DE102009028798A1

DE102009028798A1 - Verfahren zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung

Info

Publication number: DE102009028798A1
Application number: DE102009028798A
Authority: DE
Inventors: Axel Lang; Wolfgang Samenfink; Sebastien Kieffer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-02-24
Also published as: US8548717B2; US20110041806A1; CN101994589B; CN101994589A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung für mindestens einen Brennraum (132) eines Verbrennungsmotors (130), wobei jedem Brennraum (132) zumindest ein Einlassventil (134), das mit mindestens einem Saugkanal (136) verbunden ist, zumindest ein Auslassventil (138) und mindestens ein Einspritzventil (140) zugeordnet ist, wobei während einer Einspritzzeit (146) mit dem mindestens einen Einspritzventil (140) Kraftstoff in den mindestens einen Saugkanal (136) gespritzt wird, wobei zum Durchführen des Verfahrens die Einspritzzeit (146) nach einem Schließen des zumindest einen Auslassventils (138) gestartet und vor einem Schließen des zumindest einen Einlassventils (134) beendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anordnung zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung.
Stand der Technik
Zur Reduzierung des Verbrauchs eines 4-Takt Ottomotors wird das sogenannte Downsizing, d. h. die Reduzierung des Hubraums bei gleichbleibenden Leistungsdaten, typischerweise dem Drehmoment und/oder der Leistung, angewandt. Um die Leistung nicht zu verändern, wird entweder die maximale Drehzahl oder die relative Luftfüllung der Zylinder mit Hilfe eines von der Kurbelwelle angetriebenen Kompressors oder eines Abgasturboladers erhöht.
Für den letztgenannten Fall sind Drehmomentschwächen im unteren Drehzahlbereich bekannt. Üblicherweise ist zur Anpassung der Strömungsmaschine an den Motor ein Kompromiss erforderlich, da sich das Drehmoment im unteren Drehzahlbereich mit dem eines Saugmotoren der vergleichbaren Leistungsklasse unterscheidet. Wenn ein Luftmassenstrom während des Betriebs einen gewissen Wert erreicht hat, der abhängig von der Auslegung und Konstruktion der Strömungsmaschine ist, wird genügend Ladedruck aufgebaut, um das Drehmoment auf das Niveau des Saugmotors zu bringen.
Dieser Drehmomentschwäche sollte entgegengewirkt werden, wobei die anderen Zielwerte, wie bspw. geringe Emissionen und Laufruhe, erfüllt werden sollten. Bisherige Entwicklungs- und Forschungsarbeiten hierzu haben gezeigt, dass eine kostengünstige Lösung für die obengenannte Drehmomentschwäche durch das sogenannte ”Scavenging” erreicht werden kann.
Bei dem Scavenging-Verfahren, das ein Spülverfahren ist, ist vorgesehen, dass es je nach Anzahl der Zylinder und Auslegung des Krümmers, des Ansaugtraktes und des Ventiltriebs innerhalb des Kurbelwellenwinkels von 720° des Verbrennungszyklus ein Zeitintervall gibt, währenddessen der Abgasgegendruck niedriger als der Saugrohrdruck ist. Wenn während dieses Zeitintervalls die Einlass- sowie Auslassventile gleichzeitig geöffnet werden, was als sog. Ventilüberschneidung bezeichnet wird, kommt es zu einer Strömung der Frischluft durch den Brennraum eines Zylinders. Diese Strömung spült die restlichen Abgase aus dem Brennraum, wodurch die Luftfüllung erhöht wird. Ein Ergebnis dieser Maßnahme ist die gewünschte Erhöhung des Drehmoments. Des weiteren wird die Dynamik des Verbrennungsmotors deutlich verbessert.
Ein Nachteil des Scavenging-Effekts ist, dass ein Teil der durch das Einlassventil zuströmenden Frischluft gleich in den Abgastrakt gelangt, ohne an der Verbrennung teilgenommen zu haben. Dieser Sachverhalt hat Konsequenzen für die Abgasreinigung, z. B. bei einem 3-Wege Katalysator, so dass die Konvertierung nur teilweise erfolgen kann. Falls keine Frischluft sondern ein stöchiometrisches Gemisch zur Durchströmung bereitsteht, ergibt sich, dass im Abgastrakt ein Gemisch aus Abgasen aus der Verbrennung, Frischluft und verdampftem Kraftstoff vorhanden ist. Dieses Gemisch aus unterschiedlichen Gasen wird vom Katalysator nur unvollständig konvertiert. Im Fall einer stöchiometrischen Konvertierung ist zudem eine Exothermie vorhanden, die den Katalysator stark beschädigen, zumindest dessen Dauerhaltbarkeit erheblich mindern kann.
Eine Lösung für diese Herausforderung ist die Kombination von dem Scavenging mit der sog. Benzin-Direkt-Einspritzung. Diese Technologie erlaubt eine Einspritzstrategie, die den Transport von unverbranntem, mit Luft gemischtem Kraftstoff in den Abgastrakt vermeidet. Die Anwendung der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme in oben genannter Kombination verursacht aber erhöhte Kosten. Die Benzindirekteinspritz- bzw. BDE-Technologie benötigt in der Regel hochwertige Komponenten zur Hochdruckeinspritzung, typischerweise Hochdruckpumpen, Hochdruckleitungen, Druckregler, Einspritzventilen mit engen Toleranzen, usw.
Eine kostengünstige Alternative zur BDE Technik wäre die Anwendung der klassischen Saugrohr Einspritzung (SRE), die in der aktuellen Form aber den Transport von den unverbrannten Kohlenwasserstoffen nicht vermeiden kann.
Im Standardfall wird bei der Saugrohreinspritztechnik (später SRE-Technik genannt) noch lange vor einem Öffnen des Einlassventils Kraftstoff im Saugkanal zur Bereitstellung einer Verlagerung eingespritzt, so dass sich im Saugkanal ein Wandfilm bildet. Dieser Wandfilm wird beim nächsten Öffnen des Einlassventils zerrissen. Dadurch wird u. a. eine Homogenisierung des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit günstigen Eigenschaften erreicht. Emissionen werden vermindert und die Katalysator-Beladung reduziert. Vorgeschriebene Abgasnormen können damit eingehalten werden.
Durch die gleichzeitige Anwendung der vorgelagerten Einspritzung und des Scavenging-Effekts, besteht bei der SRE-Technik die Gefahr, dass ein aus Abgasen, Frischluft und unverbrannten verdampften Kohlenwasserstoffen bestehendes Gemisch direkt in den Abgastrakt gelangen kann, was zu erhöhten Emissionen führt.
Verschiedene Lösungsansätze für diese SRE-spezifische Problematik wurden bis dato bereits veröffentlicht und werden hier exemplarisch erwähnt.
Die Drucksicht JP 2005/083285 A betrifft einen mit einem Turbolader aufgeladenen Ottomotor, sowie dessen Ventilsteuerzeiten. Das hier verwendete Ventilsystem umfasst für jeden Zylinder des Motors zwei Einlassventile und zwei Auslassventile mit jeweils einem zugeordneten Einlasskanal. Die genannten Einlassventile pro Zylinder werden, z. B. mit Hilfe eines variablen Versatzes zwischen den Einlassnocken zeitversetzt geöffnet. Dieser Zeitversatz ist konstruktiv bestimmt und konsequenterweise nicht variierbar. Um den Scavenging-Effekt anwenden zu können, wird eine Überschneidung von den Einlass- und Auslassventilen benötigt. Deshalb sieht die Druckschrift JP 2005/083285 ein System vor, z. B. eine sogenannte „Variable Ventilsteuerung”, das es erlaubt, die Öffnungszeiten der Einlasseite während des Motorbetriebs zu verändern, so dass die Überschneidung der Ein- und Auslassventile frei wählbar wird. Kraftstoff wird mit Hilfe eines einzigen Einspritzventils in den Einlasskanal eingespritzt, wo sich auch ein erstes Einlassventil befindet. Dieses erste Einlassventil öffnet sich später als ein zweites Einlassventil, so dass das erste Einlassventil und die Auslassventile keine Überschneidung zeigen. Der Scavenging-Effekt wird somit auf der Seite des zweiten Einlassventils angewandt, wenn sich ein geöffneter Zustand des zweiten Einlassventils und eines Auslassventils überschneiden und der Kraftstoff auf der Seite des ersten Einlassventils mit Vorlagerung eingespritzt wird, ohne die Gefahr, dass er dann in unverbrannter Form in den Abgastrakt gelingt. Dank dieser Konfiguration kann für den Motor der erwähnte Scavenging-Effekt angewandt werden, ohne überhöhte Kohlenwasserstoffemissionen zu verursachen.
Die Druckschrift JP 2005/180285 A , die ein ähnliches System beschreibt, betrifft ein Kontrollgerät für einen mit einem Turbolader zwangsbeatmeten Verbrennungsmotor. Auch hier ist ein Versatz zwischen den Nocken zur Betätigung der beiden Einlassventile vorgesehen, jedoch ist jedem Einlasskanal ein Einspritzventil zugeordnet, so dass jeder Zylinder zwei Einspritzventile aufweist. Zum Einstellen einer Ventilüberschneidung auf der Einlassseite wird ebenfalls die variable Ventilsteuerung verwendet. Möchte man den Scavenging-Effekt verwenden, wird lediglich auf der Seite ohne Ventilüberschneidung vorgelagert Kraftstoff eingespritzt.
Offenbarung der Erfindung
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und eine Anordnung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung.
Die Erfindung soll bei einer möglichen Realisierung für Motoren mit Saugrohr Einspritzung (SRE-Motoren) und demnach bei Motoren, für die eine Saugrohreinspritzung bzw. eine Einspritzung von Kraftstoff im Eingangs- bzw. Saugkanal vor dem Einlassventil erfolgt, einen Drehmomentanstieg erlauben, indem der Scavenging-Effekt angewendet wird. Gleichzeitig sollte die Erfindung die Minimierung der unverbrannten Kohlenwasserstoffe erlauben und somit die starke Belastung des Katalysators durch überhöhte Exothermie vermeiden.
Bei der Erfindung ist u. a. eine Einspritzstrategie vorgesehen, bei der der Einspritzbeginn nach einem Schließen des Auslasses bzw. Auslassventils („Auslass schließt”) und das Einspritzende bzw. ein Ende der Einspritzzeit vor einem Schließen des Einlasses bzw. Einlassventils („Einlass schließt”) stattfinden.
Die Erfindung kann bei allen Otto-Motoren unabhängig von deren Geometrie oder Form (z. B. Reihen 3-Zylinder, Reihen 4-Zylinder, V6-Zylinder, V8-Zylinder), die den Scavenging-Effekt unterstützen können, eingesetzt werden.
Um die benötigte Kraftstoffmenge in einer so kurzen Zeit einspritzen zu können, wird eine Anpassung des Kraftstoffsystems bzw. einer entsprechenden Kraftstoffanordnung vorgenommen. Dabei kann der statische Massenstrom Q_stat der Einspritzventile durch konstruktive Maßnahmen erhöht werden. Der Einspritzdruck kann auch erhöht werden, so dass ein deutlich größerer stationärer Massenstrom während der Einspritzung erreicht wird. Um im Leerlauf auch die niedrigen Kraftstoffmengen absetzen zu können, ohne in den nicht-linearen Bereich der Einspritzventile zu kommen, soll der Systemdruck im Betrieb von ca. 3 bis ca. 9 bar variierbar sein. Dafür kann ein System zur Regelung des Kraftstoffdruckes (z. B. DEmand COntrolled Fuel Supply) angewendet werden.
Üblicherweise kann jedes Einspritzsystem bzw. jede Einspritzanordnung verwendet werden, das bzw. die es ermöglicht, die Einspritzzeit so zu verkürzen, dass die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Einspritzstrategie zur Ausführung des Verfahrens umgesetzt werden kann.
Damit die während der Einspritzzeit eingespritzte Kraftstoffmenge vollständig verbrannt wird, kann durch konstruktive Maßnahmen, bspw. Positionierung des Einspritzventils im Saugkanal, eine Auslegung des Saugkanals sichergestellt werden, so dass das Spray aus Kraftstoff mit so wenig Fläche des Saugkanals wie möglich in Berührung kommt. Somit wird vermieden, dass ein Vorlagerungseffekt zustande kommt und dass ein Teil des eingespritzten Kraftstoffs erst beim nächsten Zyklus unverbrannt in den Brennraum und somit in den Abgastrakt gelangt.
Die beschriebene Anordnung ist dazu ausgebildet, sämtliche Schritte des vorgestellten Verfahrens durchzuführen. Dabei können einzelne Schritte dieses Verfahrens auch von einzelnen Komponenten der Anordnung durchgeführt werden. Weiterhin können Funktionen der Anordnung oder Funktionen von einzelnen Komponenten der Anordnung als Schritte des Verfahrens umgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, dass Schritte des Verfahrens als Funktionen einzelner Komponenten der Anordnung oder der gesamten Anordnung realisiert werden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt in schematischer Darstellung das Detail von einem bereits patentierten SRE-Verbrennungsmotor, der den Scavenging-Effekt anwenden soll. Das nebenstehende Diagramm zeigt die verwendete Einspritzstrategie, wenn der Scavenging-Effekt zum Tragen kommt.
2 zeigt in schematischer Darstellung denselben Verbrennungsmotor. Das nebenstehende Diagramm zeigt die verwendete Einspritzstrategie, wenn der Scavenging-Effekt dann nicht mehr benutzt wird.
3 zeigt ein Detail einer ersten Ausführungsform eines Verbrennungsmotors sowie ein Diagramm zu einer ersten Ausführungsform einer Einspritzstrategie, die bei einer ersten Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung kommt.
4 zeigt ein Detail einer zweiten Ausführungsform eines Verbrennungsmotors sowie ein Diagramm zu einer zweiten Ausführungsform einer Einspritzstrategie, wie sie bei einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.
5 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail einer dritten Ausführungsform eines Verbrennungsmotors sowie ein Diagramm zu einer dritten Ausführungsform einer Einspritzstrategie, die bei einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet wird.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
Die 1 und 2 zeigen jeweils in schematischer Darstellung das Detail eines Verbrennungsmotors 2, der eine bereits patentierte Lösung zur Anwendung des Scavenging-Effektes bei SRE-Technik anwendet. Grund der Darstellung dieser Lösung ist es, einen Vergleich mit der hier offenbarten Erfindung zu ermöglichen.
Der Verbrennungsmotor 2 umfasst einen Brennraum 4, der über ein erstes Einlassventil 6 und ein zweites Einlassventil 8 mit jeweils einem Einlasskanal 10, 12 verbunden ist. Außerdem ist der Brennraum 4 mit zwei Auslassventilen 14, 16 verbunden. Jedem Saugkanal 10, 12 ist ein Einspritzventil 18, 20 zugeordnet. Die Steuerung der Einlassventile 6, 8 erfolgt über eine Nockenwelle, auf der versetzte Nocken eingebaut sind, die im Betrieb die beiden Einlassventile 6, 8 zeitversetzt betätigen. Die Einlassteuerzeiten sind während des Betriebs mit Hilfe einer Ventilsteuerung variabel.
Beide Diagramme aus den 1 und 2 umfassen eine vertikal orientierte Achse 22, entlang der Zustände von Komponenten des Verbrennungsmotors 2 über einer horizontal orientierten Zeitachse 23 aufgetragen sind.
In der Betriebssituation, die anhand von 1 dargestellt ist, kommt der Scavenging-Effekt zum Tragen. In 1 zeigt das Diagramm eine Öffnungszeit 24 des ersten Auslassventils 14, eine Öffnungszeit 26 des zweiten Auslassventils 16, eine Öffnungszeit 28 des ersten Einlassventils 6, eine Öffnungszeit 30 des zweiten Einlassventils 8 sowie eine Einspritzzeit 32 des zweiten Einspritzventils 20.
Bei Betrieb des Verbrennungsmotors 2 werden die Auslassventile 14, 16 durch zugeordnete Auslassnockenwellen beaufschlagt und zur Bereitstellung ihrer Öffnungszeiten 24, 26 gleichzeitig geöffnet und gleichzeitig geschlossen. Die Einlassventile 6, 8 werden durch zeitlich versetzt arbeitende Einlassnocken beaufschlagt. In dem vorliegenden Fall wird die Öffnungszeit 28 des ersten Einlassventils 6 jeweils vor der Öffnungszeit 30 des zweiten Einlassventils 8 gestartet und beendet.
Wie das Diagramm aus 1 weiter zeigt, kommt es bei dem ersten Einlassventil 6 und dem ersten Auslassventil 14 zu einer Ventilüberschneidung, wobei das erste Einlassventil 6 und das erste Auslassventil 14 gleichzeitig geöffnet sind. Wie bereits erwähnt, wird in der hier beschriebenen Situation der Verbrennungsmotor 2 im Scavenging-Modus betrieben. Die Einspritzzeit 32 der zweiten Einspritzdüse 20 erstreckt sich über die Öffnungszeiten aller Einlassventile 6, 8 und aller Auslassventile 14, 16.
Anhand 2 ist eine zweite Betriebssituation des Verbrennungsmotors 2 beschrieben. Wie das Diagramm aus 2 zeigt, sind die Öffnungszeiten 28, 30 der beiden Einlassventile 6, 8 zeitlich versetzt. Die Öffnungszeiten der Auslassventile 24, 26 sind dagegen synchronisiert. Außerdem kommt es im Unterschied zu der anhand 1 beschriebenen Betriebssituation zu keiner Ventilüberschneidung der Öffnungszeiten 24, 26 der Auslassventile 14, 16 und der Öffnungszeiten 28, 30 der Einlassventile 6, 8. Das Diagramm aus 2 zeigt ergänzend eine erste Einspritzzeit 34 des ersten Einspritzventils 18 und eine Einspritzzeit 36 des zweiten Einspritzventils 20. Die Einspritzzeiten 34, 36 der Einspritzventile 18, 20 überschneiden sich hier lediglich mit den Öffnungszeiten 24, 26 der Auslassventile 14, 16. Demnach nutzt der Verbrennungsmotor 2 in dieser Betriebssituation keinen Scavenging-Effekt.
Die 1 und 2 zeigen, welche Änderungen ggü. einem herkömmlichen Verbrennungsmotor gebraucht werden, um den Scavenging-Effekt anwenden zu können, ohne überhöhte Emissionen verursachen zu können. Die weiteren Figuren stellen die offenbarte Erfindung dar, die in Konkurrenz dazu steht.
3 zeigt in schematischer Darstellung ein Detail eines ersten Verbrennungsmotors 40 mit einem Brennraum 42 bzw. Zylinder, der auf einer Einlassseite mit einem ersten Einlassventil 44 und einem zweiten Einlassventil 46 geöffnet und geschlossen werden kann. Auf einer Auslassseite kann der Brennraum 42 mit einem ersten Auslassventil 48 und einem zweiten Auslassventil 50 geöffnet und geschlossen werden. Weiterhin bildet das erste Einlassventil 44 einen Übergang zu einem ersten Saugkanal 52, dem ein Einspritzventil 54 zugeordnet ist. Ein zweiter Saugkanal 56 ist über das zweite Einlassventil 46 mit dem Brennraum 42 verbunden. Ergänzend ist in 3 eine Ausführungsform eines Steuergeräts 57 schematisch gezeigt.
Für den Brennraum 42 des hier im Detail dargestellten Verbrennungsmotors 40 wird eine Saugrohreinspritzung durchgeführt. Dies bedeutet, dass über die Saugkanäle 52, 56 Luft herbeigeführt wird. Über das Einspritzventil 54 wird in den ersten Saugkanal 52 zusätzlich Kraftstoff eingespritzt, so dass sich in dem ersten Saugkanal 52 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet. Dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch tritt nach Öffnung des ersten Einlassventils 44 in den Brennraum 42 und wird darin verbrannt.
Das Diagramm aus 3 umfasst eine vertikal orientierte Achse 58, entlang der Betriebszustände der Komponenten des Verbrennungsmotors 40 bei einer horizontal orientierten Zeitachse 60 aufgetragen sind.
Es ist vorgesehen, dass beide Auslassventile 48, 50 zu einem ersten Zeitpunkt 62 (T₁) geöffnet werden. Noch während einer Öffnungszeit 64 des ersten Auslassventils 48 sowie einer Öffnungszeit 66 des zweiten Auslassventils 50 werden das erste Einlassventil 44 und das zweite Einlassventil 46 zu einem zweiten Zeitpunkt 68, (T₂) geöffnet. Ein Schließen der beiden Auslassventile 48, 50 erfolgt zu einem dritten Zeitpunkt 70 (T₃). Demnach sind Öffnungszeiten 72, 74 der Einlassventile 44, 46 bezüglich ihres Beginns synchronisiert. Zu einem vierten Zeitpunkt 76 (T₄) ist vorgesehen, dass das Einspritzventil 54 geöffnet wird, so dass eine Einspritzzeit 78 des Einspritzventils 54 zu dem vierten Zeitpunkt 76 (T₄) beginnt. Die Einspritzzeit 78 des Einspritzventils 54 wird zu einem fünften Zeitpunkt 80 (T₅) mit einem Einspritzende beendet. Ein Ende der Öffnungszeiten 72, 74 der Einlassventile 42, 46 ist nachfolgend zu einem sechsten Zeitpunkt 82 (T₆) vorgesehen.
Das in 4 schematisch dargestellte Detail einer zweiten Ausführungsform eines Verbrennungsmotors 90 zeigt einen Brennraum 92, der über ein erstes Einlassventil 94 mit einem ersten Saugkanal 96 und über ein zweites Einlassventil 98 mit einem zweiten Saugkanal 100 verbunden ist. Außerdem ist der Brennraum 92 durch ein erstes Auslassventil 102 und ein zweites Auslassventil 104 zu öffnen und zu schließen. Ein Einspritzventil 106 des Verbrennungsmotors 90 ist mittig zwischen den beiden Saugkanälen 96, 100 angeordnet, so dass über das Einspritzventil 106 gleichzeitig in beide Saugkanäle 96, 100 Kraftstoff eingespritzt werden kann. Der durch das Einspritzventil 106 eingespritzte Kraftstoff vermischt sich in den Saugkanälen 96, 100 mit Luft, die innerhalb der Saugkanäle 96, 100 in Richtung des Brennraums 92 bzw. Zylinders gefördert wird. Demnach wird auch für die zweite Ausführungsform des Verbrennungsmotors 90 eine Saugrohreinspritzung durchgeführt. Außerdem zeigt 4 eine weitere Ausführungsform eines Steuergeräts 111 in schematischer Darstellung.
Ähnlich wie in dem Diagramm aus 3 sind in dem Diagramm aus 4 entlang einer vertikal orientierten Achse 58 über einer horizontal orientierten Zeitachse 60 Betriebszustände der Komponenten des Verbrennungsmotors 90 in ihrem zeitlichen Ablauf dargestellt.
Es ist vorgesehen, dass Öffnungszeiten 108, 110 der beiden Auslassventile 102, 104 zu einem ersten Zeitpunkt 112 (T₁) beginnen. Bereits zu einem zweiten Zeitpunkt 114 (T₂) werden Öffnungszeiten 116, 118 der Einlassventile 94, 98 gestartet. Die Öffnungszeiten 108, 110 der Auslassventile 102, 104 werden zu einem dritten Zeitpunkt 117 (T₃) beendet. Zu einem vierten Zeitpunkt 119 (T₄) beginnt eine Einspritzzeit 120 des Einspritzventils 106. In dem Diagramm aus 4 ist diese Einspritzzeit 120 zweimal für beide Saugkanäle 96, 110 dargestellt, da mit dem Einspritzventil 106 gleichzeitig in beide Saugkanäle 96, 100 Kraftstoff eingespritzt wird. Die Einspritzzeit 120 des Einspritzventils 106 endet zu einem fünften Zeitpunkt 122 (T₅). Die Öffnungszeiten 116, 118 der Einlassventile 94, 98 sind zu einem sechsten Zeitpunkt 124 (T₆) beendet.
Das in 5 schematisch dargestellte Detail einer dritten Ausführungsform eines Verbrennungsmotors 130 zeigt einen Brennraum 132, der über ein Einlassventil 134 mit einem Saugkanal 136 verbunden ist. Außerdem ist der Brennraum 132 durch ein Auslassventil 138 zu öffnen und zu schließen. Der Verbrennungsmotor 130 umfasst weiterhin ein Einspritzventil 140, das dem Saugkanal 136 zugeordnet ist. Eine Ausführungsform eines Steuergeräts 141 ist hier ebenfalls schematisch dargestellt.
Auch für die dritte Ausführungsform des Verbrennungsmotors 130 wird eine Saugrohreinspritzung durchgeführt, wobei Luft, die über den Saugkanal 136 gefördert wird, mit Kraftstoff, der durch die Einspritzdüse 140 eingespritzt wird, gemischt wird. Ein dabei entstehendes Kraftstoff-Luft-Gemisch wird über das Einlassventil 134 in den Brennraum 132 gefördert und darin verbrannt. Die Abgase aus der Verbrennung dieses Kraftstoff-Luft-Gemisches werden über das Auslassventil 138 aus dem Brennraum 132 entfernt.
Ähnlich wie die Diagramme aus den 3 und 4 umfasst das Diagramm aus 5 eine vertikal orientierte Achse 58 sowie eine horizontal orientierte Zeitachse 60.
Innerhalb des Diagramms aus 5 sind eine Öffnungszeit 142 des Auslassventils 138, eine Öffnungszeit 144 des Einlassventils 134 sowie eine Einspritzzeit 146 des Einspritzventils 140 dargestellt. Im Detail ist vorgesehen, dass die Öffnungszeit 142 des Auslassventils 138 zu einem ersten Zeitpunkt 148 (T₁) beginnt. Zu einem zweiten Zeitpunkt 150 (T₂) beginnt eine Öffnungszeit 144 des Einlassventils 134. Die Öffnungszeit 142 des Auslassventils 138 wird zu einem dritten Zeitpunkt 152 (T₃) beendet. Zu einem vierten Zeitpunkt 154 (T₄) beginnt die Einspritzzeit 146 des Einspritzventils 140, wobei diese Einspritzzeit 146 zu einem fünften Zeitpunkt 156 (T₅) beendet wird. Die Öffnungszeit 144 des Einlassventils 134 wird zu einem sechsten Zeitpunkt 158 (T₆) beendet.
Wie bei den anhand der 3 und 4 beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind das Auslassventil 138 und das Einlassventil 134 zwischen dem zweiten Zeitpunkt 150 und dem vierten Zeitpunkt 154 gleichzeitig geöffnet, wodurch sich eine Ventilüberschneidung und somit auch ein Scavenging-Effekt ergibt.
Alle drei in den 3, 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen haben gemeinsam, dass eine Einspritzzeit 78, 120, 146 des Einspritzventils 54, 106, 140 nach einem Ende einer Öffnungszeit 64, 66, 108, 110, 142 von zumindest einem Auslassventil 48, 50, 102, 104, 138 und somit nach einem Schließen des zumindest einen Auslassventils 48, 50, 102, 104, 138 beginnt. Außerdem ist vorgesehen, dass die Einspritzzeit 78, 120, 146 des Einspritzventils 54, 106, 140 vor einem Ende einer Öffnungszeit 72, 74, 116, 118, 144 von zumindest einem Einlassventil 44, 46, 94, 98, 134 beendet wird.
Weiterhin ist in allen Ausführungsformen vorgesehen, dass es zwischen dem zumindest einen Auslassventil 48, 50, 102, 104, 138 und dem zumindest einen Einlassventil 44, 46, 94, 98, 134 zwischen dem zweiten Zeitpunkt 68, 114, 150 (T₂) und dem dritten Zeitpunkt 70, 117, 152 (T₃) zu einer Ventilüberschneidung kommt. Die Einspritzzeit 78, 120, 146 des Einspritzventils 54, 106, 140 beginnt bzw. startet erst nach der Ventilüberschneidung zu dem vierten Zeitpunkt 76, 119, 154 (T₄). Demnach erfolgt eine Einspritzung durch das Einspritzventil 54, 106, 140 nur dann, wenn das zumindest eine Auslassventil 48, 50, 102, 104, 132, 138 geschlossen ist und das zumindest eine Einlassventil 44, 46, 94, 98, 134 geöffnet ist.
Die anhand der 3, 4 und 5 beschriebenen Einspritzstrategien werden jeweils durch ein Steuergerät 57, 111, 141 gesteuert. Hierzu steuert das Steuergerät 57, 111, 141 die durch einen Einspritzbeginn und ein Einspritzende zeitlich begrenzte Einspritzzeit 78, 120, 146 des Einspritzventils 54, 106, 140 direkt oder indirekt, wobei die Öffnungszeiten 64, 66, 72, 74, 108, 110, 116, 118, 142, 144 des zumindest einen Auslassventils 48, 50, 102, 104, 132, 138 und zumindest einen Einlassventils 44, 46, 94, 98, 134 berücksichtigt werden. Hierzu kann das Steuergerät 57, 111, 141 mit Vorrichtungen bspw. Nockenwellen, die zur Beaufschlagung der genannten Ventile ausgebildet sind, Wechselwirken und folglich auch deren Öffnungszeiten 64, 66, 72, 74, 108, 110, 116, 118 steuern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2005/083285 A [0012]
- JP 2005/083285 [0012]
- JP 2005/180285 A [0013]

Claims

Verfahren zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung für mindestens einen Brennraum (42, 92, 132) eines Verbrennungsmotors (40, 90, 130), wobei jedem Brennraum (42, 92, 132) zumindest ein Einlassventil (44, 46, 94, 98, 134), das mit mindestens einem Saugkanal (52, 56, 96, 100, 136) verbunden ist, zumindest ein Auslassventil (48, 50, 102, 104, 138) und mindestens ein Einspritzventil (54, 106, 140) zugeordnet ist, wobei während einer Einspritzzeit (78, 120, 146) mit dem mindestens einen Einspritzventil (54, 106, 140) Kraftstoff in den mindestens einen Saugkanal (52, 56, 96, 100, 136) eingespritzt wird, wobei zum Durchführen des Verfahrens die Einspritzzeit (78, 120, 146) nach einem Schließen des zumindest einen Auslassventils (48, 50, 102, 104, 138) gestartet und vor einem Schließen des zumindest einen Einlassventils (44, 46, 94, 98, 134) beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Einspritzzeit (78, 120, 146) nach einem Öffnen des mindestens einen Einlassventils (44, 46, 94, 98, 134) gestartet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem für das zumindest eine Einlassventil (44, 46, 94, 98, 134) und das zumindest eine Auslassventil (48, 50, 102, 104, 138) eine Ventilüberschneidung vorgesehen wird, wobei das zumindest eine Einlassventil (44, 46, 94, 98, 134) und das zumindest eine Auslassventil (48, 50, 102, 104, 138) gleichzeitig geöffnet sind.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Einspritzzeit (78, 120, 146) frühestens nach einem Ende der Ventilüberschneidung gestartet wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das bei einem erhöhten stationären Massenstrom des mindestens einen Einspritzventils (54, 106, 140) durchgeführt wird, wobei ein Wert des stationären Massenstroms 50% bis 70% beträgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, das bei einem erhöhten Druck des Kraftstoffs durchgeführt wird, wobei der Druck ca. 3 bar bis ca. 9 bar betragen kann.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Ventilüberschneidung variiert werden kann.
Anordnung zum Durchführen einer Saugrohreinspritzung für mindestens einen Brennraum (42, 92, 132) eines Verbrennungsmotors (40, 90, 130), wobei jedem Brennraum (42, 92, 132) zumindest ein Einlassventil (44, 46, 94, 98, 134), das mit mindestens einem Saugkanal (52, 56, 96, 100, 136) verbunden ist, zumindest ein Auslassventil (48, 50, 102, 104, 138) und mindestens ein Einspritzventil (54, 106, 140) zugeordnet ist, wobei während einer Einspritzzeit (78, 120, 146) mit dem Einspritzventil (54, 106, 140) Kraftstoff in den mindestens einen Saugkanal (52, 56, 96, 100, 136) gespritzt wird, wobei die Anordnung wenigstens ein Steuergerät (57, 111, 141) zum Steuern einer Funktion des mindestens einen Einspritzventils (54, 106, 140) aufweist, wobei das wenigstens eine Steuergerät (57, 111, 141) dazu ausgebildet ist, die Einspritzzeit (78, 120, 146) nach einem Schließen des zumindest einen Auslassventils (48, 50, 102, 104, 138) zu starten und vor einem Schließen des zumindest einen Einlassventils (44, 46, 94, 98, 134) zu beenden.