DE102009040795A1

DE102009040795A1 - Achttakt-Motorzyklus

Info

Publication number: DE102009040795A1
Application number: DE102009040795A
Authority: DE
Inventors: William C. Clinton Township Albertson; Joseph J. Clawson Moon; Akram R. Rochester Hills Zahdeh
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2010-04-22
Also published as: CN101672221B; US8011331B2; CN101672221A; US20100064992A1

Abstract

Ein Achttakt-Motorzyklus kann einen ersten Hub, der einen Einlasshub bildet und das Öffnen eines Einlassventils und das Liefern einer ersten Kraftstoffmasse zur Brennkammer umfasst, umfassen. Der zweite Hub kann einen ersten Kompressionshub bilden und der dritte Hub kann einen ersten Expansionshub mit einem ersten Arbeitshub bilden. Der vierte und der sechste Hub können einen zweiten und einen dritten Kompressionshub bilden und der fünfte und der siebte Hub können einen zweiten und einen dritten Expansionshub bilden. Eine zweite Kraftstoffmasse kann während des vierten oder des sechsten Hubs zur Brennkammer geliefert werden. Das Einlassventil kann sich während des zweiten und des dritten Expansionshubs in einer geschlossenen Position befinden und ein Auslassventil in Verbindung mit der Brennkammer kann sich während des zweiten und des dritten Kompressionshubs in einer geschlossenen Position befinden. Der achte Hub kann einen Auslasshub mit dem Öffnen des Auslassventils bilden.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Verbrennungsmotoren und insbesondere auf einen Achttakt-Motorzyklus für einen Verbrennungsmotor.
HINTERGRUND
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Hintergrundinformationen in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und brauchen nicht Stand der Technik bilden.
Der herkömmliche Benzinverbrennungsmotorbetrieb kann einen Viertakt-Motorzyklus umfassen. Der Viertakt-Zyklus kann einen ersten Einlasshub, bei dem ein Luft-Kraftstoff-Gemisch zu einem Motorzylinder geliefert wird, einen zweiten Hub, bei dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch komprimiert wird, einen dritten Hub (Arbeitshub), bei dem das Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird, und einen vierten Hub, bei dem das restliche Luft-Kraftstoff-Gemisch und Verbrennungsgase aus dem Zylinder ausgestoßen werden, umfassen.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Achttakt-Motorzyklus kann einen ersten Hub, der einen Einlasshub bildet und das Öffnen eines Einlassventils und das Liefern einer ersten Kraftstoffmasse zu einer Brennkammer umfasst, umfassen. Der zweite Hub kann einen ersten Kompressionshub bilden und der dritte Hub kann einen ersten Expansionshub mit einem ersten Arbeitshub, bei dem das beim ersten Hub gelieferte Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird, bilden. Der vierte Hub kann einen zweiten Kompressionshub bilden, bei dem sich ein Auslassventil in Verbindung mit der Brennkammer in einer geschlossenen Position befindet. Der fünfte Hub kann einen zweiten Expansionshub bilden, bei dem sich das Einlassventil in der geschlossenen Position befindet. Der sechste Hub kann einen dritten Kompressionshub bilden, bei dem sich das Auslassventil in der geschlossenen Position befindet. Eine zweite Kraftstoffmasse kann während des vierten oder sechsten Hubs zur Brennkammer geliefert werden. Der siebte Hub kann einen dritten Expansionshub bilden, bei dem sich das Einlassventil in der geschlossenen Position befindet. Der achte Hub kann einen Auslasshub bilden, der das Öffnen des Auslassventils umfasst.
Weitere Anwendungsgebiete gehen aus der hier gegebenen Beschreibung hervor. Selbstverständlich sind die Beschreibung und die speziellen Beispiele nur für Erläuterungszwecke bestimmt und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung nicht begrenzen.
ZEICHNUNGEN
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur Erläuterungszwecken und sollen den Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung keineswegs begrenzen.
1 ist eine schematische Darstellung einer Motoranordnung, die einen ersten Hub eines ersten Achttakt-Zyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
2 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen zweiten Hub des ersten Achttakt-Zyklus darstellt;
3 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen dritten Hub des ersten Achttakt-Zyklus darstellt;
4 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen vierten Hub des ersten Achttakt-Zyklus darstellt;
5 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen fünften Hub des ersten Achttakt-Zyklus darstellt;
6 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen sechsten Hub des ersten Achttakt-Zyklus darstellt;
7 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen siebten Hub des ersten Achttakt-Zyklus darstellt;
8 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen achten Hub des ersten Achttakt-Zyklus darstellt;
9 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen ersten Hub eines zweiten Achttakt-Zyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
10 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen zweiten Hub des zweiten Achttakt-Zyklus darstellt;
11 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen dritten Hub des zweiten Achttakt-Zyklus darstellt;
12 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen vierten Hub des zweiten Achttakt-Zyklus darstellt;
13 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen fünften Hub des zweiten Achttakt-Zyklus darstellt;
14 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen sechsten Hub des zweiten Achttakt-Zyklus darstellt;
15 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen siebten Hub des zweiten Achttakt-Zyklus darstellt; und
16 ist eine schematische Darstellung der Motoranordnung von 1, die einen achten Hub des zweiten Achttakt-Zyklus darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder ihre Verwendungen nicht begrenzen. Selbstverständlich geben in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale an.
Wie in 1–16 zu sehen, kann eine Motoranordnung 10 einen Motorblock 12, einen Zylinderkopf 14, eine Kurbelwelle 16, Kolben 18 (von denen einer gezeigt ist), eine Ventiltriebanordnung 20, eine Zündkerze 22 und eine Kraftstoffeinspritzdüse 24 umfassen. Der Motorblock 12 kann Zylinderbohrungen 26 (von denen eine gezeigt ist) mit jeweils einem darin angeordneten Kolben 18 definieren. Selbstverständlich gelten die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielfalt von Motorkonfigurationen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf V-Motoren, Reihenmotoren und Boxermotoren sowie Konfigurationen sowohl mit oben liegenden Nocken als auch Nocken im Block.
Der Zylinderkopf 14 kann Einlass- und Auslassdurchgänge 28, 30, ein Zündkerzengehäuse 32 und ein Kraftstoffeinspritzdüsengehäuse 34 umfassen. Der Motorblock 12, der Zylinderkopf 14 und der Kolben 18 können zusammenwirken, um eine Brennkammer 36 zu definieren. Die Zündkerze 22 kann im Zündkerzengehäuse 32 angeordnet sein, wobei sie sich in die und in Verbindung mit der Brennkammer 36 erstreckt. Die Kraftstoffein spritzdüse 24 kann im Kraftstoffeinspritzdüsengehäuse 34 angeordnet sein, wobei sie sich in die und in Verbindung mit der Brennkammer 36 erstreckt, was eine Konfiguration mit direkter Einspritzung bildet. Die Ventiltriebanordnung 20 kann durch den Zylinderkopf 14 abgestützt sein und kann eine Einlass- und eine Auslassnockenwelle 38, 40 und eine Einlass- und eine Auslassventilanordnung 42, 44 umfassen. Die Einlassnockenwelle 38 kann mit der Einlassventilanordnung 42 in Eingriff stehen und die Auslassnockenwelle 40 kann mit der Auslassventilanordnung 44 in Eingriff stehen.
Die Einlassventilanordnung 42 kann einen Ventilverlagerungsmechanismus 46 und ein Einlassventil 48 umfassen. Der Ventilverlagerungsmechanismus 46 kann mit dem Einlassventil 48 und der Einlassnockenwelle 38 in Eingriff stehen und kann selektiv eine Bewegung von der Einlassnockenwelle 38 übertragen, um das Einlassventil 48 zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu verlagern. Der Ventilverlagerungsmechanismus 46 kann ein Vorspannungselement (nicht dargestellt), das normalerweise das Einlassventil 48 in die geschlossene Position vorspannt, und einen Ventilhubmechanismus (nicht dargestellt), der mit einem Nocken 50 der Einlassnockenwelle 38 in Eingriff steht, umfassen.
Der Ventilhubmechanismus kann in einem ersten und einem zweiten Modus betreibbar sein. Im ersten Modus kann der Ventilhubmechanismus das Einlassventil 48 in die offene Position verlagern, wenn es mit einer Spitze 52 des Nockens 50 (wie in 1 und 9 zu sehen) in Eingriff kommt. Im zweiten Modus kann der Ventilhubmechanismus ermöglichen, dass das Einlassventil 48 in der geschlossenen Position bleibt, wenn es mit der Spitze 52 des Nockens 50 (wie in 5 und 13 zu sehen) in Eingriff kommt. Der Ventilhubmechanismus kann eine Vielfalt von Leerwegmechanismen umfassen, die im ersten und im zweiten Modus betreibbar sind, um selektiv eine Bewegung zwischen einem Nockenwellennocken und einer Ventilanordnung zu übertragen. Der Ventilhubmechanismus kann in einer Vielfalt von Weisen betätigt werden, einschließlich einer hydraulischen Betätigung, ist jedoch nicht darauf begrenzt.
Die Auslassventilanordnung 44 kann einen Ventilverlagerungsmechanismus 54 und ein Auslassventil 56 umfassen. Der Ventilverlagerungsmechanismus 54 kann mit dem Auslassventil 56 und der Auslassnockenwelle 40 in Eingriff stehen und kann selektiv eine Bewegung von der Auslassnockenwelle 40 übertragen, um das Auslassventil 56 zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position zu verlagern. Der Ventilverlagerungsmechanismus 54 kann ein Vorspannungselement (nicht dargestellt), das normalerweise das Auslassventil 56 in die geschlossene Position vorspannt, und einen Ventilhubmechanismus (nicht dargestellt), der mit einem Nocken 58 der Auslassnockenwelle 40 in Eingriff steht, umfassen.
Der Ventilhubmechanismus kann in einem ersten und einem zweiten Modus betreibbar sein, wie vorstehend in Bezug auf den Ventilhubmechanismus der Einlassventilanordnung 42 erörtert. Im ersten Modus kann der Ventilhubmechanismus das Auslassventil 56 in die offene Position verlagern, wenn es mit einer Spitze 60 des Nockens 58 (wie in 8 und 16 zu sehen) in Eingriff kommt. Im zweiten Modus kann der Ventilhubmechanismus ermöglichen, dass das Auslassventil 56 in der geschlossenen Position bleibt, wenn es mit der Spitze 60 des Nockens 58 (wie in 4 und 12 zu sehen) in Eingriff kommt. Der Ventilhubmechanismus kann eine Vielfalt von Leerwegmechanismen umfassen, die in einem ersten und einem zweiten Modus betreibbar sind, um selektiv eine Bewegung zwischen einem Nockenwellennocken und einer Ventilanordnung zu übertragen. Der Ventilhubmechanismus kann in einer Vielfalt von Weisen betätigt werden, einschließlich einer hydraulischen Betätigung, ist jedoch nicht darauf begrenzt. Obwohl mit einem einzelnen Einlassventil 48 und einem einzelnen Auslassventil 56 gezeigt, können selbstverständlich eine beliebige Anzahl von Einlass- und Auslassventilen für einen gegebenen Zylinder 26 verwendet werden.
Die 1–8 stellen im Allgemeinen ein erstes nicht begrenzendes Beispiel eines Achttakt-Motorzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie in 1 zu sehen, kann der erste Hub eines Achttakt-Motorzyklus einen Einlasshub umfassen. Der erste Hub kann umfassen, dass sich das Einlassventil 48 in der offenen Position befindet, das Auslassventil 56 sich in der geschlossenen Position befindet, und eine erste Kraftstoffmasse 62 durch die Kraftstoffeinspritzdüse 24 in die Brennkammer 36 eingespritzt wird. Die Ventilhubmechanismen der Einlass- und der Auslassventilanordnung 42, 44 werden während des ersten Hubs im ersten Modus betrieben und können nach dem ersten Hub in den zweiten Modus umgeschaltet werden. Der zweite Hub, der in 2 zu sehen ist, kann einen ersten Kompressionshub bilden. Der zweite Hub kann unmittelbar im Anschluss an den ersten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden.
Wie in 3 zu sehen, kann der dritte Hub einen ersten Expansionshub bilden. Der dritte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den zweiten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Der dritte Hub kann einen ersten Arbeitshub umfassen, bei dem das während des ersten Hubs gelieferte Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches kann eine Funkenzündung durch die Zündkerze 22 umfassen. Der vierte Hub, der in 4 zu sehen ist, kann einen zweiten Kompressionshub bilden. Der vierte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den dritten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Der vierte Hub kann umfassen, dass eine zweite Kraftstoffmasse 64 in die Brennkammer 36 eingespritzt wird.
Wie in 5 zu sehen, kann der fünfte Hub einen zweiten Expansionshub bilden. Der fünfte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den vierten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Der fünfte Hub kann einen zweiten Arbeitshub umfassen, bei dem die restliche Luft innerhalb des Zylinders vom ersten Arbeitshub und die zweite Kraftstoffmasse gezündet werden. Die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches kann eine Funkenzündung durch die Zündkerze 22 oder eine Kompressionszündung umfassen. Der sechste Hub, der in 6 zu sehen ist, kann einen dritten Kompressionshub bilden. Der sechste Hub kann unmittelbar im Anschluss an den fünften Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden.
Wie in 7 zu sehen, kann der siebte Hub einen dritten Expansionshub bilden. Der siebte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den sechsten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Die Ventilhubmechanismen der Einlass- und der Auslassventilanordnung 42, 44 können nach dem siebten Hub in den ersten Modus zurück geschaltet werden. Der achte Hub, der in 8 zu sehen ist, kann einen Auslasshub bilden. Der achte Hub kann umfassen, dass sich das Einlassventil 48 in der geschlossenen Position befindet und sich das Auslassventil 56 in der offenen Position befindet. Abgas kann die Brennkammer 36 während des achten Hubs verlassen.
Die 9–16 stellen im Allgemeinen ein zweites nicht begrenzendes Beispiel eines Achttakt-Motorzyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung dar. Wie in 9 zu sehen, kann der erste Hub eines Achttakt-Motorzyklus einen Einlasshub umfassen. Der erste Hub kann umfassen, dass sich das Einlassventil 48 in der offenen Position befindet, sich das Auslassventil 56 in der geschlossenen Position befindet und eine erste Kraftstoffmasse 66 durch die Kraftstoffeinspritzdüse 24 in die Brennkammer 36 eingespritzt wird. Die Ventilhubmechanismen der Einlass- und der Auslassventilanordnung 42, 44 können während des ersten Hubs im ersten Modus betrieben werden und können nach dem ersten Hub in den zweiten Modus umgeschaltet werden. Der zweite Hub, der in 10 zu sehen ist, kann einen ersten Kompressionshub bilden. Der zweite Hub kann unmittelbar im Anschluss an den ersten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden.
Wie in 11 zu sehen, kann der dritte Hub einen ersten Expansionshub bilden. Der dritte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den zweiten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Der dritte Hub kann einen ersten Arbeitshub umfassen, bei dem das während des ersten Hubs gelieferte Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird. Die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches kann eine Funkenzündung durch die Zündkerze 22 umfassen. Der vierte Hub, der in 12 zu sehen ist, kann einen zweiten Kompressionshub bilden. Der vierte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den dritten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden.
Wie in 13 zu sehen, kann der fünfte Hub einen zweiten Expansionshub bilden. Der fünfte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den vierten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Der sechste Hub, der in 14 zu sehen ist, kann einen dritten Kompressionshub bilden. Der sechste Hub kann unmittelbar im Anschluss an den fünften Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Der sechste Hub kann umfassen, dass eine zweite Kraftstoffmasse 68 in die Brennkammer 36 eingespritzt wird.
Wie in 15 zu sehen, kann der siebte Hub einen dritten Expansionshub bilden. Der siebte Hub kann unmittelbar im Anschluss an den sechsten Hub stattfinden und kann umfassen, dass sich die Einlass- und Auslassventile 48, 56 jeweils in der geschlossenen Position befinden. Der siebte Hub kann einen zweiten Arbeitshub umfassen, bei dem die restliche Luft innerhalb des Zylinders vom ersten Arbeitshub und die zweite Kraftstoffmasse gezündet werden. Die Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches kann eine Funkenzündung durch die Zündkerze 22 oder eine Kompressionszündung umfassen. Die Ventilhubmechanismen der Einlass- und der Auslassventilhubanordnung 42, 44 können nach dem siebten Hub in den ersten Modus zurück geschaltet werden. Der achte Hub, der in 16 zu sehen ist, kann einen Auslasshub bilden. Der achte Hub kann umfassen, dass sich das Einlassventil 48 in der geschlossenen Position befindet und sich das Auslassventil 56 in der offenen Position befindet. Abgas kann die Brennkammer 36 während des achten Hubs verlassen.
Sowohl im ersten als auch im zweiten vorstehend erörterten Achttakt-Motorzyklusbeispiel kann die Brennkammer 36 im Allgemeinen vom zweiten Hub bis zum siebten Hub abgedichtet sein. Insbesondere kann das Ein lassventil 48 vom zweiten Hub bis zum achten Hub geschlossen sein und das Auslassventil 56 kann vom ersten Hub bis zum siebten Hub geschlossen sein. Jeder Hub kann einer Drehung um ungefähr einhundertachtzig Grad der Kurbelwelle 16 und einer Drehung um neunzig Grad der Nockenwellen 38, 40 entsprechen. Die Einlass- und die Auslassnockenwelle 38, 40 können sich jeweils mit ungefähr einer Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle drehen.
Um einen der vorstehend erörterten Achttakt-Zyklen durchzuführen, können der Einlass- und der Auslassventilhubmechanismus nach dem ersten Hub vom ersten Modus in den zweiten Modus umgeschaltet werden und vor dem achten Hub in den ersten Modus zurück geschaltet werden. Die erste und die zweite Kraftstoffmasse 62, 64, 66, 68, die in die Brennkammer 36 eingespritzt werden, können auch so gesteuert werden, dass ein gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis für den Achttakt-Motorzyklus geschaffen wird. Als nicht begrenzendes Beispiel kann das während des ersten Hubs geschaffene Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis von mehr als 14,7 zu 1 mager sein. Insbesondere kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer als 16 zu 1 sein. Im vorliegenden nicht begrenzenden Beispiel kann der Kraftstoff Benzin umfassen und das während des ersten Hubs geschaffene Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist größer als 18 zu 1 und ungefähr 20 zu 1. Selbstverständlich gelten jedoch die vorliegenden Lehren für eine Vielfalt von anderen Kraftstoffen, einschließlich Methan. Die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Brennkammer 36, die während des ersten Hubs vorgesehen wird, kann mindestens zehn Prozent Sauerstoff umfassen. Im vorliegenden nicht begrenzenden Beispiel kann die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Brennkammer 36 während des ersten Hubs ungefähr zwanzig Prozent sein.
Das während des ersten Hubs von jedem des ersten und des zweiten Achttakt-Motorzyklus geschaffene Luft-Kraftstoff-Verhältnis kann eine Restsauerstoffkonzentration innerhalb der Brennkammer 36 nach dem dritten Hub (dem ersten Arbeitshub) bereitstellen. Die Restsauerstoffkonzentration kann mindestens fünf Prozent Sauerstoffkonzentration innerhalb der Brennkammer umfassen. Im vorliegenden nicht begrenzenden Beispiel kann die Sauerstoffkonzentration innerhalb der Brennkammer 36 nach dem dritten Hub ungefähr acht Prozent sein. Die zweite Kraftstoffmasse 64, 68, die in die Brennkammer 36 eingespritzt wird, kann auf der Basis der Sauerstoffkonzentration innerhalb der Brennkammer 36 eingestellt werden, um ein im Allgemeinen stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 14,7 zu 1 bereitzustellen. Folglich kann das während des achten Hubs die Brennkammer 36 verlassende Abgas ein im Allgemeinen stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweisen, das die Verwendung von herkömmlichen Abgasnachbehandlungskomponenten ermöglicht.
Die in 1–16 gezeigte Motoranordnung 10 kann zwischen den vorstehend erörterten Achttakt-Zyklen und einem herkömmlichen Viertakt-Zyklus durch die Verwendung der Kraftstoffeinspritzdüse 24 und der Ventilverlagerungsmechanismen 46, 54 umgeschaltet werden. Insbesondere können die Einlass- und Auslassventilhubmechanismen im ersten Modus während jedes der vorstehend erörterten acht Hübe betrieben werden, um einen herkömmlichen Viertakt-Motorbetrieb zu schaffen. Daher kann der erste Hub des Viertakt-Zyklus ähnlich zu 1 und 9 sein, der zweite Hub kann ähnlich zu 2 und 10 sein, der dritte Hub kann ähnlich zu 3 und 11 sein und der vierte Hub kann ähnlich zu 8 und 16 sein. Wie vorstehend erörtert, können die Einlass- und Auslassventilhubmechanismen selektiv in den zweiten Modus umgeschaltet werden, um einen Motorbetrieb im Achttakt-Zyklus zu schaffen. Die Motoranord nung 10 kann im Viertakt-Zyklus während Bedingungen einer hohen Motorlast betrieben werden und kann im Achttakt-Zyklus während Bedingungen einer leichten Motorlast betrieben werden.
Ferner kann die Motoranordnung 10 dieselbe Zündfrequenz und Zündreihenfolge während sowohl des Viertakt- als auch Achttakt-Zyklusbetriebs aufweisen. Die Zündreihenfolge und die Zündfrequenz können gleich sein, da zwei Zündereignisse für jede Zylinderbohrung 26 pro siebenhundertzwanzig Grad der Kurbelwellendrehung stattfinden, selbst wenn nur ein Einlassventil-Öffnungsereignis und ein Auslassventil-Öffnungsereignis pro siebenhundertzwanzig Grad der Kurbelwellendrehung für jeden der Achttakt-Zyklen stattfinden.
Ferner kann selbstverständlich, obwohl ein System mit Direkteinspritzung dargestellt ist, ein System mit zwei Einspritzdüsen ebenso verwendet werden. Eine Einspritzdüse kann beispielsweise mit der Brennkammer direkt in Verbindung stehen, wie in 1–16 dargestellt, während eine zweite Einspritzdüse mit dem Einlasskanal oder Einlasskrümmer in Verbindung steht. Die zweite Einspritzdüse kann für die erste Kraftstoffeinspritzung während des Achttakt-Motorzyklus verwendet werden und die zweite Einspritzdüse kann für die zweite Kraftstoffeinspritzung verwendet werden.

Claims

Verfahren, umfassend: Betreiben eines Motors in einem Achttakt-Modus, der umfasst: einen ersten Hub, der einen Einlasshub bildet und das Öffnen eines Einlassventils umfasst, um eine Verbindung zwischen einer Luftquelle und einer Brennkammer zu schaffen, die durch eine Motorstruktur gebildet ist, die eine Zylinderbohrung und einen Kolben, der innerhalb der Zylinderbohrung angeordnet ist, definiert, wobei der erste Hub ferner das Liefern einer ersten Kraftstoffmasse zur Brennkammer umfasst; einen zweiten Hub unmittelbar im Anschluss an den ersten Hub, der einen ersten Kompressionshub bildet; einen dritten Hub unmittelbar im Anschluss an den zweiten Hub, der einen ersten Expansionshub bildet, wobei der erste Expansionshub einen ersten Arbeitshub umfasst, bei dem das beim ersten Hub gelieferte Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird; einen vierten Hub unmittelbar im Anschluss an den dritten Hub, der einen zweiten Kompressionshub bildet, wobei der vierte Hub umfasst, dass ein Auslassventil in Verbindung mit der Brennkammer sich in einer geschlossenen Position befindet und das Auslassen von Gas aus der Brennkammer verhindert; einen fünften Hub unmittelbar im Anschluss an den vierten Hub, der einen zweiten Expansionshub bildet, wobei der zweite Expansionshub umfasst, dass sich das Einlassventil in der geschlossenen Position befindet; einen sechsten Hub unmittelbar im Anschluss an den fünften Hub, der einen dritten Kompressionshub bildet, wobei der dritte Kompressionshub umfasst, dass sich das Auslassventil in der geschlossenen Position befindet, wobei eine zweite Kraftstoffmasse während des vierten oder sechsten Hubs zur Brennkammer geliefert wird; einen siebten Hub unmittelbar im Anschluss an den sechsten Hub, der einen dritten Expansionshub bildet, wobei der dritte Expansionshub umfasst, dass sich das Einlassventil in der geschlossenen Position befindet; und einen achten Hub unmittelbar im Anschluss an den siebten Hub, wobei der achte Hub einen Auslasshub bildet und das Öffnen des Auslassventils umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich das Einlassventil vom zweiten Hub bis zum achten Hub in der geschlossenen Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei sich das Auslassventil vom ersten Hub bis zum siebten Hub in der geschlossenen Position befindet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Brennkammer vom zweiten Hub bis zum siebten Hub im Allgemeinen abgedichtet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Arbeitshub eine Funkenzündung des beim ersten Hub gelieferten Luft-Kraftstoff-Gemisches umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Hub unmittelbar im Anschluss daran, dass die zweite Kraftstoffmasse zur Brennkammer geliefert wird, einen zweiten Arbeitshub umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Arbeitshub eine Funkenzündung der zweiten Kraftstoffmasse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite Arbeitshub eine Kompressionszündung der zweiten Kraftstoffmasse umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein während des ersten Hubs geschaffenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis größer ist als 14,7 zu 1.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Brennkammer eine Sauerstoffkonzentration von mindestens 5% nach dem ersten Arbeitshub aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste und die zweite Kraftstoffmasse direkt in die Brennkammer eingespritzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Betreiben das Verhindern der Öffnung der Einlass- und Auslassventile während des vierten und des fünften Hubs durch Steuern eines Ventilhubmechanismus umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, das ferner das Betreiben des Motors in einem Viertakt-Modus umfasst, indem das Öffnen des Auslassventils während des vierten Hubs und das Öffnen des Einlassventils während des fünften Hubs ermöglicht werden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Motor mehrere Kolben umfasst, die in Zylindern angeordnet sind, wobei die Kolben eine identische Zündfrequenz im Viertakt- und im Achttakt-Modus aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine Zündreihenfolge der Kolben im Viertakt-Modus dieselbe wie eine Zündreihenfolge der Kolben im Achttakt-Modus ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei jeder des ersten, des zweiten, des dritten, des vierten, des fünften, des sechsten, des siebten und des achten Hubs einer Drehung um ungefähr 180 Grad einer mit dem Kolben in Eingriff stehenden Kurbelwelle entspricht.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei sich eine Nockenwelle, die mit den Einlass- und Auslassventilen in Eingriff steht, ungefähr mit der Hälfte der Drehzahl der Kurbelwelle dreht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Abgas, das die Brennkammer während des Auslasshubs verlässt, ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis von ungefähr 14,7 zu 1 aufweist.
Verfahren zum Betreiben eines Motors in einem Achttakt-Modus, umfassend: einen ersten Hub, der einen Einlasshub bildet und das Öffnen eines Einlassventils umfasst, um eine Verbindung zwischen einer Luftquelle und einer Brennkammer zu schaffen, die durch eine Motorstruktur gebildet ist, die eine Zylinderbohrung und einen innerhalb der Zylinderbohrung angeordneten Kolben definiert, wobei der erste Hub ferner das Liefern einer ersten Kraftstoffmasse zur Brennkammer umfasst; einen zweiten Hub unmittelbar im Anschluss an den ersten Hub, der einen ersten Kompressionshub bildet; einen dritten Hub unmittelbar im Anschluss an den zweiten Hub, der einen ersten Expansionshub bildet, wobei der erste Expansionshub einen ersten Arbeitshub umfasst, bei dem das beim ersten Hub gelieferte Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird; einen vierten Hub unmittelbar im Anschluss an den dritten Hub, der einen zweiten Kompressionshub bildet, wobei der vierte Hub umfasst, dass sich ein Auslassventil in Verbindung mit der Brennkammer in einer geschlossenen Position befindet und das Auslassen von Gas aus der Brennkammer verhindert, und das Liefern einer zweiten Kraftstoffmasse zur Brennkammer umfasst; einen fünften Hub unmittelbar im Anschluss an den vierten Hub, der einen zweiten Expansionshub bildet, wobei der zweite Expansionshub einen zweiten Arbeitshub umfasst, bei dem die zweite Kraftstoffmasse gezündet wird; einen sechsten Hub unmittelbar im Anschluss an den fünften Hub, der einen dritten Kompressionshub bildet, wobei der dritte Kompressionshub umfasst, dass sich das Auslassventil in der geschlossenen Position befindet; einen siebten Hub unmittelbar im Anschluss an den sechsten Hub, der einen dritten Expansionshub bildet, wobei der dritte Expansionshub umfasst, dass sich das Einlassventil in der geschlossenen Position befindet; und einen achten Hub unmittelbar im Anschluss an den siebten Hub, wobei der achte Hub einen Auslasshub bildet und das Öffnen des Auslassventils umfasst.
Verfahren zum Betreiben eines Motors in einem Achttakt-Modus, umfassend: einen ersten Hub, der einen Einlasshub bildet und das Öffnen eines Einlassventils umfasst, um eine Verbindung zwischen einer Luftquelle und einer Brennkammer zu schaffen, die durch eine Motorstruktur gebildet ist, die eine Zylinderbohrung und einen innerhalb der Zylinderbohrung angeordneten Kolben definiert, wobei der erste Hub ferner das Liefern einer ersten Kraftstoffmasse zur Brennkammer umfasst; einen zweiten Hub unmittelbar im Anschluss an den ersten Hub, der einen ersten Kompressionshub bildet; einen dritten Hub unmittelbar im Anschluss an den zweiten Hub, der einen ersten Expansionshub bildet, wobei der erste Expansionshub einen ersten Arbeitshub umfasst, bei dem das beim ersten Hub gelieferte Luft-Kraftstoff-Gemisch gezündet wird; einen vierten Hub unmittelbar im Anschluss an den dritten Hub, der einen zweiten Kompressionshub bildet, wobei der vierte Hub umfasst, dass sich ein Auslassventil in Verbindung mit der Brennkammer in einer geschlossenen Position befindet und das Auslassen von Gas aus der Brennkammer verhindert; einen fünften Hub unmittelbar im Anschluss an den vierten Hub, der einen zweiten Expansionshub bildet; einen sechsten Hub unmittelbar im Anschluss an den fünften Hub, der einen dritten Kompressionshub bildet, wobei der dritte Kompressionshub umfasst, dass sich das Auslassventil in der geschlossenen Position befindet und eine zweite Kraftstoffmasse zur Brennkammer geliefert wird; einen siebten Hub unmittelbar im Anschluss an den sechsten Hub, der einen dritten Expansionshub bildet, wobei der dritte Expansionshub einen zweiten Arbeitshub umfasst, bei dem die zweite Kraftstoffmasse gezündet wird; und einen achten Hub unmittelbar im Anschluss an den siebten Hub, wobei der achte Hub einen Auslasshub bildet und das Öffnen des Auslassventils umfasst.