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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, die einen Injektor zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum sowie eine Zündkerze zur Entzündung eines in den Brennraum eingebrachten Gemisches, das zumindest Luft und Kraftstoff enthält, aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahren sowie eine Brennkraftmaschine, die einen Injektor zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum sowie eine Zündkerze zur Entzündung eines in den Brennraum eingebrachten Gemisches, das zumindest Luft und Kraftstoff enthält, aufweist und die Verwendung einer solchen Brennkraftmaschine.
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Bei einem Ottomotor kann eine Verbrennung mit vorab erfolgter Gemischbildung unter bestimmten Bedingungen unregelmäßig mit extrem steilen Druckgradienten bzw. Umsatzgradienten verlaufen, dem so genannten Klopfen. Dieser klopfende Verbrennungsablauf entsteht immer dann, wenn im so genannten Endgas, also weit von der Zündkerze entfernte Gemischteile, die erst spät von der durch die Zündkerze bewirkten Flammenfront erreicht werden, die Zündenergieschwelle erreicht ist. Ist beispielsweise durch eine zu hohe Verdichtung das Endgas zu stark erhitzt (besitzt also eine hohe innere Energie), so kann durch die von der Zündung ausgehende Primärentflammung beispielsweise durch Strahlung soviel restliche Energie ins Endgas abgegeben werden, dass dort die Zündenergieschwelle erreicht wird und damit Klopfen entsteht. Der Verbrennungsprozess hat durch das Klopfen einen extrem hohen Umsatzgrad mit entsprechenden Druckgradienten und hohen lokalen Gasgeschwindigkeiten, was ohne Gegenmaßnahmen zu Oberflächenschädigungen des Brennraumes durch Erosion führen kann. Zur Beherrschung des Klopfens wird im Regelfall die Verdichtung eines Automotors entsprechend limitiert. Diese Limitierung ist umso größer, je geringer die Klopffestigkeit des Kraftstoffes und je höher der Aufladegrad der Brennkraftmaschine ist. Das Klopfen stellt daher eine für den Ottomotor den Wirkungsgrad begrenzende Erscheinung dar. Bekannte Maßnahmen zur Klopfvermeidung bzw. Reduzierung des Klopfens im Stand der Technik sind die Direkteinspritzung, die Doppeleinspritzung, ein später Zündzeitpunkt, ein fettes Gemisch (Luftmangel) oder ein mageres Gemisch (Luftüberschuss), die Erhöhung der Oktan- bzw. Methanzahl des Kraftstoffes, kleine kompakte Brennräume, hohe Drehzahlen, Beimischung von in Inertgas z.B. durch Rückführung gekühlten Abgases, Wassereinspritzung, Ladungsbewegung, variable geometrische oder effektive Verdichtung, Ladeluftkühlung, Turbokühlung oder die Beimengung Oktanzahl- erhöhender Additive, wie z.B. Bleitetraethyl.
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Aus der
DE 10 2004 017 990 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung bekannt. Bei niederen Temperaturen erfolgt eine Voreinspritzung in einem Ansaugtakt: Anschließend erfolgt eine Haupteinspritzung in einem Kompressionshub. Mit der Voreinspritzung wird ein homogenes mageres Gemisch gebildet. Mit der Haupteinspritzung wird unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt ein geschichtetes fettes Gemisch gebildet.
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Auch die
DE 10 2005 044 544 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreib einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei der die Einspritzung in zwei Teileinspritzungen aufgeteilt wird.
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Die
DE 10 2006 016 037 A1 zeigt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Während des Verdichtungstaktes wird Kraftstoff direkt in den Brennraum so eingespritzt, dass ein geschichtetes Gemisch vorliegt.
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Aus der
DE 102 11 152 A1 ist ein Verfahren zum Schutz abgasführender Bauteile eines Verbrennungsmotos bekannt. Der Verbrennungsmotor weist eine Wirbelkammerzündkerze auf.
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Die zuvor genannten Maßnahmen reichen jedoch nicht aus, um in Volllastnähe ideale effektive Verdichtungswerte im Bereich eines Verdichtungsverhältnisses von 14 bis 15 zu erlauben, oder sind, wie beispielsweise die variable geometrische Verdichtung, sehr teuer.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Arbeitsverfahren einer Brennkraftmaschine zu beschreiben, welches optimale effektive Verdichtungswerte erlaubt ohne die Geometrie des Brennraumes variabel gestalten zu müssen.
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Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine, die einen Injektor zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum sowie eine Zündkerze zur Entzündung eines in den Brennraum eingebrachten Gemisches, das zumindest Luft und Kraftstoff enthält, aufweist, wobei im Ansaugtakt eine Voreinspritzung mit einer Kraftstoffmenge, die einen Lambdawert größer eins ergibt, abgesetzt wird und nahe vor oder nach Erreichen eines oberen Totpunktes am Ende eines Verdichtungstaktes eine Haupteinspritzung mit einer Kraftstoffmenge, die einen Lambdawert in dem Brennraum von etwa eins ergibt, abgesetzt wird, wobei die Zündung des Gemisches vor oder während der Haupteinspritzung erfolgt. Die Zündkerze ist als Wirbelkammerzündkerze ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es, weiterhin eine 3-Wege-Abgasnachbehandlung (3-Wegekatalysator) bei einem Lambda-Wert von etwa 1 im gesamten Betriebsbereich durchzuführen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden weiter optimierte Verbrauchswerte der Brennkraftmaschine erzielt.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Haupteinspritzung in einem Bereich etwa 15°KW vor dem oberen Totpunkt am Ende des Verdichtungstaktes bis etwa 30°KW nach dem oberen Totpunkt am Ende des Verdichtungstaktes abgesetzt wird. Zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mindestens eine Zwischeneinspritzung abgesetzt wird.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Brennkraftmaschine, die einen Injektor zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum sowie eine Zündkerze zur Entzündung eines in den Brennraum eingebrachten Gemisches, das zumindest Luft und Kraftstoff enthält, aufweist, wobei im Ansaugtakt eine Voreinspritzung mit einer Kraftstoffmenge, die einen Lambdawert größer eins ergibt, abgesetzt wird und nahe vor oder nach Erreichen eines oberen Totpunktes am Ende eines Verdichtungstaktes eine Haupteinspritzung mit einer Kraftstoffmenge, die einen Lambdawert in dem Brennraum von etwa eins ergibt, abgesetzt wird, wobei die Zündung des Gemisches vor oder während der Haupteinspritzung erfolgt. Die Zündkerze ist bevorzugt eine Wirbelkammerzündkerze. Die Wirbelkammerzündkerze umfasst bevorzugt mehrere Tangentialbohrungen in einer eine Wirbelkammer umgebenden Stirnkappe. Die Stirnkappe weist vorzugsweise eine Zentralbohrung auf.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Schritte nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.
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Das eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch die Verwendung einer Brennkraftmaschine, die einen Injektor zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum sowie eine Wirbelkammerzündkerze zur Entzündung eines in den Brennraum eingebrachten Gemisches, das zumindest Luft und Kraftstoff enthält, aufweist, zur Durchführung eines Verfahrens, bei dem im Ansaugtakt eine Voreinspritzung mit einer Kraftstoffmenge, die einen Lambdawert größer eins ergibt, abgesetzt wird und nahe vor oder nach Erreichen eines oberen Totpunktes am Ende eines Verdichtungstaktes eine Haupteinspritzung mit einer Kraftstoffmenge, die einen Lambdawert in dem Brennraum von etwa eins ergibt, abgesetzt wird, wobei die Zündung des Gemisches vor oder während der Haupteinspritzung erfolgt.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Zylinders einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoffversorgungssystem;
- 2 eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Wirbelkammerzündkerze;
- 3 einen Schnitt gemäß I - I in 2
- 4 das Funktionsprinzip einer Wirbelkammerzündkerze in einer ersten Phase;
- 5 das Funktionsprinzip einer Wirbelkammerzündkerze in einer zweiten Phase;
- 6 das Funktionsprinzip einer Wirbelkammerzündkerze in einer dritten Phase;
- 7 eine Prinzipdarstellung der Einspritzvorgänge und der Zündung dargestellt über den Kurbelwellenwinkel.
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Ausführungsform der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Zylinders 23 einer Brennkraftmaschine mit zugehörigen Komponenten des Kraftstoffversorgungssystems. Die Brennkraftmaschine umfasst mehrere Zylinder 23, von denen hier nur einer dargestellt ist. Dargestellt ist eine Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung (Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung BDE) mit einem Kraftstofftank 11, an dem eine Elektrokraftstoffpumpe (EKP) 12, ein Kraftstofffilter 13 und ein Niederdruckregler 14 angeordnet sind. Vom Kraftstofftank 11 führt eine Kraftstoffleitung 15 zu einer Hochdruckpumpe 16. An die Hochdruckpumpe 16 schließt sich ein Speicherraum 17 an. Am Speicherraum 17 ist ein Injektor 18 angeordnet, der direkt dem Brennraum 26 der Brennkraftmaschine zugeordnet ist. Der Injektor 18 umfasst ein elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigtes Einspritzventil. Es handelt sich bei der Brennkraftmaschine also um einen Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung (BDE). Statt einem Injektor 23 können auch mehrere Injektoren 18 für den Brennraum 26 vorgesehen sein. Der Kraftstoff wird durch die Elektrokraftstoffpumpe 12 aus dem Kraftstofftank 11 über den Kraftstofffilter 13 und die Kraftstoffleitung 15 zur Hochdruckpumpe 16 gefördert. Der Kraftstofffilter 13 hat die Aufgabe, Fremdpartikel aus dem Kraftstoff zu entfernen. Mit Hilfe des Niederdruckreglers 14 wird der Kraftstoffdruck in einem Niederdruckbereich des Kraftstoffversorgungssystems auf einen vorbestimmten Wert, der meist in der Größenordnung von etwa 4 bis 5 bar liegt, geregelt. Die Hochdruckpumpe 16, die vorzugsweise direkt von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, verdichtet den Kraftstoff und fördert ihn in den Speicherraum 17. Der Kraftstoffdruck erreicht hierbei Werte von bis zu etwa 200 bar. In 1 ist ein Brennraum 26 einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung dargestellt, im Allgemeinen weist die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder mit je einem Brennraum 26 auf. An dem Brennraum 26 sind wenigstens ein Injektor 18, wenigstens eine Zündkerze 24, wenigstens ein Einlassventil 27 und wenigstens ein Auslassventil 28 angeordnet. Der Brennraum wird von einem Kolben 29, der in dem Zylinder auf- und abgleiten kann, begrenzt. Über das Einlassventil 27 wird Frischluft aus einem Ansaugtrakt 36 in den Brennraum 26 angesaugt. Mit Hilfe des Injektors 18 wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum 26 der Brennkraftmaschine gespritzt. Mit der Zündkerze 24 wird der Kraftstoff entzündet. Durch die Ausdehnung des entzündeten Kraftstoffs wird der Kolben 29 angetrieben. Die Bewegung des Kolbens 29 wird über eine Pleuelstange 37 auf eine Kurbelwelle 35 übertragen. An der Kurbelwelle 35 ist eine Segmentscheibe 34 angeordnet, die von einem Drehzahlsensor 30 abgetastet wird. Der Drehzahlsensor 30 erzeugt ein Signal, das die Drehbewegung der Kurbelwelle 35 charakterisiert. Die bei der Verbrennung entstehenden Abgase gelangen über das Auslassventil 28 aus dem Brennraum 26 zu einem Abgasrohr 33, in dem ein Temperatursensor 31 und eine Lambdasonde 32 angeordnet sind. Mit Hilfe des Temperatursensors 31 wird die Temperatur und mit Hilfe der Lambdasonde 32 der Sauerstoffgehalt der Abgase erfasst. Ein Drucksensor 21 und ein Drucksteuerventil 19 sind am Speicherraum 17 angeschlossen. Das Drucksteuerventil 19 ist eingangsseitig mit dem Speicherraum 17 verbunden. Ausgangsseitig führt eine Rückflussleitung 20 zur Kraftstoffleitung 15. Anstatt einem Drucksteuerventil 19 kann auch ein Mengensteuerventil in dem Kraftstoffversorgungssystem 10 zur Anwendung kommen. Mit Hilfe des Drucksensors 21 wird der Istwert des Kraftstoffdrucks im Speicherraum 17 erfasst und einem Steuergerät 25 zugeführt. Durch das Steuergerät 25 wird auf der Basis des erfassten Istwertes des Kraftstoffdrucks ein Ansteuersignal gebildet, mit dem das Drucksteuerventil angesteuert wird. Der Injektor18 wird über eine nicht dargestellte elektrische Endstufe angesteuert, die innerhalb oder außerhalb des Steuergerätes 25 angeordnet sein kann. Über Steuerungssignalleitungen 22 sind die verschiedenen Aktuatoren und Sensoren mit dem Steuergerät 25 verbunden. Im Steuergerät 25 sind verschiedene Funktionen, die der Steuerung der Brennkraftmaschinen dienen, implementiert. In modernen Steuergeräten werden diese Funktionen auf einem Rechner programmiert und anschließend in einem Speicher des Steuergerätes 25 abgelegt. Die im Speicher abgelegten Funktionen werden in Abhängigkeit der Anforderungen an die Brennkraftmaschine aktiviert, hierbei werden insbesondere strenge Anforderungen an die Echtzeitfähigkeit des Steuergerätes 25 gestellt. Prinzipiell ist eine reine Hardwarerealisierung der Steuerung der Brennkraftmaschine alternativ zu einer Softwarerealisierung möglich. In dem Ansaugtrakt 36 ist eine Drosselklappe 38 angeordnet, deren Drehstellung über eine Signalleitung 39 und einen zugehörigen, hier nicht dargestellten elektrischen Aktuator durch das Steuergerät 25 einstellbar ist.
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Der anhand der 1 schematisch dargestellte Ottomotor arbeitet nach dem Viertaktprinzip. In einem Ansaugtakt AN wird bei einem sich auf die Kurbelwelle 35 hinbewegenden Kolben der Brennraum 26 vergrößert. Dabei wird das Ventil 27 geöffnet, so dass Frischluft in den Brennraum 26 angesaugt wird. Nach Erreichen des unteren Todpunktes UT bei 180° Kurbelwellenwinkel wird der Kolben 29 in einem Verdichtungstakt VT wieder von der Kurbelwelle 35 weg bewegt, so dass sich das Volumen des Brennraumes 26 verringert und das darin befindliche Gasgemisch verdichtet wird. Dabei ist sowohl das Einlassventil 27 als auch das Auslassventil 28 geschlossen. Während des Verdichtungstaktes VT kann Kraftstoff in den Brennraum 26 eingespritzt werden, so dass während des Verdichtungstaktes VT ein homogenes Kraftstoff-Luftgemisch gebildet wird. Ggf. kann dem Kraftstoff-Luftgemisch durch interne oder externe Abgasluftführung Restgas beigemischt werden. Das Kraftstoff-Luft- und evtl. Restgas-Gemisch wird im Folgenden kurz als „Gemisch“ bezeichnet. Zum Ende des Verdichtungstaktes VT wird kurz vor oder nach Erreichen des oberen Todpunktes OT bei 360° Kurbelwelle durch die Zündkerze 24 das in dem Brennraum 26 befindliche Gemisch gezündet, so dass die darin enthaltene chemische Energie in thermische Energie umgesetzt wird. Dadurch erfolgt eine Temperatur- und Druckerhöhung des Gemisches in dem Brennraum 26. Durch die Druckerhöhung wird der Kolben 29 im Arbeitstakt AT in Richtung auf die Kurbelwelle zu bewegt. Kurz vor oder nach Erreichen des unteren Todpunktes UT bei 540° Kurbelwelle wird das Auslassventil 28 geöffnet. Bei der weiteren Drehung der Kurbelwelle 35 wird der Kolben 29 in einem Ausstosstakt AU wieder von der Kurbelwelle 35 weg bewegt, so dass sich das Volumen des Brennraumes 26 wiederum verringert. Durch das geöffnete Auslassventil 28 wird das sich in dem Brennraum 26 befindliche verbrannte Gemisch ausgestoßen. An den Ausstoßtakt AU schließt sich der nächste Ansaugtakt AN an. Bei einem variablen Ventiltrieb kann durch eine Variation der Öffnungszeit der Einlass- bzw. Auslassventile eine interne Abgasrückführung realisiert werden.
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2 zeigt eine Seitenansicht im Teilschnitt einer Wirbelkammerzündkerze 40. Die Wirbelkammerzündkerze 40 wird als Zündkerze 24 gemäß 1 der Brennkraftmaschine verwendet. Die Wirbelkammerzündkerze 40 umfasst ein Gehäuse 41, durch einen Kerzenstein 42 von dem Gehäuse 41 isoliert eine Mittelelektrode 43 angeordnet ist. Die Mittelelektrode 43 ist leitend mit einer Elektrodenklemme 44 verbunden, die wiederum mit einem Hochspannungsteil der Zündanlage verbunden ist. Das Gehäuse 41 umfasst einen Gewindefuß 45, mit dem die Wirbelkammerzündkerze 40 in eine Bohrung des Zylinders 23 eingeschraubt werden kann. Die Wirbelkammerzündkerze 40 umfasst eine Stirnkappe 46, die in Einbaulage der Wirbelkammerzündkerze 40 in dem Brennraum 26 ragt. Im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 sind vier Tangentialbohrungen 48 in die Stirnkappe 46 eingebracht. An der Mittelelektrode 43 ist ein schräg zur Seite ragender, dünner Elektrodenstift 49 aus Platin angeordnet. Zwischen dem Elektrodenstift 49 und der Innenwand der topfförmigen Stirnkappe 46 bildet sich bei Anlegen einer ausreichend hohen Spannung eine Zündfunkenstrecke. In der Stirnkappe 46 aus einer hochwarmfesten Nickellegierung befindet sich eine Zentralbohrung 47 und vier Tangentialbohrungen 48. Die Stirnkappe 46 sowie die Innenwand des Gewindefußes 45 umschließen eine Wirbelkammer 50 mit einem Volumen von etwa 1,3 cm3. Die Tangentialbohrungen sind in der Schnittdarstellung der 3 tangential zu der im Schnitt in etwa kreisrunden Wirbelkammer 50 angeordnet. Die Bohrungsachsen sind also tangential zu dem durch die Wirbelkammer 50 markierten Kreisquerschnitt angeordnet.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der Wirbelkammerzündkerze 40 anhand der 4 bis 6 erläutert. Die Wirkungsweise kann in drei Phasen eingeteilt werden. Phase 1 ist die Erzeugung eines für die Entflammung günstigen Ladungszustandes in der Wirbelkammer 50. Während des Verdichtungstaktes VT ist der Druck in der Wirbelkammer 50 zu Beginn des Verdichtungstaktes in etwa so hoch wie der Druck in dem Brennraum 26. Während des Verdichtungstaktes VT steigt der Druck in dem Brennraum 26, so dass der Druck in der Wirbelkammer 50 geringer wird als der Druck in dem Brennraum 26. Dies ermöglicht ein Einströmen von Gas bzw. einem Gas/Luft/Restgasgemisch aus dem Brennraum 26 in die Wirbelkammer 50. Dies ist durch Pfeile 52 in 4 dargestellt. Das an der Zündstelle während des Verdichtungstaktes zuströmende Gemisch weist geringe Schwankungen der Strömungsgeschwindigkeit, Zusammensetzung und Temperatur auf. Die vier Tangentialbohrungen sorgen für eine gute Mittelung dieser Eigenschaften durch eine große Turbulenz. Die Zentralbohrung 47 sorgt für eine saubere Spülung der Umgebung der Zündstelle, wobei die Zündstelle durch den Elektrodenstift 49 markiert wird. Das ursprünglich in der Kammer befindliche Restgas wird pfropfenförmig in den hinteren Teil der Wirbelkammer gedrückt. Der hintere Teil der Wirbelkammer ist in 4 mit dem Bezugszeichen 51 versehen. In Folge der tangentialen Zuströmung und der damit verbundenen Zentrifugalkräfte kommt es zu einer Gemischanfettung im Wand- und Zündbereich. Es ist möglich, dass dadurch der λ-Wert des globalen Kraftstoff-Luft-Gemisches lokal unterschritten wird und damit die untere Entflammungsgrenze erreicht bzw. unterschritten wird.
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An die Phase 1 schließt sich eine Phase 2 mit einer schnell und gleichmäßig ablaufenden Kammer-Verbrennungsphase in der Wirbelkammer 50 an. In Phase 1 ist durch das zuströmende Gemisch ein Wirbel 53 in der Wirbelkammer 50 gebildet worden. Durch die tangentiale Zuströmung durch die Tangentialbohrungen 48 ist das Gasgemisch in eine Drehung versetzt worden, dieser so entstandene Wirbel 53 rotiert bis zur Zündung des Gemisches durch einen Zündfunken zwischen Elektrodenstift 49 und Stirnkappe 46 weiter. Die Zündung des Gemisches erfolgt quer zur zylindrischen Innenwand der Wirbelkammer 50. Der Wirbel 53 wird dabei Träger der Verbrennung. Dadurch läuft die Entflammungsphase des Gemisches sehr viel schneller und gleichmäßiger als im Stand der Technik bekannt ab. Die bei der Wirbelverbrennung entstehende Wärme sorgt für eine extrem schnelle Expansion des verbrannten Gemisches. Die damit verbundene Druck- und Temperaturerhöhung der noch unverbrannten Gemischanteile führt zu einer schnellen Bewegung der Flammenfront in Richtung der Tangentialbohrungen 48 bzw. der Zentralbohrung 47 hin. An die zweite Phase schließt sich sodann eine dritte Phase mit einer schnell und gleichmäßig ablaufenden Hauptumsetzung in dem Brennraum 26 an. In der dritten Phase schießt das verbrennende Gemisch in Form von Schussfackeln 54 aus der Wirbelkammer 50 heraus. Die Schussfackeln 54 sorgen für eine Entflammung des Gemisches in dem Brennraum 26 gemäß 1. Durch die Entflammung des Brennraumes 26 mit den Schussfackeln 54 erfolgt eine sehr schnelle und gleichmäßige Verbrennung der Hauptladung in dem Brennraum 26. Eine Zunahme der Drehzahl der Brennkraftmaschine und die damit verbundene zunehmende Gasbewegung im Brennraum 26 und in der Wirbelkammer 50 führt zu höheren Brenngeschwindigkeiten bzw. Geschwindigkeiten der Schussfackeln 54. Somit besteht eine enge Koppelung der Energieumsetzung in der Wirbelkammer 50 mit der Drehzahl n der Brennkraftmaschine. Das Verhalten der Fackelgeschwindigkeiten und die Umsetzgeschwindigkeiten für die Hauptladung sind etwa drehzahlsynchron. Die fünf Schussfackeln 54, also die aus den Tangentialbohrungen 48 und aus der Zentralbohrung 47 herausschießenden Schussfackeln 54, überdecken im Gegensatz zu im Stand der Technik bekannten Verfahren den gesamten Halbraum des Brennraumes 26 vor der Wirbelkammerzündkerze 40. Durch die kurzen aus den Tangentialbohrungen 48 und der Zentralbohrung 47 gebildeten Schusskanäle fächern die Fackelstrahlen der Schussfackeln 54 beim Eintritt in den Brennraum 26 stark auf. Dadurch wird ein großer Teil der Ladung durch die Schussfackeln 54 erfasst. Dies führt zu einer sehr schnellen Umsetzung des Kraftstoff-Luftgemisches in dem Brennraum 26.
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7 zeigt eine Prinzipdarstellung der Einspritzvorgänge und der Zündung des Gemisches über dem Kurbelwellenwinkel. Einspritzungen von Kraftstoff, als Absetzen einer Einspritzung bezeichnet, mittels des Injektors 18 sind als schraffierte Rechtecke dargestellt. Zunächst erfolgt während des Ansaugtaktes eine Voreinspritzung VE. Mit der Voreinspritzung VE wird ein homogenes Gemisch in dem Brennraum 26 erzeugt. Die Einspritzmenge wird dabei so gewählt, dass mit der Voreinspritzung VE ein homogenes Grundgemisch im Bereich eines λ-Wertes von ca. 1,5 erzeugt wird. Durch den hohen λ-Wert wird infolge der deutlich höher liegenden Zündenergieschwelle als bei einem λ-Wert von etwa 1 ein sehr klopfunempfindliches Gemisch erzeugt. Kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes und kurz vor oder nach der Zündung des Gemisches wird eine Haupteinspritzung HE in den Brennraum 26 eingespritzt. Die erste Haupteinspritzung dient dem Erreichen des optimalen Gemischheizwertes und der Erhaltung der Möglichkeit zur Abgasnachbehandlung mit einem λ-Wert von etwa 1. Durch die Haupteinspritzung HE wird die zu einem λ-Wert von etwa 1 fehlende Kraftstoffmenge in dem Gemisch ergänzt. Die Haupteinspritzung HE wird per Diffusionsverbrennung ähnlich einer Dieselverbrennung der mageren Homogenverbrennung überlagert. Da sowohl die Voreinspritzung VE als auch die Haupteinspritzung HE wegen der Möglichkeit des Klopfens bzw. von Russbildung relativ mager ausfallen müssen, kann es notwendig sein, beide Sequenzen durch eine geschichtete Zwischeneinspritzung ZE, die optional ist, im Verdichtungstakt VT zu entlasten.
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Das Gemisch wird während der Haupteinspritzung HE, möglichst etwa zum Beginn der Haupteinspritzung HE, durch einen mittels der Wirbelkammerzündkürze 40 generierten Zündfunkens ZF wie zuvor beschrieben entzündet.
