DE102018000706A1 - Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
DE102018000706A1
DE102018000706A1 DE102018000706.6A DE102018000706A DE102018000706A1 DE 102018000706 A1 DE102018000706 A1 DE 102018000706A1 DE 102018000706 A DE102018000706 A DE 102018000706A DE 102018000706 A1 DE102018000706 A1 DE 102018000706A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
combustion chamber
prechamber
openings
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102018000706.6A
Other languages
English (en)
Inventor
Dietmar Bertsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102018000706.6A priority Critical patent/DE102018000706A1/de
Publication of DE102018000706A1 publication Critical patent/DE102018000706A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/12Engines characterised by fuel-air mixture compression with compression ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B11/00Engines characterised by both fuel-air mixture compression and air compression, or characterised by both positive ignition and compression ignition, e.g. in different cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/10Engines characterised by precombustion chambers with fuel introduced partly into pre-combustion chamber, and partly into cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B19/00Engines characterised by precombustion chambers
    • F02B19/12Engines characterised by precombustion chambers with positive ignition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Zylinder (16) zum Aufnehmen eines Kolbens (14) umfassenden Verbrennungskraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeugs, welche wenigstens eine einem Brennraum (12) des Zylinders (16) zugeordnete Vorkammerzündkerze (20) umfasst, die eine über mehrere Öffnungen (36, 38) fluidisch mit dem Brennraum (12) verbundene Vorkammer aufweist, wobei mittels der Vorkammerzündkerze (20) zu einem Zündzeitpunkt zumindest ein Zündfunke in der Vorkammer erzeugt wird, wobei während wenigstens eines dem Zylinder (16) zugeordneten Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine (10) mittels eines dem Brennraum (12) zugeordneten Injektors (22) eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, durch welche Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) kennfeldbasiert direkt in den Brennraum (12) eingespritzt wird, sodass bereits während des Ansaugtakts infolge eines aus dem Einspritzen resultierenden Impulses und infolge einer Strömung (28) im Brennraum (12) ein zumindest bis zum Zündzeitpunkt zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum (12) über die Öffnungen (36, 38) in die Vorkammer gespült wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits aus der DE 197 23 182 A1 bekannt. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen Zylinder zum Aufnehmen eines Kolbens auf. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine einem Brennraum des Zylinders zugeordnete Vorkammerzündkerze, die eine über mehrere Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene Vorkammer aufweist. Der Brennraum ist beispielsweise teilweise durch den Kolben und teilweise durch eine Zylinderwand des Zylinders begrenzt, wobei die Zylinderwand beispielsweise durch ein Zylindergehäuse gebildet ist. Im Rahmen des Verfahrens wird mittels der Vorkammerzündkerze zu einem Zündzeitpunkt zumindest ein Zündfunke in der Vorkammer erzeugt. Durch den Zündfunken soll ein im Brennraum aufgenommenes Gemisch, welches zumindest Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine und Luft umfasst, gezündet werden.
  • Des Weiteren offenbart die DE 10 2005 044 544 A1 ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten, direkteinspritzenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der vorzugsweise als Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass während wenigstens eines dem Zylinder zugeordneten Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine mittels eines dem Brennraum zugeordneten Injektors eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, durch welche Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine kennfeldbasiert direkt in den Brennraum eingespritzt wird, sodass bereits während des auch als Ansaugphase bezeichneten Ansaugtakts infolge eines aus dem Einspritzen resultierenden und auch als Einspritz- oder Kraftstoffimpuls bezeichneten Impulses und infolge einer Strömung, insbesondere von Luft, im Brennraum ein zumindest zum Zündzeitpunkt zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum über die Öffnungen in die Vorkammer und somit in die Vorkammerzündkerze gespült wird. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch wird auch einfach als Gemisch bezeichnet und umfasst zumindest Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine und Luft. Da bereits während des Ansaugtakts das Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer gespült wird, können besonders vorteilhafte und im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren verbesserte Entflammungsbedingungen, insbesondere in der Vorkammer, gewährleistet werden, sodass zum Zündzeitpunkt das in der Vorkammer aufgenommene Kraftstoff-Luft-Gemisch sicher entzündet werden kann. In der Folge kann ein zumindest Kraftstoff und Luft umfassendes Gemisch im Brennraum insgesamt sicher gezündet werden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in zumindest nahezu allen Kennfeldbereichen und/oder bei zumindest nahezu allen Betriebsarten, gewährleistet werden kann.
  • Unter dem Merkmal, dass der Ansaugtakt dem Zylinder zugeordnet ist, welchem auch die Vorkammerzündkerze und der Injektor zugeordnet sind, ist insbesondere zu verstehen, dass der Zylinder beziehungsweise der translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommene Kolben seinen Ansaugtakt durchführt, in dessen Rahmen sich der Kolben in Richtung seines unteren Totpunkts translatorisch bewegt. Durch das Zünden des Kraftstoff-Luft-Gemischs zum Zündzeitpunkt in der Vorkammer entstehen beispielsweise brennende Fackeln, welche über die Öffnungen aus der Vorkammer aus- und in den Brennraum einströmen. Durch die brennenden Fackeln wird das Gemisch im Brennraum insgesamt gezündet und in der Folge verbrannt, sodass ein vorteilhaftes Durchbrennen des Gemisches im Brennraum gewährleistet werden kann.
  • Die Vorkammer ist ein zumindest nahezu geschlossener Raum, welcher beispielsweise durch Wandungsbereiche der Vorkammerzündkerze gebildet beziehungsweise begrenzt ist. Die Wandungsbereiche begrenzen dabei die als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Öffnungen beziehungsweise die Öffnungen sind in den Wandungsbereichen ausgebildet. Die Wandungsbereiche weisen beispielsweise in Summe eine erste Gesamtfläche auf, wobei beispielsweise die Öffnungen in Summe eine zweite Gesamtfläche aufweisen. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die erste Gesamtfläche größer als die zweite Gesamtfläche ist, wodurch beispielsweise wenigstens ein in der Vorkammer aufgenommener und beispielsweise zumindest zum Teil aus Keramik gebildeter Isolator einer Elektrode der Vorkammerzündkerze vor Keramikbrüchen infolge von Druckwellen im Brennraum geschützt werden kann. Derartige Druckwellen können üblicherweise durch Vorentflammungen im Brennraum bewirkt werden und bei Standard-Zündkerzen ohne Vorkammer den Isolator der Standard-Zündkerze zumindest nahezu ungebremst erreichen und in der Folge brechen. Dies kann bei der Vorkammerzündkerze vermieden werden.
  • Für die Anwendung einer solchen Vorkammerzündkerze in einer beispielsweise als Ottomotor beziehungsweise Benzinmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine hat sich jedoch eine spezielle Auslegung der Vorkammerzündkerze, insbesondere hinsichtlich der ihrer Lochgeometrie, als vorteilhaft erwiesen, um eine gewünschte Funktion der Vorkammerzündkerze im gesamten Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine zu gewährleisten. Dabei ist es einerseits vorteilhaft, dass durch die auch als Löcher bezeichneten Öffnungen der Vorkammer während der Ansaugphase bereits in der Vorkammer befindliches Abgas zumindest teilweise ausgespült wird und andererseits weiterhin vorteilhaft ist es, dass durch die auch hier bezeichneten Öffnungen der Vorkammer für die Darstellung eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches, insbesondere in einem Funkenbereich, vor allem bei niedrigen Motorlasten Kraftstoff gespült wird, insbesondere in einer hinreichenden Menge, sodass zum Zündzeitpunkt ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vorkammer aufgenommen ist. Hierzu ist es vorteilhaft, den Injektor, insbesondere dessen Auslegung sowie eine Strategie zum direkten Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum entsprechend kennfeldbasiert, insbesondere kennfeldgesteuert, durchzuführen.
  • Da der Kraftstoff im Zuge der genannten Mehrfacheinspritzung direkt in den Brennraum eingespritzt wird, werden im Rahmen der Mehrfacheinspritzung zwei oder mehr zeitlich voneinander beabstandete und aufeinanderfolgende und auch als Einzeleinspritzungen bezeichnete Einspritzungen durchgeführt, wobei im Rahmen der jeweiligen Einzeleinspritzung der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders vorteilhaft dazu, bei geringen Lasten der Verbrennungskraftmaschine sowie bei Nutzung eines sogenannten FES-Nockens, das heißt bei einem Frühen-Einlass-Schließt (FES) von Einlassventilen des Brennraums ein zündfähiges und somit brennbares Gemisch in der Vorkammer zum Zündzeitpunkt zu erzeugen. Mithilfe der Mehrfacheinspritzung kann der Kraftstoff derart im Brennraum verteilt werden, dass sowohl in der Ansaugphase Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer gespült wird als auch während einer auf die Ansaugphase folgenden Kompressionsphase, da das in die Vorkammer eindringende Gemisch aufgrund einer verbesserten Gemischbildung im Brennraum eine höhere Zündfähigkeit besitzt und somit eine Ausmagerung der Vorkammer vermieden wird. Hierdurch kann die Entflammung stabilisiert werden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.
  • Insbesondere ist es durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich, die Entflammungsbedingungen bei Betriebsarten mit geringer Füllung und/oder mit geringem Druck im Brennraum zu verbessern, insbesondere bei niedriger Last durch Androsselung und/oder kleinem Nockenhub. Ferner können die Entflammungsbedingungen bei Betriebsarten mit geringer Ladungsbewegung und dabei beispielsweise mit niedriger Drehzahl und/oder kleinem Nockenhub etc. verbessert werden. Des Weiteren können die Entflammungsbedingungen im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungskraftmaschine bei Betriebsarten mit hoher Abgasrückführrate und/oder bei hoher Ladungsverdünnung und/oder Ladungsschichtung, insbesondere mit einem Verbrennungsluftverhältnis in einem Bereich von einschließlich 1,0 bis einschließlich 2,2 verbessert werden. Auch in Verbindung mit dem beispielsweise als Piezo-A-Düse (außenöffnend) oder als Mehrlochdüse ausgebildeten Injektor, insbesondere mit variabler Lochgeometrie und variablem Druck können vorteilhafte Entflammungsbedingungen gewährleistet werden. Auch bei Betriebsarten wie einem Katalysatorheizbetrieb und/oder einem Kaltstart beziehungsweise einem Warmlauf der Verbrennungskraftmaschine können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Entflammungsbedingungen gegenüber herkömmlichen Verfahren verbessert werden.
  • Die Idee der Erfindung ist es insbesondere, beispielsweise bei niedrigen Lasten und/oder bei Abmagerung und/oder bei hohem Restgasgehalt, mithilfe der genannten, auch als Einspritzstrategie bezeichneten Strategie und mithilfe einer entsprechenden Auslegung des Injektors, insbesondere seiner Lochgeometrie, Kraftstoff bereits während des auch als Ansaugphase bezeichneten Ansaugtakts derart in den Brennraum einzubringen, dass infolge des Einspritzimpulses und der im Brennraum befindlichen Strömung der in den Brennraum direkt eingespritzte beziehungsweise eingebrachte Kraftstoff beziehungsweise das aus dem direkten Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum resultierende Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum in die Vorkammer zu spülen, um in den Vorkammer die Zündkerze, insbesondere in der Vorkammer, ein zündfähiges und somit brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch zu erzeugen. Um dies zu realisieren wird beispielsweise ein fettes Gemisch in der Vorkammer erzeugt, um eine verbesserte beziehungsweise stabilere Entflammung zu gewährleisten.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine, welche mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird.
  • 1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete und vorzugsweise als Ottomotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist als Hubkolbenmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen Zylinder 16 mit wenigstens einem Brennraum 12 auf. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine 10 einen dem Zylinder 16 zugeordneten und in dem Zylinder 16 aufgenommenen Kolben auf, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder 16 aufgenommen ist. Der Brennraum 12 wird beispielsweise in dem Zylinder 16 teilweise durch den Kolben 14, teilweise durch eine Zylinderwand des Zylinders 16 und teilweise durch einen Zylinderkopf 11 begrenzt beziehungsweise eingeschlossen. Die genannte Zylinderwand ist beispielsweise zumindest teilweise durch ein beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes und in der Fig. nicht näher dargestelltes Motorgehäuse der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet. Der Kolben 14 kann sich im Zylinder 16 relativ zu dem Motorgehäuse zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt bewegen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist dabei als Vier-Takt-Motor ausgebildet, sodass genau ein Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine 10 genau vier Takte umfasst. Genau ein Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine 10 erstreckt sich dabei über 720 Grad Kurbelwinkel einer als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle, welche über ein in der Fig. nicht dargestelltes Pleuel gelenkig mit dem Kolben 14 verbunden ist. Durch diese gelenkige Kopplung können die translatorischen Bewegungen des Kolbens 14 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden. Dabei umfasst das Arbeitsspiel genau zwei vollständige Umdrehungen und somit 720 Grad Kurbelwinkel der Kurbelwelle.
  • Ein erster der Takte ist beispielsweise ein auch als Ansaugphase bezeichneter Ansaugtakt, in dessen Rahmen sich der Kolben 14 aus seinem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt und dabei beispielsweise zumindest Luft über wenigstens einen dem Zylinder 16 zugeordneten Einlasskanal 18 im Zylinderkopf 11 in den Brennraum 12 einsaugt. Da sich im Rahmen des Ansaugtakts der in dem Zylinder 16 angeordnete Kolben 14 in Richtung seines unteren Totpunkts bewegt, ist der Ansaugtakt dem Zylinder 16 und somit dem Brennraum 12 zugeordnete. Ein beispielsweise zeitlich auf den ersten Takt folgender zweiter der Takte ist ein sich an den Ansaugtakt anschließender und auch als Kompressionsphase bezeichneter Verdichtungstakt, in dessen Rahmen sich der Kolben 14 aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt und dabei die zuvor in den Brennraum 12 eingesaugte Luft verdichtet beziehungsweise komprimiert.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ferner eine dem Zylinder 16, insbesondere dem Brennraum 12, zugeordnete Vorkammerzündkerze 20 auf, mittels welcher im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 zu einem Zündzeitpunkt wenigstens ein Zündfunke erzeugbar ist beziehungsweise erzeugt wird. Mittels des Zündfunkens wird ein im Brennraum 12 aufgenommenes Gemisch, welches die angesaugte Luft und einen insbesondere flüssigen Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst, gezündet und in der Folge verbrannt. Der Kraftstoff wird beispielsweise mittels eines dem Zylinder 16, insbesondere dem Brennraum 12, zugeordneten Injektors 22 der Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere direkt, in den Brennraum 12 des Zylinders 16 eingespritzt, insbesondere unter-Ausbildung eines so genannten Sprays 24. Dies bedeutet, dass das auch als Kraftstoffspray bezeichnete Spray 24 durch den Kraftstoff gebildet ist, welcher mittels des Injektors 22 direkt in den Brennraum 12 eingespritzt wird.
  • Durch die Zündung und die daraus resultierende Verbrennung des Kraftstoff-LuftGemisches im Brennraum 12 dehnt sich das Gemisch aus, wodurch der Kolben 14 im Rahmen eines dritten der Takte aus einem oberen Totpunkt in einen unteren Totpunkt bewegt und dabei angetrieben wird. In der Folge wird die Kurbelwelle angetrieben. Der dritte Takt wird auch als Arbeitstakt bezeichnet. Der sich an den Arbeitstakt anschließende vierte Takt wird auch als Ausstoßtakt bezeichnet, in dessen Rahmen Abgas, welches aus der Verbrennung des Gemisches resultiert, mittels des Kolbens 14 über einen Auslasskanal 26 aus dem Brennraum 12 ausgeschoben wird.
  • In der Fig. veranschaulicht ein Pfeil 28 eine Ladungsbewegung und somit beispielsweise eine Strömung der in dem Brennraum 12 einströmenden Luft, sodass diese Strömung in dem Brennraum 12 stattfindet beziehungsweise erfolgt. Dem Einlasskanal 18 ist ein Einlassventil 30 zugeordnet, welches zwischen wenigstens einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere translatorisch, relativ zu dem Zylinderkopf 11 bewegbar ist. Dabei zeigt die Fig. den Ansaugtakt, in dessen Rahmen sich der Kolben 14 in Richtung des unteren Totpunkts und damit bezogen auf die Bildebene der Fig. nach unten bewegt. Insbesondere veranschaulicht dabei der Pfeil 28 die globale Ladungsbewegung im Brennraum 12, wobei eine tumbleförmige Ladungsbewegung vorgesehen ist. Dabei ist das Einlassventil 30 geöffnet und gibt den Einlasskanal 18 frei, während das Auslassventil 32 geschlossen ist und den Auslasskanal 26 versperrt.
  • Die Vorkammerzündkerze 20, deren Längserstreckungsrichtung in der Fig. durch eine strichpunktierte Linie 42 veranschaulicht ist, weist eine in der Fig. nicht näher erkennbare Vorkammer auf, welche über Öffnungen 36 und 38 fluidisch mit dem Brennraum 12 verbunden ist. Die Vorkammer ist dabei durch jeweilige Wandungsbereiche der Vorkammerzündkerze 20 begrenzt beziehungsweise gebildet, wobei die als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Öffnungen 36 und 38 in den Wandungsbereichen ausgebildet sind. In der Vorkammer ist beispielsweise wenigstens eine in der Fig. nicht erkennbare und beispielsweise zumindest teilweise in einem Isolator eingebettete Elektrode angeordnet, wobei der Isolator aus Keramik gebildet sein kann und Bestandteil der Vorkammerzündkerze 20 ist. Mittels der Elektrode wird zum Zündzeitpunkt der wenigstens eine Zündfunke erzeugt.
  • Um nun das Gemisch im Brennraum 12 besonders sicher im gesamten Kennfeld sowie bei allen Betriebsarten der Verbrennungskraftmaschine 10 zünden und somit einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 realisieren zu können, erfolgt bereits beim Ansaugtakt des Zylinders 16 beziehungsweise des Kolbens 14 eine Spülung der Vorkammer mit zumindest dem Kraftstoff und Luft umfassenden Frischgas, sodass zum Zündzeitpunkt ein zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch in der Vorkammer 34 aufgenommen ist.
  • Im Rahmen des zuvor genannten Verfahrens ist es vorgesehen, dass während des Ansaugtakts mittels des Injektors 22 eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, durch welche der Kraftstoff kennfeldbasiert direkt in den Brennraum 12 eingespritzt wird, sodass bereits während des Ansaugtakts in Folge eines aus dem Einspritzen resultierenden Impulses und in Folge der genannten, durch den Pfeil 28 veranschaulichten Strömung im Brennraum 12 ein zumindest bis zum Zündzeitpunkt zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum 12 über die Öffnungen 36 und 38 in die Vorkammer gespült wird.
  • Zur Bildung eines Kraftstoff-Luft-Grundgemisches und zur besseren Homogenisierung wird beispielsweise ein Teil des Kraftstoffes zu einem frühen Zeitpunkt direkt nach den oberen Gaswechseltotpunkt und dabei beispielsweise in einem Bereich von 0 Grad bis 180 Grad Kurbelwinkel nach den oberen Gaswechseltotpunkt und eingespritzt. Eine dadurch entstehende Gemischwolke strömt aufgrund der Ladungsbewegung im Brennraum 12 sowohl an der Vorkammer vorbei und sorgt dort für ein erstes Einspülen von Kraftstoff als auch nach einer oder mehreren Umdrehungen im Brennraum 12 wieder zurück an die Stelle, an der sich die Vorkammer im Brennraum 12 befindet. Die Ladungsbewegung weist beispielsweise eine Tumbleströmung auf. Dabei kann es passieren, dass bei einer Einfacheinspritzung eine Gemischlücke entsteht und die Vorkammer zeitweise von reiner Luft umgeben ist. Tritt dieser Zustand während der Kompressionsphase auf, so kann es passieren, dass reine Luft in die Vorkammer gedrückt wird, was eine Verschlechterung des Gemischzustandes und damit der Zündbedingungen in der Vorkammer zum Zündzeitpunkt zur Folge hat.
  • Daher ist es im Rahmen des Verfahrens vorgesehen, unter Beibehaltung eines stöchiometrischen Gesamt-Kraftstoff-Luft-Verhältnisses zu unterschiedlichen Zeiten nach einer ersten Einspritzung zusätzlich Kraftstoff einzuspritzen, um dieses Phänomen der Mischungslücke zu verhindern und die Vorkammer während der Kompressionsphase dauerhaft von Kraftstoff-Luft-Gemisch zu umgeben. Dabei kann es von Vorteil sein, eine Einspritzung in der Nähe des unteren Totpunkts, insbesondere zwischen 100 Grad Kurbelwinkel vor und 20 Grad Kurbelwinkel nach dem unteren Totpunkt und/oder eine Einspritzung kurz vor dem Zündzeitpunkt, beispielsweise in einem Bereich von 0 Grad Kurbelwinkel bis 80 Grad Kurbelwinkel vor dem Zündzeitpunkt abzusetzen, das heißt durchzuführen. Die einzelnen Einspritzungen können auch noch in mehrere kleinere Einspritzungen unterteilt werden, je nachdem, mit welchem Einspritzsystem gearbeitet wird. Dabei ist es denkbar, dass der Injektor 22 als Piezo-Injektor oder als Magnet-Injektor ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme kann eine deutliche Erweiterung der Magerlaufgrenze beziehungsweise einer Erhöhung der Abgasrückführverträglichkeit eines beispielsweise als direkteinspritzendes Otto-Brennverfahren ausgebildeten Brennverfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine mit der Vorkammerzündkerze erreicht werden. Auch bei Lastzuständen mit hohem Brennraumdruck, beispielsweise bei mittlerer und hoher Last, kann trotz ausreichender Einströmung von Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer in der Kompressionsphase und ausreichend brennbarem Gemisch an einer Funkenstrecke der Vorkammerzündkerze 20 eine Verbesserung der Entflammung und eine weitere Stabilisierung der Verbrennung durch eine Mehrfacheinspritzung erreicht werden, die sich auf Verbrauch und Emissionen positiv auswirkt. Vorteilhafter Weise kann in diesen Fällen kennfeldgesteuert beziehungsweise kennfeldbasiert die Mehrfacheinspritzung drehzahl- und lastabhängig variiert werden, und die Anzahl der Einspritzungen auf die Erfordernisse der Verbrennung und der technischen Grenzen angepasst werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Verbrennungskraftmaschine
    11
    Zylinderkopf
    12
    Brennraum
    14
    Kolben
    16
    Zylinder
    18
    Einlasskanal
    20
    Vorkammerzündkerze
    22
    Injektor
    24
    Spray
    26
    Auslasskanal
    28
    Pfeil
    30
    Einlassventil
    32
    Auslassventil
    36
    Öffnungen
    38
    Öffnung
    42
    strichpunktierte Linie
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19723182 A1 [0002]
    • DE 102005044544 A1 [0003]

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Zylinder (16) zum Aufnehmen eines Kolbens (14) umfassenden Verbrennungskraftmaschine (10) eines Kraftfahrzeugs, welche wenigstens eine einem Brennraum (12) des Zylinders (16) zugeordnete Vorkammerzündkerze (20) umfasst, die eine über mehrere Öffnungen (36, 38) fluidisch mit dem Brennraum (12) verbundene Vorkammer aufweist, wobei mittels der Vorkammerzündkerze (20) zu einem Zündzeitpunkt zumindest ein Zündfunke in der Vorkammer erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während wenigstens eines dem Zylinder (16) zugeordneten Ansaugtakts der Verbrennungskraftmaschine (10) mittels eines dem Brennraum (12) zugeordneten Injektors (22) eine Mehrfacheinspritzung durchgeführt wird, durch welche Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine (10) kennfeldbasiert direkt in den Brennraum (12) eingespritzt wird, sodass bereits während des Ansaugtakts infolge eines aus dem Einspritzen resultierenden Impulses und infolge einer Strömung (28) im Brennraum (12) ein zumindest zum Zündzeitpunkt zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch aus dem Brennraum (12) über die Öffnungen (36, 38) in die Vorkammer gespült wird.
  2. Verfahren (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Öffnungen (36, 38) als Zentralöffnung und die anderen Öffnungen (36) als Nebenöffnungen ausgebildet sind, welche in Umfangsrichtung der Vorkammerzündkerze um die Zentralöffnung (38) herum verteilt angeordnet sind.
  3. Verfahren (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (36, 38) jeweilige Durchgangsrichtungen aufweisen, wobei die Durchgangsrichtung der Zentralöffnung (38) schräg zur jeweiligen Durchgangsrichtung der jeweiligen Nebenöffnung (36) verläuft.
  4. Verfahren (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsrichtung der Zentralöffnung (38) axial zur Längserstreckungsrichtung (42) der Vorkammerzündkerze (20) verläuft.
  5. Verfahren (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralöffnung (38) brennraumseitig in Richtung eines durch mittels eines Injektors (22) direkt in den Brennraum (12) eingespritzten Kraftstoff gebildeten Kraftstoffsprays (24) geneigt ist.
  6. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Nebenöffnung (36) und die Zentralöffnung (38) voneinander unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
  7. Verfahren (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Zentralöffnung (38) größer als der jeweilige Durchmesser der jeweiligen Nebenöffnung (36) ist.
  8. Verfahren (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenöffnungen (36) jeweils einen Durchmesser aufweisen, welcher in einem Bereich von einschließlich 0,7 Millimetern bis einschließlich 1,4 Millimetern liegt.
DE102018000706.6A 2018-01-30 2018-01-30 Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug Withdrawn DE102018000706A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018000706.6A DE102018000706A1 (de) 2018-01-30 2018-01-30 Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018000706.6A DE102018000706A1 (de) 2018-01-30 2018-01-30 Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102018000706A1 true DE102018000706A1 (de) 2019-08-01

Family

ID=67224148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018000706.6A Withdrawn DE102018000706A1 (de) 2018-01-30 2018-01-30 Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102018000706A1 (de)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019126964A1 (de) * 2019-10-08 2021-04-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem
DE102019008816A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-24 Daimler Ag Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
DE102020000353A1 (de) 2020-01-22 2021-07-22 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
DE102020101552A1 (de) 2020-01-23 2021-07-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102021002192A1 (de) 2021-04-26 2022-10-27 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
DE102022207300A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Vorkammerzündkerze

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19723182A1 (de) 1997-06-03 1998-12-10 Reinhard Dr Ing Latsch Verfahren zur Zündung und Verbrennung bei einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
DE102005044544A1 (de) 2005-09-17 2007-03-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten 4-Takt-Brennkraftmaschine

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19723182A1 (de) 1997-06-03 1998-12-10 Reinhard Dr Ing Latsch Verfahren zur Zündung und Verbrennung bei einer Brennkraftmaschine mit Kraftstoff-Direkteinspritzung
DE102005044544A1 (de) 2005-09-17 2007-03-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten 4-Takt-Brennkraftmaschine

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019126964A1 (de) * 2019-10-08 2021-04-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem
DE102019008816A1 (de) * 2019-12-18 2021-06-24 Daimler Ag Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
DE102020000353A1 (de) 2020-01-22 2021-07-22 Daimler Ag Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
WO2021148190A1 (de) 2020-01-22 2021-07-29 Daimler Ag Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine eines kraftfahrzeugs, insbesondere eines kraftwagens
CN115038860A (zh) * 2020-01-22 2022-09-09 梅赛德斯-奔驰集团股份公司 用于操作机动车的、尤其是汽车的内燃机的方法
DE102020000353B4 (de) 2020-01-22 2022-09-22 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
US11680512B2 (en) 2020-01-22 2023-06-20 Mercedes-Benz Group AG Method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a motor car
JP7430805B2 (ja) 2020-01-22 2024-02-13 メルセデス・ベンツ グループ アクチェンゲゼルシャフト 自動車両の、特に自動車の内燃機関の運転方法
DE102020101552A1 (de) 2020-01-23 2021-07-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102021002192A1 (de) 2021-04-26 2022-10-27 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
DE102022207300A1 (de) 2022-07-18 2024-01-18 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Vorkammerzündkerze

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10147529B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer mit selbstzündbarem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine
DE102018000706A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
DE102014115142B4 (de) Doppelvorkammer-Verbrennungssystem
DE112013000183B4 (de) Brennkammeraufbau für einen Motor
EP1537320B1 (de) Verfahren zum betrieb einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
DE102017009228A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
EP4248079B1 (de) Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem mit einer vorkammer, einem injektor und zwei zündkerzen ausgestatteten zylinder sowie betriebsverfahren davon
DE102017009235A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
DE102019111252A1 (de) Vorkammer mit variablem volumen für einen verbrennungsmotor
DE102018101890A1 (de) Verbrennungsmotor
WO2019110381A1 (de) Vorkammerzündkerze für einen brennraum einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftfahrzeugs, sowie verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug
DE112011104585T5 (de) Schichtladungsmotor mit Einlassrohreinspritzung und Verfahren dafür
DE102016218707A1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102009051137A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
EP3786424B1 (de) Fremdgezündete brennkraftmaschine mit innerer gemischbildung zur verbrennung eines gemischs aus einem gasförmigen kraftstoff und luft
DE102020000353B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens
DE2514479B2 (de) Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine
DE102012202080A1 (de) Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102019002476A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
DE102014115172B4 (de) Doppelvorkammer-Kolbenmuldensystem
DE102018212917A1 (de) Brennkraftmaschine
DE102021113860B3 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102018004145A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
DE102013021242A1 (de) Ottomotor für einen Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Ottomotors
DE102020115199A1 (de) Vorrichtung zur Kraftstoffeinspritzung für Verbrennungsmotoren

Legal Events

Date Code Title Description
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee