DE102004059004A1 - Aufheizbetrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einer direkten Kraftstoffeinspritzung und einer Mehrfacheinspritzung, einem Kühlmittelkreislauf und einer Abgasrückführeinrichtung. Erfindungsgemäß wird der Kraftstoff als eine Vor-, Haupt- und gegebenenfalls als eine Nacheinspritzung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt, wobei die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur in einem Heizbrennverfahren betrieben wird. Ferner wird während der Heizbrennphase eine Schwerpunktlage der Verbrennung gegenüber einer Schwerpunktlage der Verbrennung im Normalbetrieb in Richtung spät verschoben. Zur Steigerung eines Wärmeübergangs in den Kühlmittelkreislauf wird während der Heizbrennphase die Voreinspritzung in Form von mindestens zwei Teilmengen vorgenommen, wobei die Einspritzung der Gesamtkraftstoffmenge derart erfolgt, dass die Schwerpunktlage der Verbrennung während der Heizbrennphase nach einem oberen Totpunkt liegt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Beim Betrieb von modernen Brennkraftmaschinen werden bei der Verbrennung, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen hohe Wirkungsgrade erzielt, so dass im Abgas der Brennkraftmaschine weniger Restwärme vorhanden ist als bei Brennkraftmaschinen mit einem schlechteren Wirkungsgrad. Daher vergeht bei den modernen Brennkraftmaschinen mehr Zeit, bis sich ein Kühlmedium eines Kühlmittelkreislaufes auf eine zum Betrieb einer Heizung notwendige Temperatur erwärmt hat. Die Einstellung bzw. Erreichung einer bestimmten Temperatur innerhalb des Kühlmittelkreislaufes ist notwendig, um daraus zur Aufheizung eines Insasseninnenraums genügend Wärme durch einen Heizungswärmetauscher abgeführt werden kann.
  • Üblicherweise treten bei der Verbrennung örtliche Spitzentemperaturen im Brennraum auf. Der Kühlmittelkreislauf dient zur Verhinderung einer thermischen Überlastung der eingesetzten Werkstoffe. Das verwendete Kühlmedium bzw. das Kühlmittel zirkuliert in einem Motorkühlsystem, um die überschüssige Wärme vom Motor abzuführen und den Motor auf einem Temperaturniveau für einen optimalen Wirkungsgrad zu halten. Das Kühlmittel besteht üblicherweise aus einer Mischung aus einem Kühlmittelkonzentrat und vorbehandeltem Wasser bzw. Trinkwasser. Die abzuführende Wärme eines Motors ist insbesondere vom Brennverfahren und vom gefahrenen Lastpunkt abhängig. Beispielsweise beträgt die abzuführende Kühlwärmemenge bezogen auf die effektive Leistung bei modernen aufgeladenen Dieselmotoren mit Direkteinspritzung gegenüber einem Ottomotor ohne Aufladung ca. ein Drittel. Diese begrenzte Kühlwärmmenge führt insbesondere während einer Aufwärmphase der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart bei niedrigen Außentemperaturen zu einer schlechten Heizleistung. Demnach ist ein zeitgemäßer Heizkomfort im Insasseninnenraum eines Fahrzeugs allenfalls durch eine zusätzliche Maßnahme, beispielsweise in Form eines Zusatzheizers zu erwarten. Andernfalls kann eine Kompensation der fehlenden Heizungswärme nicht erzielt werden.
  • Um aus Kosten-, Platz- bzw. Gewichtsgründen auf den Einsatz eines Zusatzheizers zu verzichten, werden innermotorische Maßnahmen zum Bewirken eines angemessenen Heizkomforts vorgeschlagen. Die Verschiebung des Schwerpunkts der Verbrennung ist eine bekannte Maßnahme, durch die eine Anhebung der Kühlmitteltemperatur erzielt werden kann. Die Schwerpunktlage der Verbrennung bzw. der Schwerpunkt der Verbrennung beschreibt auf Basis des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik jenen Zeitpunkt während der Verbrennung, bei dem etwa 50% der in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffmenge umgewandelt wurde. Als Lage der Verbrennung bzw. Verbrennungslage oder als Schwerpunktslage der Verbrennung wird üblicherweise die zugehörige Kurbelwinkelposition, d.h. eine Kurbelwinkelposition des Kolbens bezeichnet, bei der 50% der an der Verbrennung teilnehmenden Kraftstoffmenge in Wärme umgesetzt wurde. Die Schwerpunktlage der Verbrennung ist ebenfalls als Lage des 50%-Massenumsatzpunktes bekannt.
  • Aus der DE 101 55 339 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein Verbrennungsmotor derart betreiben wird, dass zum Erreichen oder Halten einer gewünschten Kühlmitteltemperatur ein Aufheizbetrieb einstellbar ist. In einem solchen Betrieb werden Betriebsparameter des Verbrennungsmotors bei Erfüllung angeforderter Leistungssollwerte für einen maximal möglichen Wärmeeintrag in das Kühlmittel und/oder das Abgas eingestellt. Dabei wird im Aufheizbetrieb eine Schwerpunktlage der Verbrennung gegenüber einer Schwerpunktlage der Verbrennung im Normalbetrieb in Richtung spät verschoben.
  • Da moderne Motoren zur Einhaltung zukünftiger Abgasnormen und zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs zunehmend mit einer Mehrfacheinspritzung betrieben werden, ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, bei dem mittels innermotorischer Maßnahmen ein verstärkter Wärmeübergang in einen Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine erzielt wird. Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zur Steigerung eines Wärmeübergangs in den Kühlmittelkreislauf während der Heizbrennphase die Voreinspritzung in Form von mindestens zwei Teilmengen vorgenommen wird. Die Einbringung der Voreinspritzung in mehreren Teilmengen, vorzugsweise in zwei Teilmengen, führt zu einer Anhebung der Ladungstemperatur im Brennraum, so dass eine höhere Verbrennungstemperatur bei einer nachfolgenden Haupteinspritzung eingestellt werden kann. Somit wird ein effektiver Wärmeeintrag in ein Kühlmedium des Kühlmittelkreislaufes gesteigert. Eine beachtlich schnellere Erwärmung der Brennraumwand durch eine erzielte höhere Verbrennungs temperatur wird erreicht. Das zeitliche Vorliegen der angestrebten Verbrennungstemperatur wird im Sinne der Erfindung abhängig von der Anzahl der Teilmengen der Voreinspritzung bewerkstelligt. Somit erfolgt erfindungsgemäß während der Heizbrennphase eine zeitlich gezielte Wärmefreisetzung des in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffes. Die Umstellung auf die Heizbrennphase führt mindestens zu einer 40%-Steigerung des Wärmeübergangs in den Kühlmittelkreislauf. Dadurch kann das Kühlmittel schnell erwärmt werden. Das führt zu einer raschen und angemessenen Beheizung des Insasseninnenraums, ohne dass es eines zusätzlichen Heizers bedarf. Vorzugsweise wird eine Kraftstoffnacheinspritzung in einem Leerlauf-Drehzahlbereich vorgenommen. Hierdurch ist während der Heizbrennphase ein stabiler Betrieb der Brennkraftmaschine gewährleistet.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung werden während der Heizbrennphase die Teilmengen der Voreinspritzung in einem Bereich von 30°KW vor dem oberen Totpunkt bis 5°KW nach dem oberen Totpunkt, vorzugsweise in einem Bereich von 25°KW bis 5°KW vor dem oberen Totpunkt in den Brennraum eingebracht. Durch das erfindungsgemäße Timing der Voreinspritzmengen wird eine gezielte Steigerung der Verbrennungstemperatur und somit ein verstärkter Wärmeübergang durch die Brennraumwandung auf das Kühlmittel bewirkt. Im Hinblick auf einen im Sinne der Erfindung vorteilhaft bezweckten Wärmeeintrag in den Kühlmittelkreislauf ist ein optimierter Zeitpunkt der Wärmefreisetzung der Kraftstoffanteile der Voreinspritzung einstellbar.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird während der Heizbrennphase die Haupteinspritzung in einem Bereich von 5°KW bis 40°KW, vorzugsweise zwischen 15°KW und 25°KW oder zwischen 10°KW und 30°KW nach dem oberen Totpunkt vorgenommen. Durch die Bewirkung der Haupteinspritzung im vorgeschlagenen Bereich werden eine hohe Verbrennungstemperatur und eine maximale Wärmefreisetzung des in den Brennraum einspritzten Kraftstoffes zu einem Zeitpunkt erreicht, zu dem eine rasche Erwärmung der Brennraumwandung eingestellt wird. Hierdurch findet ein effektiver und gesteigerter Wärmeübergang auf den Kühlmittelkreislauf statt. Insbesondere in einem Teillastbereich nach einem Kaltstart kann durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen eine notwendige Kühlmitteltemperatur zur Gewährleistung einer komfortablen Heizung bei extrem niedrigen Außentemperaturen schnell eingestellt werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Einspritzung der Gesamtkraftstoffmenge derart, dass die Schwerpunktlage der Verbrennung während der Heizbrennphase nach einem oberen Totpunkt liegt. Diese Maßnahme zielt darauf ab, im Brennraum eine zeitlich und räumlich günstige Lage der Wärmefreisetzung der Gesamtkraftstoffmenge im Sinne der vorliegenden Erfindung zu gewährleisten.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt während der Heizbrennphase der Schwerpunkt der Verbrennung in einem Bereich von 20°KW bis 60°KW, vorzugsweise in einem Bereich von 25°KW bis 50°KW nach dem oberen Totpunkt. Besonders vorteilhaft wirken der durch die erfindungsgemäße Einspritzstrategie erzielte Zündbeginn der Vor- bzw. der Haupteinspritzung, der durch die Aufteilung der voreingespritzten Kraftstoffanteile erzielte günstige Wärmefreisetzungsverlauf und der gezielt eingestellte Schwerpunkt der Verbrennung zusammen, so dass eine angepasste und optimierte Heizleistung gegenüber einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine zustande kommt.
  • Die durch die innermotorischen Maßnahmen erzielten Effekte mittels der erfindungsgemäßen Einspritzstrategie sind vorwiegend auf eine günstige Abstimmung zwischen der Aufteilung der Voreinspritzung in mehreren Teilmengen und dem hierdurch optimierten Zeitpunkt für die Wärmefreisetzung bzw. der erzielten Schwerpunktslage der Verbrennung zurückzuführen. Der verstärkte Wärmeeintrag in das Kühlmittel wird während der Heizbrennphase ferner in Abhängigkeit von den eingestellten Einspritzzeitpunkten der Vor- bzw. Haupteinspritzung insbesondere im Teillastbereich weiter optimiert. Folglich ist eine ausreichende Heizleistung insbesondere nach einem Kaltstart rasch ausführbar. Auf den Einsatz eines zusätzlichen Heizers kann somit verzichtet werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird während der Heizbrennphase eine erste Teilmenge der Voreinspritzung größer bemessen als eine darauf folgende Teilmenge der Voreinspritzung. Eine optimierte Wärmefreisetzung im Hinblick auf eine hohe Heizleistung wird hierdurch erzielt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird während der Heizbrennphase eine erste Teilmenge der Voreinspritzung kleiner bemessen als eine darauf folgende Teilmenge der Voreinspritzung. Hierdurch wird ebenfalls eine hohe Heizleistung erreicht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Verhältnis von Voreinspritzmenge zu Haupteinspritzmenge während der Heizbrennphase größer als ein Verhältnis von Voreinspritzmenge zu Haupteinspritzmenge im Normalbetrieb gewählt. Somit wird ein vorteilhafter Zeitpunkt der Wärmefreisetzung bewerkstelligt, so dass ein optimierter Wärmeeingang in den Kühlmittelkreislauf stattfindet. Dabei können durch das eingestellte Verhältnis von Voreinspritzung zu Haupteinspritzung Brennraumtemperaturgrenzwerte im Hinblick auf die Werkstoffbelastung eingehalten werden.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Haupteinspritzmenge während der Heizbrennphase kleiner als die Haupteinspritzmenge im Normalbetrieb eingestellt. Somit wird eine hohe Heizleistung insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen ermöglicht.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine mittels der Abgasrückführeinrichtung in den Brennraum rückgeführte Abgasmenge während der Heizbrennphase größer als eine rückgeführte Abgasmenge im Normalbetrieb eingestellt. Während der Heizbrennphase nimmt die Abgastemperatur gegenüber derjenigen im Normalbetrieb zu. Mit einer höheren Abgasrückführungsrate kann ein zusätzlicher Wärmeeintrag in den Kühlmittelkreislauf bewirkt werden, da in der Regel der Kühlmittelkreislauf durch einen AGR-Kühler zirkuliert. Die rückgeführten Abgase weisen dennoch nach der Wärmeentnahme innerhalb des AGR-Kühlers eine höhere Temperatur als die angesaugte Verbrennungslufttemperatur, so dass eine Steigerung der Verbrennungslufttemperatur erfolgt. Folglich wird eine gesteigerte Heizleistung in kurzer Zeit insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine realisiert.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
  • 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Dieselbrennkraftmaschine und
  • 2 einen schematischen Vergleich zwischen Druck- und Brennverläufen eines Heizbetriebs und Normalbetrieb der Dieselbrennkraftmaschine nach 1.
  • 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1, bei der eine Kurbelwelle 2 durch einen in einem Zylinder 9 geführten Kolben 5 über eine Pleuelstange 4 angetrieben wird. Zwischen dem Kolben 5 und einem Zylinderkopf 10 wird im Zylinder 9 ein Brennraum 8 gebildet, der vorzugsweise eine in den Kolbenboden 7 eingelassene Kolbenmulde 6 umfasst. Bei der Drehung einer Kurbel 3 der Kurbelwelle 2 auf einem Kurbelkreis 11 im Uhrzeigersinn verkleinert sich der Brennraum 8, wobei die in ihm eingeschlossene Luft verdichtet wird. Der Ladungswechsel im Brennraum 8 erfolgt über nicht dargestellte Gaswechselventile und Gaskanäle im Zylinderkopf 10. Mit dem Erreichen eines oberen Totpunktes 12 der Kurbel 3, ebenfalls als OT bekannt, ist das Ende der Verdichtung erreicht, bei dem der Brennraum 8 sein kleinstes Volumen annimmt und der höchste Verdichtungsdruck sowie die höchste Verdichtungstemperatur erreicht werden. Die aktuelle Lage des Kolbens 5 in Bezug auf den Zylinderkopf 10 wird durch einen Kurbelwinkel φ relativ zum oberen Totpunkt 12 bestimmt.
  • Eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung umfasst eine Einspritzdüse 13, eine Einspritzpumpe 18, ein Absteuerventil 20 und einen Aktuator 14. Die vorzugsweise als eine Mehrlochdüse ausgebildete Einspritzdüse 13 ist im Zylinderkopf 10 zentral angeordnet. Die Einspritzdüse 13 wird über eine Signalleitung 15 und den Aktuator 14, beispielsweise einen hydraulischen oder piezoelektrischen Aktuator, von einer elektronischen Steuereinheit 16 einer Motorsteuerung angesteuert. Die aus der Einspritzdüse 13 austretenden Einspritzstrahlen sind mit 17 bezeichnet. Der Kraftstoff wird von der Einspritzpumpe 18 zur Verfügung gestellt, wobei das Absteuerventil 20, zweck mäßigerweise ein elektronisch ansteuerbares Magnetventil, den jeweiligen maximalen Druck in der Kraftstoffleitung 19 begrenzt.
  • Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner einen nicht dargestellten Kühlmittelkreislauf, in dem ein Kühlmittel zirkuliert und an verschiedenen Stellen innerhalb der Brennkraftmaschine 1 entweder mit Wärme beaufschlagt wird bzw. ihm Wärme entzogen wird. Üblicherweise wird durch einen Heizungswärmetauscher Wärme aus dem Kühlmittel auf die Heizungsluft übertragen, mit der ein Insasseninnenraum eines Fahrzeugs bei Bedarf aufgeheizt wird. Um eine ausreichende Heizleistung zu gewährleisten, ist die Einstellung einer bestimmten Kühlmitteltemperatur notwendig. Erst dann ist zur schnellen Aufheizung eines Insasseninnenraums genügend Wärme im Kühlmittelkreislauf vorhanden. Der Wärmeeintrag in das Kühlmittel findet insbesondere während dessen Zirkulation im Bereich des Brennraums 8 statt, wenn dort bei der Verbrennung örtliche Spitzentemperaturen auftreten. Der Kühlmittelkreislauf dient zur Verhinderung einer thermischen Überlastung der Brennraumwandung sowohl im Bereich des Zylinders 9 als auch innerhalb des Zylinderkopfes 10. Die überschüssige Wärme im Brennraum 8 ist vom gefahrenen Lastpunkt abhängig.
  • Wenn bei niedrigen Außentemperaturen die Brennkraftmaschine 1 in einem Normalbetrieb mit einem hohen Wirkungsgrad, insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen läuft, kann ein Wärmeeintrag in das Kühlmittel beispielsweise im Teillastbereich der Brennkraftmaschine 1 nicht zu einer raschen Erwärmung des Kühlmittels führen. Um eine ungünstige Heizleistung zu vermeiden, sieht die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzstrategie eine Umschaltung von einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 1 auf einen Heizbrennbetrieb vor. Die Umschaltung erfolgt insbesondere bei niedrigen Außentemperaturen und wird vorzugsweise in Abhängigkeit von der Kühlmitteltemperatur vorgenommen.
  • Die Heizbrennphase zielt auf eine schnelle Anhebung der Kühlmitteltemperatur ab. Hierzu ist ein verstärkter Wärmeeintrag in das Kühlmittel notwendig. Daher sieht die Erfindung während der Heizbrennphase eine veränderte Kraftstoffeinspritzstrategie vor. Diese umfasst eine getaktete Voreinspritzung VE, eine Haupteinspritzung HE und gegebenenfalls eine Nacheinspritzung. Die Voreinspritzung VE wird vorzugsweise durch eine separate Einspritzung zweier einzelnen Teilmengen realisiert. Die Bemessung der Teilmengen wird vorzugsweise derart vorgenommen, dass die erste Teilmenge größer ist als die zweite Teilmenge.
  • In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung werden die Teilmengen der Voreinspritzung VE in einem Bereich von 30°KW vor dem oberen Totpunkt 12 bis 5°KW nach dem oberen Totpunkt 12 in den Brennraum eingebracht. Danach folgt die Haupteinspritzung HE vorzugsweise in einem Bereich von 5°KW bis 40°KW. Gemäß der Erfindung wird zur Erzielung einer hohen Verbrennungstemperatur und zur Einstellung eines gesteigerten Wärmeeintrags in das Kühlmittel die Einbringung der Gesamtkraftstoffmenge in den Brennraum 8 derart vorgenommen, dass die Schwerpunktlage der Verbrennung während der Heizbrennphase in einem Bereich von 20°KW bis 60°KW, vorzugsweise von 25°KW bis 50°KW nach dem oberen Totpunkt 12 liegt. Zur Vermeidung eines unrunden Laufs der Brennkraftmaschine in einem Leerlauf-Drehzahlbereich bzw. in einem unteren Drehzahl- und Lastbereich wird während der Heizbrennphase die Nacheinspritzung vorgenommen.
  • Ein vorteilhafter Heizbrennbetrieb wird erzielt, indem ein Verhältnis von Voreinspritzmenge VE zu Haupteinspritzmenge HE während der Heizbrennphase größer als ein Verhältnis von Voreinspritzmenge VE zu Haupteinspritzmenge HE im Normalbetrieb gewählt wird. Dabei wird die Haupteinspritzmenge HE während der Heizbrennphase kleiner als die Haupteinspritzmenge HE im Normalbetrieb eingestellt.
  • Gemäß der in 2 dargestellten Einspritzstrategie erfolgt zuerst eine getaktete Voreinspritzung VE im Kompressionshub der Brennkraftmaschine 1 in einem Kurbelwinkelbereich von 25°KW bis etwa 5°KW vor OT. Die getaktete Voreinspritzung VE erfolgt derart, dass bei der nachfolgenden Haupteinspritzung HE eine spätere Wärmefreisetzung im Sinne der Erfindung stattfindet. Durch die gezielte Taktung der Voreinspritzung VE und durch die erfindungsgemäßen Einspritzzeitpunkte der Teilmenge der Voreinspritzung VE wird gegenüber einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine 1 eine hohe Brennraumtemperatur eingestellt, bei der einen auf maximalen Wärmeübergang in das Kühlmedium abgestimmten Wärmefreisetzungsverlauf der nachfolgenden Haupteinspritzung HE stattfindet. Der Unterschied zum Normalbetrieb ist in 2 dargestellt. Im Normalbetrieb wird die Brennkraftmaschine mit einem optimalen Wirkungsgrad betrieben. Dabei wird ein Brennverlauf eingestellt, der auf eine bestmögliche Umsetzung der Wärme eine mechanische Kraft abzielt. Hier sollte die maximale Wärmefreisetzung nach dem oberen Torpunkt 12 an jener Stelle stattfinden, bei der sich der Kolben 5 vom oberen Totpunkt entfernt. Im Normalbetrieb findet gemäß 2 die maximale Wärmefreisetzung in einem Bereich von 10°KW bis 20°KW nach dem oberen Totpunkt 12 statt. In diesem Bereich wird ein steiler Anstieg des Brennverlaufs erzielt.
  • Dagegen wird während der Heizbrennphase gemäß 2 ein steiler Anstieg des Brennverlaufes vermieden, so dass sich eine hohe Ladungstemperatur einstellt. Die hierdurch im Brennraum 8 gebildeten heißen Brenngase bewirken eine rasche Erwärmung der Brennraumwandung. Ein gesteigerter Wärmeeintrag in das Kühlmittel wird hierdurch eingestellt. Weiterhin wird während der Heizbrennphase das Abgas mit einer höheren Temperatur aus dem Brennraum 8 ausgeschoben, so dass in einem nicht dargestellten Kühler einer Abgasrückführungseinrichtung außerdem ein weiterer hoher Wärmeeintrag in das Kühlmittel bewerkstelligt wird.
  • Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird bei Überschreitung einer bestimmten Kühlmitteltemperatur zurück auf den Normalbetrieb umgeschaltet. Eine Umschaltung auf den Normalbetrieb wird ebenfalls vorgenommen, falls eine Drehmomentanforderung oberhalb eines Drehmomentgrenzwertes vorliegt. Hat sich bei der Unterschreitung des Grenzwertes eine geforderte Kühlmitteltemperatur noch nicht eingestellt hat, dann kann wieder auf die Heizbrennphase umgeschaltet werden. Eine Umschaltung auf Normalbetrieb wird ebenfalls vorgenommen, falls ein instationärer Betrieb beispielsweise in Form einer laufenden Einstellung unterschiedlicher Haupeinspritzmengen vorliegt.
  • Die durch die innermotorischen Maßnahmen erzielten Effekte mittels der erfindungsgemäßen Einspritzstrategie sind vorwiegend auf eine günstige Abstimmung zwischen der Aufteilung der Voreinspritzung VE in mehreren Teilmengen und dem hierdurch optimierten Zeitpunkt für die Wärmefreisetzung bzw. der erzielten Schwerpunktslage der Verbrennung zurückzuführen. Eine weitere Steigerung des Wärmeeintrags in das Kühlmittel wird während der Heizbrennphase durch die höher eingestellte Abgasrückführrate erzielt. Eine Überlagerung der beiden Effekte führt insbesondere nach einem Kaltstart in einem Teillastbereich zu einer ausreichenden Heizleistung. Auf den Einsatz eines zusätzlichen Heizers kann somit verzichtet werden. Die vorliegende Erfindung eignet sich sowohl für fremdgezündete als auch für selbstgezündete Brennkraftmaschinen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, mit einer Einspritzeinrichtung zur direkten Kraftstoffeinbringung, einem Kühlmittelkreislauf und einer Abgasrückführeinrichtung, bei dem – Kraftstoff mit Hilfe einer Vor-, Haupt-, und gegebenenfalls einer Nacheinspritzung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird, – die Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer Kühlmitteltemperatur in einem Heizbrennverfahren betrieben wird, wobei – während der Heizbrennphase eine Schwerpunktlage der Verbrennung gegenüber einer Schwerpunktlage der Verbrennung im Normalbetrieb in Richtung spät verschoben ist, dadurch gekennzeichnet, dass – zur Steigerung eines Wärmeübergangs in den Kühlmittelkreislauf während der Heizbrennphase die Voreinspritzung in Form von mindestens zwei Teilmengen vorgenommen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Heizbrennphase die Teilmengen der Voreinspritzung in einem Bereich von 30°KW vor dem oberen Totpunkt bis 5°KW nach dem oberen Totpunkt, vorzugsweise in einem Bereich von 25°KW bis 5°KW vor dem oberen Totpunkt in den Brennraum eingebracht werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während der Heizbrennphase die Haupteinspritzung in einem Bereich von 5°KW bis 40°KW, vorzugsweise zwischen 15°KW und 25°KW nach dem oberen Totpunkt vorgenommen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzung der Gesamtkraftstoffmenge derart erfolgt, dass die Schwerpunktlage der Verbrennung während der Heizbrennphase nach einem oberen Totpunkt liegt.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Heizbrennphase der Schwerpunkt der Verbrennung in einem Bereich von 20°KW bis 60°KW, vorzugsweise in einem Bereich von 25°KW bis 50°KW nach dem oberen Totpunkt liegt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Heizbrennphase eine erste Teilmenge der Voreinspritzung größer bemessen wird als eine darauf folgende Teilmenge der Voreinspritzung.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Heizbrennphase eine erste Teilmenge der Voreinspritzung kleiner bemessen wird als eine darauf folgende Teilmenge der Voreinspritzung.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von Voreinspritzmenge zu Haupteinspritzmenge während der Heizbrennphase größer als ein Verhältnis von Voreinspritzmenge zu Haupteinspritzmenge im Normalbetrieb gewählt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupteinspritzmenge während der Heizbrennphase kleiner als die Haupteinspritzmenge im Normalbetrieb eingestellt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittels der Abgasrückführeinrichtung in den Brennraum rückgeführte Abgasmenge während der Heizbrennphase größer als eine rückgeführte Abgasmenge im Normalbetrieb eingestellt wird.
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