DE102004017989B4 - Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (10) mit Kraftstoffdirekteinspritzung bei interner Rückhaltung von großen Restgasraten, bei welchemeinem Brennraum (18) Verbrennungsluft zugeführt wird; in den Brennraum (18) mittels eines Kraftstoffinjektors (20) Kraftstoff eingespritzt wird; undein in dem Brennraum (18) gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels einer Zündkerze (26) zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt ZT gezündet wird, wobei eine erste Kraftstoffmenge in einer Voreinspritzung Min einem Ansaughub der Brennkraftmaschine (10) in den Brennraum (18) eingespritzt wird, mit welcher im Wesentlichen in dem gesamten Brennraum (18) ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch mit λ > 1 gebildet wird; undanschließend eine zweite Kraftstoffmenge in einer Haupteinspritzung Munmittelbar vor dem Zündzeitpunkt ZT in den Brennraum (18) eingespritzt wird, mit welcher im Bereich der Zündkerze (26) ein geschichtetes, fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit λ < 1 gebildet wird und die Haupteinspritzung MS als Mehrfacheinspritzung mit mehreren Schichteinspritzungen in zeitlich kurzer Abfolge durchgeführt wird und die Haupteinspritzung Mals Doppeleinspritzung mit zwei Schichteinspritzungen durchgeführt wird und der Zündzeitpunkt ZT nach der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung Mliegt und das Ende der ersten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung Ms etwa 2°KW bis 10°KW vor dem Zündzeitpunkt ZT liegt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, insbesondere zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung bei hohen Restgasraten oder sehr magerem Ladungsgemisch.
- Die
WO 01/ 09 500 A1 DE 101 49 236 A1 offenbaren jeweils ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei welchem einem Brennraum Verbrennungsluft zugeführt wird und in den Brennraum mittels eines Kraftstoffinjektors Kraftstoff eingespritzt wird. Ein im Brennraum gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittels einer Zündkerze zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt gezündet, wobei eine erste Kraftstoffmenge in einem Ansaughub der Brennkraftmaschine in den Brennraum eingespritzt wird, mit welcher im Wesentlichen in dem gesamten Brennraum ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch λ > 1 gebildet wird. Anschließend wird eine zweite Kraftstoffmenge eingespritzt, mit welcher im Bereich der Zündkerze ein geschichtetes, fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch λ < 1 gebildet wird. Des Weiteren ist jeweils eine externe Rückführung von Verbrennungsgasen vorgesehen. - Bei der
DE 699 31 301 T2 ist dagegen eine interne Rückhaltung von Restgasen vorgesehen. - Die
DE 198 10 466 A1 offenbart eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung, die wahlweise mit Ladungsschichtung oder homogen betrieben wird. Die Einlass- und Auslassventile werden mit motorbetriebszustandsabhängig variablen Steuerzeiten in ihre Öffnungs- und/oder Schließstellungen zur Abgastemperaturanhebung und/oder für eine interne Abgasrückführung und/oder zur Erzeugung einer Ladungsbewegung gesteuert. - Bei Ottomotoren mit Saugrohreinspritzung sowie bei in homogener Betriebsweise betriebenen direkteinspritzenden Ottomotoren kann durch eine interne Restgasrückhaltung oder eine externe Rückführung von Verbrennungsgasen eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erzielt werden. Dies ist in der sogenannten Entdrosselung begründet. Darunter versteht man die Reduzierung der Ladungswechselarbeit durch eine Erhöhung des Saugrohrdrucks. Die Erhöhung des Saugrohrdrucks wird möglich, da sich durch das Wiederansaugen von Restgas die Gesamtladung erhöht und daher eine größere Luftmenge während des Ansaughubs in den Brennraum gelangen muss. Je größer die rückgeführte Restgasmenge, umso höher wird die Gesamtladung im Brennraum und damit auch der benötigte Saugrohrdruck. Begrenzt wird die mögliche Abgasrückführrate durch die sich mit steigendem Restgasgehalt verschlechternde Verbrennungsstabilität.
- Ein weiterer Vorteil von Abgasrückführung oder -rückhaltung ist das Absenken der Brennraumtemperatur durch die Anwesenheit von Inertgas während der Verbrennung. Das Inertgas wird während der Verbrennung vom heißen Verbrennungsgas erwärmt und entzieht dabei dem Verbrennungsgas entsprechend Energie. Die geringere Brennraumtemperatur reduziert die Bildung von Stickoxiden deutlich, da die Bildung von Stickoxiden in erster Linie von der Temperatur abhängt. Hohe Temperaturen und die Anwesenheit von Sauerstoff begünstigen die Stickoxidbildung.
- Ein Betrieb eines Ottomotors mit magerem Ladungsgemisch ermöglicht ebenfalls eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Auch in diesem Fall erhöht sich durch die größere angesaugte Luftmasse, die hier allerdings nur aus Frischluft besteht, die Ladungsmenge und somit der Saugrohrdruck. Das bei der Verbrennung entstehende Moment wird durch die eingespritzte Kraftstoffmenge vorgegeben, reduziert um den niedrigeren Verbrennungswirkungsgrad bei magerer Verbrennung.
- Durch den Sauerstoffüberschuss bei der Verbrennung wird die Bildung von Stickoxiden begünstigt. Diese können aufgrund der Anwesenheit von Sauerstoff im Verbrennungsgas von einem 3-Wege-Katalysator nicht zu Stickstoff und Sauerstoff reduziert werden und müssen durch einen NOx-Speicherkat oder dergleichen aufwändige Abgasreinigungstechnologien beseitigt werden. Aus diesem Grund muss die Bildung von Stickoxiden schon während der Verbrennung minimiert werden, was hauptsächlich durch ein Absenken der Brennraumtemperatur erreicht werden kann. Die Brennraumtemperatur sinkt mit steigendem Luftüberschuss; eine magere Betriebsart muss also mit möglichst hohem Luftüberschuss betrieben werden.
- Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine vorzusehen, welches auch bei interner Rückhaltung von großen Restgasraten die Verbrennung im Brennraum stabilisiert und die Stickoxidemission reduziert.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 6.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung bei interner Rückhaltung von großen Restgasraten wird einem Brennraum Verbrennungsluft zugeführt; in den Brennraum wird mittels eines Kraftstoffinjektors Kraftstoff eingespritzt; und ein in dem Brennraum gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittels einer Zündkerze zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt gezündet. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Voreinspritzung einer ersten Kraftstoffmenge in einem Ansaughub der Brennkraftmaschine in den Brennraum eingespritzt wird, mit welcher im Wesentlichen in dem gesamten Brennraum ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch (λ > 1) gebildet wird; und dass anschließend eine Haupteinspritzung einer zweiten Kraftstoffmenge unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt in den Brennraum eingespritzt wird, mit welcher im Bereich der Zündkerze eine geschichtete, fette Kraftstoff-Luft-Wolke (λ < 1) gebildet wird.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge auf zwei Einspritzmengen aufgeteilt. Die Voreinspritzung erfolgt im Ansaughub der Brennkraftmaschine, um im gesamten Brennraum ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zu bilden. Mit der Haupteinspritzung im Arbeitshub der Brennkraftmaschine wird unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt ein geschichtetes, fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch im Bereich der Zündkerze gebildet, sodass selbst bei sehr späten Zündzeitpunkten eine sichere Entflammung dieser Ladungswolke ermöglicht wird. Außerdem wird durch die geschichtete Haupteinspritzung unter hohem Druck im Bereich der Zündkerze eine verstärkte Turbulenz erzeugt. Durch die homogene, magere Voreinspritzung wird ein höherer Luftüberschuss bereit gestellt, was eine Reduzierung der Stickoxidemission bewirkt, und die geschichtete, fette Haupteinspritzung verbessert die Verbrennungsstabilität bei gleich bleibender Laufruhe der Brennkraftmaschine. Auf diese Weise kann der Vorteil der Kraftstoffersparnis durch einen Betrieb der Brennkraftmaschine bei hohen Restgasraten optimiert werden.
- Dabei wird die Haupteinspritzung als Mehrfacheinspritzung mit mehreren Schichteinspritzungen in zeitlich kurzer Abfolge durchgeführt. Durch diese Mehrfacheinspritzung wird die Durchmischung des geschichtet eingespritzten Kraftstoffes mit der Frischluft und dem Restgas verbessert, die Turbulenz im Bereich der Zündkerze erhöht und damit die Verbrennung weiter stabilisiert.
- Des Weiteren wird die Haupteinspritzung als Doppeleinspritzung mit zwei Schichteinspritzungen durchgeführt. Der Zündzeitpunkt liegt nach der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung und das Ende der ersten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung liegt etwa 2°KW bis 10°KW vor dem Zündzeitpunkt.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Voreinspritzung bei hohen Restgasraten ein leicht mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch, insbesondere ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit λ ≈ 1,3 im Brennraum erzeugt wird. Bei magerer Betriebsweise der Brennkraftmaschine wird, abhängig von dem maximal erreichbaren Luftüberschuss vorzugsweise ein deutlich magereres Ladungsgemisch erzeugt.
- Im Fall des Betriebs der Brennkraftmaschine bei hohen Restgasraten sollte das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach der zweiten Schichteinspritzung gemittelt über den gesamten Brennraum bevorzugt stöchiometrisch (λ = 1), im Fall des homogenen Magerbetriebs der Brennkraftmaschine ist dieses hingegen bevorzugt mager.
- Der Zündzeitpunkt entspricht dem üblichen Zündzeitpunkt in einer herkömmlichen homogenen Betriebsart der Brennkraftmaschine, d.h. er liegt je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bevorzugt zwischen 0°KW und 35°KW vor dem oberen Zünd-Totpunkt.
- In einer noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auch die Voreinspritzung als Mehrfacheinspritzung mit mehreren Homogeneinspritzungen durchgeführt. Durch diese Maßnahme wird die Homogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches im gesamten Brennraum weiter verbessert.
- Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen:
-
1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch einen Zylinder einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei welcher das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann; -
2 ein schematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs der Brennkraftmaschine von1 , aufgetragen über dem Kurbelwinkel, gemäß der vorliegenden Erfindung; -
3 ein schematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs der Brennkraftmaschine von1 , aufgetragen über dem Kurbelwinkel, gemäß der vorliegenden Erfindung; -
4 ein schematisches Diagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs der Brennkraftmaschine von1 , aufgetragen über dem Kurbelwinkel, gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
5 ein schematisches Diagramm eines vierten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs der Brennkraftmaschine von1 , aufgetragen über dem Kurbelwinkel, gemäß der vorliegenden Erfindung. -
1 zeigt stark vereinfacht einen Zylinder12 einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine10 mit Kraftstoffdirekteinspritzung. In dem Zylinder12 wird ein Brennraum18 durch einen Kolben14 und einen den Zylinder12 verschließenden Zylinderkopf16 begrenzt. Im Zylinderkopf16 ist zentral ein Kraftstoffinjektor20 angeordnet, mit welchem durch eine Düsenöffnung22 Kraftstoff in den Brennraum18 eingespritzt werden kann. Eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt) bestimmt während einer Startphase der Brennkraftmaschine10 u.a. die Einspritzzeitpunkte des Kraftstoffes mit den zugehörigen Kraftstoffmengen und einen Zündzeitpunkt, an dem mittels einer Zündkerze26 oder dergleichen ein im Brennraum gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird. - Bei der Freigabe der Düsenöffnung
22 des Kraftstoffinjektors20 wird der Kraftstoff in Form eines Kegelstrahls24 mit einem Öffnungswinkel zwischen 70° und 110° in den Brennraum18 eingespritzt. Die Positionierung der Zündkerze26 im Brennraum18 ist derart gewählt, dass die Elektroden28 der Zündkerze26 durch den eingespritzten Kraftstoffkegel24 nicht benetzt werden. - Die in
1 dargestellte Brennkraftmaschine10 arbeitet vorzugsweise nach dem Viertakt-Prinzip.In einem ersten Takt eines Arbeitsspiels der Brennkraftmaschine10 , dem sogenannten Ansaughub, wird dem Brennraum18 durch einen Einlasskanal (nicht dargestellt) Verbrennungsluft zugeführt. Dabei bewegt sich der Kolben14 in einer Abwärtsbewegung bis zu einem unteren TotpunktUT . In einem weiteren Kompressionshub der Brennkraftmaschine10 bewegt sich der Kolben14 in einer Aufwärtsbewegung vom unteren TotpunktUT bis zu einem oberen Zünd-TotpunktZOT . In einem nachfolgenden Expansionshub bewegt sich der Kolben14 in einer Abwärtsbewegung wieder bis zu einem unteren TotpunktUT ; und in einem vierten Ausschiebehub fährt der Kolben14 in einer Aufwärtsbewegung bis zu einem oberen TotpunktOT , um dabei die Abgase aus dem Brennraum18 auszuschieben. - Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, eine Einspritzstrategie für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, die eine externe Rückführung oder interne Rückhaltung von großen Restgasraten oder den Betrieb bei einem sehr mageren Ladungsgemisch erlaubt, um eine möglichst hohe Kraftstoffersparnis zu erzielen. Hierbei sollen gleichzeitig die Verbrennung stabilisiert, die Laufruhe beibehalten und die Stickoxidemission reduziert werden.
- Anhand der Darstellungen der
2 bis5 werden verschiedene bevorzgte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Dabei sind jeweils die Einspritzvorgänge ES der Brennkraftmaschine10 über dem Kurbelwinkel °KW aufgetragen. - Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Aufteilung des eingespritzten Kraftstoffs in zwei Teile, nämlich eine homogene Voreinspritzung
MH und eine geschichtete HaupteinspritzungMS . Zunächst wird im Ansaughub der Brennkraftmaschine10 eine erste Kraftstoffmenge in einer VoreinspritzungMH eingespritzt, sodass im gesamten Brennraum18 ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis λ > 1 gebildet wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Homogeneinspritzungen wird bei hohen Restgasraten im Brennraum18 ein leicht mageres Gemisch, bevorzugt mit einem Kraftstoff-Luft-Verhältnisλ von etwa 1,3 gebildet. Bei magerer Betriebsweise der Brennkraftmaschine wird in Abhängigkeit von dem maximal erreichbaren Luftüberschuss ein deutlich magereres Gemisch gebildet. - Kurz vor dem Zündzeitpunkt
ZT , welcher dem üblichen Zündzeitpunkt bei einer homogenen Betriebsart der Brennkraftmaschine10 entspricht und welcher je nach Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zwischen 0°KW und etwa 35°KW vor dem oberen Zünd-Totpunkt (ZOT ) liegt, wird unmittelbar vor dem ZündzeitpunktZT eine zweite Kraftstoffmenge in einer HaupteinspritzungMS in den Brennraum18 als Schichteinspritzung eingespritzt. Da der ZündzeitpunktZT von der Leerlaufregelung, der Klopfregelung oder anderen Regelungseingriffen beeinflusst werden kann, muss der Einspritzzeitpunkt der HaupteinspritzungMS an den ZündzeitpunktZT gekoppelt sein. Diese Koppelung erfolgt über einen bedatbaren, vom Betriebspunkt abhängigen Abstandswinkel Δ zwischen dem Ende der geschichteten HaupteinspritzungMS und dem Zündzeitpunkt.ZT . Dieser AbstandswinkelΔ liegt bevorzugt in einem Kurbelwinkelbereich von 2°KW bis 10°KW vor dem ZündzeitpunktZT . - Zweck dieser geschichteten Haupteinspritzung
MS ist die Bildung einer leicht fetten (λ < 1, z.B. λ ≈ 0,8), trotz des hohen Restgasgehaltes im Brennraum18 sicher entflammbaren Ladungswolke30 in der Nähe der Zündkerze26 zum ZündzeitpunktZT . Durch die Schaffung optimaler Bedingungen an der Zündkerze26 zum ZündzeitpunktZT wird eine hohe Entflammungssicherheit erreicht. Aus diesem Bereich kann sich dann die Flammenfront in die Bereiche des Brennraums18 fortsetzen, in denen das Ladungsgemisch zwar brennbar, aber aufgrund der hohen Restgasrate nicht sicher zündfähig ist. - Bei direkteinspritzenden Ottomotoren mit strahlgeführtem Brennverfahren ist die Ausbildung der Ladungswolke
30 in erster Linie von der Strahlausbildung abhängig und somit von der Kolbenposition und der Brennrauminnenströmung unabhängig. Die Ausbildung des Einspritzstrahls hängt vor allem von der Form der Einspritzdüse22 sowie dem Einspritzdruck ab. - Durch das in
2 veranschaulichte und oben beschriebene Einspritzverfahren gemäß der Erfindung wird einerseits durch die homogene VoreinspritzungMH ein hoher Luftüberschuss im Brennraum erzielt, was trotz einer mageren Betriebsart zu einer Reduzierung der Stickoxidemission führt, und andererseits wird durch die geschichtete HaupteinspritzungMS zum ZündzeitpunktZT eine sicher entflammbare Ladungswolke im Bereich der Zündkerze26 zur Verfügung gestellt, was trotz eines hohen Restgasgehalts im Brennraum18 zu einer stabilen Verbrennung und einer Verringerung der Brennraumtemperatur führt. Auf diese Weise kann somit ein Betrieb der Brennkraftmaschine mit hohem Restgasgehalt oder sehr magerem Ladungsgemisch durchgeführt werden, bei dem die Kraftstoffersparnisse optimiert und gleichzeitig die Stickoxidemission reduziert ist. - Vorzugsweise ist das Kraftstoff-Luft-Verhältnis λ nach der geschichteten Haupteinspritzung
MS gemittelt über den gesamten Brennraum18 im Fall von hohen Restgasgehalten stöchiometrisch (λ ≈ 1). Bei einem homogenen Magerbetrieb der Brennkraftmaschine10 ist dieses Kraftstoff-Luft-Verhältnis dagegen mager. - Während im ersten Ausführungsbeispiel von
2 die geschichtete HaupteinspritzungMS in Form einer Einfacheinspritzung erfolgte, wird die geschichtete HaupteinspritzungMS im zweiten Ausführungsbeispiel von3 unmittelbar vor dem ZündzeitpunktZT als Doppeleinspritzung mit einer ersten und einer zweiten Schichteinspritzung innerhalb weniger Millisekunden durchgeführt. Durch die getaktete Ausführung der geschichteten HaupteinspritzungMS als Mehrfacheinspritzung wird die Gemischbildung der fetten Ladungswolke30 im Bereich der Zündkerze26 aufgrund einer besseren Durchmischung des Kraftstoffdampfes mit der Frischluft und damit auch die Laufruhe der Brennkraftmaschine10 weiter verbessert. Außerdem wird durch die Mehrfacheinspritzung auch die Turbulenz im Bereich der Zündkerze26 erhöht und somit die Verbrennung weiter stabilisiert. - Wie in
3 angedeutet, kann der ZündzeitpunktZT im Fall einer geschichteten DoppeleinspritzungMS entweder erst nach der zweiten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS oder aber zwischen der ersten und der zweiten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS liegen. Der Einspritzzeitpunkt der HaupteinspritzungMS ist dabei derart an den ZündzeitpunktZT gekoppelt, dass der AbstandswinkelΔ zwischen dem Ende der ersten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS und dem Zündzeitpunkt in Abhängigkeit vom Betriebspunkt bevorzugt etwa 2°KW bis etwa 10°KW beträgt. - Die übrigen Aspekte des zweiten Ausführungsbeispiels und die mit diesem Verfahren erzielbaren Vorteile entsprechen jenen des ersten Ausführungsbeispiels von
2 . - Während im zweiten Ausführungsbeispiel die Haupteinspritzung
MS als Doppeleinspritzung mit einer ersten und einer zweiten Schichteinspritzung ausgeführt wird, wird die HaupteinspritzungMS im dritten Ausführungsbeispiel von4 als Dreifacheinspritzung mit einer ersten, einer zweiten und einer dritten Schichteinspritzung durchgeführt. Der AbstandswinkelΔ zwischen dem Ende der ersten Schichteinspritzung und dem ZündzeitpunktZT beträgt auch in diesem Fall bevorzugt etwa 2°KW bis etwa 10°KW. - Wie in
4 dargestellt, erfolgt die ZündungZT wahlweise zwischen der ersten und der zweiten oder zwischen der zweiten und der dritten Schichteinspritzung der geschichteten HaupteinspritzungMS oder wahlweise auch erst nach der dritten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS . - Das in
5 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel von4 dadurch, dass auch die homogene VoreinspritzungMH als Mehrfacheinspritzung, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Doppeleinspritzung, ausgeführt wird. Durch diese homogene Doppeleinspritzung wird die Homogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches im gesamten Brennraum weiter verbessert. - Es sei an dieser Stelle ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese homogene Mehrfacheinspritzung
MH von5 auch mit allen anderen gezeigten Ausführungsbeispielen kombiniert werden kann, ohne dass dies explizit dargestellt ist. - Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung. Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen insbesondere in der Stabilisierung der Verbrennung bei hohen Restgasraten im Brennraum durch externe Abgasrückführung oder interne Abgasrückhaltung durch geeignete Ventilsteuerzeiten; der Stabilisierung der Verbrennung bei Betrieb mit magerem Ladungsgemisch; der Einsparung von Kraftstoff durch die Reduzierung der Ladungswechselarbeit durch Entdrosseln mittels externer Abgasrückführung oder interner Abgasrückhaltung; der Einsparung von Kraftstoff durch eine Reduzierung der Ladungswechselarbeit durch Entdrosseln mittels magerem Betrieb der Brennkraftmaschine; und der Reduzierung der Stickoxidbildung durch Absenken der Brennraumtemperatur durch die Anwesenheit erhöhter Inertgasmengen bzw. durch die Verbrennung mit erhöhtem Luftüberschuss.
Claims (6)
- Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (10) mit Kraftstoffdirekteinspritzung bei interner Rückhaltung von großen Restgasraten, bei welchem einem Brennraum (18) Verbrennungsluft zugeführt wird; in den Brennraum (18) mittels eines Kraftstoffinjektors (20) Kraftstoff eingespritzt wird; und ein in dem Brennraum (18) gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch mittels einer Zündkerze (26) zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt ZT gezündet wird, wobei eine erste Kraftstoffmenge in einer Voreinspritzung MH in einem Ansaughub der Brennkraftmaschine (10) in den Brennraum (18) eingespritzt wird, mit welcher im Wesentlichen in dem gesamten Brennraum (18) ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch mit λ > 1 gebildet wird; und anschließend eine zweite Kraftstoffmenge in einer Haupteinspritzung MS unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt ZT in den Brennraum (18) eingespritzt wird, mit welcher im Bereich der Zündkerze (26) ein geschichtetes, fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch mit λ < 1 gebildet wird und die Haupteinspritzung MS als Mehrfacheinspritzung mit mehreren Schichteinspritzungen in zeitlich kurzer Abfolge durchgeführt wird und die Haupteinspritzung MS als Doppeleinspritzung mit zwei Schichteinspritzungen durchgeführt wird und der Zündzeitpunkt ZT nach der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung MS liegt und das Ende der ersten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung Ms etwa 2°KW bis 10°KW vor dem Zündzeitpunkt ZT liegt.
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass durch die Voreinspritzung MH bei hohen Restgasraten ein leicht mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch, insbesondere ein Kraftstoff-Luft-Gemisch mit λ ≈ 1,3 im Brennraum (18) erzeugt wird. - Verfahren nach
Anspruch 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung MS gemittelt über den gesamten Brennraum (18) etwa stöchiometrisch mit λ ≈ 1 ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung MS gemittelt über den gesamten Brennraum (18) mager ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Zündzeitpunkt ZT zwischen 0°KW und etwa 35°KW vor einem oberen Zünd-Totpunkt ZOT liegt. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , dadurch gekennzeichnet, dass auch die Voreinspritzung MH als Mehrfacheinspritzung mit mehreren Homogeneinspritzungen durchgeführt wird.
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