DE102011077416B3 - Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschinemit Direkteinspritzung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (1) und Direkteinspritzung, bei der jeder Zylinder (1) eine Zündeinrichtung (3) zur Einleitung der Fremdzündung und eine Einspritzvorrichtung (4) zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum (2) des Zylinders (1) aufweist, wobei die Einspritzvorrichtung (4) zumindest bereichsweise eine katalytische Beschichtung (8) zur Oxidation von Verkokungsrückständen aufweist. Es soll ein Verfahren der genannten Art aufgezeigt werden, mit dem den Ablagerungen von Verkokungsrückständen auch im Teillastbetrieb entgegengewirkt werden kann. Erreicht wird dies durch ein Verfahren der genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) des mindestens einen Zylinders (1) im Bereich der katalytischen Beschichtung (8) zumindest stellenweise angehoben wird, um die Oxidation von Verkokungsrückständen zwecks Reinigung einzuleiten und zu unterstützten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und Direkteinspritzung, bei der jeder Zylinder eine Zündeinrichtung zur Einleitung der Fremdzündung und eine Einspritzvorrichtung zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders aufweist, wobei die Einspritzvorrichtung zumindest bereichsweise eine katalytische Beschichtung zur Oxidation von Verkokungsrückständen aufweist.
  • Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist man ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren und die Schadstoffemissionen zu reduzieren.
  • Problematisch ist der Kraftstoffverbrauch insbesondere bei Ottomotoren. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des traditionellen Ottomotors, der mit einem homogenen Brennstoff-Luft-Gemisch betrieben wird, wobei die Einstellung der gewünschten Leistung durch Veränderung der Füllung des Brennraumes erfolgt, d. h. mittels Quantitätsregelung. Durch Verstellen einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. Die Quantitätsregelung mittels Drosselklappe hat aber aufgrund der Drosselverluste im Teillastbereich thermodynamische Nachteile.
  • Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung des ottomotorischen Arbeitsverfahrens besteht in der Entwicklung hybrider Brennverfahren und basiert auf der Übernahme technischer Merkmale des traditionellen dieselmotorischen Verfahrens, das charakterisiert ist durch eine Luftverdichtung, ein inhomogenes Gemisch, eine Selbstzündung und die Qualitätsregelung. Der geringe Kraftstoffverbrauch der Dieselmotoren resultiert unter anderem aus der Qualitätsregelung, bei der die Last über die eingespritzte Kraftstoffmenge gesteuert wird.
  • Die Einspritzung von Kraftstoff direkt in den Brennraum des Zylinders wird daher als eine geeignete Maßnahme angesehen, den Kraftstoffverbrauch auch bei Ottomotoren spürbar zu reduzieren. Eine gewisse Entdrosselung der Brennkraftmaschine kann bereits dadurch erreicht werden, dass in bestimmten Betriebsbereichen eine Qualitätsregelung zum Einsatz kommt. Eine direkteinspritzende fremdgezündete Brennkraftmaschine ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
  • Mit der direkten Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum läßt sich insbesondere eine geschichtete Brennraumladung realisieren, die wesentlich zur Entdrosselung des ottomotorisches Arbeitsverfahren beitragen kann, da die Brennkraftmaschine mit Hilfe des Schichtladebetriebs sehr weit abgemagert werden kann, was insbesondere im Teillastbetrieb, d. h. im unteren und mittleren Lastbereich, wenn nur geringe Kraftstoffmengen einzuspritzen sind, thermodynamische Vorteile bietet.
  • Die Schichtladung ist durch eine sehr inhomogene Brennraumladung gekennzeichnet, welche nicht durch ein einheitliches Luftverhältnis charakterisierbar ist, sondern sowohl magere (λ > 1) Gemischteile als auch fette (λ < 1) Gemischteile aufweist, wobei im Bereich der Zündeinrichtung ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch mit vergleichsweise hoher Kraftstoffkonzentration vorliegt.
  • Für die Einspritzung des Kraftstoffes, die Gemischaufbereitung im Brennraum, nämlich die Durchmischung von Luft und Kraftstoff und die Aufbereitung einschließlich der Verdampfung, sowie der Zündung des aufbereiteten Gemisches steht vergleichsweise wenig Zeit zur Verfügung.
  • Da durch die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum nur wenig Zeit zur Aufbereitung eines zünd- und brennfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches zur Verfügung steht, sind direkteinspritzende ottomotorische Verfahren wesentlich empfindlicher gegenüber Änderungen und Abweichungen bei der Gemischbildung, insbesondere bei der Einspritzung, und der Zündung als herkömmliche ottomotorische Verfahren.
  • Die Inhomogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches ist auch der Grund dafür, dass die vom dieselmotorischen Verfahren her bekannten Partikelemissionen beim direkteinspritzenden Ottomotor ebenfalls von Relevanz sind, wohingegen diese Emissionen beim traditionellen Ottomotor nahezu keine Bedeutung haben.
  • Probleme bei der direkten Einspritzung von Kraftstoff bereitet die Verkokung der Einspritzvorrichtung, beispielsweise einer zur Einspritzung verwendeten Einspritzdüse. Dabei Verbrennen kleinste Mengen an Kraftstoff, die beim Einspritzen an der Einspritzvorrichtung haften bleiben, unter Sauerstoffmangel unvollständig.
  • An der Einspritzvorrichtung bilden sich Ablagerungen von Verkokungsrückständen. Zum einen können diese Verkokungsrückstände die Geometrie der Einspritzvorrichtung nachteilig verändern und die Ausbildung des Einspritzstrahls beeinflussen bzw. behindern und auf diese Weise die Gemischaufbereitung empfindlich stören.
  • Zum anderen lagert sich eingespritzter Kraftstoff in den porösen Verkokungsrückstände ein, der dann häufig gegen Ende der Verbrennung, wenn der für die Verbrennung bereitgestellte Sauerstoff nahezu aufgebraucht ist, unvollständig verbrennt und Ruß bildet, welcher wiederum zur Erhöhung der Partikelemissionen beiträgt.
  • Zudem können sich Verkokungsrückstände ablösen, beispielsweise infolge mechanischer Beanspruchung, bedingt durch eine sich im Brennraum ausbreitende Druckwelle oder Einwirkung des Einspritzstrahls. Die auf diese Weise abgelösten Rückstände können zu Beschädigungen im Abgasabführsystem führen und beispielsweise die Funktionstüchtigkeit von im Abgasabführsystem vorgesehenen Systemen zur Abgasnachbehandlung beeinträchtigen.
  • Aus dem Stand der Technik sind Konzepte bekannt, die dem Aufbau von Verkokungsrückständen entgegenwirken sollen und/oder dazu dienen, Ablagerungen von Verkokungsrückständen abzubauen, d. h. den Brennraum von diesen Verkokungsrückständen zu befreien und zu reinigen.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 103 58 729 A1 hat ein speziell ausgebildetes Einspritzventil zum Gegenstand, dessen Ventilteller eine katalytische Beschichtung aufweist, mittels der Ablagerungen bei hohen Temperaturen verbrannt werden. Die Oxidation benötigt aber auch bei vorhandener katalytischer Beschichtung ein bestimmtes Temperaturniveau. Eventuell am Ventilschaft befindliche Ablagerungen können aufgrund der antiadhäsiven Beschichtung des Schaftes nicht haften bleiben und gleiten auf den Ventilteller ab.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 101 17 519 A1 beschreibt eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine, bei der die Einlassventile mit die Wärmeableitung behindernden Maßnahmen ausgebildet sind, so dass in wenigstens einem vorbestimmten Bereich des Last-Drehzahl-Kennfeldes der Brennkraftmaschine erhöhte Oberflächentemperaturen im Bereich der Kehlung von über 380°C erreicht werden, welche als die erforderlichen Mindesttemperaturen angesehen werden, um Verkokungsrückstände bzw. Ablagerungen abzubauen.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift DE 199 45 813 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine, bei dem bei Erkennen von Ablagerungen im Brennraum, beispielsweise auf einem Einspritzventil, gezielt Maßnahmen zur Reinigung des Brennraums ergriffen werden, wobei über eine Aussetzerkennung auf Ablagerungen im Brennraum geschlossen wird. Als Maßnahmen zur Reinigung des Brennraums werden das gezielte Herbeiführen einer klopfenden Verbrennung und/oder das Einbringen einer Reinigungsflüssigkeit in die angesaugte Verbrennungsluft vorgeschlagen. Beide Maßnahmen sind hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen als kritisch anzusehen.
  • Als besonders vorteilhafte Reinigungsflüssigkeit wird Wasser vorgeschlagen, durch dessen Einspritzung die Verbrennungstemperatur abgesenkt wird, wodurch gleichzeitig die Emission an Stickoxiden (NOx) reduziert werden kann. Das Einspritzen von Wasser eignet sich aber nicht im Teillastbetrieb bei niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen, da Korrosion im Brennraum und im Abgasabführsystem zu befürchten ist und sich Nachteile beim Verschleiß ergeben können.
  • Die europäische Patentschrift EP 1 404 955 B1 beschreibt eine Brennkraftmaschine, deren mindestens einer Brennraum zumindest bereichsweise eine katalytische Beschichtung der Oberfläche zur Oxidation von Verkokungsrückständen aufweist. Die katalytische Schicht soll die Oxidation von Verkokungsrückständen fördern, nämlich eine schnelle Oxidation des kohlenstoffhaltigen Belags an einer Grenzfläche zwischen Katalysator und Belag bei typischen Betriebstemperaturen bewirken und damit eine frühzeitige Ablösung der Ablagerung unter Wirkung der vorhandenen Strömung. Auf diese Weise soll ein Anwachsen der Rückstände reduziert oder sogar vollständig unterdrückt werden.
  • Nachteilig an dem in der EP 1 404 955 B1 beschriebenen Verfahren zur Reduzierung von Verkokungsrückständen mittels Oxidation ist, dass die für die Oxidation erforderlichen Mindesttemperaturen auch bei Verwendung katalytischer Materialien im Teillastbetrieb bei niedrigen Lasten und niedrigen Drehzahlen nicht immer erreicht werden. Es sind aber gerade diese Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, nämlich niedrige Lasten und/oder niedrige Drehzahlen, die die Bildung von Ablagerungen der in Rede stehenden Art fördern, d. h. begünstigen, und eines Verfahrens zur Entfernung dieser Ablagerungen bedürfen.
  • Die vorstehend beschriebene Problematik gewinnt während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine noch zusätzlich an Bedeutung, insbesondere unmittelbar nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine, wenn die Bauteiltemperaturen besonders niedrig sind. Denn das niedrige Temperaturniveau begünstigt nicht nur die Bildung von Verkokungsrückständen, sondern erschwert auch die Beseitigung dieser Rückstände.
  • Vor dem Hintergrund des zuvor Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, mit dem den Ablagerungen von Verkokungsrückständen auch im Teillastbetrieb entgegengewirkt werden kann.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und Direkteinspritzung, bei der jeder Zylinder eine Zündeinrichtung zur Einleitung der Fremdzündung und eine Einspritzvorrichtung zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum des Zylinders aufweist, wobei die Einspritzvorrichtung zumindest bereichsweise eine katalytische Beschichtung zur Oxidation von Verkokungsrückständen aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung des mindestens einen Zylinders im Bereich der katalytischen Beschichtung zumindest stellenweise angehoben wird, um die Oxidation von Verkokungsrückständen zwecks Reinigung einzuleiten und zu unterstützten, wobei die Reinigung mittels Oxidation bei niedriger Last und niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Temperatur der Einspritzvorrichtung im Bereich der katalytischen Beschichtung gezielt angehoben. Die erhöhte Temperatur führt im Zusammenwirken mit den eingesetzten katalytischen Materialien dazu, dass auch im Teillastbetrieb die für die Oxidation von Verkokungsrückständen erforderlichen Mindesttemperaturen erreicht werden.
  • Im Gegensatz zu dem in der EP 1 404 955 B1 beschriebenen Verfahren, bei dem die Temperatur nicht gezielt beeinflußt, insbesondere nicht angehoben wird, verläßt man sich erfindungsgemäß nicht darauf, dass die für die Oxidation von Verkokungsrückständen erforderlichen Temperaturen während des normalen Betriebs der Brennkraftmaschine erreicht werden, d. h. auf den Abbau infolge der üblichen Betriebstemperaturen, da dies eine Reinigung der Einspritzvorrichtung im Teillastbetrieb nicht gewährleistet.
  • Wie bereits ausgeführt wurde, kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren den Ablagerungen von Verkokungsrückständen auch im Teillastbetrieb entgegengewirkt werden.
  • Das Verfahren bei niedriger Last und niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine durchzuführen, ist vorteilhaft, da diese Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine die Bildung und die Ablagerung von Verkokungsrückständen begünstigen. Bei niedriger Last und niedriger Drehzahl ist daher der Bedarf für ein Verfahren zur Entfernung dieser Ablagerungen besonders groß.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird somit die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren aufzuzeigen, mit dem den Ablagerungen von Verkokungsrückständen auch im Teillastbetrieb entgegengewirkt werden kann.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Reinigung mittels Oxidation bei Erkennen einer vorgebbaren Menge von an der Einspritzvorrichtung abgelagerten Verkokungsrückständen eingeleitet wird.
  • Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Menge von an der Einspritzvorrichtung abgelagerten Verkokungsrückständen mittels Rechenmodell abgeschätzt wird und die auf diese Weise ermittelte Menge mit der vorgebbaren Menge verglichen wird, wobei die Reinigung mittels Oxidation eingeleitet wird, sobald die vorgebbare Menge überschritten wird.
  • Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Reinigung mittels Oxidation eingeleitet wird, sobald eine vorgebbare Betriebsdauer der Brennkraftmaschine überschritten wird oder eine vorgebbare Fahrstrecke von einem die Brennkraftmaschine verwendenden Fahrzeug absolviert wurde.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der Einspritzdruck, mit dem die Einspritzvorrichtung Kraftstoff in den Brennraum einspritzt, erhöht wird, um die Reinigung mittels Oxidation zu unterstützen. Dabei wird davon ausgegangen, dass der in den Brennraum eintretende Kraftstoffstrahl auf die Ablagerungen einwirkt und die Ablagerungen teilweise ablöst, wobei die Wirkung des Kraftstoffstrahls mit dem Einspritzdruck zunimmt.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen eine klopfende Verbrennung initiiert wird, um die Reinigung mittels Oxidation zu unterstützen. Die infolge der klopfenden Verbrennung erzeugten Druckschwingungen überlagern den normalen Druckverlauf und erzeugen starke hochfrequente Vibrationen, welche die Ablagerungen entfernen können. Die klopfende Verbrennung sollte aber nur kurzzeitig zur Unterstützung der Reinigung mittels Oxidation eingesetzt werden, da diese auch zu einer hohen Beanspruchung der übrigen Bauteile führt und Beschädigungen hervorrufen kann.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben wird, indem der Zündzeitpunkt nach früh verschoben wird.
  • Eine Verstellung des Zündzeitpunktes nach früh, d. h. ausgehend von einem 720°KW umfassenden Arbeitspiel zu kleineren Kurbelwinkeln hin, verschiebt den Schwerpunkt der Verbrennung, d. h. den Verbrennungsprozeß, in die Nähe des oberen Totpunkts bzw. in die Kompressionsphase. Durch diese Maßnahme lassen sich die Prozeßdrücke und Prozeßtemperaturen steigern. Die höheren Verbrennungstemperaturen führen zwangsläufig auch zu höheren Bauteiltemperaturen, insbesondere zu höheren Temperaturen der den Brennraum begrenzenden Bauteile und Wandungen und damit auch zu einer höheren Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung.
  • Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben wird, indem der Zündzeitpunkt ausgehend von einem hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimierten Zündzeitpunkt nach früh verschoben wird. Diese Verfahrensvariante trägt dem Umstand Rechnung, dass die Betriebsparameter einer Brennkraftmaschine vorzugsweise hinsichtlich eines geringen Kraftstoffverbrauchs und eines guten Emissionsverhaltens kalibriert und festgelegt werden.
  • Dient eine Verschiebung des Zündzeitpunkts nach früh der Anhebung der Temperatur, kann der Zündzeitpunkt nach Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß der in Rede stehenden Variante wieder in den hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimierten Zündzeitpunkt nach spät verschoben werden.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben wird, indem der Anteil der Verbrennungsgase an der Zylinderfrischladung reduziert wird. Bei den Verbrennungsgasen kann es sich um rückgeführtes Abgas und/oder um im Zylinder verbliebenes Restgas handeln.
  • Zwar steigt in der Regel die Temperatur der Zylinderfrischladung an, wenn der Anteil der Verbrennungsgase zunimmt. Gleichzeitig nimmt aber die Brenngeschwindigkeit, mit der das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach Einleitung der Zündung verbrennt, mit zunehmendem Verbrennungsgasanteil ab. Die verminderte Brenngeschwindigkeit führt zu kleineren Prozeßdrücken und niedrigeren Prozeßtemperaturen. Umgekehrt lassen sich die Prozeßtemperaturen folglich steigern, indem der Anteil der Verbrennungsgase an der Zylinderfrischladung reduziert wird. Die höheren Prozeßtemperaturen führen – wie bereits in anderem Zusammenhang beschrieben – zu höheren Bauteiltemperaturen, insbesondere auch zu einer höheren Temperatur der Einspritzvorrichtung.
  • Aus den genannten Gründen sind bei Brennkraftmaschinen, die mit einer Abgasrückführung ausgestattet sind, Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben wird, indem die mittels Abgasrückführung rückgeführte Abgasmenge reduziert wird.
  • In diesem Zusammenhang sind – alternativ oder zusätzlich – auch Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben wird, indem die in dem mindestens einen Zylinder nach einem Ladungswechsel verbleibende Restgasmenge reduziert wird. Die Gründe sind die bereits Genannten.
  • Bei Brennkraftmaschinen, die mit einer zumindest teilweise variablen Ventilsteuerung ausgestattet sind, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen die Restgasmenge durch Verkleinerung der Ventilüberschneidung reduziert wird.
  • Die Abgasrückführung (AGR), d. h. die Rückführung von Abgas von der Abgasseite auf die Ansaugseite, ist ein Konzept zur Senkung der Stickoxidemissionen, da die Abgasrückführung die Verbrennungstemperaturen senkt und die Bildung der Stickoxide neben einem Luftüberschuß auch hohe Temperaturen erfordert. Mit zunehmender Abgasrückführrate können die Stickoxidemissionen deutlich gesenkt werden.
  • Wird die Brennkraftmaschine mittels Abgasturbolader aufgeladen, können unterschiedliche Konzepte der AGR verwirklicht werden. Bei einer Hochdruck-AGR wird das Abgas stromaufwärts der Turbine aus der Abgasleitung entnommen und stromabwärts des Verdichters in die Ansaugleitung eingebracht, während bei einer Niederdruck-AGR Abgas auf die Einlaßseite zurückgeführt wird, welches die Turbine bereits durchströmt hat. Hierzu umfaßt die Niederdruck-AGR eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbine aus der Abgasleitung abzweigt und stromaufwärts des Verdichters in die Ansaugleitung mündet.
  • Ist die Brennkraftmaschine mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestattet, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben wird, indem die Temperatur der Kühlflüssigkeit der Flüssigkeitskühlung angehoben wird. Je weniger Wärme mittels Kühlflüssigkeit abgeführt wird, desto höher sind die Bauteiltemperaturen und damit auch die Bauteiltemperatur der vorliegend relevanten Einspritzvorrichtung. Darüber hinaus lagert sich durch das Anheben der Temperatur der Kühlflüssigkeit weniger Kraftstoff in den Verkokungsrückständen ein bzw. ab.
  • Bei Brennkraftmaschinen, die mit einer Ladeluftkühlung ausgestattet sind, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben wird, indem die Ladeluftkühlung umgangen wird.
  • Häufig wird bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters in der Ansaugleitung vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt dabei eine Verdichtung durch Kühlung.
  • Soll hingegen die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung angehoben werden, ist es vorteilhaft, die Ladeluftkühlung entsprechend der vorliegenden Verfahrensvariante zu umgehen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß der 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
  • 1 schematisch im Querschnitt den Brennraum eines Zylinders.
  • 1 zeigt schematisch im Querschnitt den Brennraum 2 eines Zylinders 1. Der Zylinder 1 verfügt zur Aufnahme eines Kolbens 5 über eine Zylinderbohrung bzw. ein Zylinderrohr 1a. Der Kolben 5 wird axial beweglich in dem Zylinderrohr 1a geführt und bildet zusammen mit dem Zylinderrohr 1a und dem Zylinderkopfdach 1b den Brennraum 2 des Zylinders 1 aus.
  • Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase aus dem Zylinder 1 via Abgasleitung 7 und das Füllen der Brennraums 2 mit Ladeluft über die Ansaugleitung 6. Um den Ladungswechsel zu steuern, wird ein Auslaßventil 7a und ein Einlaßventil 6a verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Abgasleitung 7 und die Ansaugleitung 6 freigeben und verschließen.
  • Der in 1 dargestellte Zylinder 1 verfügt über eine Fremdzündung und eine Direkteinspritzung, wobei im Zylinderdach 1b eine als Zündeinrichtung 3 dienende Zündkerze 3a und eine als Einspritzvorrichtung 4 dienende Einspritzdüse 4a zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 2 des Zylinders 1 vorgesehen sind.
  • Die Einspritzdüse 4a weist zumindest bereichsweise eine katalytische Beschichtung 8 zur Oxidation von Verkokungsrückständen auf. Um die Oxidation von Verkokungsrückständen zwecks Reinigung einzuleiten und zu unterstützten, wird die Bauteiltemperatur der Einspritzdüse 4a im Bereich der katalytischen Beschichtung 8 zumindest stellenweise angehoben.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Zylinder
    1a
    Zylinderrohr
    1b
    Zylinderdach
    2
    Brennraum
    3
    Zündeinrichtung
    3a
    Zündkerze
    4
    Einspritzvorrichtung
    4a
    Einspritzdüse
    5
    Kolben
    6
    Ansaugleitung
    6a
    Einlaßventil
    7
    Abgasleitung
    7a
    Auslaßventil
    8
    katalytische Beschichtung

Claims (14)

  1. Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (1) und Direkteinspritzung, bei der jeder Zylinder (1) eine Zündeinrichtung (3) zur Einleitung der Fremdzündung und eine Einspritzvorrichtung (4) zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum (2) des Zylinders (1) aufweist, wobei die Einspritzvorrichtung (4) zumindest bereichsweise eine katalytische Beschichtung (8) zur Oxidation von Verkokungsrückständen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) des mindestens einen Zylinders (1) im Bereich der katalytischen Beschichtung (8) zumindest stellenweise angehoben wird, um die Oxidation von Verkokungsrückständen zwecks Reinigung einzuleiten und zu unterstützten, wobei die Reinigung mittels Oxidation bei niedriger Last und niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung mittels Oxidation bei Erkennen einer vorgebbaren Menge von an der Einspritzvorrichtung (4) abgelagerten Verkokungsrückständen eingeleitet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge von an der Einspritzvorrichtung (4) abgelagerten Verkokungsrückständen mittels Rechenmodell abgeschätzt wird und die auf diese Weise ermittelte Menge mit der vorgebbaren Menge verglichen wird, wobei die Reinigung mittels Oxidation eingeleitet wird, sobald die vorgebbare Menge überschritten wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigung mittels Oxidation eingeleitet wird, sobald eine vorgebbare Betriebsdauer der Brennkraftmaschine überschritten wird oder eine vorgebbare Fahrstrecke von einem die Brennkraftmaschine verwendenden Fahrzeug absolviert wurde.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einspritzdruck, mit dem die Einspritzvorrichtung (4) Kraftstoff in den Brennraum (2) einspritzt, erhöht wird, um die Reinigung mittels Oxidation zu unterstützen.
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine klopfende Verbrennung initiiert wird, um die Reinigung mittels Oxidation zu unterstützen.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) angehoben wird, indem der Zündzeitpunkt nach früh verschoben wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) angehoben wird, indem der Zündzeitpunkt ausgehend von einem hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimierten Zündzeitpunkt nach früh verschoben wird.
  9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) angehoben wird, indem der Anteil der Verbrennungsgase an der Zylinderfrischladung reduziert wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9 zum Betreiben einer mit einer Abgasrückführung ausgestatteten Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) angehoben wird, indem die mittels Abgasrückführung rückgeführte Abgasmenge reduziert wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) angehoben wird, indem die in dem mindestens einen Zylinder (1) nach einem Ladungswechsel verbleibende Restgasmenge reduziert wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, welche mit einer zumindest teilweise variablen Ventilsteuerung ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Restgasmenge durch Verkleinerung der Ventilüberschneidung reduziert wird.
  13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum Betreiben einer mit einer Flüssigkeitskühlung ausgestatteten Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) angehoben wird, indem die Temperatur der Kühlflüssigkeit der Flüssigkeitskühlung angehoben wird.
  14. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche zum Betreiben einer mit einer Ladeluftkühlung ausgestatteten Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteiltemperatur der Einspritzvorrichtung (4) angehoben wird, indem die Ladeluftkühlung umgangen wird.
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