteilverkokung. Eine Verkokung tritt besonders an der Ventilkehlung von Einlassventilen auf. Eine genauere Analyse, wie es zu dieser Verkokung kommt gibt folgendes Ergebnis: Zuerst bilden Öl- und Kraftstoffkomponenten einen klebrigen Belag auf den Bauteilen. Dabei handelt es sich vorrangig um langkettige und verzweigte Kohlenwasserstoffe, d. h. die schwer flüchtigen Komponenten von Öl und Kraftstoff. Aromaten kleben hierbei besonders gut. Dieser klebrige Grundbelag dient als Grundlage für die Anlagerung von Rußpartikeln. Dadurch entsteht eine poröse Oberfläche, in die sich wiederum Öl- und Kraftstoffkomponenten einlagern. Dieser Vorgang stellt einen Kreisprozess dar, durch den die Schichtdicke der Verkokung ständig zunimmt. Vor allem im Bereich der Einlassventile stammen die Ablagerungen aus Blow-By-Gasen sowie innerer und externer Abgasrückführung, wobei die Blow-By-Gase sowie das zurückgeführte Abgas mit dem Einlassventil direkt in Berührung kommt.Petrol engines with direct injection of fuel into the combustion chamber, d. H. not in the intake system, especially suffering from the problem of Bauteilverkokung. Coking occurs particularly at the valve throat of intake valves. A more detailed analysis of how this carbonization comes about gives the following result: First, oil and fuel components form a sticky deposit on the components. These are predominantly long-chain and branched hydrocarbons, d. H. the heavy volatile components of oil and fuel. Aromatics stick here particularly well. This sticky base serves as a basis for the deposition of soot particles. This creates a porous surface, which in turn stores oil and fuel components. This process represents a cyclic process by which the layer thickness of the coking increases constantly. Particularly in the area of intake valves, the deposits originate from blow-by gases as well as internal and external exhaust gas recirculation, with the blow-by gases and the recirculated exhaust gas coming into direct contact with the intake valve.
Insbesondere im Bereich der Ventilkehlung der Einlassventile ist eine übermäßige Verkokung aus folgenden Gründen äußerst negativ: Bei Otto-Direkteinspritzern ist die erfolgreiche Entflammung der geschichteten Ladung erheblich von einer korrekten Ausbildung der Zylinderinnenströmung abhängig, die für einen sicheren Transport des eingespritzten Kraftstoffes zur Zündkerze sorgt, um dort eine sichere Entflammung zu gewährleisten. Ein Verkokungsbelag des Einlassventils im Bereich der Ventilkehlung kann jedoch die Tumbleströmung ggf. so stark stören, dass es als Folge davon zu Zündaussetzern kommt. Diese können jedoch u. U. zu einer irreversiblen Schädigung eines im Abgastrakt angeordneten Katalysators zur Abgasreinigung führen. Ferner bildet der Verkokungsbelag des Einlassventils im Bereich der Ventilkehlung einen Strömungswiderstand aus, der besonders im oberen Last- und Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zu erheblichen Leistungsverlusten aufgrund unzureichender Zylinderfüllung führen kann. Des weiteren verhindert der Verkokungsbelag des Einlassventils im Bereich der Ventilkehlung ggf. einen korrekten Ventilschluss, so dass es zu Kompressionsverlusten und damit sporadischen Zündaussetzern kommt. Wiederum könnte dadurch der Katalysator irreversibel geschädigt werden. Von dem Verkokungsbelag des Einlassventils im Bereich der Ventilkehlung können sich ggf. kleine Partikel lösen und in den Katalysator gelangen. Dort sind diese heißen Partikel ggf. Ursache für Sekundärreaktionen mit entsprechender lokaler Schädigung des Katalysators. Beispielsweise brennt sich ein Loch in die Katalysatorstruktur.Excessive coking is extremely negative for the following reasons, particularly in the area of intake valve voids, for the following reasons. In the case of Otto direct-injection engines, the successful ignition of the stratified charge is significantly dependent on the correct formation of the cylinder internal flow, which ensures safe transport of the injected fuel to the spark plug there to ensure a safe ignition. However, a coking lining of the intake valve in the region of the valve throat may possibly disturb the tumble flow so strongly that misfiring occurs as a result. However, these can u. U. lead to irreversible damage to a arranged in the exhaust tract catalyst for emission control. Furthermore, the coking lining of the intake valve forms a flow resistance in the region of the valve throat which, especially in the upper load and rpm range of the internal combustion engine, can lead to considerable power losses due to insufficient cylinder charge. Furthermore, the coking lining of the inlet valve in the area of the valve groove possibly prevents a correct valve closing, so that compression losses and thus sporadic misfiring occur. Again, this could damage the catalyst irreversibly. From the coking lining of the intake valve in the region of the valve throat, small particles may possibly dissolve and enter the catalyst. There, these hot particles are possibly the cause of secondary reactions with corresponding local damage to the catalyst. For example, a hole burns into the catalyst structure.
Insbesondere am Ventilschaft stromab eines Trennbleches im Einlasskanal zeigen sich kugelförmige Ablagerungen. Durch das Abtropfen von schwersiedenden Kohlenwasserstoffen von dem Trennblech gegen den Ventilhals bzw. Ventilschaft bauen sich dort mit der Zeit kugelförmige Verkokungen nach dem zuvor erläuterten Ablauf auf. Diese Ablagerungen am Ventilschaft können durch unerwünschte Verwirbelungen und turbulente Strömungen um die kugelige Verkokung Strömungsdefizite zur Folge haben. Eine Ausbildung der stabilen Tumbleströmung von Zyklus zu Zyklus ist dadurch ggf. nachhaltig gestört.In particular, on the valve stem downstream of a separating plate in the inlet channel show spherical deposits. As a result of the dripping off of high-boiling hydrocarbons from the separating plate against the valve neck or valve stem, spherical coking builds up there over time according to the sequence explained above. These deposits on the valve stem may result in flow deficits due to undesirable turbulence and turbulent flow around the spherical coking. An education of the stable Tumbleströmung from cycle to cycle is thereby possibly disturbed lasting.
Eine naheliegende Lösung wäre, diese Quellen für Ablagerungen beispielsweise vom Einlassventil dadurch fern zu halten dass man auf die Einleitung von Blow-By-Gasen in den Ansaugtrakt sowie auf eine Abgasrückführung ganz verzichtet. Jedoch ist bei den Brennverfahren von modernen Hubkolbenbrennkraftmaschinen aus Emissions- und Verbrauchsgründen zumindest eine externe Abgasrückführung sowie das Einleiten von Blow-By-Gasen in den Ansaugtrakt zwingend erforderlich, so dass dieser Ansatz nicht möglich ist.An obvious solution would be to keep away these sources of deposits, for example, from the intake valve by eliminating the introduction of blow-by gases into the intake manifold and exhaust gas recirculation altogether. However, at least one external exhaust gas recirculation and the introduction of blow-by gases into the intake system is absolutely necessary in the combustion process of modern reciprocating internal combustion engines for emission and consumption reasons, so that this approach is not possible.
Aus der US 4 809 662 A ist es bekannt, einen Zündzeitpunkt soweit vor zu verstellen, dass sich eine erhöhte Temperatur im Brennraum ergibt, so dass dieser von Ablagerungen gereinigt wird.From the US 4,809,662 A It is known to advance an ignition so far before that results in an elevated temperature in the combustion chamber, so that it is cleaned of deposits.
Die EP 0 785 350 A2 beschreibt eine Kühlmaßnahme für eine Austrittsöffnung einer Kraftstoffeinspritzung, um Ablagerungen an der Einspritzöffnung zu verhindern. In ähnlicher Weise ist es aus der DE 197 47 268 A1 bekannt, durch Einspritzen von Zusatzflüssigkeit einen Düsenkörper der Einspritzdüse zu kühlen, was einer Verkokung der Düsenbohrung entgegen wirken soll.The EP 0 785 350 A2 describes a cooling measure for an exit port of a fuel injection to prevent deposits on the injection port. Similarly, it is from the DE 197 47 268 A1 it is known to cool a nozzle body of the injection nozzle by injecting additional liquid, which is intended to counteract coking of the nozzle bore.
Um Ablagerungen an der Einspritzdüse zu verhindern ist es aus der EP 0 798 560 A1 bekannt, auf einer Düsenhalteroberfläche etwas Kraftstoff zu halten. To prevent deposits on the injection nozzle, it is out of the EP 0 798 560 A1 known to hold some fuel on a nozzle holder surface.
Mit einer Verhinderung der Verkokung der Zündkerze beschäftigt sich die DE 197 56 119 A1 . Hierzu wird von einem Steuergerät die Einspritzung von Kraftstoff vor der Entzündung desselben beendet. Dies soll die Verkokung der Zündkerze insbesondere beim Starten der Brennkraftmaschine vermeiden. In der DE 199 11 023 A1 wird zur Vermeidung der Verkokung der Zündkerze der Kraftstoff derart kegelförmig eingespritzt, dass eine Benetzung der Zündkerze mit Kraftstoff vermieden ist. Die US 5 913 302 A beschreibt eine Reinigungsstrategie für eine Zündkerze einer Zweitakt-Brennkraftmaschine. Hierzu wird eine Zünddauer kurzfristig verlängert, wodurch Kohlenstoffablagerungen an der Zündkerze abgebaut werden.With a prevention of coking the spark plug deals with DE 197 56 119 A1 , For this purpose, the injection of fuel from the ignition of the same ends by a control unit. This is to prevent the coking of the spark plug, in particular when starting the internal combustion engine. In the DE 199 11 023 A1 To prevent the coking of the spark plug, the fuel is injected in such a conical manner that wetting of the spark plug with fuel is avoided. The US 5,913,302 A. describes a cleaning strategy for a spark plug of a two-stroke internal combustion engine. For this purpose, an ignition duration is extended at short notice, whereby carbon deposits are reduced at the spark plug.
Die US 4 703 734 A beschreibt eine Ventilüberschneidung und ein sequentielles Öffnen von Einlassventilen für den Betrieb bei niedrigen Drehzahlen sowie für den Betrieb bei hohen Drehzahlen, um die Ausbildung von Kohlenstoffablagerungen zu verhindern.The US 4 703 734 A describes valve overlap and sequential opening of intake valves for low speed operation as well as high speed operation to prevent formation of carbon deposits.
Aus der DE 31 33 223 A1 ist ein Verbrennungsmotor bekannt, bei dem Brennraum- sowie Ansaugrohrwandungen, welche in Kontakt mit dem zu zündenden Kraftstoff-Luft-Gemisch bzw. Verbrennungsgasen kommen, mit einem derartigen Material beschichtet sind, dass sich an diesen beschichteten Wandungen im Betrieb der Brennkraftmaschine derart hohe Temperaturen einstellen, dass eine Bildung von Ablagerung verhindert ist. Gleichzeitig ist jedoch die Wärmekapazität derart niedrig gehalten, dass die beschichtete Wandung eine Temperatur von während der Ansaug- und Kompressionstakte ankommendem Kraftstoff-Luft-Gemisch nicht wesentlich erhöhen.From the DE 31 33 223 A1 An internal combustion engine is known in which combustion chamber and Ansaugrohrwandungen, which come into contact with the fuel-air mixture or combustion gases to be ignited, are coated with such a material that adjust to such coated walls during operation of the internal combustion engine such high temperatures in that formation of deposits is prevented. At the same time, however, the heat capacity is kept so low that the coated wall does not substantially increase a temperature of the fuel-air mixture arriving during the intake and compression strokes.
Aus der DE 44 37 279 A1 ist eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Wirbelstromes in einem Zylinder eines Kraftstoffeinspritzmotors bekannt, um die Verbrennung zu verbessern. Die Vorrichtung weist einen Luftansaugkanal mit einem geraden Abschnitt, dessen Mittellinie mit einer Dachfläche des Verbrennungsraums auf der Seite des Auslassventils annähernd parallel ist, und ein Wirbelstromsteuerventil zum Erzeugen eines Wirbelstroms im Zylinder auf. Das Wirbelstromsteuerventil ist ein Klappenventil oder eine Drosselklappe zum Schließen eines zweiten Luftansaugkanals und zum Öffnen eines ersten Luftansaugkanals.From the DE 44 37 279 A1 For example, an apparatus for generating an eddy current in a cylinder of a fuel injection engine is known to improve combustion. The apparatus has an air intake passage having a straight portion whose center line is approximately parallel with a roof surface of the combustion chamber on the exhaust valve side, and an eddy current control valve for generating an eddy current in the cylinder. The eddy current control valve is a flap valve or throttle for closing a second air intake passage and opening a first air intake passage.
Aus der EP 1 088 972 A2 ist ein direkteinspritzender Ottomotor mit einer Ladungsbewegungsklappe sowie einer Mulde im Kolbenboden bekannt. Die Mulde im Kolbenboden soll die Entstehung bzw. Aufrechterhaltung einer Tumbleströmung auch im Homogenbetrieb begünstigen. Jedoch lehrt die EP 1 088 972 A2 dem Fachmann explizit, dass die Ladungsbewegungsklappe im Homogenbetrieb geöffnet bleiben soll.From the EP 1 088 972 A2 is a direct injection gasoline engine with a charge movement flap and a well in the piston head known. The depression in the piston crown should favor the formation or maintenance of a tumble flow, even in homogeneous operation. However, that teaches EP 1 088 972 A2 the expert explicitly that the charge movement flap should remain open in the homogeneous mode.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine übermäßige Verkokung von Bauteilen der Brennkraftmaschine, wie dem Einlassventil, verhindert ist.The present invention has for its object to improve a method of the type mentioned above in such a way that excessive coking of components of the internal combustion engine, such as the inlet valve, is prevented.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method of o. G. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass für eine begrenzte Zeitdauer die Ladungsbewegungsklappe in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschlossen wird, in dem diese sich bei einen Betriebspunkt im zweiten Bereich des Last-Drehzahl-Kennfeld befindet. Das Schließen der Ladungsbewegungsklappe erfolgt somit entgegen der Vorgabe durch das Last-Drehzahl-Kennfeld.For this purpose, it is provided according to the invention that the charge movement flap is closed in an operating state of the internal combustion engine for a limited period in which it is located at an operating point in the second region of the load-speed characteristic map. The closing of the charge movement flap is thus contrary to the specification by the load-speed map.
Dies hat den Vorteil, dass in überraschender Weise ggf. vorhandene Verkokungsablagerungen an den Einlassventilen abgebaut werden, wobei sich heraus gestellt hat, dass mit dieser Einstellung die Ablagerungen in solchem Umfang abgebaut werden, dass eine betriebsbedingte Verkokung der Einlassventile keinen negativen Einfluss auf die Betriebssicherheit und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine hat.This has the advantage that any existing coking deposits on the intake valves are reduced in a surprising manner, wherein it has been found that with this setting the deposits are reduced to such an extent that an operational coking of the intake valves has no negative impact on the reliability and the operating behavior of the internal combustion engine has.
Zur weiteren Unterstützung des Abbaus von Verkokungen an den Einlassventilen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, gleichzeitig den Zündwinkel auf spät oder früh zu verstellen, die Einlassnockenwelle nach früh zu verstellen, eine hohe Abgasrückführrate einzustellen, den Einspritzzeitpunkt nach spät zu verschieben und/oder einen Wert für Lambda von größer 1 einzustellen.To further assist in the removal of coking at the intake valves, it has been found advantageous to simultaneously retard or retard the ignition timing, advance the intake camshaft, set a high exhaust gas recirculation rate, retard injection timing, and / or value for lambda greater than 1.
In besonders vorteilhafter Weise wird die Brennkraftmaschine an einem rußintensiven Betriebspunkt für ca. 30 min betrieben wird.In a particularly advantageous manner, the internal combustion engine is operated at a soot-intensive operating point for about 30 min.
Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung. Diese zeigt inFurther features, advantages and advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, as well as from the following description of the invention with reference to the accompanying drawings. This shows in
1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Brennkraftmaschine in schematischer Schnittansicht, 1 a preferred embodiment of an internal combustion engine in a schematic sectional view,
2 eine graphische Darstellung eines herkömmlichen Temperaturkennfeldes für ein Einlassventil, 2 a graphical representation of a conventional temperature map for an intake valve,
3 eine graphische Darstellung eines Temperaturkennfeldes für ein Einlassventil mit einem vergrößerten Kennfeldbereich mit T < 180°C, 3 a graphical representation of a temperature map for an intake valve with an enlarged map area with T <180 ° C,
4 eine graphische Darstellung eines Temperaturkennfeldes für ein Einlassventil mit einem Kennfeldbereich mit T > 380°C, 4 a graphical representation of a temperature map for an intake valve with a map area with T> 380 ° C,
5 eine bevorzugte Weiterbildung eines Einlassventils für möglichst niedrige Ventiltemperaturen in schematischer Schnittansicht, 5 a preferred embodiment of an inlet valve for the lowest possible valve temperatures in a schematic sectional view,
5A eine vorteilhafte Weiterbildung eines Ventilsitzringes für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in Aufsicht, 5A an advantageous development of a valve seat ring for an internal combustion engine according to the invention in supervision,
6 eine weitere bevorzugte Weiterbildung eines Einlassventils für möglichst niedrige Ventiltemperaturen in schematischer Schnittansicht, 6 a further preferred embodiment of an inlet valve for lowest possible valve temperatures in a schematic sectional view,
7 eine bevorzugte Weiterbildung eines Einlassventils für möglichst hohe Ventiltemperaturen in schematischer Schnittansicht, 7 a preferred embodiment of an inlet valve for the highest possible valve temperatures in a schematic sectional view,
8 eine schematische Darstellung verschiedener, beispielhafter Ventilbeschichtungen, 8th a schematic representation of various, exemplary valve coatings,
9 eine erste bevorzugte Ausführungsform eines Trennbleches für den Einlasskanal in Aufsicht, 9 a first preferred embodiment of a separating plate for the inlet channel in supervision,
10 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Trennbleches für den Einlasskanal in Aufsicht, 10 a second preferred embodiment of a separating plate for the inlet channel in supervision,
11 eine dritte bevorzugte Ausführungsform eines Trennbleches für den Einlasskanal in Aufsicht, 11 a third preferred embodiment of a separating plate for the inlet channel in supervision,
12 das Trennblech von 11 in Seitenansicht, 12 the divider of 11 in side view,
13 eine schematische perspektivische Veranschaulichung der Strömungsumleitung mittels des Trennbleches von 11 und 12, 13 a schematic perspective illustration of the flow diversion by means of the baffle of 11 and 12 .
14A eine bevorzugte Ausführungsform einer Abstreifeinrichtung mit Ventildreheinrichtung in schematischer Schnittansicht, 14A a preferred embodiment of a stripping device with valve rotation in a schematic sectional view,
14B eine bevorzugte Ausführungsform eines Trennbleches, welches als Abstreifer ausgebildet ist, in schematischer Schnittansicht, 14B a preferred embodiment of a separating plate, which is designed as a scraper, in a schematic sectional view,
14C eine Detailansicht des Bereiches A von 14B in einem schematischen Querschnitt, 14C a detailed view of the area A of 14B in a schematic cross section,
14D eine alternative Ausführungsform einer Abstreifeinrichtung in schematischer Schnittansicht, 14D an alternative embodiment of a stripping device in a schematic sectional view,
14E eine Veranschaulichung der Ventildrehung mit Verkokungen im Bereich des Sitzringes, 14E an illustration of the valve rotation with coking in the area of the seat ring,
14F eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer Abstreifeinrichtung in Aufsicht, 14F a further preferred embodiment of a stripping device in supervision,
14G die Abstreifeinrichtung von 14F in schematischer Schnittansicht, 14G the stripping device of 14F in a schematic sectional view,
14H eine Alternative Ausführungsform der Abstreifeinrichtung von 14F und 14G in schematischer Schnittansicht, 14H an alternative embodiment of the stripping of 14F and 14G in a schematic sectional view,
15 eine bevorzugte Ausführungsform einer Einspritzvorrichtung mit Ventilspülung in schematischer Schnittansicht, 15 A preferred embodiment of an injection device with valve flushing in a schematic sectional view,
16 eine Detailansicht der Ventilspülung von 15 mit Einlassventil in offener und geschlossener Stellung, 16 a detailed view of the valve flush of 15 with inlet valve in open and closed position,
17 eine tabellarische Aufstellung eines Versuchsergebnisses, 17 a tabulation of a test result,
18 eine schematische Darstellung eines Last-Drehzahl-Kennfeldes für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung und 18 a schematic representation of a load-speed map for a gasoline engine with direct injection and
19 eine schematische Schnittansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilschaftabdichtung. 19 a schematic sectional view of a preferred embodiment of a valve stem seal according to the invention.
Die in 1 schematisch dargestellte Brennkraftmaschine in Form eines Ottomotors von Kraftstoff umfasst ein Kurbelgehäuse 10 in dem sich ein Kolben 12 in einem Arbeitszylinder 14 auf und ab bewegt, wobei durch einen thermodynamischen Kreisprozess in bekannter Weise Arbeit geleistet und die Oszillationsbewegung des Kolbens 12 auf eine nicht dargestellte Kurbelwelle als Drehbewegung übertragen wird. Der Kolben trennt einen Brennraum 16 ab. Dem Brennraum 16 wird über einen Ansaugkanal 18 Frischluft zugeführt. Ein Einlassventil 20 öffnet oder schließt wahlweise eine Verbindung zwischen dem Brennraum 16 und dem Ansaugkanal 18. Das Einlassventil 20 umfasst einen Ventilschaft 22 und einen Ventilteller 24. Letzterer liegt im geschlossenen Zustand dichtend an einem Sitzring 26 an. Ferner wird das Einlassventil 20 von einer Ventilschaftführung 28 geführt. Die Kombination aus Einlassventil 20, Einlassventilsitz 26, Ventilschaftführung 28 sowie ggf. weiterer Bauteile im Bereich des Einlassventils 20, welche funktional zum Einlassventil 20 gehören, wird hierin als Einlassventileinheit bezeichnet. Eine in 1 nicht dargestellte Nockenwelle betätigt über einen entsprechenden Nocken das Einlassventil 20. Der Einlass- oder Ansaugkanal 18 wird von einem Trennblech 30 in einen oberen Kanal 32 und einen unteren Kanal 34 unterteilt. Es ist ferner eine Ladungsbewegungsklappe 36 vorgesehen, welche um eine Achse 38 in einen geschlossenen und in einen offenen Zustand verschwenkbar ist. Im geschlossenen Zustand (wie dargestellt) verschließt die Ladungsbewegungsklappe 36 den unteren Kanal 34. Eine Einspritzvorrichtung 40 für Kraftstoff 42 ist derart angeordnet, dass diese den Kraftstoff 42 direkt in den Brennraum 16 einspritzt. Es handelt sich somit bei der dargestellten Brennkraftmaschine um einen Ottomotor mit Direkteinspritzung. Benachbart zum Einlassventil 20 und der Einspritzvorrichtung 40 ist im Zylinderkopf ein Kühlwasserkanal 44 zum Abführen von Wärme ausgebildet. Der Einlasskanal 18 mit dem Trennblech 30 und dem Einlassventil 20 ist derart ausgebildet, dass sich beim Einströmen von Luft aus dem Einlasskanal 20 in den Brennraum 16 eine Tumbleströmung einstellt, wie mit Pfeil 46 angedeutet. Zusammen mit der Einspritzrichtung des Kraftstoffes 42 (Pfeil 48) wird in einem Verdichtungstakt ein zündfähiges Kraftstoff-Luftgemisch zu einer Zündkerze 50 transportiert. Diese zündet das Kraftstoff-Luftgemisch und es wird über den Kolben 12 Arbeit geleistet. Anschließend wird entsprechend entstandenes Abgas über ein Auslassventil 52, einen Abgaskanal 54 und einen Vorkatalysator 56 abgeleitet. Die Ladungsbewegungsklappe 36 verschließt bei normalem Betrieb der Brennkraftmaschine den unteren Kanal 34 bei niedrigen Drehzahlen, um eine ausreichende Tumbleströmung 46 sicher zu stellen.In the 1 schematically illustrated internal combustion engine in the form of a gasoline engine of fuel comprises a crankcase 10 in which there is a piston 12 in a working cylinder 14 moved up and down, being done by a thermodynamic cycle in a known manner work and the oscillatory motion of the piston 12 is transmitted to a crankshaft, not shown as a rotary motion. The piston separates a combustion chamber 16 from. The combustion chamber 16 is via a suction channel 18 Fresh air supplied. An inlet valve 20 optionally opens or closes a connection between the combustion chamber 16 and the intake channel 18 , The inlet valve 20 includes a valve stem 22 and a valve plate 24 , The latter is in the closed state sealing a seat ring 26 at. Further, the intake valve becomes 20 from a valve stem guide 28 guided. The combination of inlet valve 20 , Inlet valve seat 26 , Valve stem guide 28 and possibly other components in the region of the inlet valve 20 which is functional to the inlet valve 20 are referred to herein as intake valve unit. An in 1 not shown camshaft operated via a corresponding cam the intake valve 20 , The inlet or intake duct 18 is from a divider 30 in an upper channel 32 and a lower channel 34 divided. It is also a charge movement flap 36 provided, which about an axis 38 is pivotable in a closed and in an open state. When closed (as shown), the charge movement flap closes 36 the lower channel 34 , An injection device 40 for fuel 42 is arranged so that these the fuel 42 directly into the combustion chamber 16 injects. It is thus in the illustrated internal combustion engine to a gasoline engine with direct injection. Adjacent to the inlet valve 20 and the injector 40 is a cooling water channel in the cylinder head 44 designed to dissipate heat. The inlet channel 18 with the separating plate 30 and the inlet valve 20 is formed such that when air flows in from the inlet channel 20 in the combustion chamber 16 set a tumble flow, as with arrow 46 indicated. Together with the injection direction of the fuel 42 (Arrow 48 ) In a compression stroke, an ignitable fuel-air mixture to a spark plug 50 transported. This ignites the fuel-air mixture and it is above the piston 12 Work done. Subsequently, corresponding exhaust gas is produced via an outlet valve 52 , an exhaust duct 54 and a pre-catalyst 56 derived. The charge movement flap 36 closes the lower channel during normal operation of the internal combustion engine 34 at low speeds, to ensure adequate tumble flow 46 to make sure.
Durch unvermeidliche Undichtigkeiten zwischen Kolben 12 und einer Wandung 58 des Arbeitszylinders 14 strömt während des Betriebs der Brennkraftmaschine Gas 60 aus dem Brennraum 16 am Kolben 12 vorbei in das Zylinderkurbelgehäuse 10. Um dieses sogen. Blow-By-Gas 60 abzuleiten, ist eine Kurbelgehäuseentlüftung 62 vorgesehen, welche das Blow-By-Gas 60 über den Ansaugkanal 18 erneut der Verbrennung zuführt. Wegen der Kohlenwasserstoffbelastung des Blow-By-Gases 60 darf dieses nicht direkt an die Umgebung abgegeben werden.Due to inevitable leaks between pistons 12 and a wall 58 of the working cylinder 14 flows during operation of the internal combustion engine gas 60 from the combustion chamber 16 on the piston 12 over in the cylinder crankcase 10 , To this so-called Blow-by gas 60 Derive is a crankcase breather 62 provided which the blow-by gas 60 over the intake channel 18 re-combustion. Because of the hydrocarbon load on the blow-by gas 60 this must not be delivered directly to the environment.
Zur Verringerung von Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine mit dem Abgas ist ferner eine Einrichtung 64 zur externen Abgasrückführung (EAGR) vorgesehen. Diese entnimmt dem Abgaskanal 54 Abgas und führt dieses dem Einlasskanal 18 zu. Zusätzlich ist eine sogen. innere Abgasrückführung dadurch realisiert, dass noch während eines Ausstosstaktes das Auslassventil 52 schließt und das Einlassventil 20 öffnet, so dass ein Teil das Abgases aus dem letzten Arbeitstakt nicht in den Abgaskanal 54 sondern in den Ansaugkanal 18 ausgeschoben (Pfeil 66) und mit dem nächsten Ansaugtakt wieder in den Brennraum 16 gesogen wird.To reduce pollutant emissions of the internal combustion engine with the exhaust gas is also a device 64 for external exhaust gas recirculation (EAGR) provided. This removes the exhaust duct 54 Exhaust gas and this leads to the inlet channel 18 to. In addition, a so-called. internal exhaust gas recirculation realized in that even during a Ausstosstaktes the exhaust valve 52 closes and the inlet valve 20 opens, so that part of the exhaust gas from the last power stroke is not in the exhaust duct 54 but in the intake 18 pushed out (arrow 66 ) and with the next intake stroke back into the combustion chamber 16 is sucked.
Das Einlassventil 20 steht also nicht nur mit gefilterter sauberer Frischluft in Berührung, sondern kommt auch mit den Blow-By-Gasen 60, dem Abgas aus innerer und externer Abgasrückführung sowie mit Öl, welches am Ventilschaft 22 herab läuft, in Kontakt. Dementsprechend besteht die Gefahr, dass sich Verkokungsablagerungen insbesondere im Bereich einer Kehlung bzw. Tulpe 68 des Einlassventiles 20 bilden. Da es sich um einen direkteinspritzenden Motor handelt, entfällt der bei in den Ansaugkanal einspritzenden herkömmlichen Ottomotoren vorhandene Reinigungseffekt aufgrund von Kraftstoff, welcher das Einlassventil 20 benetzt. Die Erfindung wirkt diesen Verkokungsablagerungen entgegen, indem bereits die Ablagerung an sich verhindert wird oder sich bildende Ablagerungen abgebaut werden.The inlet valve 20 So not only is it in contact with filtered clean fresh air, but it also comes with the blow-by gases 60 , the exhaust gas from internal and external exhaust gas recirculation and with oil, which at the valve stem 22 comes down, in contact. Accordingly, there is a risk that coking deposits, in particular in the area of a chine or tulip 68 of the inlet valve 20 form. Since it is a direct-injection engine eliminates existing in the intake manifold conventional gasoline engines existing cleaning effect due to fuel, which the intake valve 20 wetted. The invention counteracts these coking deposits by already preventing the deposition itself or degrading deposits are degraded.
Die Brennkraftmaschine wird in einem sogen. Last-Drehzahl-Kennfeld betrieben, wie in 2 dargestellt. Hierbei ist eine Last 70 (Pme [kPa]) über einer Drehzahl 72 (n [1/min]) aufgetragen. Die Fläche 74, welche die Lastkurve 76 mit den Achsen 78, 80 des Koordinatensystems einschließt bildet das Kennfeld und kann verschiedene Parameter beinhalten. In der Darstellung von 2 ist dieser eine Temperatur 82 für das Einlassventil 20. In einem relativ kleinen, schraffierten Kennfeldbereich 84 liegt die Einlassventiltemperatur unter 180°C oder aber in einem anderen Kennfeldbereich 112a über 380°C.The internal combustion engine is in a so-called. Load-speed map operated as in 2 shown. This is a load 70 (Pme [kPa]) above a speed 72 (n [1 / min]). The area 74 which the load curve 76 with the axes 78 . 80 of the coordinate system forms the map and may include various parameters. In the presentation of 2 this is a temperature 82 for the inlet valve 20 , In a relatively small, shaded map area 84 the inlet valve temperature is below 180 ° C or in another map area 112a over 380 ° C.
Um einen Aufbau von Verkokungsschichten auf den Einlassventilen über einen Großteil des üblichen Betriebes der Brennkraftmaschine im wesentlichen zu verhindern, sind die Einlassventile, der Sitzring 26 des Einlassventilsitzes und/oder die Ventilschaftführung 28 derart ausgebildet, dass sich wenigstens im Bereich der Kehlung 68 der Einlassventile 20 in einem wesentlichen Bereich des Lastkennfeldes 74 der Brennkraftmaschine niedrige Oberflächentemperaturen 82 unter 180°C einstellen. Dies ist in 3 veranschaulicht. Durch entsprechende Maßnahmen an den Einlassventilen 20 bzw. an der Ventilschaftführung 28 ist der schraffierte Kennfeldbereich 84 mit Einlassventiltemperaturen unter 180°C deutlich vergrößert. Mit anderen Worten ist wenigstens eine Einlassventileinheit mit derartigen wärmeableitenden Maßnahmen ausgebildet, dass der Bereich des Last-Drehzahl-Kennfeldes mit Oberflächentemperaturen im Bereich der Kehlung des Einlassventils unter 180°C bzgl. dem entsprechenden Bereich des Last-Drehzahl-Kennfeldes ohne diese wärmeableitenden Maßnahmen derart vergrößert ist, dass im Betrieb der Brennkraftmaschine ein Aufbau von Verkokungsablagerungen am Einlassventil reduziert ist. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich bei Temperaturen unter 180°C keine wesentlichen Verkokungsablagerungen an den Einlassventilen 20 bilden. Ein wesentlicher Teil des Kennfeldes 76 ist somit ein Bereich 84, in dem sich keine Ablagerungen aufbauen. Dieser Kennfeldbereich 84 befindet sich beispielsweise bei Drehzahlen bis 4.000 U/min und reicht dort im wesentlich bis zur Vollast. Im üblichen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges wird die Brennkraftmaschine zum überwiegend Teil der Betriebszeit in diesem Kennfeldbereich Betrieben. Daher befindet sich die Brennkraftmaschine in einem überwiegenden Teil ihrer Betriebszeit in einem Betriebszustand, in dem sich keine oder nur geringe Verkokungsablagerungen an den Einlassventilen ausbilden. Beispielsweise ist die Einlassventileinheit derart ausgebildet, dass sich im Bereich der Kehlung der Einlassventile in wenigstens einem Drittel des Lastkennfeldes der Brennkraftmaschine Oberflächentemperaturen von unter 180°C einstellen.To substantially prevent build-up of coking layers on the intake valves over much of the normal operation of the internal combustion engine, the intake valves are the seat ring 26 the intake valve seat and / or the valve stem guide 28 designed such that at least in the region of the throat 68 the intake valves 20 in a substantial area of the load map 74 the engine low surface temperatures 82 below 180 ° C. This is in 3 illustrated. By appropriate measures at the intake valves 20 or on the valve stem guide 28 is the hatched map area 84 significantly increased with inlet valve temperatures below 180 ° C. In other words, at least one inlet valve unit is designed with such heat-dissipating measures that the area of the load-speed characteristic map with surface temperatures in the region of the inlet valve's throat below 180 ° C. with respect to the corresponding area of the load-speed characteristic map without such heat-dissipating measures is increased, that in the operation of the internal combustion engine, a buildup of coking deposits is reduced at the inlet valve. It has surprisingly been found that at temperatures below 180 ° C no significant coking deposits on the intake valves 20 form. An essential part of the map 76 is thus an area 84 in which no deposits build up. This map area 84 is located For example, at speeds up to 4,000 rev / min and there is essentially up to full load. In the usual driving operation of a motor vehicle, the internal combustion engine is operated for the predominantly part of the operating time in this characteristic area. Therefore, the internal combustion engine is in an operating state during most of its operating time, in which no or only small coking deposits form on the intake valves. For example, the intake valve unit is designed such that set in the region of the throat of the intake valves in at least one third of the load characteristic of the internal combustion engine surface temperatures of less than 180 ° C.
Ein derartiger Kennfeldverlauf wird mit folgenden Maßnahmen einzeln oder in Kombination miteinander erreicht: Eine hohe Wärmeableitung an einen umgebenden Zylinderkopf mit entsprechend sich erniedrigender Temperatur der Einlassventile 20 erzielt man dadurch, dass der Sitzring 26 aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet ist. Weiter erniedrigte Einlassventiltemperaturen erzielt man dadurch, dass die Einlassventile 20 aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmekapazität und/oder aus einem Werkstoff mit niedriger oder hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sind. Erniedrigte Temperaturen an der Oberfläche der Einlassventile 20 erzielt man ferner dadurch, dass die Einlassventile 20 als Hohlventile mit Na-K-Füllung 86 ausgebildet sind, wie in 5 dargestellt, da sich eine verbesserte Wärmeableitung zum Sitzring 26 und zur Ventilschaftführung 28 ergibt, wodurch eine geringere Wärmemenge im Einlassventil 20 zurück bleibt. Mit anderen Worten senkt eine verbesserte Kühlung die Temperatur des Einlassventils 20 insgesamt und besonders auch an der Oberfläche im Bereich der Kehlung 68, wo die größte Gefahr für Verkokungsablagerungen besteht. Einen geringeren Wärmeeintrag aus dem heißen Brennraum in die Einlassventile 20 erzielt man dadurch, dass im Bereich eines Ventilbodens 88 des Einlassventiles 20 eine wärmeisolierende Schicht, insbesondere eine Keramikschicht 90, ausgebildet ist. Wenigstes ein Einlassventil 20 weist zur weiteren Temperaturerniedrigung eine Hülse 92 auf, wie in 6 dargestellt, welche einen Teil des Schaftes 22, die Kehlung 68 sowie wenigstens einen Teil einer dem Brennraum 16 abgewandten Seite 94 des Ventiltellers 24 des Einlassventiles 20 überdeckt. Dabei ist zwischen Einlassventil 20 und Hülse 92 ein Luftspalt 96 ausgebildet, welcher eine Wärmeisolation zwischen Ventil 20 und Hülse 92 bildet. Dies bedingt einen reduzierten Wärmeübergang vom Ventil 20 zur Hülse 92 nahezu in dem gesamten Lastkennfeld der Brennkraftmaschine mit einer entsprechend niedrigen Oberflächentemperatur der dem Ansaugluftstrom ausgesetzten Hülsenoberfläche 98 von maximal 165°C, so dass ein Aufbau einer Verkokungsschicht wirksam vermieden ist.Such a map characteristic is achieved with the following measures individually or in combination with each other: A high heat dissipation to a surrounding cylinder head with correspondingly decreasing temperature of the intake valves 20 achieved by the fact that the seat ring 26 is formed of a material with high thermal conductivity. Further reduced intake valve temperatures are achieved by the intake valves 20 are formed of a material with low heat capacity and / or of a material with low or high thermal conductivity. Lower temperatures at the surface of the intake valves 20 obtained further by the fact that the intake valves 20 as hollow valves with Na-K filling 86 are trained, as in 5 shown, as improved heat dissipation to the seat ring 26 and to the valve stem guide 28 resulting in a lower amount of heat in the inlet valve 20 remains behind. In other words, improved cooling lowers the temperature of the intake valve 20 overall and especially on the surface in the area of the throat 68 where there is the greatest risk of coking deposits. Lower heat input from the hot combustion chamber into the intake valves 20 achieved by the fact that in the area of a valve bottom 88 of the inlet valve 20 a heat-insulating layer, in particular a ceramic layer 90 , is trained. At least one inlet valve 20 has a sleeve for further lowering the temperature 92 on, like in 6 shown, which is a part of the shaft 22 , the throat 68 and at least part of the combustion chamber 16 opposite side 94 of the valve disk 24 of the inlet valve 20 covered. It is between inlet valve 20 and sleeve 92 an air gap 96 formed, which a heat insulation between valve 20 and sleeve 92 forms. This requires a reduced heat transfer from the valve 20 to the sleeve 92 almost in the entire load map of the internal combustion engine with a correspondingly low surface temperature of the intake air flow exposed sleeve surface 98 of maximum 165 ° C, so that a structure of a coking layer is effectively avoided.
Die aus 1 ersichtliche Einrichtung 64 zur externen Abgasrückführung ist bevorzugt mit dem Abgastrakt 54 hinter bzw. stromab des Vorkatalysators 56 verbunden, wie durch gestrichelte Linien 110 angedeutet. Hierdurch resultiert ein kühlerer Luftstrom im Ansaugtrakt 18 der Brennkraftmaschine, da das rückgeführte Abgas kühler ist. Hierdurch verringert sich dementsprechend die Temperatur der Einlassventile 20 und der Bereich des Last-Drehzahl-Kennfeldes mit niedrigen Einlassventiltemperaturen unterhalb 180°C wird weiter vergrößert. Zusätzlich ist das Abgas vorgereinigt, so dass sich weniger ablagerungsfähige Anteile, insbesondere Kohlenwasserstoffe, im Abgas befinden. Ferner hat der rückgeführte Abgasluftstrom eine andere Zusammensetzung, welche in überraschender Weise zu einem geringeren Aufbau von Verkokungsablagerungen führt. Eine weitere Abkühlung des Ansaugluftstromes im Ansaugkanal 18 erzielt man dadurch, dass die Einrichtung 64 zur Abgasrückführung eine nicht dargestellte Einrichtung zum Kühlen des zurückgeführten Abgases aufweist. Um die ablagerungsfähigen Anteile im Abgas, welche ggf. zum Aufbau einer Verkokungsschicht beitragen, weiter zu reduzieren, umfasst die Einrichtung 64 zur Abgasrückführung zusätzlich einen Partikelfilter 100. Desweiteren ist es vorteilhaft, in solchen Betriebssituation, in denen die Verkokungsablagerungen verstärkt auftreten, eine Einlassnockenwelle nach ”spät” zu verstellen. Dadurch wird die Ventilüberschneidung der Ein- und Auslassventile 20 bzw. 52 um Ausschubtakt verringert, wodurch die innere Abgasrückführung entsprechend reduziert wird.From 1 apparent device 64 to the external exhaust gas recirculation is preferred with the exhaust gas tract 54 behind or downstream of the precatalyst 56 connected, as by dashed lines 110 indicated. This results in a cooler air flow in the intake 18 the internal combustion engine, since the recirculated exhaust gas is cooler. As a result, the temperature of the inlet valves decreases accordingly 20 and the range of the load-speed map with low intake valve temperatures below 180 ° C is further increased. In addition, the exhaust gas is pre-cleaned, so that less storable shares, especially hydrocarbons, are in the exhaust. Further, the recirculated exhaust gas air flow has a different composition, which surprisingly results in a lower build-up of coking deposits. Further cooling of the intake air flow in the intake passage 18 one achieves this by the fact that the device 64 for exhaust gas recirculation has a device, not shown, for cooling the recirculated exhaust gas. In order to further reduce the deposits in the exhaust gas, which may contribute to the formation of a coking layer, the device comprises 64 for exhaust gas recirculation additionally a particle filter 100 , Furthermore, it is advantageous in such an operating situation in which the coking deposits increasingly occur to adjust an intake camshaft after "late". This will cause the valve overlap of the intake and exhaust valves 20 respectively. 52 reduced by exhaust stroke, whereby the internal exhaust gas recirculation is reduced accordingly.
Zur weiteren Vermeidung des Aufbaus einer Verkokungsschicht an den Einlassventilen durch erniedrigte Temperatur dieser sowie zur weiteren Vergrößerung des Bereiches des Last-Drehzahl-Kennfeldes mit Einlassventiltemperaturen unter 180°C wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine in dem Bereich des Last-Drehzahl-Kennfeldes mit Einlassventiltemperatur unter 180°C zusätzlich eine Temperatur des Kühlwassers gegenüber dem Betrieb außerhalb dieses Bereiches des Last-Drehzahl-Kennfeldes, beispielsweise um 10°C, erniedrigt.To further avoid the build-up of a coking layer at the intake valves by lowering the temperature thereof and further increasing the range of the load-speed map with intake valve temperatures below 180 ° C., during operation of the internal combustion engine in the region of the load-speed map with intake valve temperature 180 ° C in addition, a temperature of the cooling water over the operation outside this range of load-speed characteristic map, for example, by 10 ° C, lowered.
Ein weiterer Ansatz zur Reduktion der Verkokung der Einlassventile 20 liegt darin, die Einlassventiltemperatur wenigstens temporär zu erhöhen, da es sich in überraschender Weise heraus gestellt hat, dass oberhalb von 380°C etwaige Verkokungsablagerungen abgebaut werden. Hierzu ist die Einlassventileinheit, welche u. a. die Einlassventile 20 und die Ventilschaftführung 28 umfasst, derart mit die Wärmeableitung behindernden Maßnahmen ausgebildet, dass sich wenigstens im Bereich der Kehlung 68 der Einlassventile 20 in wenigstens einem vorbestimmten Bereich des Lastkennfeldes 74 der Brennkraftmaschine erhöhte Oberflächentemperaturen über 380°C einstellen. Dies ist in 4 veranschaulicht. In dem schraffierten Kennfeldbereich 112b liegt die Einlassventiltemperatur über 380°C. Bei diesen Temperaturen bauen sich Verkokungsablagerungen an den Einlassventilen 20 ab. Dieser Kennfeldbereich 84 befindet sich hier beispielhaft bei Drehzahlen über 3.000 U/min und reicht dort im wesentlich bis zur Vollast. Selbst wenn im normalen Fahrbetrieb eines Kraftfahrzeuges die Brennkraftmaschine zeitlich nicht hauptsächlich in dem Bereich 112 betrieben wird, so kann sich trotzdem keine den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinträchtigende Verkokungsablagerung aufbauen, da der Abbau in dem schraffierten Kennfeldbereich 112b sehr rasch erfolgt. So genügt beispielsweise ein Betrieb der Brennkraftmaschine in diesem Kennfeldbereich 112b für eine Zeitspanne von beispielsweise 20 min, um selbst eine dicke Verkokungsablagerung abzubauen. Mit anderen Worten reinigt beispielsweise eine regelmäßige Autobahnfahrt ausreichend die Einlassventile 20. Zusätzlich kann dieser Kennfeldbereich im Zuge einer Wartung oder Reparatur der Brennkraftmaschine in einer Werkstatt angefahren werden.Another approach to reduce coking of inlet valves 20 is to increase the inlet valve temperature at least temporarily, since it has surprisingly been found that above 380 ° C any coking deposits are reduced. For this purpose, the intake valve unit, which includes the intake valves 20 and the valve stem guide 28 comprises measures designed to prevent heat dissipation such that at least in the region of the throat 68 the intake valves 20 in at least one predetermined area of the load map 74 the engine set increased surface temperatures above 380 ° C. This is in 4 illustrated. In the shaded map area 112b the inlet valve temperature is above 380 ° C. At these temperatures, coking deposits build up on the intake valves 20 from. This map area 84 is here exemplary at speeds above 3,000 rev / min, where it extends substantially to full load. Even if, in the normal driving operation of a motor vehicle, the internal combustion engine is not primarily in the time domain 112 is operated, so still can not build up the operation of the internal combustion engine impairing coking, since the degradation in the hatched map area 112b done very quickly. For example, an operation of the internal combustion engine in this map range is sufficient 112b for a period of, for example, 20 minutes to even decompose a thick coking deposit. In other words, for example, a regular highway ride sufficiently cleans the intake valves 20 , In addition, this map area can be approached in the course of maintenance or repair of the internal combustion engine in a workshop.
Der in 4 veranschaulichte Kennfeldverlauf wird mit folgenden Maßnahmen einzeln oder in Kombination miteinander erreicht: Eine niedrige Wärmeableitung an den umgebenden Zylinderkopf mit entsprechend höherer Temperatur der Einlassventile 20 erzielt man dadurch, dass der Sitzring 26 aus einem Werkstoff mit niedriger Wärmeleitfähigkeit, insbesondere aus einem Werkstoff mit hohem Eisengehalt, ausgebildet ist. Weiter erhöhte Einlassventiltemperaturen erzielt man dadurch, dass die Einlassventile 20 aus einem Werkstoff mit hoher Wärmekapazität, insbesondere als Nimonic-Ventile oder einem ähnlichen Werkstoff, und/oder aus einem Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit ausgebildet sind.The in 4 illustrated characteristic curve course is achieved with the following measures individually or in combination with each other: A low heat dissipation to the surrounding cylinder head with correspondingly higher temperature of the intake valves 20 achieved by the fact that the seat ring 26 is formed of a material with low thermal conductivity, in particular of a material with a high iron content. Further increased intake valve temperatures are achieved by the intake valves 20 are formed from a material with high heat capacity, in particular as Nimonic valves or a similar material, and / or from a material with high thermal conductivity.
Sofern die Brennkraftmaschine im Zuge von Wartungs- oder Reparaturarbeiten temporär im Kennfeldbereich 112 (4) mit T > 380°C betrieben wird, beträgt die vorbestimmte Zeitspanne zweckmäßigerweise 5 min bis 60 min, insbesondere 30 min. Eine weitere Verstärkung des Abbaus des Verkokungsbelages an den Einlassventilen sowie eine Vergrößerung des Bereiches des Last-Drehzahl-Kennfeldes mit Einlassventiltemperaturen über 380°C erzielt man dadurch, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine in diesem Bereich des Last-Drehzahl-Kennfeldes mit Einlassventiltemperatur über 380°C zusätzlich eine Temperatur des Kühlwassers gegenüber dem Betrieb außerhalb dieses Bereiches des Last-Drehzahl-Kennfeldes, beispielsweise um 10°C, erhöht wird. Zum verstärkten Abbauen von Verkokungsablagerungen wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine im Kennfeldbereich 112 ein Verkokungsablagerungen lösendes Mittel in den Ansaugkanal 18 eingespritzt.If the internal combustion engine in the course of maintenance or repair work temporarily in the map area 112 ( 4 ) is operated at T> 380 ° C, the predetermined period of time is suitably 5 min to 60 min, in particular 30 min. A further increase in the degradation of the coking lining at the intake valves and an increase in the range of the load-speed characteristic map with intake valve temperatures above 380 ° C is achieved in that during operation of the internal combustion engine in this region of the load-speed map with intake valve temperature over 380 ° C in addition a temperature of the cooling water over the operation outside of this range of the load-speed characteristic map, for example, by 10 ° C, is increased. For increased degradation of coking is during operation of the internal combustion engine in the map area 112 a coking deposits releasing agent in the intake passage 18 injected.
Eine weitere Erhöhung der Temperaturen an der Oberfläche der Einlassventile 20 erzielt man ferner dadurch, dass, wie in 7 dargestellt, die Einlassventile 20 mit einem zum Brennraum hin offenen Hohlkopf mit minimierter Wandstärke ausgebildet sind, wodurch eine höhere Wärmemenge an die Einlassventilkehlung 68 geführt wird. Einen geringeren Wärmeabtransport durch im Ansaugtakt am Einlassventil 20 vorbei strömende Luft der Brennkraftmaschine erzielt man dadurch, dass im Bereich der Kehlung 68 der Einlassventile 20 eine wärmeisolierende Schicht 118, insbesondere eine Keramikschicht, oder dass ein Ventilkopf 24 der Einlassventile 20 flach ausgebildet ist.Another increase in the temperatures at the surface of the intake valves 20 one achieves further by the fact, as in 7 shown, the intake valves 20 are formed with a hollow head open to the combustion chamber with minimized wall thickness, whereby a higher amount of heat to the intake valve throat 68 to be led. Lower heat dissipation due to intake stroke at inlet valve 20 By passing air of the internal combustion engine is achieved by that in the region of the throat 68 the intake valves 20 a heat-insulating layer 118 , in particular a ceramic layer, or that a valve head 24 the intake valves 20 is flat.
5A veranschaulicht eine beispielhafte Ausführungsform eines Sitzringes 26, welcher im Bereich des Einlassventilsitzes der wenigstens einen Einlassventileinheit angeordneter ist. Dieser Sitzring 26 weist an seiner dem Zylinderkopf zugewandten Seite eine Fläche 190 auf, die eine Kontaktfläche mit entsprechendem Wärmeübergang vom Sitzring 26 zum Zylinderkopf darstellt. Am Umfang des Sitzringes 26 sind Ausnehmungen 192 ausgebildet. welche abschnittsweise diese Kontaktfläche reduzieren. Im Bereich der Ausnehmungen 192 ist somit eine kleinere Kontaktfläche 190 vorhanden, als an denjenigen Umfangsabschnitten der Kontaktfläche 190 des Sitzringes 26 ohne Ausnehmung 192. Dies führt zu einem entsprechend reduzierten Wärmeübergang vom Sitzring 26 zum Zylinderkopf, so dass das diesem Sitzring 26 zugeordnete Einlassventil 20 eine höhere Wärmemenge enthält und damit eine höhere Temperatur aufweist, als ein Einlassventil 20 mit herkömmlichem Sitzring 26 ohne Ausnehmung 192. 5A illustrates an exemplary embodiment of a seat ring 26 , which is arranged in the region of the inlet valve seat of the at least one inlet valve unit. This seat ring 26 has an area on its side facing the cylinder head 190 on which a contact surface with appropriate heat transfer from the seat ring 26 represents the cylinder head. At the circumference of the seat ring 26 are recesses 192 educated. which sections reduce this contact area. In the area of recesses 192 is thus a smaller contact area 190 present, as at those peripheral portions of the contact surface 190 of the seat ring 26 without recess 192 , This leads to a correspondingly reduced heat transfer from the seat ring 26 to the cylinder head, so that this seat ring 26 associated inlet valve 20 contains a higher amount of heat and thus has a higher temperature than an inlet valve 20 with conventional seat ring 26 without recess 192 ,
Zur Unterstützung des Abbaus von am Einlassventil bereits vorhandenen Verkokungsablagerungen erhält das Motoröl wenigstens ein Verkokungen lösendes Additiv, wobei damit das Motoröl als Träger für den bzw. die Verkokungslöser dient. Dies ist ein Zusatznutzen des Motoröls, welches bisher nur als Schmiermittel dient und allenfalls Additive als Verschleißschutz enthält. Um eine ausreichende Menge Motoröl mit Verkokungen lösenden Additiven an den Ort der Verkokungsablagerungen zu bringen, d. h. an die Kehlung 68 und die Oberseite 94 des Ventiltellers 24 der Einlassventile 20, ist es vorgesehen, dass eine Ventilschaftabdichtung im Bereich der Ventilschaftführung 28 der Einlassventile 20 für Motoröl besonders durchlässig ausgebildet ist. Dies verstärkt ein Herunterlaufen von Motoröl aus dem Zylinderkopf entlang des Ventilschaftes 22 zur Kehlung 68 und zum Ventilkopf 24, so dass die dem Motoröl hinzugefügten Verkokungslöser entsprechend wirken können. Eine mit diesem additivierten Motoröl betriebene Brennkraftmaschine weist bevorzugt folgende Merkmale auf: Eine Ventilschaftabdichtung der Einlassventile 20 ist derart ausgebildet, dass diese eine Öldurchlässigkeit von größer 0,002 g/h aufweist. In besonders vorteilhafter Weise sind Kolbenringpakete von Kolben der Brennkraftmaschine derart ausgebildet, dass eine Menge von in den Brennraum zurück geführtem Öl größer 1,5 g/h pro Zylinder bei Nenndrehzahl ist, und/oder ist ein Ölabscheider einer Kurbelgehäuseentlüftung derart ausgebildet, dass dieser eine Öldurchlässigkeit von größer 1 g/h aufweist. Alle diese Maßnahmen führen dazu, dass verstärkt Motoröl mit dem Verkokungslöser zu den Einlassventilen transportiert wird.To assist in the degradation of coking deposits already present at the intake valve, the engine oil receives at least one coking solubilizing additive, thereby serving as a carrier for the coking solvent (s). This is an added benefit of the engine oil, which previously served only as a lubricant and contains at most additives as wear protection. To bring a sufficient amount of engine oil with coking solubilizing additives to the location of coking deposits, ie to the throat 68 and the top 94 of the valve disk 24 the intake valves 20 , It is envisaged that a valve stem seal in the valve stem guide 28 the intake valves 20 is designed to be particularly permeable to engine oil. This increases running down of engine oil from the cylinder head along the valve stem 22 to the throat 68 and to the valve head 24 so that the coking solvents added to the engine oil can act accordingly. An internal combustion engine operated with this additized engine oil preferably has the following features: A valve stem seal of the intake valves 20 is formed so that it has an oil permeability of greater than 0.002 g / h. In Particularly advantageously, piston ring packages of pistons of the internal combustion engine are designed such that an amount of oil fed back into the combustion chamber is greater than 1.5 g / h per cylinder at rated speed, and / or an oil separator of a crankcase ventilation is designed such that it has an oil permeability greater than 1 g / h. All of these measures lead to increased engine oil being transported to the intake valves with the carbonization solvent.
Ein weiterer Ansatz gegen betriebsbeeinträchtigende Verkokungsablagerungen der Einlassventile 20 betrifft eine spezielle Oberflächenbeschaffenheit bzw. Beschichtung wenigstens im Bereich der Kehlung 68 der Einlassventile 20 bzw. der gesamten Oberfläche der Einlassventile 20, wobei die Oberfläche bzw. die Beschichtung wärmeisolierend, antiadhäsiv, chemisch inert oder katalytisch ausgebildet ist. Isolierende, antiadhäsive und chemisch inerte Oberflächen bzw. Beschichtungen sollen dabei bereits den Aufbau einer Verkokungsablagerung verhindern oder zumindest bremsen, während katalytische Oberflächen bzw. Beschichtungen Verkokungsablagerungen wieder abbauen. Hierbei ist es vorteilhaft, dass die Brennkraftmaschine und die katalytische Oberfläche bzw. Beschichtung derart aufeinander abgestimmt sind, dass nicht solche Betriebsbedingungen überwiegen, in denen sich die Verkokungsablagerungen schneller aufbauen als sie von der katalytischen Oberfläche bzw. Schicht abgebaut werden. Mit anderen Worten soll die Brennkraftmaschine in ihrer überwiegenden Betriebszeit unter solchen Bedingungen laufen, in denen die katalytische Oberfläche bzw. Schicht die Verkokungsablagerungen schneller abbaut als sich diese aufbauen. Einen den Wirkmechanismus der speziellen Oberfläche bzw. Beschichtung der Einlassventile unterstützenden Effekt erzielt man zusätzlich durch spezielle Oberflächentopografien, welche zumindest in solchen Bereichen der Oberfläche des Einlassventiles 20 ausgebildet sind, welche besonders für Verkokungsablagerungen anfällig sind, beispielsweise im Bereich der Kehlung 68. Eine polierte Oberfläche unterstützt dabei besonders die Verhinderung des Aufbaus von Verkokungsablagerungen. Eine mikrorauhe Oberflächenstruktur dagegen weist eine große Fläche auf und unterstützt dementsprechend eine katalytische Oberfläche bzw. Beschichtung in ihrer Wirkung. Auch ein spezieller Oxidationszustand der Beschichtung bzw. der Oberfläche des Einlassventils ist ggf. vorteilhaft. 8 veranschaulicht schematisch verschiedene Beschichtungen mit deren entsprechendem Effekt.Another approach against operationally affecting coking deposits of the intake valves 20 concerns a special surface finish or coating at least in the area of the throat 68 the intake valves 20 or the entire surface of the intake valves 20 , wherein the surface or the coating is heat-insulating, anti-adhesive, chemically inert or catalytically formed. Insulating, antiadhesive and chemically inert surfaces or coatings should already prevent or at least slow down the buildup of coking deposit, while catalytic surfaces or coatings reduce coking deposits again. In this case, it is advantageous for the internal combustion engine and the catalytic surface or coating to be coordinated with one another such that they do not outweigh operating conditions in which the coking deposits build up more quickly than are dissipated by the catalytic surface or layer. In other words, the internal combustion engine is to run in its predominant operating time under such conditions in which the catalytic surface or layer degrades the coking deposits faster than they build up. An effect supporting the mechanism of action of the specific surface or coating of the inlet valves is additionally achieved by means of special surface topographies, which at least in such areas of the surface of the inlet valve 20 are formed, which are particularly prone to coking, for example in the area of the throat 68 , A polished surface particularly helps prevent the build-up of coking deposits. In contrast, a microrough surface structure has a large area and accordingly supports a catalytic surface or coating in their action. A special oxidation state of the coating or the surface of the inlet valve may also be advantageous. 8th schematically illustrates various coatings with their corresponding effect.
Die Oberfläche ist beispielsweise als eine wärmeisolierende Beschichtung, insbesondere eine Keramik, beispielsweise ZrO2, insbesondere mit einer Schichtdicke von 80 μm, ausgebildet. Einen geringeren Wärmeabtransport durch am Einlassventil vorbei strömende Luft im Ansaugtakt der Brennkraftmaschine erzielt man dadurch, dass die wärmeisolierende Beschichtung im Bereich der Kehlung der Einlassventile ausgebildet ist. Die hierdurch sich ergebenden höheren Oberflächentemperaturen am Einlassventil bauen eine sich ggf. aufgebaute Verkokungsablagerung bereits im Betrieb der Brennkraftmaschine ab. Einen geringeren Wärmeeintrag aus dem heißen Brennraum in die Einlassventile erzielt man dadurch, dass die wärmeisolierende Beschichtung im Bereich eines Ventilbodens der Einlassventile ausgebildet ist. Die hierdurch sich ergebenden niedrigeren Oberflächentemperaturen am Einlassventil wirken einem Aufbau von Verkokungsablagerungen entgegen. Eine Prävention gegen Verkokungsablagerungen erzielt man dadurch, dass die Oberfläche mikroporös oder antiadhäsiv ausgebildet ist und beispielsweise Cr-C-N, insbesondere in einer Schichtdicke von 5 μm, umfasst. Der Wirkmechanismus umfasst dabei eine entsprechende Oberflächenspannung, die Verkokungsablagerungen entgegen wirkt. Zum Verhindern der Anlagerung von Verkokungsablagerungen ist die Oberfläche chemisch inert bzgl. vorbestimmter Elemente, insbesondere bzgl. C, H, O und/oder N, ausgebildet und umfasst beispielsweise TiZr-C-H-N-O oder TiAl-C-H-N-O, beispielsweise in einer Schichtdicke von 5 μm. Der Wirkmechanismus umfasst hier eine Sättigung der Oberfläche für bestimmte Elemente, die sich dann nicht ablagern. Zum Abbau von Verkokungsablagerungen ist die Oberfläche katalytisch oder autokatalytisch ausgebildet und umfasst beispielsweise Pt oder Vanadiumnitrid (VN). In besonders vorteilhafter Weise ist eine oxidierte Schicht, wie beispielsweise Vanadiumpentoxid, vorgesehen. Eine besonders gute katalytische Wirkung wegen einer großen Oberfläche erzielt man dadurch, dass die Oberfläche mikrorauh ausgebildet ist.The surface is formed, for example, as a heat-insulating coating, in particular a ceramic, for example ZrO 2 , in particular with a layer thickness of 80 μm. Lower heat removal by air flowing past the inlet valve in the intake stroke of the internal combustion engine is achieved in that the heat-insulating coating is formed in the region of the throat of the intake valves. The resulting higher surface temperatures at the intake valve build up a possibly built up coking deposit already during operation of the internal combustion engine. A lower heat input from the hot combustion chamber into the intake valves is achieved in that the heat-insulating coating is formed in the region of a valve bottom of the intake valves. The resulting lower surface temperatures at the inlet valve counteract a build-up of coking deposits. A prevention against coking deposits is achieved in that the surface is microporous or anti-adhesive and, for example, comprises Cr-CN, in particular in a layer thickness of 5 microns. The mechanism of action comprises a corresponding surface tension which counteracts coking deposits. To prevent the accumulation of coking deposits, the surface is chemically inert with respect to predetermined elements, in particular with respect to C, H, O and / or N, formed and includes, for example, TiZr-CHNO or TiAl-CHNO, for example in a layer thickness of 5 microns. The mechanism of action here comprises a saturation of the surface for certain elements, which then do not deposit. To reduce coking deposits, the surface is formed catalytically or autocatalytically and comprises, for example, Pt or vanadium nitride (VN). In a particularly advantageous manner, an oxidized layer, such as vanadium pentoxide, is provided. A particularly good catalytic effect due to a large surface is achieved by the fact that the surface is micro-roughened.
Eine weitere Maßnahme zum Verhindern des Aufbaus insbesondere einer knollenförmigen Verkokungsablagerung am Ventilschaft 22 des Einlassventils 20 stromab des Trennbleches 30 betrifft eine Strömungsumleitung des vom Trennblech 30 auf den Ventilschaft 22 treffenden Fluidstromes im Einlasskanal 18. Hierzu ist das Trennblech 30 an einem dem Einlassventil 20 zugewandten Ende derart ausgebildet, dass eine Fluidströmung im Einlasskanal 18 an dem Ventilschaft 22 des Einlassventiles 20 vorbei geführt ist. Ein Abtropfen bzw. Ablagern von in der Fluidströmung befindlichen Partikeln bzw. Flüssigkeiten am Ventilschaft 22 ist dadurch wirksam verhindert, so dass sich am Ventilschaft 22 keine Verkokungsablagerung aufbaut. Verschiedene Ausführungsformen für das Trennblech 30 sind in den 9 bis 12 dargestellt. An dem dem Einlassventil 20 zugewandten Ende 120 des Trennbleches 30 ist beispielsweise eine dreieckige (9) oder halbkreisförmige (10) Ausnehmung 122 ausgebildet. Etwaige auf dem Blech vorhandene Flüssigkeitstropfen bewegen sich unter dem Einfluss der Strömung im Ansaugkanal 18 zunächst entlang der Kanten der Ausnehmung 122, bevor sich diese Tropfen vom Trennblech 30 lösen. Dadurch fliegen diese dann von der Strömung mitgerissenen Tropfen am Ventilschaft 22 vorbei, ohne mit diesem in Kontakt zu kommen. Alternativ ist an diesem Ende 120 des Trennbleches 30 eine keilförmige Stanzung 124 angeordnet, welche eine die Strömung im Einlasskanal 18 entsprechend umleitende Erhebung ausbildet, wie aus 11 und 12 ersichtlich. 13 veranschaulicht die Umlenkung der Strömung 126 durch die Ausgestaltung des Trennbleches 30. Neben der Vermeidung von unerwünschten Verwirbelungen der Strömung im Einlasskanal 18 stromab des Trennbleches 30 ergeben die vorgenannten Ausgestaltungen des Trennbleches 30 zusätzlich eine positive Luftführung, die die Stabilität des Brennverfahrens des direkteinspritzenden Ottomotors verbessert. Es resultiert durch eine Umlenkung der Ansaugluft um das Einlassventil 20 eine höhere Tumble-Intensität bei gleichem Durchfluss.Another measure for preventing the build-up of, in particular, a bulbous coking deposit on the valve stem 22 of the inlet valve 20 downstream of the separating plate 30 relates to a flow diversion of the separating plate 30 on the valve stem 22 meeting fluid flow in the inlet channel 18 , For this purpose, the separating plate 30 at an inlet valve 20 facing end formed such that a fluid flow in the inlet channel 18 on the valve stem 22 of the inlet valve 20 passed by. A dripping or deposited in the fluid flow particles or liquids on the valve stem 22 is thereby effectively prevented, so that on the valve stem 22 no coking build up. Various embodiments for the separating plate 30 are in the 9 to 12 shown. At the inlet valve 20 facing the end 120 of the separating plate 30 is for example a triangular ( 9 ) or semicircular ( 10 ) Recess 122 educated. Move any drops of liquid on the sheet under the influence of the flow in the intake duct 18 initially along the edges of the recess 122 before getting these drops off the divider 30 to solve. As a result, these then fly by the flow entrained drops on the valve stem 22 over without coming into contact with it. Alternatively, at this end 120 of the separating plate 30 a wedge-shaped punching 124 arranged, which one the flow in the inlet channel 18 correspondingly redirecting survey forms as out 11 and 12 seen. 13 illustrates the deflection of the flow 126 by the design of the separating plate 30 , In addition to avoiding undesirable turbulence of the flow in the inlet channel 18 downstream of the separating plate 30 result in the aforementioned embodiments of the separating plate 30 In addition, a positive air flow, which improves the stability of the combustion process of the direct injection gasoline engine. It results from a deflection of the intake air around the inlet valve 20 a higher tumble intensity at the same flow rate.
Das Trennblech 30 weist somit an dem dem Einlassventil 20 zugewandten Ende 120 eine Ausnehmung 122 oder Ausstanzung 124 auf, welche entgegen der Strömungsrichtung stromauf des Ventilschaftes 22 auf einer parallel zur Fluidströmung 126 verlaufenden Linie 128 angeordnet ist, welche eine Mittelachse 130 des Ventilschaftes 22 schneidet. Hierdurch werden sich am Trennblech 30 abscheidende Flüssigkeiten (Ölkondensat) entlang des Randes dieser Ausnehmung 122 bzw. Ausstanzung 124 geleitet und fliegen nach dem Ablösen vom Trennblech 30 am Ventilschaft 22 vorbei. Das Trennblech 30 gemäß 11 bis 13 weist an dem dem Einlassventil 20 zugewandten Ende 120 eine Erhebung 124 auf, welche entgegen der Strömungsrichtung stromauf des Ventilschaftes 22 auf der parallel zur Fluidströmung 126 verlaufenden Linie 128 angeordnet ist, welche die Mittelachse 128 des Ventilschaftes 22 schneidet. Hierdurch wird die Fluidströmung 126 um den Ventilschaft 22 herum geleitet, so dass weder von dem Trennblech 30 sich ablösende Flüssigkeiten noch in dem Fluidstrom 126 mitgerissene Partikel auf den Ventilschaft 22 treffen. Dies verhindert wirksam eine Verkokungsablagerung am Ventilschaft 22. Die Erhebung 124 ist beispielsweise dreieckig oder keilförmig ausgebildet. Sollten sich dennoch Ablagerungen am Ventilschaft 22 ergeben, so werden diese in vorteilhafter Weise dadurch abgeschert, dass das Trennblech 30 in einem derartigen Abstand stromauf des Ventilschaftes 22 angeordnet ist, dass das dem Einlassventil 20 zugewandte Ende 120 des Trennbleches 30 in mechanischen Kontakt mit sich auf dem Ventilschaft 22 ausbildenden Ablagerungen kommt (vgl. 14B und 14C).The separating plate 30 thus indicates the inlet valve 20 facing the end 120 a recess 122 or punching 124 on, which against the flow direction upstream of the valve stem 22 on a parallel to the fluid flow 126 running line 128 is arranged, which has a central axis 130 of the valve stem 22 cuts. This will cause the divider 30 separating liquids (oil condensate) along the edge of this recess 122 or punched out 124 guided and fly after detachment from the separating plate 30 at the valve stem 22 past. The separating plate 30 according to 11 to 13 points to the inlet valve 20 facing the end 120 a survey 124 on, which against the flow direction upstream of the valve stem 22 on the parallel to the fluid flow 126 running line 128 is arranged, which is the central axis 128 of the valve stem 22 cuts. This will cause the fluid flow 126 around the valve stem 22 passed around so that neither of the divider 30 peeling fluids still in the fluid stream 126 entrained particles on the valve stem 22 to meet. This effectively prevents coking deposit on the valve stem 22 , The assessment 124 is for example triangular or wedge-shaped. Should still deposits on the valve stem 22 result, they are sheared off in an advantageous manner by the fact that the separating plate 30 at such a distance upstream of the valve stem 22 is arranged that the intake valve 20 facing the end 120 of the separating plate 30 in mechanical contact with itself on the valve stem 22 forming deposits comes (cf. 14B and 14C ).
14A veranschaulicht eine weitere Maßnahme zum Entfernen von Verkokungsablagerungen vom Einlassventil 20. Wie dargestellt wirkt eine Nocke 132 der Einlassnockenwelle über eine Ventildreheinrichtung 134 auf das Einlassventil 20. Die Ventildreheinrichtung ist lediglich beispielhaft, es ist auch eine Anordnung ohne diese Ventildreheinrichtung 134 möglich. So ist beispielsweise alternativ statt der Ventildreheinrichtung 134 eine außermittige Anordnung von Rollenschlepphebel/Tassenstößel zum Ventilschaft 22 vorgesehen, welche ebenfalls eine Drehung des Einlassventils 20 um dessen Längsachse 130 hervorruft. Im Einlasskanal 18 benachbart zum Einlassventil 20 ist eine Abstreifeinrichtung 136 vorgesehen, welche derart ausgebildet und in einem derartigen Abstand zum Einlassventil 20 angeordnet ist, dass Ablagerungen am Einlassventil 20 in mechanischen Kontakt mit der Abstreifeinrichtung 136 kommen. Durch die Drehung 138 des Einlassventiles 20 werden Ablagerungen auf der Oberfläche der Kehlung 68 und des Ventilschaftes 22 von der Abstreifeinrichtung 136 abgeschert, so dass sich keine den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinträchtigende Verkokungsablagerungen an den Einlassventilen 20 aufbauen können. Die Abstreifeinrichtung 136 hat eine dem Einlassventil 20 kongruente Kontur und ist beispielsweise als im Zylinderkopf eingegossenes Blech ausgebildet, welches eine Strömungsdynamik im Einlasskanal 18 nur geringfügig beeinflusst. Die Abstreifeinrichtung 136 folgt möglichst eng der Ventilkontur im Bereich der Kehlung 68 und des Schaftes 22. 14A illustrates another measure for removing coking deposits from the intake valve 20 , As shown, a cam acts 132 the intake camshaft via a valve turning device 134 on the inlet valve 20 , The valve turning device is merely exemplary, it is also an arrangement without this valve turning device 134 possible. For example, as an alternative to the valve turning device 134 an eccentric arrangement of roller rocker / bucket tappets to the valve stem 22 provided, which is also a rotation of the inlet valve 20 around its longitudinal axis 130 causes. In the inlet channel 18 adjacent to the inlet valve 20 is a scraping device 136 provided, which are formed and at such a distance to the inlet valve 20 arranged is that deposits on the inlet valve 20 in mechanical contact with the stripping device 136 come. By the rotation 138 of the inlet valve 20 deposits on the surface of the throat 68 and the valve stem 22 from the stripping device 136 sheared so that no the operation of the internal combustion engine impairing coking deposits on the intake valves 20 can build up. The stripping device 136 has an inlet valve 20 congruent contour and is formed, for example, as cast in the cylinder head plate, which has a flow dynamics in the inlet channel 18 only slightly influenced. The stripping device 136 follows as closely as possible the valve contour in the area of the throat 68 and the shaft 22 ,
Eine alternative Ausführungsform der Erfindung ist in 14B und 14C dargestellt. Hier ist das Trennblech 30 derart nah beabstandet zum Ventilschaft 22 angeordnet, dass die Abstreifeinrichtung 136 einstückig mit dem ausgebildet ist bzw. dass das Trennblech selbst die Abstreifeinrichtung 136 ausbildet, indem das Trennblech 30 in einem derartigen Abstand stromauf des Einlassventils 20 angeordnet ist, dass das dem Einlassventil 20 zugewandte Ende 120 des Trennbleches 30 in mechanischen Kontakt mit sich auf dem Einlassventil 20 ausbildenden Ablagerungen kommt. Durch die Bewegung des Einlassventiles 20 (Hub- bzw. Drehbewegung) werden Ablagerungen auf der Oberfläche des Ventilschaftes 22 von dem ventilseitigen Ende 120 des Trennbleches 30 abgeschert, so dass sich keine den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinträchtigende Verkokungsablagerungen an den Einlassventilen 20 aufbauen können. Wie detaillierter aus 14C ersichtlich, ist das Trennblech 30 mit der Ausnehmung 122 nahe an den Ventilschaft 22 heran angeordnet, so dass die Ausnehmung 122 den Ventilschaft 22 teilweise umgreift. Dies ermöglicht eine Abstreifung von Verkokungsablagerungen um einen größeren Umfangsabschnitt des Ventilschaftes 22. Am ventilschaftseitigen Ende 120 ist ferner eine Abstreifkante 152 am Trennblech 30 ausgebildet. Beispielsweise beträgt ein Abstand zwischen dem Ende 120 des Trennbleches 30 und dem Einlassventil 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere 0,2 mm oder 0,15 mm. Zum wirksamen Entfernen von Verkokungsablagerungen am Einlassventil 20 ist am ventilschaftseitigen Ende 120 des Trennbleches 30 eine Abstreifkante 152 ausgebildet.An alternative embodiment of the invention is shown in FIG 14B and 14C shown. Here is the divider 30 so close to the valve stem 22 arranged that the stripping device 136 is integrally formed with the or that the separating plate itself the stripping 136 trains by the baffle 30 at such a distance upstream of the intake valve 20 is arranged that the intake valve 20 facing the end 120 of the separating plate 30 in mechanical contact with itself on the inlet valve 20 forming deposits comes. By the movement of the inlet valve 20 (Lifting or rotary movement) deposits on the surface of the valve stem 22 from the valve end 120 of the separating plate 30 sheared so that no the operation of the internal combustion engine impairing coking deposits on the intake valves 20 can build up. How more detailed 14C can be seen, is the separating plate 30 with the recess 122 close to the valve stem 22 arranged close, so that the recess 122 the valve stem 22 partially surrounds. This enables scraping of coking deposits around a larger peripheral portion of the valve stem 22 , At the valve stem end 120 is also a scraping edge 152 on the separating plate 30 educated. For example, there is a distance between the end 120 of the separating plate 30 and the inlet valve 0.1 mm to 0.5 mm, in particular 0.2 mm or 0.15 mm. To the effective Removal of coking deposits at the inlet valve 20 is at the valve stem end 120 of the separating plate 30 a scraping edge 152 educated.
Eine Weiterbildung des Trennbleches 30, beispielsweise des Trennbleches mit integrierter Abstreifvorrichtung oder des Trennbleches mit Leiteinrichtung für die Fluidströmung vorbei am Ventilschaft 22, ist in den 14F bis 14H dargestellt. Wie aus den 14F und 14G ersichtlich, weist das Trennblech 30 senkrecht zur Längsachse desselben einen beispielsweise 2 mm bis 3 mm breiten Schlitz 186 auf, der die gesamte Breite des Trennbleches 30 einnimmt. Dies ermöglicht den auf dem Trennblech 30 befindlichen Rückständen, wie Öl, Kraftstoff etc., das Ablaufen auf den Boden des Einlasskanals 18 und damit das bessere Abließen in den Brennraum beim Öffnen des Einlassventils 20. Beispielsweise ist der Ablaufschlitz 186 mit einem Ablauffalz 188 versehen, wie aus 14G ersichtlich. Auf diesen kann jedoch auch verzichtet werden, wie aus 14H ersichtlich.A development of the separating plate 30 , For example, the separation plate with integrated stripper or the separating plate with guide for the fluid flow past the valve stem 22 , is in the 14F to 14H shown. Like from the 14F and 14G can be seen, has the separating plate 30 perpendicular to the longitudinal axis of the same, for example, a 2 mm to 3 mm wide slot 186 on, covering the entire width of the divider 30 occupies. This allows for on the baffle 30 Residues, such as oil, fuel, etc., the drainage to the bottom of the intake passage 18 and thus the better drain into the combustion chamber when opening the intake valve 20 , For example, the drain slot 186 with a drainage fold 188 provided, as from 14G seen. However, these can also be dispensed with, as is the case 14H seen.
Umfangreiche Untersuchungen der letzen Zeit haben ergeben, dass in überraschender Weise auch Ablagerungen im Bereich des Ventilsitzringes 26 des Einlassventils 20 für die einleitend beschriebenen Phänomene verantwortlich sind. Es kommt zur Bildung einer ”Verkokungslippe” 180 im Bereich des Sitzringes 26, wie in 14E dargestellt. Die Mechanik eines Ventiltriebs moderner Brennkraftmaschinen ist so ausgelegt, dass es ab einer bestimmten Motordrehzahl zu einer mehr oder weniger schnellen Eigendrehung (Pfeil 138 in 14A und 14E) der Einlassventile 20 kommt, d. h. das Einlassventil 20 führt während des Öffnens und Schließens eine translatorische Bewegung entlang der Ventillängsachse 130 und eine Rotationsbewegung um die Ventillängsachse 130 durch. Auf der Tulpe 68 des Einlassventils 20 wird erfindungsgemäß eine Einrichtung befestigt, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass durch die Eigendrehung des Ventils 20 ein Abstreifmechanismus zwischen Ventiltulpe 68 und Sitzring 26 entsteht und damit Ansammlungen von Verbrennungsrückständen im kritischen Bereich des Ventilsitzringes 26 verhindert werden. Eine erste Variante ist in 14D und 14E dargestellt und umfasst einen Stift oder Bolzen 182, der an der Ventiltulpe 68 benachbart zum Sitzring 68 befestigt ist. 14E veranschaulicht, wie dieser Stift bzw. Bolzen 182 einen vorbestimmten Bereich etwaiger Ablagerungen überstreicht und dementsprechend Ablagerungen abschert. In einer aus 14D ersichtlichen alternativen Ausführungsform ist ein Blech 184 an der Ventiltulpe 68 befestigt. Die im Bereich des Sitzringes 26 abstreifenden Einrichtungen 182 bzw. 184 sind beispielsweise mittels Schweißen, Laserschweißen oder Aufschrumpfen auf der Tulpe 68 des Einlassventils 20 befestigt.Extensive studies of recent times have shown that in a surprising way deposits in the region of the valve seat ring 26 of the inlet valve 20 responsible for the phenomena described in the introduction. It comes to the formation of a "coking lip" 180 in the area of the seat ring 26 , as in 14E shown. The mechanics of a valve train of modern internal combustion engines is designed so that from a certain engine speed to a more or less rapid rotation (arrow 138 in 14A and 14E ) of intake valves 20 comes, ie the inlet valve 20 leads during opening and closing a translatory movement along the valve longitudinal axis 130 and a rotational movement about the valve longitudinal axis 130 by. On the tulip 68 of the inlet valve 20 According to the invention a device is fixed, which is arranged and designed such that by the rotation of the valve itself 20 a stripping mechanism between valve tulip 68 and seat ring 26 arises and thus accumulations of combustion residues in the critical region of the valve seat ring 26 be prevented. A first variant is in 14D and 14E shown and includes a pin or bolt 182 , the valve tulip 68 adjacent to the seat ring 68 is attached. 14E illustrates how this pin or bolt 182 sweeps over a predetermined range of any deposits and accordingly shears deposits. In one 14D apparent alternative embodiment is a sheet 184 at the valve tulip 68 attached. The in the area of the seat ring 26 stripping facilities 182 respectively. 184 are for example by means of welding, laser welding or shrinking on the tulip 68 of the inlet valve 20 attached.
Ein weiterer Ansatz gegen betriebsbeeinträchtigende Verkokungsablagerungen der Einlassventile 20 betrifft eine Weiterbildung der Einspritzvorrichtung 40, wie in 15 und 16 veranschaulicht. Die Einspritzvorrichtung 40 spritzt einen Kraftstoffstrahl 140 in den Brennraum 16 ein. Zusätzlich ist die Einspritzvorrichtung 40 derart ausgebildet und angeordnet, dass bei geöffnetem Einlassventil 20 (16) ein Teil des eingespritzten Kraftstoffes auf den Ventilteller 24 des Einlassventils 20 trifft. Hierzu weist die Einspritzvorrichtung 40 wenigstens eine zusätzliche Öffnung, insbesondere zwei zusätzliche Öffnungen, auf, durch die wenigstens ein zusätzlicher Kraftstoffstrahl 142 in den Brennraum eingespritzt wird. Dieser zusätzliche Kraftstoffstrahl 142 ist dabei derart ausgerichtet, dass er auf das geöffnete Einlassventil 20 trifft, wie aus 16 ersichtlich. In 16 ist das geöffnete Einlassventil 20 lediglich durch den Ventilteller 24 bei 144 angedeutet. Durch den Kraftstoff am Ventilteller 24 ergibt sich eine Reinigung desselben, welche einen Aufbau von Verkokungsablagerungen am Einlassventil in einem solchen Ausmaß, dass die Betriebssicherheit und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine beeinträchtigt ist, verhindert. Mit anderen Worten ist eine Spülung des Ventiltellers 24 und der Kehlung 68 realisiert. Ggf. erfolgt der Ausstoß des zusätzlichen Kraftstoffstrahls 142 nicht in jedem Zyklus der zyklischen Taktfolge in den Arbeitszylindern, sondern nur temporär.Another approach against operationally affecting coking deposits of the intake valves 20 relates to a development of the injection device 40 , as in 15 and 16 illustrated. The injector 40 injects a jet of fuel 140 in the combustion chamber 16 one. In addition, the injector is 40 designed and arranged such that when the inlet valve 20 ( 16 ) a portion of the injected fuel on the valve plate 24 of the inlet valve 20 meets. For this purpose, the injection device 40 at least one additional opening, in particular two additional openings, through which at least one additional fuel jet 142 is injected into the combustion chamber. This extra fuel jet 142 is aligned so that it is on the open inlet valve 20 meets, like 16 seen. In 16 is the open inlet valve 20 only through the valve plate 24 at 144 indicated. Through the fuel on the valve plate 24 this results in a cleaning of the same, which prevents buildup of coking deposits on the inlet valve to such an extent that the reliability and the performance of the internal combustion engine is impaired. In other words, a flushing of the valve disk 24 and the throat 68 realized. Possibly. the emission of the additional fuel jet takes place 142 not in each cycle of the cyclic cycle in the working cylinders, but only temporarily.
Ein weiterer Ansatz zum Abbau von Verkokungsablagerungen betrifft die Ladungsbewegungsklappe 36. 18 veranschaulicht ein Last-Drehzahl-Kennfeld mit einem Schichtbetrieb-Bereich 160 und einem Homogenbetrieb-Bereich 162. Eine Linie 164 trennt den Schichtbetrieb-Bereich 160 von dem Homogenbetrieb-Bereich 162. Ferner trennt eine Linie 166 das Last-Drehzahl-Kennfeld in einen ersten Bereich 168 und einen zweiten Bereich 170. Im ersten Bereich 168 ist die Ladungsbewegungsklappe 36 geschlossen, um eine ausreichende Tumbleströmung zu gewährleisten und im zweiten Bereich ist die Ladungsbewegungsklappe 36 geöffnet, um eine ausreichende Zylinderfüllung zu gewährleisten. Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, dass entgegen der Vorgabe des Last-Drehzahl-Kennfeldes die Ladungsbewegungsklappe 36 kurzzeitig geschlossen wird, wenn sich die Brennkraftmaschine an einem Betriebspunkt im zweiten Bereich 170 befindet. Während dieser Schließzeit werden in überraschender Weise ggf. vorhandene Verkokungsablagerungen an den Einlassventilen 20 in ausreichender Weise abgebaut, so dass eine betriebsbedingte Verkokung der Einlassventile 20 keinen negativen Einfluss auf die Betriebssicherheit und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine hat.Another approach to reducing coking deposits relates to the charge motion flap 36 , 18 illustrates a load-speed map with a stratified operating range 160 and a homogeneous operation area 162 , A line 164 separates the shift operation area 160 from the homogeneous operation area 162 , Furthermore, a line separates 166 the load-speed map in a first area 168 and a second area 170 , In the first area 168 is the charge movement flap 36 closed to ensure sufficient Tumbleströmung and in the second area is the charge movement flap 36 opened to ensure sufficient cylinder filling. According to the invention, it is now provided that, contrary to the specification of the load-speed characteristic map, the charge movement flap 36 is closed briefly when the internal combustion engine at an operating point in the second area 170 located. During this closing time, possibly present coking deposits on the intake valves 20 degraded sufficiently, so that an operational coking of the intake valves 20 has no negative impact on the reliability and performance of the internal combustion engine.
Beispielsweise wird dies im normalen Betrieb des Brennkraftmaschine, insbesondere im Fahrbetrieb des mit dieser Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeuges, wiederholt kurzzeitig ausgeführt. Hierbei hat sich eine wiederholte Schließzeit von 1 Sekunde bis 10 Sekunden als ausreichend herausgestellt. Diese kurze Schließzeit ermöglicht, dass Fahrzeuginsassen von den Folgen dieses dem Kennfeld nicht entsprechenden Betriebes der Brennkraftmaschine nichts bemerken. Diese Folgen sind beispielsweise eine verringerte Leistung bzw. ein unruhigerer Lauf der Brennkraftmaschine.For example, this is in normal operation of the internal combustion engine, in particular in Driving operation of the equipped with this engine motor vehicle repeatedly executed briefly. Here, a repeated closing time of 1 second to 10 seconds has been found to be sufficient. This short closing time makes it possible for vehicle occupants not to notice anything of the consequences of this internal combustion engine operation that does not correspond to the characteristic map. These consequences are for example a reduced performance or a more restless running of the internal combustion engine.
Alternativ oder zusätzlich wird die Schließung der Ladungsbewegungsklappe 36 im zweiten Bereich 170 im Zuge von Reparatur- oder Wartungsmaßnahmen ausgeführt. In diesem Fall beträgt die Schließzeit beispielsweise 15 min bis 60 min, insbesondere 30 min. Zur weiteren Unterstützung des Abbaus von Verkokungen an den Einlassventilen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, gleichzeitig den Zündwinkel auf spät oder früh zu verstellen, die Einlassnockenwelle nach früh zu verstellen, eine hohe Abgasrückführrate einzustellen, den Einspritzzeitpunkt nach spät zu verschieben und/oder einen Wert für Lambda von größer 1 einzustellen. Die vorgenannten Maßnahmen betreffend Ladungsbewegungsklappe und weiterer Betriebsparameter werden beispielsweise in ein Motorsteuergerät eingebunden und als Reparaturlösung im Kundendienst, beispielsweise bei der Inspektion, oder als regelmäßige Maßnahme im normalen Fahrbetrieb umgesetzt.Alternatively or additionally, the closure of the charge movement flap 36 in the second area 170 carried out in the course of repair or maintenance. In this case, the closing time is, for example, 15 minutes to 60 minutes, in particular 30 minutes. To further assist in the removal of coking at the intake valves, it has been found advantageous to simultaneously retard or retard the ignition timing, advance the intake camshaft, set a high exhaust gas recirculation rate, retard injection timing, and / or value for lambda greater than 1. The aforementioned measures concerning charge movement flap and further operating parameters are incorporated, for example, in an engine control unit and implemented as a repair solution in customer service, for example during the inspection, or as a regular measure in normal driving.
Zur Veranschaulichung der Wirkung dieses Verfahrens zur Reinigung der Einlassventile 20 von Verkokungsablagerungen wurde folgender Versuch durchgeführt: In einen Ottomotor mit vier Zylindern und je zwei Einlassventilen 20 pro Zylinder wurden bei den Zylindern eins bis drei je ein neues und ein mit starken Verkokungsablagerungen behaftetes Einlassventil 20 eingebaut. In Zylinder vier wurden zwei lediglich leicht verkokte, mit Platin beschichtete Einlassventile 20 eingebaut. Alle Einlassventile 20 wurden im Einbauzustand verwogen. Die entsprechend ermittelten Gewichte sind in der Tabelle von 17 in Zeile 146 in g angegeben. Der Ottomotor wurde bei geschlossener Ladungsbewegungsklappe im zweiten Bereich 170 des Last-Drehzahl-Kennfeldes für 30 min betrieben. Anschließend wurden die Einlassventile 20 wieder verwogen. Die hierbei ermittelten Gewichte sind in der Tabelle von 17 in Zeile 148 in g angegeben. Es ergibt sich anschaulich, dass die mit Verkokungsablagerung versehenen Einlassventile 20 deutlich an Gewicht verloren haben, was bedeutet, dass durch den vorgenannten Motorbetrieb die auf diesen Einlassventilen 20 abgelagerten Rückstände nahezu vollständig verascht wurden. Diese Veraschung ist vermutlich wenigstens teilweise auf erhöhte Temperaturen der Einlassventile auf über 380°C zurück zu führen. Dagegen ist eine nur geringe Gewichtszunahme bei den im Neuzustand eingebauten Einlassventilen zu beobachten, was bedeutet, dass sich keine wesentlichen Verkokungsablagerungen beim Betrieb des Motors bei den genannten Betriebsbedingungen aufbauen. In der Tabelle von 17 in Zeile 150 sind desweiteren Gewichte in g angegeben, die sich nach einer weiteren mechanischen Reinigung derjenigen Einlassventile 20 ergeben, die mit Verkokungsablagerungen eingebaut wurden. Es ist ersichtlich, dass die mechanische Reinigung nur unwesentliche Gewichtsabnahmen bewirkt, was bedeutet, dass nach der o. g. Heißmaßnahme nur wenig Verkokungsablagerungen auf den Einlassventilen 20 zurück bleiben. Eine weitere Verstärkung des Reinigungseffektes erzielt man dadurch, dass während des Betriebs mit den o. g. Einstellungen eine Kühlwassertemperatur erhöht wird.To illustrate the effect of this method for cleaning the intake valves 20 of coking deposits, the following experiment was carried out: a gasoline engine with four cylinders and two inlet valves each 20 For each cylinder one to three new and one strong coking deposits were introduced per cylinder 20 built-in. In cylinder four, two were only slightly coked, platinum-coated inlet valves 20 built-in. All intake valves 20 were weighed in the installed state. The corresponding determined weights are in the table of 17 in line 146 indicated in g. The gasoline engine was in the second area with closed charge movement flap 170 operated the load-speed map for 30 min. Subsequently, the intake valves 20 weighed again. The weights determined in this case are in the table of 17 in line 148 indicated in g. It can be seen clearly that the intake valves provided with coking deposit 20 have significantly lost weight, which means that by the aforementioned engine operation on these intake valves 20 deposited residues were almost completely ashed. This incineration is believed to be due at least in part to elevated inlet valve temperatures above 380 ° C. In contrast, only a slight increase in weight is observed in the intake valves installed in the new state, which means that no significant coking deposits build up during operation of the engine under the operating conditions mentioned. In the table of 17 in line 150 Furthermore, weights are given in g, which after a further mechanical cleaning of those intake valves 20 revealed that were built with coking deposits. It can be seen that the mechanical cleaning causes only insignificant weight decreases, which means that after the above-mentioned hot action only a few coking deposits on the intake valves 20 stay behind. A further enhancement of the cleaning effect is achieved by increasing a cooling water temperature during operation with the above-mentioned settings.
Eine weitere Maßnahme gegen betriebsbeeinträchtigende Verkokungsablagerungen der Einlassventile 20 liegt darin, in Schubphasen eines Kraftfahrzeuges, das mit dem Ottomotor mit Direkteinspritzung versehen ist, eine im Ansaugkanal angeordnete Drosselklappe zu öffnen. Dies vermeidet ein potentielles Druckgefälle zwischen Brennraum und Einlasstrakt.Another measure against operationally affecting coking deposits of the intake valves 20 is to open in coasting phases of a motor vehicle, which is provided with the gasoline engine with direct injection, arranged in the intake throttle. This avoids a potential pressure gradient between combustion chamber and inlet tract.
In der Kurbelgehäuseentlüftung 62 (1) wird zweckmäßigerweise Öl, welches in den Blow-By-Gasen 60 enthalten ist, abgeschieden. Eine zusätzliche oder verstärkte Ölabscheidung beeinflusst die vorgenannten Maßnahmen gegen die Verkokung des Einlassventils weiter positiv, da weniger potentiell ablagerungsfähige Anteile durch den Einlasskanal 18 am Einlassventil 20 vorbei strömen.In the crankcase breather 62 ( 1 ) is expediently oil, which in the blow-by gases 60 contained, deposited. An additional or enhanced oil separation further positively influences the aforementioned measures against the coking of the intake valve, as less potentially depositable portions through the intake passage 18 at the inlet valve 20 flow past.
Eine weitere Maßnahme zum Abbau von Verkokungsablagerungen betrifft das Eindosieren bzw. Einspritzen ein Verkokungsablagerungen lösendes Mittel in den Ansaugkanal während des Laufes der Brennkraftmaschine, so dass diese das entsprechende Einlassventil 20 benetzen und Verkokungen lösen. Dieses Einspritzen kann mit einer zusätzlichen Einspritzeinrichtung beispielsweise temporär während des normalen Betriebes der Brennkraftmaschine erfolgen. Dadurch werden während des Betriebs der Brennkraftmaschine Ablagerungen am Einlassventil in solchem Umfang abgebaut, dass eine betriebsbedingte Verkokung der Einlassventile keinen negativen Einfluss auf die Betriebssicherheit und das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine zeigt. Statt dessen oder zusätzlich ist es vorgesehen, dass im Rahmen von Reparatur- oder Wartungsarbeiten die Brennkraftmaschine stationär betrieben wird, beispielsweise zu Mess- oder Prüfzwecken, und gleichzeitig in der Werkstatt während dieses Betriebes Verkokungslöser in den Ansaugkanal 18 eingespritzt bzw. eindosiert werden. Auf diese Weise werden ggf. vorhandene Vorkokungsablagerungen regelmäßig entfernt, so dass diese keine solchen Ausmaße annehmen können, dass sie den Betrieb der Brennkraftmaschine beeinträchtigen. Das Verkokungsablagerungen lösende Mittel wird beispielsweise über einen Flansch für ein Trennblech in den Ansaugkanal eindosiert oder eingespritzt.Another measure for reducing coking deposits relates to metering or injecting a coking deposits releasing agent into the intake passage during the course of the internal combustion engine, so that these the corresponding inlet valve 20 moisten and loosen coking. This injection can be done with an additional injection device, for example temporarily during normal operation of the internal combustion engine. As a result, deposits are reduced at the intake valve to such an extent during operation of the internal combustion engine that an operational coking of the intake valves shows no negative impact on the reliability and performance of the internal combustion engine. Instead, or in addition, it is envisaged that in the context of repair or maintenance work, the internal combustion engine is operated stationary, for example, for measuring or testing purposes, and at the same time in the workshop during this operation coking in the intake 18 be injected or metered. In this way, possibly existing Vorkokungsablagerungen be removed regularly, so that they can not take such an extent that they affect the operation of the internal combustion engine. The coking deposits releasing agent is metered or injected, for example via a flange for a separating plate in the intake passage.
Es hat sich ferner als besonders vorteilhaft erwiesen, einen Kontakt von Öl, welches kein Verkokungen lösendes Additiv enthält, mit dem Einlassventil so weit wie möglich zu verringern, denn es hat sich in überraschender Weise herausgestellt, dass dadurch ein Aufbau von Verkokungsschichten auf den Einlassventilen über einen Großteil des üblichen Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine verhindert oder zumindest erheblich reduziert ist. Hierzu ist die Ventilschaftabdichtung derart ausgebildet, dass sie eine Öldurchlässigkeit kleiner 0,003 g/h aufweist. Eine weitere vorteilhafte Reduzierung der mit dem Einlassventil in Kontakt kommenden Ölmenge erzielt man dadurch, dass jeweilige Kolbenringpakete von Arbeitskolben der Brennkraftmaschine derart ausgebildet sind, dass in den Brennraum zurückgeführtes Öl einen Wert von kleiner 3 g/h pro Arbeitszylinder bei Nenndrehzahl aufweist, und/oder dass der Ölabscheider der Kurbelgehäuseentlüftung derart ausgebildet ist, dass dieser eine Öldurchlässigkeit von kleiner 5 g/h aufweist.It has also been found to be particularly advantageous to reduce the contact of oil containing no coking solubilizing additive with the inlet valve as much as possible, because it has surprisingly been found that thereby a buildup of coking on the inlet valves over a large part of the usual operating range of the internal combustion engine is prevented or at least considerably reduced. For this purpose, the valve stem seal is designed such that it has an oil permeability of less than 0.003 g / h. A further advantageous reduction of the amount of oil coming into contact with the inlet valve is achieved in that respective piston ring packages of working piston of the internal combustion engine are designed such that oil returned to the combustion chamber has a value of less than 3 g / h per working cylinder at rated speed, and / or in that the oil separator of the crankcase ventilation is designed such that it has an oil permeability of less than 5 g / h.
19 zeigt beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventilschaftabdichtung 172 für einen Ventilschaft 22 eines Einlassventiles. Diese Ventilschaftabdichtung 172 umfasst einen am Ventilschaft 22 anliegende Dichtstelle 174 mir Radius R und schließt an einer Seite der Dichtstelle 174 mit dem Ventilschaft 22 einen Winkel α ein. Ferner wirkt die Ventilschaftabdichtung 172 mit einer Feder 176 und zusätzlichen Abstützungen 178 zusammen. Die Öldurchlässigkeit der Ventilschaftabdichtung 172 wird über die Optimierung der Parameter α, R und Federkraft der Feder 176 eingestellt. Eine Reduzierung von toleranzbedingten Streuungen der Öldurchlässigkeitswerte erzielt man durch die zusätzlichen Abstützungen 178, welche jeder Ventilschaftabdichtung 172 paarweise zugeordnet sind. 19 shows an example of a preferred embodiment of a valve stem seal according to the invention 172 for a valve stem 22 an inlet valve. This valve stem seal 172 includes one on the valve stem 22 fitting sealing point 174 I radius R and closes on one side of the sealing point 174 with the valve stem 22 an angle α. Furthermore, the valve stem seal acts 172 with a spring 176 and additional supports 178 together. The oil permeability of the valve stem seal 172 is about optimizing the parameters α, R and spring force of the spring 176 set. A reduction of tolerance-related variations of the oil permeability values is achieved by the additional supports 178 which is each valve stem seal 172 assigned in pairs.
