DE102004026180A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (1) vorgeschlagen, das auf einfache Weise eine Erhöhung der Abgasenthalpie ermöglicht. Dabei wird Kraftstoff in ein Saugrohr (5) des Verbrennungsmotors (1) bei geschlossenem Einlassventil (10) vorgelagert. Eine Ventilüberschneidung zwischen einem Auslassventil (20) und einem Einlassventil (10) mindestens eines Zylinders (15) wird derart eingestellt, dass in einem Ansaugtakt mit Öffnen des Einlassventils (10) des mindestens einen Zylinders (15) des Verbrennungsmotors (1) das Auslassventil (20) des mindestens einen Zylinders (15) noch geöffnet ist, sodass der vorgelagerte Kraftstoff in einen Abgastrakt (25) des Verbrennungsmotors (1) gelangt und dort zusammen mit einer ebenfalls in den Abgastrakt (25) gelangten Spülluftmasse gezündet wird.A method is proposed for operating an internal combustion engine (1), which enables a simple increase of the exhaust gas enthalpy. In this case, fuel in a suction pipe (5) of the internal combustion engine (1) upstream with a closed inlet valve (10). A valve overlap between an exhaust valve (20) and an intake valve (10) of at least one cylinder (15) is adjusted such that in an intake stroke with opening of the intake valve (10) of the at least one cylinder (15) of the internal combustion engine (1) the exhaust valve (15) 20) of the at least one cylinder (15) is still open, so that the upstream fuel enters an exhaust tract (25) of the internal combustion engine (1) and is ignited there together with a scavenging air mass also in the exhaust tract (25).
Description
Stand der TechnikState of technology
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors nach der Gattung des Hauptanspruches aus.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of the main claim.
Es sind bereits Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bekannt, bei denen Kraftstoff in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors bei geschlossenem Einlassventil vorgelagert wird.It are already known methods for operating an internal combustion engine, in which fuel in a suction pipe of the internal combustion engine at upstream inlet valve is closed.
Es ist weiterhin bekannt, dass Motoren mit Abgasturboaufladung, insbesondere solche ohne variable Geometrie der Turbine des Abgasturboladers, beim Anfahren eine Drehmomentschwäche zeigen. Der vergleichsweise geringe Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors bei der Anfahrdrehzahl führt zu sehr schlechten Wirkungsgraden sowohl der Turbine als auch des Verdichters des Abgasturboladers. Die Folge ist ein vergleichsweise schwacher Ladedruckaufbau mit vergleichsweise geringem Drehmomentangebot im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors. Hierdurch kann für den Fall, dass der Verbrennungsmotor ein Fahrzeug antreibt, unter extremen Situationen wie beispielsweise einer steilen Passfahrt in großer Höhe mit zugeschalteten Nebenaggregaten ein Anfahren behindert werden.It It is also known that turbocharged engines, in particular those without variable geometry of the turbine of the exhaust gas turbocharger, at Start a torque weakness demonstrate. The comparatively low exhaust gas mass flow of the internal combustion engine at the starting speed leads To very bad efficiencies of both the turbine and the Compressor of the exhaust gas turbocharger. The consequence is a comparatively Low boost pressure build-up with comparatively low torque range in the lower speed range of the internal combustion engine. This can in the case, that the combustion engine drives a vehicle under extreme conditions Situations such as a steep pass at high altitude with switched on Ancillaries are hampered a startup.
Aus
der
Durch eine geeignet große Ventilüberschneidung, wie sie beispielsweise durch entsprechende Verstellung der Einlassnockenwelle oder der Auslassnockenwelle erreicht werden kann, sowie bei einem ausreichend positiven Druckgefälle zwischen dem Saugrohr und dem Abgastrakt vor der Turbine des Abgasturboladers ergibt sich die Möglichkeit einer nicht am internen Verbrennungsprozess, also dem Verbrennungsprozess in einem Zylinder des Verbrennungsmotors teilnehmenden Luftmasse, einer sogenannten Spülluftmasse, die zusammen mit dem durch die Nacheinspritzung in den Abgastrakt gelangten Kraftstoff mit Hilfe des Zündmittels im Abgastrakt gezündet wird. Auf diese Weise wird die Abgasenthalpie und damit der Wirkungsgrad des Abgasturboladers gesteigert. Außerdem lässt sich diese Weise ein gegebenenfalls vorhandener Katalysator im Abgastrakt schneller aufheizen.By a suitable big one Valve overlap, as for example by appropriate adjustment of the intake camshaft or the exhaust camshaft can be achieved, as well as at a sufficiently positive pressure gradient between the intake manifold and the exhaust tract upstream of the turbine of the exhaust gas turbocharger the possibility arises one not in the internal combustion process, ie the combustion process in a cylinder of the internal combustion engine participating air mass, a so-called scavenging air mass, which came together with the through the post-injection into the exhaust tract Fuel with the help of the ignition ignited in the exhaust system becomes. In this way, the exhaust enthalpy and thus the efficiency of the exhaust gas turbocharger increased. In addition, this way can be an optional heat existing catalyst faster in the exhaust tract.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Ventilüberschneidung zwischen einem Auslassventil und einem Einlassventil mindestens eines Zylinders derart eingestellt wird, dass in einem Ansaugtakt mit Öffnen des Einlassventils des mindestens einen Zylinders des Verbrennungsmotors das Auslassventil des mindestens einen Zylinders noch geöffnet ist, sodass der vorgelagerte Kraftstoff in einen Abgastrakt des Verbrennungsmotors gelangt und dort zusammen mit einer ebenfalls in den Abgastrakt gelangten Spülluftmasse gezündet wird. Auf diese Weise lässt sich die zur Erhöhung der Abgasenthalpie erforderliche Verbrennung eines Luft-/Kraftstoffgemisches im Abgastrakt des Verbrennungsmotors auch im Falle eines Verbrennungsmotors mit Saugrohreinspritzung realisieren.The inventive method for operating an internal combustion engine with the features of the main claim has in contrast the advantage that a valve overlap between an exhaust valve and an intake valve at least of a cylinder is adjusted such that in an intake stroke with open the intake valve of the at least one cylinder of the internal combustion engine the outlet valve of the at least one cylinder is still open, so that the upstream fuel enters an exhaust tract of the internal combustion engine and there along with one also in the exhaust tract arrived scavenging air ignited becomes. That way themselves to increase the exhaust enthalpy required combustion of an air / fuel mixture in the exhaust tract of the internal combustion engine also in the case of an internal combustion engine realize with intake manifold injection.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich.By in the subclaims listed activities are advantageous developments and improvements of the main claim specified method possible.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in Abhängigkeit eines vorgegebenen ersten Luft/Kraftstoffgemischverhältnisses für das im Abgastrakt zu verbrennende Luft-/Kraftstoffgemisch ein Sollwert für eine vorzulagernde Kraftstoffmenge gebildet wird. Auf diese Weise lässt sich auch für die Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches im Abgastrakt ein vorgegebenes Luft /Kraftstoffgemischverhältnis einhalten bzw. ein gewünschtes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis einstellen.Especially it is advantageous if in dependence a predetermined first air / fuel ratio for the in the exhaust tract to be burned air / fuel mixture a target value for a vorzulagernde Fuel quantity is formed. This way also works for the combustion comply with the air / fuel mixture in the exhaust system a predetermined air / fuel mixture ratio or a desired one Air / fuel mixture ratio to adjust.
Dabei kann in einfacher Weise die in den Abgastrakt gelangte Spülluftmasse abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors, insbesondere von Betriebsgrößen wie der Ventilüberschneidung, der Motordrehzahl und der Motorlast, ermittelt werden und abhängig von der ermittelten Spülluftmasse und dem vorgegebenen ersten Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis der Sollwert für die vorzulagernde Kraftstoffmenge gebildet werden.there can easily get the scavenging air mass into the exhaust tract dependent from the operating state of the internal combustion engine, in particular of operating variables such as the valve overlap, the Engine speed and engine load, are determined and dependent on the determined scavenging air mass and the predetermined first air / fuel mixture ratio of Setpoint for the vorzulagernde amount of fuel are formed.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der Hauptkraftstoff für die Verbrennung im mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors frühestens dann eingespritzt wird, wenn das Auslassventil des mindestens einen Zylinders im Ansaugtakt geschlossen ist. Auf diese Weise lässt sich die Einspritzung von Kraftstoff in das Saugrohr des Verbrennungsmotors trennen in eine erste Kraftstoffmenge, die für die Verbrennung im Abgastrakt vorgesehen ist, und in eine zweite oder Hauptkraftstoffmenge, die für die Verbrennung im mindestens einen Zylinder des Verbrennungsmotors vorgesehen ist.A further advantage results if the main fuel for combustion in the at least one cylinder of the internal combustion engine is injected at the earliest when the exhaust valve of the at least one cylinder is closed in the intake stroke is sen. In this way, the injection of fuel into the intake manifold of the internal combustion engine can be separated into a first amount of fuel provided for combustion in the exhaust tract and a second or main amount of fuel provided for combustion in the at least one cylinder of the internal combustion engine.
Für diese Trennung kann dabei ein Zeitabstand zwischen der Einspritzung des Hauptkraftstoffs und der Einspritzung des vorgelagerten Kraftstoffes gewählt werden, sodass die erste Kraftstoffmenge und die zweite Kraftstoffmenge voneinander unabhängig eingespritzt werden.For this Separation can be a time interval between the injection of the Main fuel and the injection of the upstream fuel, so that the first fuel quantity and the second fuel quantity independent from each other be injected.
Es kann jedoch in vorteilhafter Weise auch vorgesehen sein, dass der Hauptkraftstoff und der vorgelagerte Kraftstoff unmittelbar aufeinander folgend eingespritzt werden. In diesem Fall ist nur eine einzige Einspritzung für den Hauptkraftstoff und den vorgelagerten Kraftstoff erforderlich.It However, it can also be provided in an advantageous manner that the Main fuel and the upstream fuel directly to each other be injected following. In this case, only one Injection for the main fuel and the upstream fuel required.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn die gesamte in den mindestens einen Zylinder einzuspritzende Kraftstoffmenge abhängig von einem vorgegebenen zweiten Luft/Kraftstoffgemischverhältnis sowohl des im Abgastrakt als auch des im mindestens einen Zylinder zu verbrennenden Luft-/Kraftstoffgemisches vorgegeben wird. Auf diese Weise lässt sich trotz zweier unterschiedlicher Einspritzungen während eines Ansaugtaktes ein gesamtes vorgegebenes Luft-/Kraftstoffgemischverhältnis einregeln.One Another advantage arises when the whole in the at least a cylinder to be injected fuel quantity depending on a predetermined second air / fuel mixture ratio both of the exhaust tract and the at least one cylinder to be burned Air / fuel mixture is specified. This way, despite two different injections during an intake stroke adjust the entire predetermined air / fuel mixture ratio.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch im Abgastrakt durch ein Zündmittel gezündet wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das in den Abgastrakt gelangte Luft-/Kraftstoffgemisch auch tatsächlich verbrannt werden und damit die Abgasenthalpie erhöht werden kann.One Another advantage arises when the air / fuel mixture in Exhaust tract through an ignition means ignited becomes. In this way it is ensured that in the exhaust tract actually get burned and air thus the exhaust enthalpy increases can be.
Zeichnungdrawing
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
In
Gemäß dem Beispiel
nach
Erfindungsgemäß ist es
nun vorgesehen, dass über
das Einspritzventil
Dabei
kann z. B. für
das im Abgastrakt
Der
Spülluftmassenstrom
ist derjenige Luftmassenstrom, der während der Ventilüberschneidung,
also während
des Zustands des gleichzeitigen Öffnens
des Einlassventils
Weiterhin
ist es vorgesehen, dass der Kraftstoff für die Verbrennung im mindestens
einen Zylinder
Schließlich kann
es vorgesehen sein, dass die gesamte für den Ansaugtakt in den mindestens einen
Zylinder
In
Bei
Programmpunkt
Bei
Programmpunkt
Bei
Programmpunkt
Bei
Programmpunkt
Bei
Programmpunkt
Bei
Programmpunkt
Bei
Programmpunkt
Bei
Programmpunkt
Signalisiert
der Fahrer des Fahrzeugs einen Anfahrvorgang durch entsprechende
Betätigung
des Fahrpedals, so kann im volllastnahen Bereich und bei verhältnismäßig kleinen
Motordrehzahlen bspw. bis maximal 2200 Umdrehungen pro Minute zum
Zwecke der so genannten Liefergradoptimierung bzw. zum Zwecke der
Erzielung eines ausreichend hohen spontanen Drehmoments die Einlassnockenwelle
auf ihre frühestmögliche Position
verstellt werden bzw. das Einlassventil
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich
die Abgasenthalpie stromaufwärts
der Turbine
Das
erfindungsgemäße Verfahren
lässt sich auch
ohne Verwendung eines Katalysators und/oder ohne Verwendung eines
Zündmittels
realisieren. Die im Abgastrakt
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