DE102018109939A1

DE102018109939A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102018109939A1
Application number: DE102018109939.8A
Authority: DE
Inventors: Koshiro Kimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-04-28
Filing date: 2018-04-25
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2038-04-26
Also published as: CN108798888B; US10415512B2; JP6551457B2; US20180313299A1; JP2018188990A; CN108798888A; DE102018109939B4

Abstract

Ein Ziel ist es, Wasserstoff daran zu hindern, vor dem Zündzeitpunkt zu brennen. Ein Verbrennungsmotor ist vorgesehen mit einem ersten Ansaugkanal 41 und einem zweiten Ansaugkanal 42, welche mit einem Zylinder 2 verbunden sind, einem ersten Kraftstoffeinspritzventil 81, welches Kraftstoff in den ersten Ansaugkanal 41 einspritzt, und einer Zündkerze 9, welche an einer Position vorgesehen ist, an welcher das Gas, welches aus dem zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, in einer größeren Menge auf die Zündkerze 9 prallt, als das Gas, welches während des Ansaugtaktes aus dem ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor.
Stand der Technik
Von einem Verbrennungsmotor ist bekannt, dass er zwei Ansaugkanäle für jeden Zylinder, ein erstes Kraftstoffeinspritzventil, welches Kohlenwasserstoff in einen der Kanäle einspritzt, und ein zweites Kraftstoffeinspritzventil, welches Wasserstoff in den anderen Kanal einspritzt, hat (siehe, z.B., WO 2013/021434 A1 ).
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Problemstellung
Wasserstoff kann über einem weiten Bereich des Luftüberschussfaktors (z.B. zwischen 0.14 bis 10) brennen. Darüber hinaus hat Wasserstoff eine hohe Zündfähigkeit. Deswegen kann bei Kontakt zwischen Wasserstoff, welcher in einen Zylinder strömt, und einem heißen Abschnitt des Zylinders vor dem Zündzeitpunkt eine Glühflächenzündung an dem heißen Abschnitt auftreten. Das kann zu Früh- oder Fehlzündung führen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das oben genannte Problem zu lösen, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist, das Abbrennen von Wasserstoff vor dem Zündzeitpunkt zu verhindern.
Lösung der Problemstellung
Um das oben genannte Problem, zu lösen, ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verbrennungsmotor, welcher Kohlenwasserstoff und Wasserstoff als Kraftstoff verwendet, mit einem ersten Ansaugkanal und einem zweiten Ansaugkanal, welche mit einem Zylinder verbunden sind, einem ersten Kraftstoffeinspritzventil, welches in dem ersten Ansaugkanal vorgesehen ist, um Wasserstoff in den ersten Ansaugkanal einzuspritzen, und einer Zündkerze, welche an einer Position vorgesehen ist, an welcher das Gas, welches aus dem zweiten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, in einer größeren Menge auf die genannte Zündkerze prallt als das Gas, welches während des Ansaugtaktes aus dem ersten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, versehen.
Wasserstoffhaltige Gasgemische haben eine höhere Zündfähigkeit als kohlenwasserstoffhaltige Gasgemische. Die Verbrennung eines kohlenwasserstoffhaltigen Gasgemisches kann unter Nutzung dieser Charakteristik befördert werden. Darüber hinaus tritt Glühflächenzündung tendenziell dann auf, wenn Wasserstoff in Kontakt mit der Zündkerze kommt, da die Zündkerze eine relativ hohe Temperatur innerhalb des Zylinders hat. Wenn Wasserstoff vor dem Zündzeitpunkt in Kontakt mit der heißen Zündkerze kommt, besteht eine Möglichkeit, dass Wasserstoff durch Glühflächenzündung vor dem Zündzeitpunkt zu brennen beginnt. Um das zu vermeiden, ist die Zündkerze an einer Position angeordnet, an der das Gas, welches aus dem zweiten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, in einer größeren Menge auf die Zündkerze prallt als das Gas, welches aus dem ersten Ansaugkanal in den Zylinder strömt. Aufgrund dieser Anordnung kann verhindert werden, dass Wasserstoff, welcher aus dem ersten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, in Kontakt mit der heißen Zündkerze kommt, und kann das Auftreten von Glühflächenzündung vermieden werden. Wenn ein nicht-wasserstoffhaltiges Gas aus dem zweiten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, kann das nicht-wasserstoffhaltige Gas auf die Zündkerze prallen. Die Temperatur des Gases, welches aus dem zweiten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, ist niedriger als die Temperatur der Zündkerze, weshalb das Aufprallen des Gases mit niedriger Temperatur die Temperatur der Zündkerze absenkt.
Der Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein zweites Kraftstoffeinspritzventil beinhalten, welches in dem zweiten Ansaugkanal vorgesehen ist, um Kohlenwasserstoff in den zweiten Ansaugkanal einzuspritzen, und die Zündkerze kann an einer Position angeordnet sein, an welcher die Temperatur der Zündkerze mehr abgesenkt wird, wenn Kohlenwasserstoff durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, als wenn Kohlenwasserstoff nicht durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird.
Kohlenwasserstoff ist weniger anfällig für Glühflächenzündung als Wasserstoff. Sogar wenn Kohlenwasserstoff in Kontakt mit der Zündkerze kommt, wird somit die Verbrennung vor dem Zündzeitpunkt kaum durch Glühflächenzündung verursacht. Deshalb wird die Verbrennung, sogar wenn Kohlenwasserstoff, welcher durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, in Kontakt mit der Zündkerze kommt, vor dem Zündzeitpunkt kaum durch Glühflächenzündung verursacht. Darüber hinaus wird in Fällen, bei denen flüssiger Kohlenwasserstoff in den zweiten Ansaugkanal eingespritzt wird, das Gas, welches aus dem zweiten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, durch die latente Verdampfungswärme des Kohlenwasserstoffes abgekühlt. Das Aufprallen des so gekühlten Gases auf die Zündkerze sorgt für ein Abkühlen der Zündkerze.
Der Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein drittes Kraftstoffeinspritzventil beinhalten, welches in dem Zylinder vorgesehen ist, um Kohlenwasserstoff in den Zylinder einzuspritzen, wobei die Zündkerze an einer Position angeordnet sein kann, welche näher an der Verbindung zwischen dem zweiten Ansaugkanal und dem Zylinder ist, als an der Verbindung zwischen dem ersten Ansaugkanal und dem Zylinder, und das dritte Kraftstoffeinspritzventil eine Einspritzöffnung haben kann, welche in einer Richtung von der ersten Ansaugkanalseite zur zweiten Ansaugkanalseite ausgerichtet ist, aber keine Einspritzöffnung, welche in einer Richtung von der zweiten Ansaugkanalseite zur ersten Ansaugkanalseite ausgerichtet ist.
Einspritzen von Kohlenwasserstoff durch das wie oben beschrieben ausgestaltete dritte Kraftstoffeinspritzventil kann eine Gasströmung in einer Richtung von der ersten Ansaugkanalseite zur zweiten Ansaugkanalseite erzeugen. Diese Gasströmung drückt das Gas, welches an der zweiten Ansaugkanalseite vorhanden ist, so, dass es sich in eine Richtung auf die erste Ansaugkanalseite zu bewegt. Weiterhin drückt das Gas, welches von der zweiten Ansaugkanalseite hin zur ersten Ansaugkanalseite geschoben wird, das Gas, welches an der ersten Ansaugkanalseite vorhanden ist, so, dass es sich in eine Richtung auf die zweite Ansaugkanalseite zu bewegt. Das Gas, welches an der ersten Ansaugkanalseite vorhanden ist, kann so in den Bereich um die Zündkerze gebracht werden. Zu diesem Zeitpunkt ist die Zündkerze bereits durch das Gas, welches vom zweiten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, abgekühlt, weshalb das Aufprallen des Wasserstoffes auf die Zündkerze nicht zu Glühflächenzündung führt. Nachdem hochentzündlicher Wasserstoff in den Bereich um die Zündkerze gebracht wurde, wird Wasserstoff durch die Zündkerze zum Brennen entzündet. Die Flammenfortpflanzung, welche durch diese Verbrennung von Wasserstoff erzeugt wird, fördert eine zuverlässigere Verbrennung von Kohlenwasserstoff.
Der Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin eine Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuereinheit beinhalten, welche konfiguriert ist, das dritte Kraftstoffeinspritzventil Kohlenwasserstoff während des Verdichtungstaktes nach dem unteren Ansaugtotpunkt einspritzen zu lassen.
Nach dem unteren Ansaugtotpunkt ist das Ansaugen von Wasserstoff vom ersten Ansaugkanal fast vollständig abgeschlossen. Deshalb ist es möglich, eine größere Menge Wasserstoff durch Einspritzen von Kohlenwasserstoff durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil in den Bereich um die Zündkerze zu bringen. So kann eine verbesserte Verbrennung erreicht werden.
Der Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung kann weiterhin ein zweites Einlassventil beinhalten, welches den zweiten Ansaugkanal öffnet und schließt, und eine Einlassventilsteuereinheit, welche konfiguriert ist, die Zeit zum Beenden der Schließung des genannten zweiten Einlassventils vom unteren Ansaugtotpunkt nach vorne zu verstellen.
Das Gas, welches in den Zylinder eintritt, nimmt Wärme von der Zylinderwand, dem Kolben, dem Einlassventil, dem Auslassventil und dem Restgas auf, wodurch seine Temperatur ansteigt. Wenn das innerhalb des Zylinders aufgeheizte Gas in den zweiten Ansaugkanal zurückströmt, wird im nächsten Ansaugtakt Gas mit hoher Temperatur in den Zylinder strömen. Dann wird das Abkühlen der Zündkerze durch das Gas, welches vom zweiten Ansaugkanal in den Zylinder einströmt, verlangsamt. Wenn die Zeit zum Beenden der Schließung des zweiten Einlassventils vom unteren Ansaugtotpunkt nach vorne verstellt wird (z.B. früher als der untere Ansaugtotpunkt), wird das Auftreten der Rückströmung des erwärmten Gases vom Zylinder zum zweiten Ansaugkanal während des Verdichtungstaktes verhindert. Als Folge daraus kann das Abkühlen der Zündkerze durch das Gas, welches vom zweiten Ansaugkanal in den Zylinder einströmt, befördert werden. Deshalb wird das Auftreten der Glühflächenzündung verhindert, wenn Wasserstoff in Kontakt mit der Zündkerze kommt.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung kann das Abbrennen von Wasserstoff vor dem Zündzeitpunkt verhindern.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, welches den allgemeinen Aufbau eines Verbrennungsmotors gemäß der ersten bis dritten Ausführungsformen zeigt.
2 ist ein schematisches Diagramm, welches einen von oben dargestellten Zylinder des Verbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm, welches einen von oben dargestellten Zylinder des Verbrennungsmotors gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.
4 zeigt die Gasverteilung innerhalb des Zylinders während des Ansaugtaktes.
5 zeigt die Verteilung der Gase innerhalb des Zylinders zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt.
6 zeigt die Verteilung der Gase innerhalb des Zylinders zu einem Zeitpunkt während des Verdichtungstaktes nach der Kraftstoffeinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil.
7 zeigt die Gasverteilung innerhalb des Zylinders zum Zündzeitpunkt.
8 ist ein Diagramm, welches den Einspritzzeitpunkt durch das erste Kraftstoffeinspritzventil, durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil und durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil und den Zündzeitpunkt der Zündkerze zeigt.
9 ist ein Diagramm, welches den Arbeitsbereich zeigt, in welchem Kraftstoffeinspritzung durch das erste Kraftstoffeinspritzventil, das zweite Kraftstoffeinspritzventil und das dritte Kraftstoffeinspritzventil durchgeführt wird.
10 zeigt den Hub des ersten Einlassventils und des zweiten Einlassventils, den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt des ersten Kraftstoffeinspritzventils, des zweiten Kraftstoffeinspritzventils und des dritten Kraftstoffeinspritzventils und den Zündzeitpunkt der Zündkerze.

Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung speziell als Ausführungsformen für illustrative Zwecke mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte verstanden werden, dass die Abmessungen, Materialien, Formen, relative Anordnungen und weitere Merkmale der Komponenten, welche in Verbindung mit den Ausführungsformen beschrieben werden, nicht beabsichtigt sind, den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu beschränken, sofern nicht anders angegeben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Diagramm, welches den allgemeinen Aufbau eines Verbrennungsmotors 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2 ist ein schematisches Diagramm, welches einen Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 gemäß der oben dargestellten Ausführungsform zeigt. Zur Vereinfachung der Darstellung des Verbrennungsmotors 1 gemäß der Ausführungsform sind einige Komponenten des Verbrennungsmotors in den Zeichnungen nicht abgebildet. Der Verbrennungsmotor 1 ist beispielsweise an einem Fahrzeug montiert.
Der Zylinderblock 11 des Verbrennungsmotors 1 ist mit dem Zylinder 2 versehen. Der Zylinderkopf 12 des Verbrennungsmotors 1 ist mit Ansaugkanälen 4 und Auslasskanälen 5 versehen. Jeder Zylinder 2 ist mit zwei Ansaugkanälen 4 und zwei Auslasskanälen 5 verbunden. In 2 ist einer der Ansaugkanäle 4 als der erste Ansaugkanal 41 gekennzeichnet und der andere ist als der zweite Ansaugkanal 42 gekennzeichnet. Nachfolgend wird der erste/zweite Ansaugkanal 41, 42 zur Vereinfachung auch als Auslasskanal 4 bezeichnet, wenn eine Unterscheidung der beiden nicht notwendig ist. Der Ansaugkanal 4 ist so geformt, dass die Intensität der Turbulenz und der Verwirbelung kleiner ist als eine spezifische Intensität. Anders ausgedrückt, der Ansaugkanal 4 ist nicht so geformt, dass er die Ausbildung von Turbulenz und Verwirbelung begünstigt.
Der Ansaugkanal 4 ist an seinem Ende neben dem Zylinder 2 mit einem Einlassventil 6 versehen. Der Auslasskanal 5 ist an seinem Ende neben dem Zylinder 2 mit einem Auslassventil 7 versehen. Zwei Einlassventile 6 und zwei Auslassventile 7 sind somit für jeden Zylinder 2 vorgesehen. In 2 ist das Einlassventil 6, welches am Ende des ersten Ansaugkanals 41 neben dem Zylinder 2 vorgesehen ist, als das erste Einlassventil 61 bezeichnet und ist das Einlassventil 6, welches am Ende des zweiten Ansaugkanals 42 neben dem Zylinder 2 vorgesehen ist, als das zweite Einlassventil 62 bezeichnet. Nachfolgend wird das erste/zweite Einlassventil 61, 62 zur Vereinfachung auch als das Einlassventil 6 bezeichnet, wenn eine Unterscheidung der beiden nicht notwendig ist. Der Verbrennungsmotor 1 ist mit einem variablen Einlassventilbetätigungsmechanismus 65, welcher den Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils 6 verändern kann, und einem variablen Auslassventilbetätigungsmechanismus 75, welcher den Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Auslassventils 7 verändern kann, versehen. In dieser ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, welche später beschrieben wird, ist das Vorhandensein des variablen Einlassventilbetätigungsmechanismus 65 und des variablen Auslassventilbetätigungsmechanismus 75 nicht wesentlich.
Der Verbrennungsmotor 1 ist auch mit einem ersten Kraftstoffeinspritzventil 81, welches Kraftstoff in den ersten Ansaugkanal 41 einspritzt, einem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 82, welches Kraftstoff in den zweiten Ansaugkanal 42 einspritzt, und einem dritten Kraftstoffeinspritzkanal 83, welches Kraftstoff in den Zylinder 2 einspritzt, versehen. Das erste Kraftstoffeinspritzventil 81 spritzt Wasserstoff als Kraftstoff ein, und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 und das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 spritzen Kohlenwasserstoff als Kraftstoff ein, welcher z.B. Benzin ist und welcher später als Benzin bezeichnet wird. Der Verbrennungsmotor 1 ist auch mit einer Zündkerze 9, welche einen elektrischen Funken im Zylinder 2 erzeugt, versehen.
Im Zylinder 2 ist ein Kolben 15 vorgesehen, welcher mit der Kurbelwelle 13 des Verbrennungsmotors 1 über ein Pleuel 14 verbunden ist und sich im Zylinder 2 hin- und herbewegt.
Für den Verbrennungsmotor 1 ist eine ECU 10 vorgesehen. Die ECU 10 ist eine elektronische Steuereinheit, welche den Verbrennungsmotor 1 steuert. Die ECU 10 beinhaltet eine CPU, einen ROM, in welchem verschiedene Programme und Kennfelder gespeichert sind, und einen RAM. Die ECU 10 steuert den Verbrennungsmotor 1 im Einklang mit der Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors 1 und den vom Fahrer gestellten Anforderungen.
Die ECU 10 ist elektrisch mit einem Kurbelwinkelsensor 91 verbunden. Die ECU 10 empfängt ein Signal vom Kurbelwinkelsensor 91, welches den Rotationswinkel der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors 1 abbildet, und berechnet die Motordrehzahl.
Die ECU 10 ist über elektrische Leitungen auch mit dem ersten Kraftstoffeinspritzventil 81, dem zweiten Kraftstoffeinspritzventil 82, dem dritten Kraftstoffeinspritzventil 83 und der Zündkerze 9 verbunden. Diese Vorrichtungen werden somit von der ECU 10 gesteuert. In dieser Ausführungsform kann entweder eines der beiden Kraftstoffeinspritzventile 82 und 83 oder können beide Benzin einspritzen.
Die Zündkerze 9 ist an einer Stelle angeordnet, welche sich näher zum zweiten Ansaugkanal 42 als zum ersten Ansaugkanal 41 befindet. Mit anderen Worten, wenn der Zylinder 2, welcher in 2 gezeigt, imaginär durch eine Fläche, welche die Mittelachse des Zylinders 2 umfasst, in eine erste Hälfte, welche den ersten Ansaugkanal 41 und das erste Kraftstoffeinspritzventil 61 beinhaltet, und eine zweite Hälfte, welche den zweiten Ansaugkanal 42 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 62 beinhaltet, geteilt wird, ist die Zündkerze 9 in derjenigen Hälfte angeordnet, welche den zweiten Ansaugkanal 42 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 62 beinhaltet. Somit ist die Zündkerze so angeordnet, dass das Gas, welches während des Ansaugtaktes aus dem zweiten Ansaugkanal in den Zylinder 2 strömt, in größerer Menge auf die Zündkerze prallt, als das Gas, welches aus dem ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt.
Mit dem oben beschriebenen Aufbau des Verbrennungsmotors 1 prallt Wasserstoff, welcher aus dem ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt, tendenziell nicht auf die Zündkerze 9. Die Temperatur der Zündkerze 9 ist tendenziell höher als die der anderen Komponenten im Zylinder 2. Wasserstoff hat eine höhere Zündbarkeit als Benzin und kann über einen weiten Bereich des Luftüberschussfaktors brennen. Deshalb besteht, wenn der Wasserstoff, welcher in den Zylinder 2 strömt, auf die heiße Zündkerze 9 prallt, die Möglichkeit, dass Glühflächenzündung vor dem Zündzeitpunkt auftritt. Die Glühflächenzündung kann zu Fehl- oder Frühzündung führen. Im Falle des Verbrennungsmotors 1 gemäß dieser Ausführungsform kann das Auftreten der Glühflächenzündung dank des oben beschriebenen Aufbaus, bei dem Wasserstoff, welcher aus dem ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt, tendenziell nicht auf die heiße Zündkerze 9 prallt, verhindert werden.
Im Verbrennungsmotor 1 gemäß dieser Ausführungsform kann das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 ausgeschaltet werden und kann nur das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 vorgesehen sein, um Benzin einzuspritzen. Auch in diesem Fall prallt Wasserstoff tendenziell nicht auf die Zündkerze 9. In dem Fall, dass das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 vorgesehen ist, um Benzin einzuspritzen, ist es möglich, die Temperatur des Gases, welches den zweiten Ansaugkanal 42 durchströmt, durch die latente Verdampfungswärme des Benzins abzusenken. Da die Zündkerze 9 in der imaginären Hälfte des Zylinders 2 angeordnet ist, welche, wie oben beschrieben, den zweiten Ansaugkanal 42 beinhaltet, prallt das Gas mit niedriger Temperatur, welches durch den zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, tendenziell auf die Zündkerze 9. Das Aufprallen des Gases mit niedriger Temperatur auf die Zündkerze während des Ansaugtaktes kann die Temperatur der Zündkerze 9 absenken. Als Folge daraus kann, sogar wenn Wasserstoff strömt und danach auf die Zündkerze 9 prallt, Auftreten von Glühflächenzündung verhindert werden.
Da, wie oben beschrieben, gemäß dieser Ausführungsform Wasserstoff in den Zylinder 2 an einer von der Zündkerze 9 entfernten Stelle eintritt, wird verhindert, dass Wasserstoff auf die heiße Zündkerze 9 prallt. Darüber hinaus wird in dem Fall, dass Benzin in den zweiten Ansaugkanal 42 eingespritzt wird, die Zündkerze 9 durch die latente Verdampfungswärme des Benzins abgekühlt. Somit kann das Auftreten von Glühflächenzündung vor dem Zündzeitpunkt und dadurch ein Auftreten von Fehl- oder Frühzündung verhindert werden.
Zweite Ausführungsform
In der zweiten Ausführungsform hat das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 Einspritzöffnungen, welche in Richtung von der ersten Ansaugkanalseite 41 zur zweiten Ansaugkanalseite 42 ausgerichtet sind, aber keine Einspritzöffnungen, welche in Richtung von der zweiten Ansaugkanalseite 42 zur ersten Ansaugkanalseite 42 ausgerichtet sind. Besonders in Fällen, bei denen das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 an einer Stelle, in der Nähe der Mittelachse des Zylinders 2, vorgesehen ist, wenn der Zylinder 2 imaginär durch eine Fläche, welche die Mittelachse des Zylinders 2 umfasst, in eine erste Hälfte, welche den ersten Ansaugkanal 41 und das erste Kraftstoffeinspritzventil 61 beinhaltet, und eine zweite Hälfte, welche den zweiten Ansaugkanal 42 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 62 beinhaltet, geteilt wird, hat das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 Einspritzöffnungen, welche sich zur imaginären zweiten Hälfte des Zylinders 2 öffnen, welche den zweiten Ansaugkanal 42 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 62 beinhaltet, aber keine Einspritzöffnungen, welche sich zur imaginären Hälfte des Zylinders 2 öffnen, welche den ersten Ansaugkanal 41 und das erste Kraftstoffeinspritzventil 61 beinhaltet. Die ECU 10 ist konfiguriert, das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 Benzin während des Verdichtungstaktes nach dem unteren Ansaugtotpunkt einspritzen zu lassen. In dieser Ausführungsform arbeitet die ECU 10 als die Kraftstoffeinspritzzeitpunktsteuereinheit für die vorliegende Erfindung, welche das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 dazu veranlasst, Benzin während des Verdichtungstaktes nach dem unteren Ansaugtotpunkt einzuspritzen.
3 ist ein schematisches Diagramm, welches den Zylinder 2 des Verbrennungsmotors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform, von oben dargestellt, zeigt. In 3 ist das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 im Wesentlichen im Zentrum von Zylinder 2 angeordnet, obwohl sich die Stelle des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83 nicht auf das Zentrum beschränkt. Das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 dieser Ausführungsform hat Einspritzöffnungen 83A, welche Einspritzöffnungen einschließen, die in Richtung von der ersten Ansaugkanalseite 41 zur zweiten Ansaugkanalseite 42 ausgerichtet sind, aber keine Einspritzöffnungen, die in Richtung von der zweiten Ansaugkanalseite 42 zur ersten Ansaugkanalseite 41 ausgerichtet sind. Mit anderen Worten, wenn der Zylinder 2, wie in 3 zu sehen, in die imaginäre Hälfte, welche das erste Kraftstoffeinspritzventil 61 beinhaltet, und in die imaginäre Hälfte, welche das zweite Kraftstoffeinspritzventil 62 beinhaltet, geteilt wird, sind die Einspritzöffnungen 83A so angeordnet, dass sie sich zur imaginären Hälfte, welche das zweite Kraftstoffeinspritzventil 62 beinhaltet, öffnen und nicht zur imaginären Hälfte öffnen, welche das erste Kraftstoffeinspritzventil 61 beinhaltet.
4 zeigt die Gasverteilung im Zylinder 2 während des Ansaugtaktes. 4 ist eine Querschnittsansicht durch eine Fläche, welche die Mittelachse A1 des Zylinders 2 und die Mittelachse der Zündkerze 9 umfasst. In 4 sind der erste Ansaugkanal 41 und das erste Kraftstoffeinspritzventil 61 auf der linken Seite der Mittelachse A1 angeordnet, und der zweite Ansaugkanal 42 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 62 sind auf der rechten Seite der Mittelachse A1 angeordnet, was auch der Fall in den nachfolgend erwähnten 5 bis 7 ist. Deshalb strömt während des Ansaugtaktes wasserstoffhaltiges Gas (welches nachfolgend auch als Wasserstoffgasgemisch bezeichnet wird) durch den ersten Ansaugkanal 41 in den linken Teil des Zylinders 2 in 4, und benzinhaltiges Gas (welches nachfolgend als Benzingasgemisch bezeichnet wird) strömt durch den zweiten Ansaugkanal 42 in den rechten Teil des Zylinders 2 in 4. Der Verbrennungsmotor 1 gemäß dieser Ausführungsform ist so konzipiert, dass die Intensität der Verwirbelung und Turbulenz niedrig ist. Deshalb vermischen sich das Wasserstoffgasgemisch und das Benzingasgemisch, welche während der Abwärtsbewegung des Kolbens 15 in den Zylinder 2 eintreten, kaum miteinander, sondern existieren als getrennte Gasgemische im Zylinder 2. Als Folge daraus ist das Benzingasgemisch, welches durch den zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 eingeströmt ist, rund um die Zündkerze 9 vorhanden, und das Wasserstoffgasgemisch, welches durch den ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 eingeströmt ist, ist in einem relativ weit von der Zündkerze 9 entfernten Bereich vorhanden. Wenn die Zündung durch die Zündkerze 9 in diesem Zustand erfolgt, besteht die Möglichkeit, dass keine Verbrennung auftritt, da die Zündfähigkeit von Benzin niedriger ist als die von Wasserstoff. Darüber hinaus wird der bereitgestellte Wasserstoff in diesem Fall nicht effektiv genutzt. In dieser Ausführungsform wird, um so eine Situation zu vermeiden, der Wasserstoff dazu veranlasst, sich vor dem Zündzeitpunkt zu bewegen.
5 zeigt die Verteilung der Gase im Zylinder 2 zu einem Zeitpunkt nach dem unteren Ansaugtotpunkt. In dieser Ausführungsform wird Benzin durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 während des Verdichtungstaktes nach dem unteren Ansaugtotpunkt eingespritzt, um eine rotierende Strömung im Zylinder 2 zu erzeugen. Da die Einspritzöffnungen 83A des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83 zur zweiten Ansaugkanalseite 42 ausgerichtet sind, strömen die Benzinstrahlen 103, welche vom dritten Kraftstoffeinspritzventil 83 ausgestoßen werden, von den Einspritzöffnungen 83A in Richtung hin zu dem Benzingasgemisch. Solche Strömungen von Benzinstrahlen 103 erzeugen eine rotierende Strömung um eine Achse, welche senkrecht auf der Mittelachse A1 des Zylinders 2 steht, wie in 5 gezeigt. Diese rotierende Strömung lässt das Wasserstoffgasgemisch und das Benzingasgemisch strömen. Nachfolgend wird die Seite des Zylinders 2, auf welcher das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 vorgesehen ist, als die Oberseite bezeichnet, und die Seite des Kolbens 15 wird als die Unterseite bezeichnet.
6 zeigt die Verteilung der Gase im Zylinder 2 zu einem Zeitpunkt während des Verdichtungstaktes nach der Benzineinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83. Wie durch die Pfeile in 6 angedeutet, hat sich das Wasserstoffgasgemisch in den oberen Bereich des Zylinders 2 bewegt und hat sich das Benzingasgemisch in den unteren Bereich des Zylinders 2 bewegt. Somit ist das Wasserstoffgasgemisch rund um die Zündkerze 9 vorhanden. Während des Ansaugtaktes wird die Zündkerze 9 durch das Gas, welches vom zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, gekühlt. Als Folge daraus ist die Temperatur der Zündkerze 9 während des Verdichtungstaktes niedriger als die Temperatur der Zündkerze 9 in einer frühen Phase des Ansaugtaktes. Demzufolge führt die Präsenz des Wasserstoffgasgemisches rund um die Zündkerze 9 während des Verdichtungstaktes kaum zu Glühflächenzündung.
7 zeigt die Verteilung der Gase im Zylinder 2 zum Zündzeitpunkt. Wie in 7 gezeigt, ist das Wasserstoffgasgemisch im oberen Bereich des Zylinders 2 vorhanden, und das Benzingasgemisch ist im unteren Bereich des Zylinders 2 vorhanden. Wenn die Zündung durch die Zündkerze 9 in dieser Phase ausgeführt wird, beginnt der Wasserstoff zuerst zu brennen. Wasserstoff hat eine höhere Zündfähigkeit als Benzin und kann über einen breiten Bereich des Luftüberschussfaktors brennen. Wenn die Zündung durch die Zündkerze 9 in dieser Phase, bei der das Wasserstoffgasgemisch rund um die Zündkerze 9 vorhanden ist, ausgeführt wird, kann somit eine zufriedenstellende Verbrennung sogar in dem Fall herbeigeführt werden, dass EGR-Gas zugeführt wird oder Wasserstoff und Benzin zugeführt werden, um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis (nämlich, ein mageres Luft-Kraftstoff-Verhältnis) zu erreichen.
8 ist ein Diagramm, welches den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 81, das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 und das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 und den Zündzeitpunkt der Zündkerze 9 zeigt. Die horizontale Achse dieses Diagramms bildet den Kurbelwinkel ab. Da die Kraftstoffeinspritzung durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 81 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 während des Ansaugtaktes durchgeführt wird, wird der Kraftstoff durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 81 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 vor dem oberen Auslasstotpunkt eingespritzt. Die Kraftstoffeinspritzung durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 81 und das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 kann zu einem Zeitpunkt während des Ansaugtaktes durchgeführt werden, bei welchem Kraftstoff in den Zylinder 2 eintreten kann. Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 wird auf einen Zeitpunkt während des Verdichtungstaktes nach dem unteren Ansaugtotpunkt gesetzt. Im Besonderen wird die Kraftstoffeinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 zu einem Zeitpunkt durchgeführt, bei welchem das Wasserstoffgasgemisch vor dem Zündzeitpunkt während des Verdichtungstaktes in einen Bereich rund um die Zündkerze 9 gebracht werden kann. Der Zündzeitpunkt wird auf einen Zeitpunkt während des Verdichtungstaktes vor dem oberen Verdichtungstotpunkt gesetzt.
9 ist ein Diagramm, welches den Arbeitsbereich zeigt, in welchem die Kraftstoffeinspritzung durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 81, das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 und das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 durchgeführt wird. In 9 bildet die horizontale Achse die Motordrehzahl (rpm) ab, und die vertikale Achse bildet den effektiven Bremsmitteldruck BMEP (MPa) ab. Die Kraftstoffeinspritzung wird durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 81, das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 und das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 innerhalb des Arbeitsbereichs durchgeführt, welcher durch die schraffierte Fläche in 9 gekennzeichnet ist, nämlich der Arbeitsbereich für niedrige und mittlere Last. In dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 1 mit einem EGR-System vorgesehen ist, ist dieser Arbeitsbereich der Arbeitsbereich, bei dem die Zuführung des EGR-Gases durchgeführt wird. In einem anderen Fall ist dieser Arbeitsbereich der Arbeitsbereich, bei dem der Verbrennungsmotor 1 bei mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen betrieben wird. In dem Fall, dass EGR-Gas zugeführt wird, oder in dem Fall, dass der Verbrennungsmotor 1 bei mageren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen betrieben wird, wird Wasserstoff zur Steigerung der thermischen Effizienz zugeführt. Der optimale Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und die optimale Kraftstoffeinspritzmenge des ersten Kraftstoffeinspritzventils 81, des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 82 und des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83 in diesem Arbeitsbereich werden im Voraus experimentell oder simulativ in Verbindung mit den Betriebsbedingungen, wie z.B. der Kühlwassertemperatur innerhalb des Verbrennungsmotors, bestimmt. Beispielsweise wird die durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 eingespritzte Kraftstoffmenge so angepasst, dass das Wasserstoffgasgemisch in einen Bereich rund um die Zündkerze 9 gebracht werden kann. Wie in 7 dargestellt, werden die Ausrichtung und die Anzahl der Einspritzöffnungen 83A des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83 so bestimmt, dass das Wasserstoffgasgemisch nach der Kraftstoffeinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 in den Bereich rund um die Zündkerze 9 gebracht wird. Die Ausrichtung und die Anzahl der Einspritzöffnungen 83A des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83 können experimentell und simulativ optimiert werden.
In den anderen Arbeitsbereichen (nämlich die Arbeitsbereiche ohne Schraffierung in 9) wird die Kraftstoffeinspritzung nur durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 durchgeführt. In diesen Arbeitsbereichen wird kein Wasserstoff zugeführt, weil die Zuführung von Wasserstoff zu Frühzündung in diesen Arbeitsbereichen führen kann. Da Kraftstoff nur durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 eingespritzt wird, kann das Auftreten von Klopfen durch die latente Benzinverdampfungswärme unterdrückt werden. Die Arbeitsbereiche ohne Schraffierung in 9 sind die Arbeitsbereiche, in welchen keine Zuführung von EGR-Gas durchgeführt wird, oder die Arbeitsbereiche, in welchen der Verbrennungsmotor 1 nicht bei Luft-Kraftstoff-Verhältnissen höher als das theoretische Luft-Kraftstoff-Verhältnis betrieben wird.
Wie oben beschrieben, sind die Einspritzöffnungen 83A des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83, gemäß dieser Ausführungsform, in Richtung von der ersten Ansaugkanalseite 41 hin zur zweiten Ansaugkanalseite 42 ausgerichtet, aber nicht in Richtung von der zweiten Ansaugkanalseite 42 hin zur ersten Ansaugkanalseite 41 ausgerichtet. Diese Anordnung kann durch Kraftstoffeinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 eine rotierende Strömung im Zylinder 2 erzeugen. Da die Kraftstoffeinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 während des Verdichtungstaktes nach dem unteren Ansaugtotpunkt durchgeführt wird, wird das Wasserstoffgasgemisch in den Bereich rund um die Zündkerze 9 gebracht, so dass eine zufriedenstellende Verbrennung erreicht werden kann. Darüber hinaus kann eine Reduktion der zuzuführenden Wasserstoffmenge erreicht werden, da das Wasserstoffgasgemisch effizient verbrennen kann. Während die Wasserstoffmenge, welche ein Fahrzeug liefern kann, ein Limit hat, kann eine Reduktion in der zuzuführenden Wasserstoffmenge eine Erhöhung der Fahrstrecke bei gleicher Wasserstoffmenge bedeuten.
Während in dieser Ausführungsform das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 auf der Mittelachse A1 des Zylinders 2 angeordnet ist, ist die Position des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83 nicht darauf beschränkt. Das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 kann an jeder Position angeordnet sein, solange es das Wasserstoffgasgemisch in den Bereich rund um die Zündkerze 9 bringen kann.
Während in dieser Ausführungsform Benzin durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 und das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 zugeführt wird, kann Benzin alternativ nur durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 zugeführt werden. In dem Fall, dass Benzin nur durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 eingespritzt wird, wird die Kraftstoffeinspritzung durch das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 einmal während des Ansaugtaktes und einmal während des Verdichtungstaktes, nämlich zweimal im Gesamten, durchgeführt. Der Zeitpunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge der einzelnen Kraftstoffeinspritzungen werden experimentell oder simulativ bestimmt.
Dritte Ausführungsform
In der dritten Ausführungsform wird die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des Einlassventils 6 auf eine vom unteren Ansaugtotpunkt nach vorne verstellte Zeit gesetzt. Im Besonderen wird die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des Einlassventils 6 nur auf eine vom unteren Ansaugtotpunkt nach vorne verstellte Zeit gesetzt, wenn der Verbrennungsmotor 1 in dem Arbeitsbereich betrieben wird, welcher durch die schraffierte Fläche in 9 gekennzeichnet ist. Der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Einlassventils 6 wird durch den variablen Einlassventilbetätigungsmechanismus 65 verändert und der Öffnungs- und Schließzeitpunkt des Auslassventils 7 wird durch den variablen Auslassventilbetätigungsmechanismus 75 verändert. Der variable Einlassventilbetätigungsmechanismus 65 und der variable Auslassbetätigungsmechanismus 75 werden durch die ECU 10 gesteuert. In dieser Ausführungsform arbeitet die ECU 10 als die Einlassventilsteuereinheit gemäß der vorliegenden Erfindung, indem sie die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des Einlassventils 6 vom unteren Ansaugtotpunkt nach vorne verstellt.
Wenn die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des Einlassventils 6 vom unteren Ansaugtotpunkt nach hinten verstellt wird (z.B. später als der untere Ansaugtotpunkt gesetzt wird), wird das Gas im Zylinder 2 im Verdichtungstakt zurück in den Ansaugkanal 4 strömen. Da es im Zylinder aufgeheizt wurde, hat das zurückströmende Gas eine höhere Temperatur als das Gas im Ansaugkanal 4, welches noch nicht in den Zylinder eingetreten ist. Das Gas mit hoher Temperatur, welches in den Ansaugkanal 4 zurückgeströmt ist, wird im nächsten Ansaugtakt in den Zylinder 2 eintreten. In dem Fall, dass die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des Einlassventils 6 vom unteren Ansaugtotpunkt nach hinten verstellt wird, hat somit die Temperatur des Gases, welches in den Zylinder 2 eintritt, eine höhere Temperatur, was zu einer verminderten Kühlungswirkung des Gases, welches während des Ansaugtaktes durch den zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, auf die Zündkerze 9 führt. Dann kann leicht Glühflächenzündung auftreten.
In dem Fall hingegen, dass die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des Einlassventils 6 vom unteren Ansaugtotpunkt, wie in dieser Ausführungsform, nach vorne verstellt wird (z.B. früher als der untere Ansaugtotpunkt gesetzt wird), ist das Einlassventil 6 während des Verdichtungstaktes vollständig geschlossen, und das Gas mit hoher Temperatur wird am Rückströmen von Zylinder 2 in den Ansaugkanal 4 gehindert. Somit wird die Temperatur des Gases, welches während des nächsten Ansaugtaktes vom Ansaugkanal 4 in den Zylinder 2 eintritt, gehindert, anzusteigen, und die Zündkerze 9 wird zufriedenstellend durch das Gas gekühlt. Somit wird ein Auftreten von Glühflächenzündung vermieden.
10 zeigt den Hub des ersten Einlassventils 61 und des zweiten Einlassventils 62, den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung des ersten Kraftstoffeinspritzventils 81, des zweiten Kraftstoffeinspritzventils 82 und des dritten Kraftstoffeinspritzventils 83 und den Zündzeitpunkt der Zündkerze 9. Die horizontale Achse in 10 bildet den Kurbelwinkel ab. Der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung durch das erste Kraftstoffeinspritzventil 81, das zweite Kraftstoffeinspritzventil 82 und das dritte Kraftstoffeinspritzventil 83 und der Zündzeitpunkt der Zündkerze, welche in 10 dargestellt sind, sind die gleichen wie die in 8. Die Zeit, um die Öffnung des ersten Einlassventils 61 und des zweiten Einlassventils 62 zu starten, wird später als der obere Auslasstotpunkt gesetzt. Der Hub des ersten Einlassventils 61 und der Hub des zweiten Einlassventils 62 sind gleichwertig bei jedem Kurbelwinkel. Die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des ersten Einlassventils 61 und des zweiten Einlassventils 62 wird früher als der untere Ansaugtotpunkt gesetzt.
Da die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des ersten Einlassventils 61 und die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des zweiten Einlassventils 62 auf die gleiche Zeit gesetzt werden und der Hub des ersten Einlassventils 61 und der Hub des zweiten Einlassventils 62 bei jedem Kurbelwinkel gleich gesetzt werden, sind die Gasmenge, welche pro Zeiteinheit durch den ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt, und die Gasmenge, welche pro Zeiteinheit durch den zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, im Wesentlichen gleich. Wenn sich die Gasmenge, welche pro Zeiteinheit durch den ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt, und die Gasmenge, welche pro Zeiteinheit durch den zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, unterscheiden, wird Gas vom Ansaugkanal 4, welcher eine größere Gasmenge zuführt, zum Ansaugkanal 4, welcher eine geringere Gasmenge zuführt, strömen, um eine rotierende Strömung im Zylinder 2 zu erzeugen. Dann wird die Durchmischung zwischen dem Wasserstoffgasgemisch und dem Benzingasgemisch gefördert, und die Wasserstoffkonzentration in dem Gas, welches in den Bereich rund um die Zündkerze 9 gebracht wird, wird abgesenkt, was in einer verminderten Zündfähigkeit resultiert. Da die Gasmenge, welche pro Zeiteinheit durch den ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt, im Wesentlichen gleich derer ist, welche durch den zweiten Ansaugkanal 42 strömt, neigen in dem Fall dieser Ausführungsform das Wasserstoffgasgemisch und das Benzingasgemisch nicht zur Durchmischung. Deswegen kann eine verminderte Zündfähigkeit vermieden werden. Darüber hinaus kann Gas mit hoher Temperatur gehindert werden, vom Zylinder 2 in den Ansaugkanal 4 zurückzuströmen, da die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des ersten Einlassventils 61 und des zweiten Einlassventils 62 früher gesetzt wird als der untere Ansaugtotpunkt. Demzufolge wird die Temperatur des Gases, welches während des nächsten Ansaugtaktes in den Zylinder 2 eintritt, gehindert, anzusteigen. Das ermöglicht eine zufriedenstellende Kühlung der Zündkerze durch das Gas, welches vom zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, wodurch eine verlässliche Vorbeugung der Glühflächenzündung erreicht wird. Somit kann ein Auftreten der Verbrennung durch Glühflächenzündung vor dem Zündzeitpunkt vermieden werden. Die Zeit, um die Öffnung des ersten Einlassventils 61 und des zweiten Einlassventils 62 zu starten, die Zeit zum Beenden des Schließvorgangs des ersten Einlassventils 61 und des zweiten Einlassventils 62 und der Hub des ersten Einlassventils 61 und des zweiten Einlassventils 62 werden im Voraus experimentell oder simulativ bestimmt.
Zusammenfassend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, Wasserstoff daran zu hindern, vor dem Zündzeitpunkt zu brennen. Ein Verbrennungsmotor ist vorgesehen mit einem ersten Ansaugkanal 41 und einem zweiten Ansaugkanal 42, welche mit einem Zylinder 2 verbunden sind, einem ersten Kraftstoffeinspritzventil 81, welches Kraftstoff in den ersten Ansaugkanal 41 einspritzt, und einer Zündkerze 9, welche an einer Position vorgesehen ist, an welcher das Gas, welches aus dem zweiten Ansaugkanal 42 in den Zylinder 2 strömt, in einer größeren Menge auf die Zündkerze 9 prallt, als das Gas, welches während des Ansaugtaktes aus dem ersten Ansaugkanal 41 in den Zylinder 2 strömt.
Bezugszeichenliste

1:: Verbrennungsmotor
2:: Zylinder
4:: Ansaugkanal
5:: Auslasskanal
6:: Einlassventil
7:: Auslassventil
9:: Zündkerze
10:: ECU
11:: Zylinderblock
12:: Zylinderkopf
13:: Kurbelwelle
14:: Pleuel
15:: Kolben
41:: erster Ansaugkanal
42:: zweiter Ansaugkanal
61:: erstes Einlassventil
62:: zweites Einlassventil
81:: erstes Kraftstoffeinspritzventil
82:: zweites Kraftstoffeinspritzventil
83:: drittes Kraftstoffeinspritzventil
83A:: Einspritzöffnung
91:: Kurbelwinkelsensor

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

WO 2013/021434 A1 [0002]

Claims

Verbrennungsmotor, welcher Kohlenwasserstoff und Wasserstoff als Kraftstoff verwendet, mit: einem ersten Ansaugkanal und einem zweiten Ansaugkanal, welche mit einem Zylinder verbunden sind; einem ersten Kraftstoffeinspritzventil, welches in dem ersten Ansaugkanal vorgesehen ist, um Wasserstoff in den ersten Ansaugkanal einzuspritzen; und einer Zündkerze, welche an einer Position vorgesehen ist, an welcher das Gas, welches aus dem zweiten Ansaugkanal in den Zylinder strömt, in einer größeren Menge auf die Zündkerze prallt als das Gas, welches während des Ansaugtaktes aus dem ersten Ansaugkanal in den Zylinder strömt.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1, weiterhin mit einem zweiten Kraftstoffeinspritzventil, welches im zweiten Ansaugkanal vorgesehen ist, um Kohlenwasserstoff in den zweiten Ansaugkanal einzuspritzen, wobei die Zündkerze an einer Position angeordnet ist, an welcher die Temperatur der Zündkerze mehr abgesenkt wird, wenn Kohlenwasserstoff durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird, als wenn Kohlenwasserstoff nicht durch das zweite Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, weiterhin mit einem dritten Kraftstoffeinspritzventil, welches in dem Zylinder vorgesehen ist, um Kohlenwasserstoff in den Zylinder einzuspritzen, wobei die Zündkerze an einer Position angeordnet ist, welche näher an der Verbindung zwischen dem zweiten Ansaugkanal und dem Zylinder ist als an der Verbindung zwischen dem ersten Ansaugkanal und dem Zylinder, und wobei das dritte Kraftstoffeinspritzventil einen Ansaugkanal hat, welcher in einer Richtung von dem ersten Ansaugkanal hin zu dem zweiten Ansaugkanal ausgerichtet ist, aber keinen Ansaugkanal hat, welcher in einer Richtung von dem zweiten Ansaugkanal hin zu dem ersten Ansaugkanal ausgerichtet ist.
Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 3, weiterhin mit einer Kraftstoffzündzeitpunktsteuereinheit, welche konfiguriert ist, um zu veranlassen, dass das dritte Kraftstoffeinspritzventil während des Verdichtungstaktes nach dem unteren Ansaugtotpunkt Kohlenwasserstoff einspritzt.
Verbrennungsmotor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin mit einem zweiten Einlassventil, welches den zweiten Ansaugkanal öffnet und schließt, und einer Einlassventilsteuereinheit, welche konfiguriert ist, um die Zeit bis zum Ende der Schließung des zweiten Einlassventils vom unteren Ansaugtotpunkt nach vorne zu verstellen.