DE102018117400A1

DE102018117400A1 - Dieselmotor mit doppelter kraftstoffeinspritzung

Info

Publication number: DE102018117400A1
Application number: DE102018117400.4A
Authority: DE
Inventors: Eric Matthew Kurtz
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-07-19
Filing date: 2018-07-18
Publication date: 2019-01-24
Also published as: CN109281770A; US20190024572A1; US10329997B2

Abstract

Verfahren und Systeme zum Zuführen von Kraftstoff zu einem Dieselmotor während eines Taktes eines Zylinders sind beschrieben. In einem Beispiel wird einem Zylinder Kraftstoff über zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen zugeführt, die verschiedene Kraftstoffdurchflussraten aufweisen. Die beiden Kraftstoffeinspritzvorrichtungen können einander gegenüberliegend oder so angeordnet sein, dass Kraftstoffnebel von einer Einspritzvorrichtung mit Kraftstoffnebel von der anderen Einspritzvorrichtung zusammenläuft und kollidiert.

Description

Stand der Technik/Kurzdarstellung
Ein Dieselmotor kann einen Turbolader enthalten, um die Leistungskapazität des Motors zu erweitern. Der Turbolader kann dem Motor Druckluft bereitstellen, so dass die Zylinderladungsmasse erhöht werden kann, um die Motorleistung zu erhöhen. Der Motor kann jedoch auch bei niedrigen Motorluftströmen und Ladedrücken arbeiten, wenn ein Fahrzeugführer kein Drehmoment zum Antreiben eines Fahrzeugs anfordert. Zudem kann ein Dieselmotor in einem breiten schlanken Luft-Kraftstoff-Verhältnisbereich arbeiten. Dementsprechend müssen Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtungen unter Umständen eine große Bandbreite an Kraftstoffmengen bereitstellen, um in einem Bereich von Betriebsbedingungen gewünschte Luft-Kraftstoff-Verhältnisse bereitzustellen. Deshalb sind Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtungen so dimensioniert, dass sie Kraftstoff bei hohen Motorlasten und niedrigen Motorlasten bereitstellen. Dennoch kann es aufgrund der Kinematik in der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und aufgrund der Tatsache, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine breite Palette an Kraftstoffeinspritzmengen bereitstellt, schwierig sein, genaue kleine Kraftstoffmengen bereitzustellen. Eine oder mehrere kleine Kraftstoffeinspritzmengen können einem Zylinder während eines Zylindertaktes bereitgestellt werden, um den Verbrennungslärm zu verringern und die Wärmefreisetzung des verbrannten Kraftstoffes zu kontrollieren. Die kleinen Kraftstoffeinspritzmengen, die als Zündeinspritzungen bezeichnet werden können, können während des Zylindertaktes eingespritzt werden, und die Zündeinspritzungen können einer Hauptkraftstoffeinspritzung während des Zylindertaktes vorausgehen. Wenn die Zündkraftstoffeinspritzmengen nicht genau sind, können der Verbrennungslärm des Motors und die Kohlenwasserstoffemissionen ansteigen.
Der Erfinder hat in der vorliegenden Schrift die vorstehend erwähnten Nachteile erkannt und ein Motorsystem entwickelt, umfassend: einen Motor mit mindestens einem Zylinder; eine erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt; und eine zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt, wobei die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff bei einer höheren Durchflussrate bereitstellt als die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung.
Durch Bereitstellen von Dieselkraftstoff für einen Dieselmotor über zwei verschiedene Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtungen mit zwei verschiedenen Dieselkraftstoffdurchflussraten kann die Möglichkeit bestehen, genaue Mengen an Dieselkraftstoff im Rahmen von Zündkraftstoffeinspritzungen bereitzustellen und Dieselkraftstoffeinspritzmengen bei höheren Motorlasten zu erfüllen. Insbesondere können Zündkraftstoffeinspritzungen durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem niedrigeren Durchfluss und können Hauptkraftstoffeinspritzmengen durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem höheren Durchfluss bereitgestellt werden. Zudem können die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss beide Hauptkraftstoffeinspritzimpulse bereitstellen, um bei höheren Motorlasten die gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse im Motor und höhere Motordrehzahlen bereitzustellen, wenn die Zeit für die Kraftstoffeinspritzung unter Umständen kurz ist. Dadurch kann die Genauigkeit der Einspritzung von kleinen Kraftstoffmengen und großen Kraftstoffmengen während eines Zylindertaktes verbessert werden.
Die vorliegende Beschreibung kann mehrere Vorteile bieten. Insbesondere kann der Ansatz den Schadstoffausstoß des Motors dadurch verringern, dass die Genauigkeit einer Kraftstoffmenge erhöht wird, die während eines Zylindertaktes bereitgestellt wird. Zusätzlich kann der Ansatz den Verbrennungslärm eines Motors reduzieren. Zudem kann der Ansatz einen konsistenteren Motorbetrieb bereitstellen.
Die vorstehenden Vorteile sowie andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Beschreibung erschließen sich ohne Weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung, wenn diese alleine für sich oder in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen herangezogen wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Zudem ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil der vorliegenden Offenbarung angeführte Nachteile überwinden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Motors;
2 zeigt eine schematische Darstellung der Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder des Motors aus 1;
3A-3C zeigen Ansichten der Kraftstoffeinspritzsprühmuster für einen Motorzylinder;
4 zeigt einen Querschnitt eines Motors mit gegenüberliegenden Kolben;
5 zeigt eine Querschnittsansicht des Motors mit gegenüberliegenden Kolben;
6 zeigt eine Ansicht eines Kolbens eines Motors mit gegenüberliegenden Kolben;
7A-7H zeigen beispielhafte zeitliche Abfolgen der Kraftstoffeinspritzung;
8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Einstellen der zeitlichen Abfolge der Kraftstoffeinspritzung; und
9 zeigt eine beispielhafte Kraftstoffeinspritzsequenz mit motornahen Zünd- und N achkraftstoffeinspritzungen.
2-6 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeigt.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung betrifft die Zufuhr von Kraftstoff für einen Dieselmotor. 1 zeigt ein Beispiel eines aufgeladenen Dieselmotors. Die 2 und 3A zeigen zwei Ansichten von Sprühmustern einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, mit denen sich der Schadstoffausstoß des Motors verringern und die Lebensdauer des Motoröls verlängern lassen. Die 3B und 3C zeigen zwei zusätzliche Kraftstoffsprühmuster. 4 zeigt einen Zweitakt-Dieselmotor mit gegenüberliegenden Kolben, der zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen pro Motorzylinder enthält. 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Motors aus 4. 6 zeigt eine Detailansicht eines Motorkolbens aus 4. Beispielhafte zeitliche Abfolgen der Kraftstoffeinspritzung für einen Dieselmotor, der zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen enthält, sind in den 7A-7H gezeigt. Ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Dieselmotor über zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen ist in 8 gezeigt. Das Verfahren aus 8 kann motornahe Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen bereitstellen, wie in 9 dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 1 wird ein Verbrennungsmotor 10, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 1 gezeigt ist, durch die elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf der Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen einzustellen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind.
Zum Motor 10 gehören eine Brennkammer 30 und Zylinderwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. Der Zylinderkopf 13 ist am Motorblock 14 befestigt. Die Brennkammer 30 ist so gezeigt, dass sie über ein Einlassventil 52 bzw. Auslassventil 54 mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Abgaskrümmer 48 kommuniziert. Jedes Einlass- und Auslassventil kann durch einen Einlassnocken 51 und einen Auslassnocken 53 betrieben werden. Wenngleich der Motor in anderen Beispielen die Ventile über eine einzelne Nockenwelle oder Schubstangen betreiben kann. Die Position des Einlassnockens 51 kann durch einen Einlassnockensensor 55 bestimmt werden. Die Position des Auslassnockens 53 kann durch einen Auslassnockensensor 57 bestimmt werden.
Die Kraftstoffeinspritzeinrichtungen 68 und 69 werden so im Zylinderkopf 13 positioniert gezeigt, dass sie Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzen, was dem Fachmann als Direkteinspritzung bekannt ist. Der Kraftstoff wird den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 68 und 69 über ein Kraftstoffsystem zugeführt, zu dem ein Kraftstofftank 95, eine Kraftstoffpumpe 91, ein Kraftstoffpumpensteuerventil 93 und ein Kraftstoffzuteiler (nicht dargestellt) gehören. Der durch das Kraftstoffsystem zugeführte Kraftstoffdruck kann durch Variieren eines Stellungsventilregelstroms zu einer Kraftstoffpumpe (nicht gezeigt) eingestellt werden. Zusätzlich kann sich ein Messventil im oder nahe dem Kraftstoffverteiler für die Kraftstoffsteuerung im geschlossenen Regelkreis befinden. Ein Pumpenmessventil kann ebenfalls den Kraftstoffstrom zur Kraftstoffpumpe regeln, wodurch Kraftstoff, der zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe gepumpt wird, verringert wird.
Der Ansaugkrümmer 44 wird mit einer optionalen elektronischen Drossel 62 verbunden gezeigt, die eine Stellung der Drosselklappe 64 einstellt, um den Luftstrom von der Ansaugladedruckkammer 46 zu steuern. Der Verdichter 162 bezieht Luft aus dem Lufteinlass 42, um sie der Ladedruckkammer 46 zuzuführen. Abgase bringen die Turbine 164 zum Drehen, die über die Welle 161 an den Verdichter 162 gekoppelt ist. In einigen Beispielen kann ein Ladeluftkühler vorgesehen sein. Die Verdichterdrehzahl kann durch Einstellen einer Stellung einer verstellbaren Leitschaufelsteuerung 72 oder eines Verdichterumgehungsventils 158 eingestellt werden. In alternativen Beispielen kann ein Wastegate 74 eine verstellbare Leitschaufelsteuerung 72 ersetzen oder zusätzlich zu dieser verwendet werden. Die verstellbare Leitschaufelsteuerung 72 stellt eine Stellung von Turbinenleitschaufeln mit verstellbarer Geometrie ein. Abgase können durch die Turbine 164 gelangen, wodurch etwas Energie zugeführt wird, um die Turbine 164 zu drehen, wenn sich die Leitschaufeln in einer geöffneten Stellung befinden. Abgase können durch die Turbine 164 gelangen und eine erhöhte Kraft auf die Turbine 164 übertragen, wenn sich die Leitschaufeln in einer geschlossenen Stellung befinden. Alternativ ermöglicht ein Wastegate 74 oder Bypassventil den Abgasen, um die Turbine 164 zu strömen, so dass die Energiemenge verringert wird, die der Turbine zugeführt wird. Das Verdichterumgehungsventil 158 ermöglicht der verdichteten Luft am Auslass des Verdichters 162, zum Einlass des Verdichters 162 zurückgeführt zu werden. Auf diese Art kann die Wirksamkeit des Verdichters 162 verringert werden, um den Strom des Verdichters 162 zu beeinflussen und die Möglichkeit eines Verdichterpumpens zu minimieren.
Die Verbrennung wird in der Brennkammer 30 initiiert, wenn sich Kraftstoff automatisch entzündet, wenn sich der Kolben 36 dem oberen Totpunkt des Verdichtungstaktes nähert. In einigen Beispielen kann eine Breitbandlambda-Sonde (universal exhaust gas oxygen sensor - UEGO-Sonde) 126 mit dem Abgaskrümmer 48 verbunden sein, welcher der Emissionsvorrichtung 70 vorgelagert ist. In anderen Beispielen kann die UEGO-Sonde einer oder mehreren Abgasnachbehandlungsvorrichtungen nachgelagert sein. Ferner kann die UEGO-Sonde in einigen Beispielen durch einen NOx-Sensor ersetzt werden, der sowohl NOxals auch Sauerstofferfassungselemente aufweist.
Die Glühkerze 66 kann bei geringeren Motortemperaturen elektrische Energie in Wärmeenergie umwandeln, so dass eine Temperatur in der Brennkammer 30 angehoben wird. Durch das Anheben der Temperatur der Brennkammer 30 kann es einfacher sein, ein Zylinder-Luft-Kraftstoff-Gemisch über Verdichtung zu entzünden.
Zur Emissionsvorrichtung 70 können in einem Beispiel ein Oxidationskatalysator und ein Partikelfilter gehören. In einem anderen Beispiel können mehrere Emissionssteuervorrichtungen mit jeweils mehreren Bricks verwendet werden. Zur Emissionsvorrichtung 70 kann in einem Beispiel ein Oxidationskatalysator gehören. In anderen Beispielen kann zur Emissionsvorrichtung eine Mager-NOx-Falle oder eine selektive katalytische Verringerung (selective catalyst reduction - SCR) und/oder einen Dieselpartikelfilter (DPF) gehören. Ein vorgeschalteter Temperatursensor 79 und ein nachgeschalteter Temperatursensor 81 führen Abgastemperaturmessungen durch, um die Änderung der Abgastemperatur in der Emissionsvorrichtung 70 zu ermitteln.
Abgasrückführung (AGR) kann dem Verbrennungsmotor über das AGR-Ventil 80 bereitgestellt werden. Das AGR-Ventil 80 ist ein Ventil, das sich schließt oder Abgas ermöglicht, von der Emissionsvorrichtung 70 nachgelagert zu einem Standort im Verbrennungsmotorlufteinlasssystem zu strömen, der sich dem Verdichter 162 vorgelagert befindet. In alternativen Beispielen, kann AGR von der Turbine 164 vorgelagert zum Ansaugkrümmer 44 strömen. AGR kann den AGR-Kühler 85 umgehen oder alternativ kann AGR mittels Durchqueren des AGR-Kühlers 85 gekühlt werden. In anderen Beispielen können ein Hochdruck- und ein Niederdruck-AGR-System bereitgestellt werden.
Die Steuerung 12 wird in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, umfassend: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangskanäle 104, einen Nur-LeseSpeicher 106 (z. B. nicht flüchtiger Speicher), einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 110 und einen herkömmlichen Datenbus. Die Steuerung 12 ist so gezeigt, dass sie Signale von Sensoren empfängt, die an den Motor 10 gekoppelt sind, zusätzlich zu den bereits erörterten Signalen, einschließlich: Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature - ECT) von Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; einen Positionssensor 134, der an ein Gaspedal 130 zum Erfassen einer durch einen menschlichen Fuß 132 eingestellten Gaspedalposition gekoppelt ist; eine Messung des Motorkrümmerdrucks (Engine Manifold Pressure - MAP) von einem Drucksensor 121, der mit dem Ansaugkrümmer 44 verbunden ist; Ladedruck von Drucksensor 122 Abgassauerstoffkonzentration von Sauerstoffsensor 126; einen Motorpositionssensor von einem Hall-Effekt-Sensor 118, der die Position der Kurbelwelle 40 erfasst; eine Messung der in den Motor eintretenden Luftmasse von einem Sensor 120; und eine Messung der Drosselposition von einem Sensor 58. Der Atmosphärendruck kann ebenfalls zur Verarbeitung durch die Steuerung 12 erfasst werden (Sensor nicht gezeigt). Bei einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Beschreibung erzeugt der Motorpositionssensor 118 bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle eine vorher festgelegte Anzahl gleichmäßig beabstandeter Impulse, anhand derer sich die Motordrehzahl (U/min) bestimmen lässt.
Während des Betriebs wird jeder Zylinder in dem Verbrennungsmotor 10 üblicherweise einem Viertaktzyklus unterzogen: Der Zyklus schließt den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt ein. Während des Ansaugtaktes schließt sich im Allgemeinen das Auslassventil 54 und das Einlassventil 52 öffnet sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer 44 in die Brennkammer 30 eingeführt und der Kolben 36 bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb der Brennkammer 30 zu erhöhen. Die Position, an der sich der Kolben 36 nahe dem Boden des Zylinders und am Ende seines Taktes befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr größtes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als unterer Totpunkt (UT) bezeichnet. Während des Verdichtungstaktes sind das Einlassventil 52 und das Auslassventil 54 geschlossen. Der Kolben 36 bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes, um die Luft innerhalb der Brennkammer 30 zu verdichten. Der Punkt, an dem sich der Kolben 36 am Ende seines Taktes und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B. wenn die Brennkammer 30 ihr geringstes Volumen aufweist), wird vom Fachmann typischerweise als oberer Totpunkt (OT) bezeichnet. Bei einem nachfolgend als Einspritzen bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeführt. In einigen Beispielen kann Kraftstoff in einen Zylinder eine Vielzahl von Zeiten während eines einzelnen Zylinderkreislaufs eingespritzt werden.
In einem nachfolgend als Zündung bezeichneten Vorgang wird der eingespritzte Kraftstoff durch Selbstzündung entzündet, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstaktes drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben 36 zurück zum UT. Die Kurbelwelle 40 wandelt Kolbenbewegungen in ein Drehmoment der Drehwelle um. Schließlich öffnet sich während des Ausstoßtakts das Auslassventil 54, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch an den Abgaskrümmer 48 abzugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. Es ist zu beachten, dass Vorstehendes lediglich als Beispiel dient und dass die Zeitpunkte für das Öffnen und/oder Schließen des Einlass- und Auslassventils variieren können, wie etwa, um eine positive oder negative Ventilüberschneidung, ein spätes Schließen des Einlassventils oder verschiedene andere Beispiele bereitzustellen. Ferner kann in einigen Beispielen ein Zweitaktkreislauf statt eines Viertaktkreislaufs verwendet werden.
Unter Bezugnahme auf 2 ist eine detaillierte schematische Darstellung der Kraftstoffeinspritzung in einen Zylinder des Motors aus 1 gezeigt. In diesem Beispiel sind die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 und Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 hinsichtlich der Längsrichtungen der beiden Kraftstoffeinspritzvorrichtungen rechtwinklig angeordnet (z. B. 90 Grad), wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen jedoch in einem beliebigen Winkel in Relation zueinander angeordnet sein können, durch den die Sprüheindringung von den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen wenigstens teilweise verringert werden kann, die auf die Zylinderwände 32 trifft, wenn beide Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 68 und 69 Kraftstoff gleichzeitig einspritzen. In einigen Beispielen können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen jedoch so angeordnet sein, dass deren Kraftstoffsprühkegel einander nicht überlappen, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Kraftstoff gleichzeitig einspritzen.
Die Luft gelangt über das Einlassventil 52 in die Brennkammer 30 und Abgase treten über das Auslassventil 54 aus der Brennkammer 30 aus. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 69 und 68 sind als direkte Zylindereinspritzvorrichtungen dargestellt, die Kraftstoff direkt in die Brennkammer 30 einspritzen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss sein (z. B. X cc/min bei 100 bar) und die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss sein (z. B. Y cc/min bei 100 bar, wobei Y größer ist als X). Alternativ können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 69 und 68 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit im Wesentlichen äquivalenten Kraftstoffeinspritzraten sein (z. B. Einspritzvorrichtungsdurchflussraten, die um +2 % voneinander abweichen). Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 kann weniger und/oder kleinere Düsenlöcher enthalten, durch die Kraftstoff austritt, verglichen mit der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68. Die Glühkerze 66 kann bei einem Kaltstart des Motors aktiviert werden, um die Verbrennung zu erleichtern.
Die Dieselkraftstoffdirekteinspritzvorrichtung 69 stellt Dieselkraftstoff bereit, der einen Sprühkegel bildet, der durch die gepunkteten Linien 202 dargestellt ist. Die Dieselkraftstoffdirekteinspritzvorrichtung 68 stellt Dieselkraftstoff bereit, der einen Sprühkegel bildet, der durch die gestrichelten Linien 204 dargestellt ist. Kraftstoff im Sprühkegel von Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 kann in der bei 205 angezeigten Region mit Kraftstoff im Sprühkegel von Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 zusammenlaufen und kollidieren. In anderen Beispielen, wie in den 3B und 3C gezeigt, können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen eine Vielzahl von Kraftstoffsprühkegeln bereitstellen, von denen einige zusammenlaufen und kollidieren können, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird. Durch das Schneiden der Kraftstoffsprühkegel kann wenigstens etwas der Kraftstoffeindringung oder Distanz, die der Kraftstoff von jeder der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 69 und 68 zurücklegt, verringert werden. Kollidiert beispielsweise der Kraftstoff von Sprühkegel 202 mit dem Kraftstoff von Sprühkegel 204, kann die Kraftstoffmenge, die aus Düse 212 von Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 austritt und durch die Brennkammer 30 strömt und direkt auf die Wände der Brennkammer einwirkt, verringert werden. Gleichermaßen kann die Kraftstoffmenge, die aus Düse 210 von Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 austritt und durch die Brennkammer 30 strömt und direkt auf die Wände der Brennkammer einwirkt, verringert werden. Die Verdünnung des Motoröls kann durch Verringern einer Kraftstoffmenge verringert werden, die direkt von den Einspritzvorrichtungen zu den Zylinderwänden strömt. Zudem kann der Schadstoffausstoß durch Verringern einer Kraftstoffmenge verringert werden, die direkt von den Düsen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung zu den Zylinderwänden strömt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 kann Kraftstoff einspritzen, der auf die Zylinderwand 32 trifft, wenn Kraftstoff nur über Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 eingespritzt wird, wenn sich der Kolben 36 in einer unteren Stellung befindet. Wenn sich der Kolben 36 in einer oberen Stellung befindet, kann ein durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 eingespritzter Kraftstoff auf eine erste Schale in der Oberseite 250 von Kolben 36 treffen. Gleichermaßen kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 Kraftstoff einspritzen, der auf die Zylinderwand 32 trifft, wenn Kraftstoff nur über Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 eingespritzt wird, wenn sich der Kolben 36 in einer unteren Stellung befindet. Wenn sich der Kolben 36 in einer oberen Stellung befindet, kann ein durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 eingespritzter Kraftstoff auf eine zweite Schale in der Oberseite 250 von Kolben 36 treffen.
Unter Bezugnahme auf 3A ist eine Ansicht von Sprühmustern der Kraftstoffeinspritzvorrichtung für einen Motorzylinder gezeigt. Die Ansicht in 3A ist von einer Oberseite 250 des Kolbens 36 aus den 1 und 2. Die Sprührichtung von der Düse 210 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 beschreibt einen rechten Winkel hinsichtlich der Sprührichtung von der Düse 212 der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68. Die Sprührichtung für jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung liegt in der Längsrichtung jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung. In diesem Beispiel ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerer Durchflussrate und ist die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherer Durchflussrate. Zusätzlich ist die Breite des Sprühkegels 202, der durch das Einspritzen von Kraftstoff von Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 entsteht, bei einer vorher festgelegten Distanz 310 von der Düse 210 weg geringer, wie bei 312 gezeigt, als die Breite des Sprühkegels 204, der durch das Einspritzen von Kraftstoff von Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 entsteht, wie bei 314 gezeigt, die sich eine vorher festgelegte Distanz 310 von der Düse 210 weg befindet. Die vorher festgelegten Distanzen 310 von der Düse 210 und 212 weg sind identisch. Wenngleich in einigen Beispielen die Breite der Sprühkegel identisch sein kann.
Befindet sich der Kolben 36 im Zylinder in einer höheren Stellung (z. B. näher am oberen Totpunkt) und wird Kraftstoff über Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 eingespritzt, kann der über die Einspritzvorrichtung 69 eingespritzte Kraftstoff direkt zu Schale 308 strömen. Zur Schale 308 gehört Steg 306, der mit der Oberseite des Kolbens 250 bündig sein kann. Gleichermaßen kann, wenn sich der Kolben 36 im Zylinder in einer höheren Stellung befindet (z. B. näher am oberen Totpunkt) und Kraftstoff über Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 eingespritzt wird, der über die Einspritzvorrichtung 69 eingespritzte Kraftstoff direkt zu Schale 304 strömen. Zur Schale 304 gehört Steg 302, der mit der Oberseite des Kolbens 250 bündig sein kann. Der Durchmesser der Schale 308 ist kleiner als der Durchmesser der Schale 304, da jede Schale entsprechend der Ausmaße der jeweiligen Sprühkegel dimensioniert sein kann (z. B. Durchmesser des Sprühkegels). Durch Dimensionieren der Schalen entsprechend der Sprühkegel kann das Mischen von Luft und Kraftstoff so verbessert werden, dass der Schadstoffausstoß sinkt. Dementsprechend kann für einen kleineren Sprühkegel 202 eine Schale 308 mit einem kleineren Durchmesser vorgesehen sein, und für einen größeren Sprühkegel 204 kann eine Schale 304 mit einem größeren Durchmesser vorgesehen sein. Dadurch kann die Kolbengeometrie auf Abmessungen von verschiedenen Kraftstoffsprühkegeln zugeschnitten werden, die durch Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit verschiedenen Durchflussraten bereitgestellt werden. Die Positionen und Abmessungen der Schalen 304 und 308 dienen zum Zwecke der Veranschaulichung und sollten nicht als einschränkend ausgelegt werden. Zudem können die Schalen 304 und 308 als Kavitäten bezeichnet werden.
Unter Bezugnahme auf 3B sind alternative Positionen der Einspritzvorrichtung in einem Zylinder und alternative Sprühmuster gezeigt. In diesem Beispiel ist eine erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 330 gezeigt, die zentral in einem Zylinder und in einem Zylinderkopf 13 angeordnet ist. Eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 331 kann entlang einer Zylinderwand 32 angeordnet sein. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 330 bietet ein kreisrundes Sprühmuster mit einer Vielzahl von Sprühkegeln, die durch die gestrichelten Linien 334 dargestellt sind. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 331 bietet ein fächerförmiges Sprühmuster mit einer Vielzahl von Sprühkegeln, die durch die gepunkteten Linien 333 dargestellt sind. Die durch die gestrichelten Linien 334 dargestellten Kraftstoffsprühkegel können zusammenlaufen und mit den durch die gepunkteten Linien 333 dargestellten Sprühkegeln kollidieren, wenn sowohl die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 330 als auch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 331 Kraftstoff gleichzeitig einspritzen. Demnach kann die Kraftstoffeindringung (z. B. die Distanz, die der Kraftstoff im Sprühkegel zurücklegt) wenigstens teilweise verringert werden.
Unter Bezugnahme auf 3C sind alternative Positionen der Einspritzvorrichtung in einem Zylinder und alternative Sprühmuster gezeigt. In diesem Beispiel ist eine erste Kraftstoff einspritzvorrichtung 330 gezeigt, die zentral in einem Zylinder und in einem Zylinderkopf 13 angeordnet ist. Eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 331 kann entlang einer Zylinderwand 32 angeordnet sein und eine dritte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 335 kann ebenfalls entlang einer Zylinderwand 32 angeordnet sein. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 330 bietet ein kreisrundes Kraftstoffsprühmuster mit einer Vielzahl von Kraftstoffsprühkegeln, die durch die gestrichelten Linien 334 dargestellt sind. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 331 bietet ein fächerförmiges Kraftstoffsprühmuster mit einer Vielzahl von Kraftstoffsprühkegeln, die durch die gepunkteten Linien 333 dargestellt sind. Die dritte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 335 bietet ein fächerförmiges Kraftstoffsprühmuster mit einer Vielzahl von Kraftstoffsprühkegeln, die durch die Strichpunktlinien 336 dargestellt sind. Die durch die gestrichelten Linien 334 dargestellten Kraftstoffsprühkegel können zusammenlaufen und mit den durch die gepunkteten Linien 333 dargestellten Sprühkegeln kollidieren, wenn sowohl die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 330 als auch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung 331 Kraftstoff gleichzeitig einspritzen. Gleichermaßen können die durch die gestrichelten Linien 334 dargestellten Kraftstoffsprühkegel zusammenlaufen und mit den durch die Strichpunktlinien 336 dargestellten Sprühkegeln kollidieren, wenn sowohl die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung 330 als auch die dritte Kraftstoffeinspritzvorrichtung 335 Kraftstoff gleichzeitig einspritzen. Demnach kann die Kraftstoffeindringung (z. B. die Distanz, die der Kraftstoff im Sprühkegel zurücklegt) wenigstens teilweise verringert werden.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein schematischer Querschnitt eines Zylinders von 401 eines Zweitaktmotors mit gegenüberliegenden Kolben gezeigt. Der Zweitaktverbrennungsmotor mit gegenüberliegenden Kolben 400, der eine Vielzahl von Zylindern umfasst, von denen ein Zylinder in 4 gezeigt ist, wird durch die elektronische Motorsteuerung 12 gesteuert. Zum Motorsystem mit gegenüberliegenden Kolben können eine Steuerung 12 und die damit verbundenen Sensoren und Aktoren gehören, die in 1 gezeigt sind und von denen der Kürze halber einige in 4 weggelassen wurden. Der Zweitaktmotor umfasst einen Verdichtungstakt und einen Arbeits-/Ausstoßtakt. Die Kolben 404 und 406 bewegen sich während des Verdichtungstaktes in Richtung der Verdichtungsregion 416 und weg von den Kurbelwellen 408 bzw. 410. Die Kolben 404 und 406 bewegen sich während des Arbeits-/Ausstoßtaktes von der Verdichtungsregion 416 weg und in Richtung der Kurbelwellen 408 bzw. 410.
Der Zylinder 401 umfasst eine Verdichtungsregion 416, in der Luft und Dieselkraftstoff verbrannt werden können. Der erste Kolben 404 ist so dargestellt, dass er mechanisch an die erste Kurbelwelle 408 gekoppelt ist, und der zweite Kolben 406 ist so dargestellt, dass er mechanisch an die zweite Kurbelwelle 410 gekoppelt ist. Die erste Kurbelwelle 408 kann über eine Kette oder einen Zahnradsatz (nicht dargestellt) mechanisch mit der zweiten Kurbelwelle 410 gekoppelt sein. Die Kolben 404 und 406 bewegen sich in den Wänden 402 von Zylinder 401 hin und her. Der Kolben 404 und der Kolben 406 bewegen sich während ihrer jeweiligen Verdichtungstakte zusammen in Richtung Verdichtungsbereich 416 und vom Verdichtungsbereich 416 weg, nachdem die Gase im Zylinder verbrannt wurden und sich ausgedehnt haben. Luft gelangt über Einlassanschlüsse 412 in den Zylinder 401 und Abgase verlassen den Zylinder 401 über Auslassanschlüsse 420.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 424 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerer Durchflussrate und denselben Kraftstoffsprüheigenschaften wie Kraftstoffeinspritzvorrichtung 69 aus den 1-3A oder andere in der vorliegenden Schrift beschriebene Kraftstoffeinspritzvorrichtungen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 414 ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherer Durchflussrate und denselben Kraftstoffsprüheigenschaften wie Kraftstoffeinspritzvorrichtung 68 aus den 1-3A oder andere in der vorliegenden Schrift beschriebene Kraftstoffeinspritzvorrichtungen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungsdüsen 417 und 418 sind direkt einander gegenüberliegend angeordnet, so dass die Sprühkegel des über die Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtungen 424 und 414 eingespritzten Kraftstoffes dazu führen, dass Kraftstofftropfen von jedem Sprühkegel kollidieren. Abschnitt 450 ist in 5 gezeigt und bietet eine Ansicht einer Oberseite des Kolbens 404 und eine Ansicht der Anordnung der Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Oberseite 445 des Kolbens 406 kann identisch mit der Oberseite 490 des Kolbens 406 sein.
Unter Bezugnahme auf 5 wird Abschnitt 450 von Zylinder 401 aus 4 gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 424 und 414 sind laut Darstellung durch die vertikale Mittellinie 451 halbiert. Zudem ist der Kolben 404 durch die vertikale Mittellinie 451 halbiert. Die Seitenwand 457 der Kavität ist eine untere Seitenwand, Seitenwand 456 ist eine mittlere Seitenwand und Seitenwand 455 ist eine obere Seitenwand von Kavität 440. Gleichermaßen ist die Seitenwand 462 der Kavität eine untere Seitenwand, ist Seitenwand 461 eine mittlere Seitenwand und ist Seitenwand 460 eine obere Seitenwand von Kavität 440. Die oberen Seitenwände 460 und 455 sind näher an der Oberseite 445 von Kolben 404 als die unteren Seitenwände 462 und 457. Die Seitenwände 455, 456 und 457 der Kavität sind symmetrisch mit den Seitenwänden 460, 461 und 462 der Kavität, und zwar um eine vertikale Mittellinie 451. Die Seitenwände 455, 456, 457,460, 461 und 462 der Kavität sind jedoch symmetrisch um die horizontale Mittellinie 452. Dementsprechend ist Kavität 440 einer Birnenform ähnlich.
Die Kavität 440 ist so geformt, dass sie den Sprühkegeln von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 424 und 414 entspricht. Die Kavität 440 beginnt in der Nähe der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 424 an einer ersten schmalen Öffnung 446 an der Außenwand 491 von Kolben 404. Zur Kavität 440 gehört eine zweite breite Öffnung 444 in der Nähe der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 414 an der Außenwand 491 von Kolben 404. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 424 bietet einen kleineren Kraftstoffsprühkegel als Kraftstoffeinspritzvorrichtung 414, so dass die Kavität 440 mit einer niedrigeren Wandgrenze 453 zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungsdüse 417 und der horizontalen Mittellinie 452 produziert wird, verglichen mit der Wandgrenze 454, die für den Kraftstoffsprühkegel von Kraftstoffeinspritzvorrichtung 414 zwischen der Kraftstoffeinspritzvorrichtungsdüse 418 und der horizontalen Mittellinie 452 vorgesehen ist. Dementsprechend ermöglicht die Kavität 440 eine Ausweitung der Kegel der Kraftstoffeinspritzvorrichtung, so dass der Kraftstoff in die Mitte von Kolben 404 gelangen kann, um das Mischen von Kraftstoff zu fördern. Durch Verbessern der Kraftstoffmischung kann der Schadstoffausstoß des Motors verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass der Kolben 406 eine Form aufweisen kann, die mit der Form von Kolben 404 identisch ist. Dementsprechend kann Kolben 406 auch die Sprühkegel der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 414 und 424 aufnehmen. Zudem kann in einigen Beispielen Kolben 406 den Kolben 404 ergänzen, so dass ein hoher Abschnitt von Kolben 406 einer Unterseite von Kolben 404 gegenüberliegt und umgekehrt. In einigen Beispielen kann die Oberseite von Kolben 455 an einer Seite der Kavität 440 höher sein als an der anderen Seite der Kavität 440 (z. B. die linke Seite der Kolbenoberseite 445 kann höher sein als die rechte Seite der Kolbenoberseite 445). Zusätzlich kann die Düse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 414 in einigen Beispielen von der Düse der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 424 versetzt sein.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine perspektivische Ansicht von Kolben 404 aus 4 gezeigt. Die Kavität 440 ist so dargestellt, dass die obere Seitenwand 460, die mittlere Seitenwand 461 und die untere Seitenwand 462 sichtbar sind. Die Öffnung 444 der Kavität ist mit einer Tiefe 610 und einer Breite 612 gezeigt. Die Öffnung 446 der Kavität ist mit einer Tiefe 622 und einer Breite 608 gezeigt. Die Tiefe 622 ist kleiner als die Tiefe 610 und die Breite 608 ist kleiner als die Breite 612. Die Tiefen und Breiten der Kavität 440 sind so dimensioniert, dass sie die Sprühkegel der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 414 und 424 aufnehmen, während die bauliche Festigkeit des Kolbens 404 gleichzeitig erhalten bleibt. In alternativen Beispielen können die Tiefen der Öffnungen 446 und 444 identisch sein, so dass die Kavität 440 eine einheitliche Tiefe aufweist.
Die 2-6 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Falls derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt miteinander gekoppelt sind, können sie in mindestens einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in zumindest einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Beispielsweise können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. Als ein weiteres Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich dazwischen lediglich ein Raum befindet und keine anderen Komponenten, zumindest in einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an entgegengesetzten Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander als solche bezeichnet werden. Zudem kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionen von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Somit sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein weiteres Beispiel können zudem Formen der Elemente, die in den Figuren gezeigt sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Zudem können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in zumindest einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Zudem kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
Dementsprechend sieht das System aus den 1-6 ein Motorsystem vor, umfassend: einen Motor mit mindestens einem Zylinder; eine erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt; und eine zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt, wobei die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff bei einer höheren Durchflussrate bereitstellt als die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung. Bei dem Motorsystem spritzen die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung Dieselkraftstoff direkt in den mindestens einen Zylinder ein. Zum Motorsystem gehört zudem das Anordnen der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung im Motor, so dass der aus der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung austretende Kraftstoff mit dem aus der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung auftretenden Kraftstoff kollidiert, ohne dass Kraftstoff aus der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und Kraftstoff aus der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Oberfläche des Motors kollidieren. Zum Motorsystem gehört zudem ein Kolben in dem mindestens einen Zylinder, wobei zum Kolben eine erste Kavität und eine zweite Kavität gehören. Im Motorsystem ist die erste Kavität in einer Oberseite des Kolbens angeordnet, um Kraftstoff direkt von einem Kraftstoffsprühkegel zu empfangen, der über die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird. Im Motorsystem ist die zweite Kavität in einer Oberseite des Kolbens angeordnet, um Kraftstoff direkt von einem Kraftstoffsprühkegel zu empfangen, der über die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, und wobei die zweite Kavität ein größeres Volumen aufweist als die erste Kavität. Bei dem Motorsystem sind die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Zylinderkopf gekoppelt.
Das Motorsystem aus den 1-6 sieht zudem ein Motorsystem vor, umfassend: einen Motor mit gegenüberliegenden Kolben mit mindestens einem Zylinder und zwei Kolben, die in dem mindestens einen Zylinder angeordnet sind; eine erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt; und eine zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt, wobei die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff bei einer höheren Durchflussrate bereitstellt als die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung. Zum Motorsystem gehört zudem eine Kavität in einem ersten der zwei Kolben. Bei dem Motorsystem ist eine Tiefe der Kavität nicht gleichmäßig. Bei dem Motorsystem ist eine Breite einer ersten Öffnung der Kavität geringer als eine Breite einer zweiten Öffnung der Kavität. Bei dem Motorsystem sind die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung so angeordnet, dass sie einander direkt gegenüberliegen. Bei dem Motorsystem ist die Kavität asymmetrisch um eine horizontale Mittellinie eines ersten der zwei Kolben, wobei die horizontale Mittellinie senkrecht zu den Längsrichtungen der ersten und der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung steht. Bei dem Motorsystem gehören zur Kavität drei Seitenwände.
Das System aus den 1-6 sieht zudem ein Motorsystem vor, umfassend: einen Motor mit mindestens einem Zylinder; eine erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt; eine zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die Kraftstoff für den mindestens einen Zylinder bereitstellt, wobei die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff bei einer höheren Durchflussrate als die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung bereitstellt, und einen Kolben, der in dem mindestens einen Zylinder angeordnet ist und zu dem eine erste Kavität und eine zweite Kavität gehören, wobei die erste Kavität kleiner ist als die zweite Kavität. Bei dem Motorsystem umgibt die erste Kavität einen ersten Steg und umgibt die zweite Kavität einen zweiten Steg. Bei dem Motorsystem ist die erste Kavität so angeordnet, dass sie Kraftstoff von der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung empfängt. Bei dem Motorsystem ist die zweite Kavität so angeordnet, dass sie Kraftstoff von der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung empfängt. Bei dem Motorsystem bietet ein Kraftstoffsprühkegel der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung eine geringere Eindringung in den mindestens einen Zylinder als ein Kraftstoffsprühkegel der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, wenn die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung Kraftstoff unter denselben Motorbetriebsbedingungen einspritzen. Bei dem Motorsystem erhalten die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung den Dieselkraftstoff über dasselbe Kraftstoffsystem.
Unter Bezugnahme auf die 7A-7D sind Diagramme zur zeitlichen Abfolge der Kraftstoffeinspritzung für den Viertaktmotor aus den 1-3C gezeigt. Die zeitlichen Abfolgen der Kraftstoffeinspritzung können über eine Steuerung 12 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 68 und 69 oder andere in der vorliegenden Schrift beschriebene Kraftstoffeinspritzvorrichtungen bereitgestellt werden. Die gezeigte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung kann in dem System aus den 1-3C vorgesehen sein. Zudem können die zeitlichen Abfolgen der Kraftstoffeinspritzung über das Verfahren aus 8 in Zusammenarbeit mit dem System aus den 1-3C bereitgestellt werden. Vertikale Linien stellen betreffende Zeiten (z. B. T1-T4) während der jeweiligen Verläufe dar.
Der erste Verlauf oben in den 7A-7D steht für den Zylindertakt von Zylinder Nummer eins eines Motors. Die horizontale Achse ist in eine Reihe von Segmenten unterbrochen, die den Zylindertakt kennzeichnen, in dem sich Zylinder Nummer eins befindet, während die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur verläuft. Der Ausstoßtakt wird mit EXH abgekürzt, während die Ansaug-, Verdichtungs- und Arbeitstakte mit INT, COMP bzw. EXP abgekürzt werden. Das „*“ zeigt den Beginn der Verbrennung für den veranschaulichten Viertaktzylindertakt. Dementsprechend zeigt 7A das Voranschreiten eines Zylindertaktes im Verlauf der Zeit.
Der zweite Verlauf oben in den 7A-7D stellt die zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung während eines Zylindertaktes für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins dar (z. B. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss, wie etwa 69 aus 1), die Dieselkraftstoff in den Zylinder Nummer eins einspritzt. Die Impulsbreiten (z. B. 702, 704, 708) weisen eine unterschiedliche Breite auf und die Breite ist ein Indikator für eine im Rahmen des Kraftstoffimpulses eingespritzte Kraftstoffmenge. Je breiter der Impuls, desto größer ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird.
Der dritte Verlauf oben in den 7A-7D stellt die zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung während eines Zylindertaktes für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei dar (z. B. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit hohem Durchfluss, wie etwa 69 aus 1), die Dieselkraftstoff in den Zylinder Nummer eins einspritzt. Die Impulsbreiten (z. B. 706) weisen eine unterschiedliche Breite auf und die Breite ist ein Indikator für eine im Rahmen des Kraftstoffimpulses eingespritzte Kraftstoffmenge. Je breiter der Impuls, desto größer ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird. Je kürzer der Impuls, desto kleiner ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird.
7A zeigt eine beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss dem Motorzylinder für Zündeinspritzungen und Nacheinspritzungen Kraftstoff bereitstellt. Zündeinspritzungen sind Kraftstoffeinspritzungen mit einer kurzen Dauer, die weniger als 4 mg betragen können. Zündkraftstoffeinspritzungen beginnen und enden vor dem OT-Verdichtungstakt im Zylindertakt, in dem sie eingespritzt werden. Die Zündkraftstoffeinspritzungen können den Verbrennungslärm im Motor verringern, Zylinderspitzendrücke kontrollieren und die Wärmeabgabe im Zylinder anpassen. Hauptkraftstoffeinspritzungen sind Einspritzungen einer größten Kraftstoffmenge während eines Zylindertaktes. Die Hauptkraftstoffeinspritzungen können zwischen 3 mg und 100 mg pro Zylindertakt betragen. Zündkraftstoffeinspritzungen gehen den Hauptkraftstoffeinspritzungen voraus. Frühe Nachkraftstoffeinspritzungen können zehn Kurbelwellengrade nach dem OT-Verdichtungstakt und nach einer Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgen. Frühe Nachkraftstoffeinspritzungen können zwischen 1 mg und 10 mg betragen. Späte Nacheinspritzungen sind Kraftstoffeinspritzungen, die nach dem Abschluss der Verbrennung des Hauptkraftstoffeinspritzimpulses und erfolgen, bevor ein Auslassventil des Zylinders, der den Kraftstoff empfängt, während des Zylindertaktes schließt. Frühe und späte Nacheinspritzungen können zum Regenerieren von Schadstoffausstoßregelvorrichtungen im Abgassystem des Motors nützlich sein. 7A bietet einen Hauptkraftstoffeinspritzimpuls über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Der Hauptkraftstoffeinspritzimpuls kann eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T1 arbeitet der Motor bei einer mittleren Motorlast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 702 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedriger Durchflussrate kann mit einer geringeren beweglichen Masse konfiguriert sein (z. B. kann der Düsenzapfen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss weniger Masse enthalten), so dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss schneller geöffnet und geschlossen werden kann als die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Alternativ kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss eine Düsendrossel enthalten, die den Durchfluss regelt, mit der die Öffnung des Düsenzapfens und die Schließgeschwindigkeit geregelt werden können. Zudem kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss kleinere Kraftstoffmengen genauer einspritzen als die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Demnach kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss zum Bereitstellen von Zündkraftstoffeinspritzungen geeignet sein. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T2 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 704 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Steuerung 12 kann beurteilen, welche Kraftstoffeinspritzvorrichtung als Reaktion auf die Zündkraftstoffeinspritzmenge und/oder Mindestimpulsbreiteneinschränkungen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung Zündkraftstoffeinspritzungen durchführt. In einem Beispiel wählt die Steuerung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss zum Einspritzen von Zündkraftstoffeinspritzmengen aus, wenn die Zündkraftstoffeinspritzmenge unter einem Grenzwert liegt. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 704 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung.
Bei Zeitpunkt T3 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 706 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 706 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Der Hauptkraftstoffeinspritzimpuls endet vor dem OT-Verdichtungstakt. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins ein.
Bei Zeitpunkt T4 beginnt eine erste Nachkraftstoffeinspritzung. In diesem Beispiel erfolgt die Nachkraftstoffeinspritzung frühzeitig (z. B. innerhalb von 30 Kurbelwellengrad nach dem Ende der Verbrennung in Zylinder Nummer eins). Die erste Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt keinen Kraftstoff ein. Kurz nach Zeitpunkt T4 endet die erste Nachkraftstoffeinspritzung und endet die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt. In anderen Beispielen können zusätzliche oder weniger Nachkraftstoffeinspritzungen und Zündkraftstoffeinspritzungen vorgesehen sein.
Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss die kleineren Kraftstoffmengen für Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen bereitstellen. Größere Kraftstoffeinspritzmengen können durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss bereitgestellt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen, Nachkraftstoffeinspritzmengen und Hauptkraftstoffeinspritzmengen verbessert wird.
7B zeigt eine zweite beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss dem Motorzylinder für Zündeinspritzungen, eine Haupteinspritzung und Nacheinspritzungen Kraftstoff bereitstellt. Mindestens eine Haupteinspritzung wird einem Zylinder bereitgestellt, wenn der Zylinder während eines Zylindertaktes mit Kraftstoff versorgt wird. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bei höheren Motordrehzahlen und -lasten bereitstellen, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss nicht die Zeit hat, um eine ausreichende Kraftstoffmenge bereitzustellen, um die Luft-Kraftstoff-Anforderungen des Zylinders zu erfüllen. 7B bietet zudem einen Hauptkraftstoffeinspritzimpuls über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Die beiden Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T5 arbeitet der Motor bei einer höheren Motorlast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 710 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T6 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 712 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 712 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Bei Zeitpunkt T7 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 714 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bereitstellen, so dass ein gewünschtes Luft-KraftstoffVerhältnis im Motor gewährleistet werden kann.
Bei Zeitpunkt T8 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 716 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 716 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 714 und die über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 716 überlappen einander. Die Überlappung kann nützlich sein, um die Möglichkeit zu verringern, dass eingespritzter Kraftstoff auf die Zylinderwände trifft.
Es ist anzumerken, dass die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung in anderen Beispielen in einem Zylindertakt mit dem Einspritzen ihrer Hauptkraftstoffeinspritzmenge beginnen kann, bevor die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung damit beginnt, ihre Hauptkraftstoffeinspritzmenge in dem Zylindertakt einzuspritzen. Die konkrete zeitliche Abfolge kann sich nach den technischen Daten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung und den Motorbetriebsbedingungen richten. Zusätzlich, wenn die zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Kraftstoffsprühmuster aufweisen, die einander während einer gleichzeitigen Einspritzung beeinflussen, können die zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen während Zünd- und Nacheinspritzungen lediglich gleichzeitig einspritzen. Wenn die zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen jedoch Sprühmuster aufweisen, die nicht durch Kraftstoffsprühmuster gekennzeichnet sind, die einander während einer gleichzeitigen Einspritzung beeinflussen, können die zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen während Hauptkraftstoffeinspritzungen von jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung gleichzeitig einspritzen.
Bei Zeitpunkt T9 enden der über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 714 und der über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 716. Die Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können gleichzeitig enden, um die Abgastemperatur zu verringern und den Wirkungsgrad der Verbrennung zu verbessern.
Bei Zeitpunkt T10 wird eine erste Nachkraftstoffeinspritzung bereitgestellt. In diesem Beispiel erfolgt die Nachkraftstoffeinspritzung spät (z. B. wenn sich das Auslassventil von Zylinder Nummer eins fast schließt). Die erste Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die erste Nachkraftstoffeinspritzung und endet die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt.
Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss die kleineren Kraftstoffmengen für Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen bereitstellen. Zudem kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch eine Hauptkraftstoffeinspritzung von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung verstärkt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen verbessert und mehr Kraftstoff zugeführt werden, um höhere Motorlasten zu erfüllen.
7C zeigt eine dritte beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, bei der die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung abwechselnd Zündeinspritzungen und Nacheinspritzungen vornehmen. Hauptkraftstoffeinspritzungen werden ebenfalls über die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bei höheren Motordrehzahlen und -lasten bereitstellen, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss nicht die Zeit hat, um eine ausreichende Kraftstoffmenge bereitzustellen, um die Luft-Kraftstoff-Anforderungen des Zylinders zu erfüllen. Die Zündkraftstoffeinspritzungen können zwischen der ersten und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung alterniert werden, damit sich bewegliche Massen in den Einspritzvorrichtungen an einer gewünschten Stelle setzen können (z. B. geschlossen) und damit elektrische/magnetische Komponenten (z. B. Spulen) einen gewünschten Zustand erreichen können (z. B. magnetische Feldstärke weniger als ein Grenzwert), bevor die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen erneut aktiviert werden. Dementsprechend kann der Zeitraum zwischen dem Ende einer Einspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Beginn einer neuen Einspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung während eines Zylindertaktes verlängert werden, um die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Kraftstoffzufuhr zu verbessern. Zudem kann der Zeitraum zwischen einem Ende einer ersten Zündeinspritzung in einem Zylindertakt und einem Beginn einer zweiten Zündkraftstoffeinspritzung in dem Zylindertakt verkürzt werden, da die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen weniger durch die Verweildauer jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand eingeschränkt sind. Die beiden Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T20 arbeitet der Motor bei einer Motorteillast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung 720 über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 720 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T21 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 722 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 722 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Zum Zeitpunkt T22 beginnt eine dritte Zündkraftstoffeinspritzung 721 über Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die dritte Zündkraftstoffeinspritzung 721 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die dritte Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T23 beginnt eine vierte Zündkraftstoffeinspritzung 723 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die vierte Zündkraftstoffeinspritzung 723 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die vierte Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Bei Zeitpunkt T24 beginnen die Hauptkraftstoffeinspritzungen 725 und 726 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung können Hauptkraftstoffeinspritzungen bereitstellen, so dass ein gewünschtes Luft-KraftstoffVerhältnis im Motor gewährleistet werden kann.
Bei Zeitpunkt T25 enden der über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 725 und der über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 726. Die Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können gleichzeitig enden, um den Schadstoffausstoß des Motors zu verbessern und die Wärmeabgabe während der Verbrennung zu regulieren. Zudem kann durch das gleichzeitige Ende der Kraftstoffeinspritzung über die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung die Möglichkeit verringert werden, dass Kraftstoff auf die Zylinderwände trifft.
Bei Zeitpunkt T26 beginnt eine erste Nachkraftstoffeinspritzung. In diesem Beispiel erfolgt die Nachkraftstoffeinspritzung spät. Die erste Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die erste N achkraftstoffeinspritzung.
Bei Zeitpunkt T27 beginnt eine zweite Nachkraftstoffeinspritzung. Die zweite Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die zweite Nachkraftstoffeinspritzung.
Bei Zeitpunkt T28 wird eine dritte Nachkraftstoffeinspritzung bereitgestellt. Die dritte Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die dritte Nachkraftstoffeinspritzung und endet die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt. Dementsprechend können die Nachkraftstoffeinspritzungen zwischen der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung alterniert werden, damit der Betrieb mechanischer und elektrischer/magnetischer Komponenten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung stabilisiert werden kann, um die Genauigkeit der Kraftstoffzufuhr zu verbessern.
Das Alternieren von Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen kann auch nützlich sein, wenn die Durchflussraten der ersten und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung gleich oder verschieden sind. Dadurch kann eine kurze Erholungszeit zwischen Kraftstoffeinspritzungen für jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Motors gewährleistet werden. Zudem kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch eine Hauptkraftstoffeinspritzung von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung verstärkt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen verbessert und mehr Kraftstoff zugeführt werden, um höhere Motorlasten zu erfüllen. Zusätzlich erlaubt das Einspritzen von Kraftstoff über zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, dass der Kraftstoff über eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt werden kann, kurz nachdem eine erste Einspritzvorrichtung aufhört, Kraftstoff einzuspritzen, so dass die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung während einer Verweildauer im abgeschalteten Zustand der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Einspritzung vornimmt. Dies erlaubt eine engere Kopplung von Einspritzungen, was den Motorlärm und den Schadstoffausstoß verringern kann.
7D zeigt eine vierte beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss (z. B. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins) dem Motorzylinder für eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung Kraftstoff bereitstellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss kann eine oder zwei Hauptkraftstoffeinspritzungen bei höheren Motordrehzahlen und -lasten bereitstellen, so dass der Druckanstieg im Zylinder kontrolliert und mit einem frühzeitigen Beginn der Einspritzung für den Hauptkraftstoffimpuls begrenzt werden kann. 7D sieht zudem Zündkraftstoffeinspritzungen und einen Hauptkraftstoffeinspritzimpuls über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss vor (z. B. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei). Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann Zündkraftstoffeinspritzungen bei höheren Motorlasten bereitstellen, wenn die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss ist. Die drei Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T30 arbeitet der Motor bei einer höheren Motorlast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 742 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss spritzt bei Zeitpunkt T30 keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T31 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 743 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 743 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Bei Zeitpunkt T32 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 740 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 740 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bereitstellen, so dass ein gewünschtes Luft-KraftstoffVerhältnis im Motor gewährleistet werden kann. Zudem kann die Wärmeabgabe während der Verbrennung geregelt werden, um eine langsamere Wärmeabgabe zu gewährleisten, wenn die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss ist, verglichen mit dem Fall, wenn die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss ist.
Bei Zeitpunkt T33 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 744 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 744 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 740 und die über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 744 überlappen einander nicht, können aber in einem anderen Beispiel überlappen. Eine zweite Hauptkraftstoffeinspritzung 741 wird kurz nach Zeitpunkt T33 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellt.
Bei Zeitpunkt T34 werden eine erste Nachkraftstoffeinspritzung 745 über die erste Einspritzvorrichtung und eine zweite Nachkraftstoffeinspritzung 746 über die zweite Einspritzvorrichtung bereitgestellt. Die erste und die zweite Einspritzung erfolgen gleichzeitig und zeitgleich, um die Möglichkeit zu verringern, dass Kraftstoff auf die Zylinderwände trifft. In diesem Beispiel erfolgen die Nachkraftstoffeinspritzungen spät (z. B. wenn sich das Auslassventil von Zylinder Nummer eins fast schließt). Die erste und die zweite Nachkraftstoffeinspritzung enden und die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt endet.
Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss die Zündkraftstoffeinspritzungen bei höheren Motorlasten bereitstellen, wenn höhere Zündkraftstoffeinspritzmengen unter Umständen erwünscht sind. Zudem kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch eine Hauptkraftstoffeinspritzung von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung verstärkt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen verbessert und mehr Kraftstoff zugeführt werden, um höhere Motorlasten zu erfüllen.
Unter Bezugnahme auf die 7E-7H sind Diagramme zur zeitlichen Abfolge der Kraftstoffeinspritzung für den Zweitaktmotor aus den 4-6 gezeigt. Die zeitlichen Abfolgen der Kraftstoffeinspritzung können über eine Steuerung 12 und die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 414 und 424 bereitgestellt werden. Die gezeigte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung kann im System aus den 4-6 vorgesehen sein. Zudem können die zeitlichen Abfolgen der Kraftstoffeinspritzung über das Verfahren aus 8 in Zusammenarbeit mit dem System aus den 4-6 bereitgestellt werden. Vertikale Linien stellen betreffende Zeiten (z. B. T40-T43) während der jeweiligen Verläufe dar.
Der erste Verlauf oben in den 7E-7H steht für den Zylindertakt von Zylinder Nummer eins eines Motors. Die horizontale Achse ist in eine Reihe von Segmenten unterbrochen, die den Zylindertakt kennzeichnen, in dem sich Zylinder Nummer eins befindet, während die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur verläuft. Der Arbeits-/Ausstoßtakt wird mit EXP abgekürzt, während der Verdichtungstakt mit COMP abgekürzt wird. Das „*“ zeigt den Beginn der Verbrennung für den veranschaulichten Viertaktzylindertakt. Dementsprechend zeigt 7E das Voranschreiten eines Zylindertaktes im Verlauf der Zeit. Dementsprechend ist die Kraftstoffeinspritzung für einen Takt (z. B. eine Umdrehung) eines Zweitaktzylinders Nummer eins gezeigt.
Der zweite Verlauf oben in den 7E-7H stellt die zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung während eines Zylindertaktes für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins dar (z. B. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss, wie etwa 424 aus 4), die Dieselkraftstoff in den Zylinder Nummer eins einspritzt. Die Impulsbreiten (z. B. 750, 754, 756 und 758) weisen eine unterschiedliche Breite auf und die Breite ist ein Indikator für eine im Rahmen des Kraftstoffimpulses eingespritzte Kraftstoffmenge. Je breiter der Impuls, desto größer ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird.
Der dritte Verlauf oben in den 7E-7H stellt die zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung während eines Zylindertaktes für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei dar (z. B. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss, wie etwa 414 aus 4), die Dieselkraftstoff in den Zylinder Nummer eins einspritzt. Die Impulsbreiten (z. B. 756) weisen eine unterschiedliche Breite auf und die Breite ist ein Indikator für eine im Rahmen des Kraftstoffimpulses eingespritzte Kraftstoffmenge. Je breiter der Impuls, desto größer ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird. Je kürzer der Impuls, desto kleiner ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird.
7E zeigt eine beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss dem Motorzylinder für Zündeinspritzungen und Nacheinspritzungen Kraftstoff bereitstellt. Zündeinspritzungen sind Kraftstoffeinspritzungen mit einer kurzen zeitlichen Dauer, die unter einem Grenzwert für die Zeit liegen (z. B. weniger als 1 Millisekunde). Die Zündkraftstoffeinspritzungen können den Verbrennungslärm im Motor verringern, Zylinderspitzendrücke kontrollieren und die Wärmeabgabe im Zylinder anpassen. Nacheinspritzungen sind Kraftstoffeinspritzungen, die nach dem Ende der Verbrennung des Hauptkraftstoffeinspritzimpulses und durchgeführt werden, bevor der Kolben den Auslassanschluss während des Arbeits-/Ausstoßtaktes des Zylinders passiert, der den Kraftstoff während des Zylindertaktes empfängt. Die Nacheinspritzungen können zum Regenerieren von Schadstoffausstoßregelvorrichtungen im Abgassystem des Motors nützlich sein. 7E bietet einen Hauptkraftstoffeinspritzimpuls 756 über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Der Hauptkraftstoffeinspritzimpuls 756 kann eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T40 arbeitet der Motor bei einer mittleren Motorlast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung 750 über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 750 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedriger Durchflussrate kann mit einer geringeren beweglichen Masse konfiguriert sein (z. B. kann der Düsenzapfen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss weniger Masse enthalten), so dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss schneller geöffnet und geschlossen werden kann als die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Zudem kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss kleinere Kraftstoffmengen genauer einspritzen als die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Demnach kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss zum Bereitstellen von Zündkraftstoffeinspritzungen geeignet sein. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T41 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 754 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 754 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung.
Bei Zeitpunkt T42 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 756 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 756 kann während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins bereitgestellt werden, nachdem der Zylinder den Auslassanschluss passiert hat. Der Hauptkraftstoffeinspritzimpuls endet vor dem OT-Verdichtungstakt. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins ein.
Bei Zeitpunkt T43 beginnt eine erste Nachkraftstoffeinspritzung 758. Die erste Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung spritzt keinen Kraftstoff ein. Kurz nach Zeitpunkt T43 endet die erste Nachkraftstoffeinspritzung und endet die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt. In anderen Beispielen können zusätzliche oder weniger Nachkraftstoffeinspritzungen und Zündkraftstoffeinspritzungen vorgesehen sein.
Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss die kleineren Kraftstoffmengen für Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen bereitstellen. Größere Kraftstoffeinspritzmengen können durch die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss bereitgestellt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen, Nachkraftstoffeinspritzmengen und Hauptkraftstoffeinspritzmengen verbessert wird.
7F zeigt eine zweite beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss dem Motorzylinder für Zündeinspritzungen, eine Haupteinspritzung und Nacheinspritzungen Kraftstoff bereitstellt. Die Hauptkraftstoffeinspritzungen sind Kraftstoffeinspritzungen mit einer längeren zeitlichen Dauer, die größer sind als ein Grenzwert für die Zeit (z. B. größer als 1 Millisekunde). Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bei höheren Motordrehzahlen und -lasten bereitstellen, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss nicht die Zeit hat, um eine ausreichende Kraftstoffmenge bereitzustellen, um die Luft-Kraftstoff-Anforderungen des Zylinders zu erfüllen. 7F bietet zudem einen Hauptkraftstoffeinspritzimpuls über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss. Die beiden Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T44 arbeitet der Motor bei einer höheren Motorlast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 760 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T45 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 762 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 762 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Bei Zeitpunkt T46 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 764 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bereitstellen, so dass ein gewünschtes Luft-KraftstoffVerhältnis im Motor gewährleistet werden kann.
Bei Zeitpunkt T47 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 766 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 766 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 764 und die über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 766 überlappen einander. Die Überlappung kann nützlich sein, um die Möglichkeit zu verringern, dass eingespritzter Kraftstoff auf die Zylinderwände trifft.
Bei Zeitpunkt T48 enden der über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 764 und der über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 766. Die Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können gleichzeitig enden, um den Schadstoffausstoß des Motors zu verbessern und die Wärmeabgabe während der Verbrennung zu regulieren. Zudem kann durch das gleichzeitige Ende der Kraftstoffeinspritzung über die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung die Möglichkeit verringert werden, dass Kraftstoff auf die Zylinderwände trifft.
Bei Zeitpunkt T48 wird eine erste Nachkraftstoffeinspritzung bereitgestellt. Die erste Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die erste Nachkraftstoffeinspritzung und endet die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt.
Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss die kleineren Kraftstoffmengen für Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen bereitstellen. Zudem kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch eine Hauptkraftstoffeinspritzung von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung verstärkt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen verbessert und mehr Kraftstoff zugeführt werden, um höhere Motorlasten zu erfüllen. In anderen Beispielen können zusätzliche oder weniger Nachkraftstoffeinspritzungen und Zündkraftstoffeinspritzungen vorgesehen sein.
7G zeigt eine dritte beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, bei der die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung abwechselnd Zündeinspritzungen und Nacheinspritzungen vornehmen. Hauptkraftstoffeinspritzungen werden ebenfalls über die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bei höheren Motordrehzahlen und -lasten bereitstellen, wenn die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss nicht die Zeit hat, um eine ausreichende Kraftstoffmenge bereitzustellen, um die Luft-Kraftstoff-Anforderungen des Zylinders zu erfüllen. Die Zündkraftstoffeinspritzungen können zwischen der ersten und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung alterniert werden, damit sich bewegliche Massen in den Einspritzvorrichtungen an einer gewünschten Stelle setzen können (z. B. geschlossen) und damit elektrische/magnetische Komponenten (z. B. Spulen) einen gewünschten Zustand erreichen können (z. B. magnetische Feldstärke weniger als ein Grenzwert), bevor die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen erneut aktiviert werden. Dementsprechend kann der Zeitraum zwischen dem Ende einer Einspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung und dem Beginn einer neuen Einspritzung durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung während eines Zylindertaktes verlängert werden, um die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Kraftstoffzufuhr zu verbessern. Zudem kann der Zeitraum zwischen einem Ende einer ersten Zündeinspritzung in einem Zylindertakt und einem Beginn einer zweiten Zündkraftstoffeinspritzung in dem Zylindertakt verkürzt werden, da die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen weniger durch die Verweildauer jeder Kraftstoffeinspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand eingeschränkt sind. Die beiden Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T50 arbeitet der Motor bei einer Motorteillast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung 770 über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 770 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T51 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 772 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 772 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Zum Zeitpunkt T52 beginnt eine dritte Zündkraftstoffeinspritzung 771 über Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins. Die dritte Zündkraftstoffeinspritzung 771 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die dritte Zündkraftstoffeinspritzung. Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss spritzt keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T53 beginnt eine vierte Zündkraftstoffeinspritzung 773 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die vierte Zündkraftstoffeinspritzung 773 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die vierte Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Bei Zeitpunkt T54 beginnen die Hauptkraftstoffeinspritzungen 775 und 776 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung können Hauptkraftstoffeinspritzungen bereitstellen, so dass ein gewünschtes Luft-KraftstoffVerhältnis im Motor gewährleistet werden kann.
Bei Zeitpunkt T55 enden der über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 775 und der über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffimpuls 776. Die Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können gleichzeitig enden, um den Schadstoffausstoß des Motors zu verbessern und die Wärmeabgabe während der Verbrennung zu regulieren. Zudem kann durch das gleichzeitige Ende der Kraftstoffeinspritzung über die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung die Möglichkeit verringert werden, dass Kraftstoff auf die Zylinderwände trifft.
Bei Zeitpunkt T56 beginnt eine erste Nachkraftstoffeinspritzung. In diesem Beispiel erfolgt die Nachkraftstoffeinspritzung spät. Die erste Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die erste Nachkraftstoffeinspritzung.
Bei Zeitpunkt T57 beginnt eine zweite Nachkraftstoffeinspritzung. Die zweite Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die zweite Nachkraftstoffeinspritzung.
Bei Zeitpunkt T58 wird eine dritte Nachkraftstoffeinspritzung bereitgestellt. Die dritte Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Kurz danach endet die dritte Nachkraftstoffeinspritzung und endet die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt. Dementsprechend können die Nachkraftstoffeinspritzungen zwischen der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung alterniert werden, damit der Betrieb mechanischer und elektrischer/magnetischer Komponenten der Kraftstoffeinspritzvorrichtung stabilisiert werden kann, um die Genauigkeit der Kraftstoffzufuhr zu verbessern.
Das Alternieren von Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen kann auch nützlich sein, wenn die Durchflussraten der ersten und der zweiten Kraftstoffeinspritzvorrichtung gleich oder verschieden sind. Dadurch kann eine kurze Erholungszeit zwischen Kraftstoffeinspritzungen für jede Kraftstoffeinspritzvorrichtung des Motors gewährleistet werden. Zudem kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch eine Hauptkraftstoffeinspritzung von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung verstärkt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen verbessert und mehr Kraftstoff zugeführt werden, um höhere Motorlasten zu erfüllen. Zusätzlich erlaubt das Einspritzen von Kraftstoff über zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, dass der Kraftstoff über eine zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt werden kann, kurz nachdem eine erste Einspritzvorrichtung aufhört, Kraftstoff einzuspritzen, so dass die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung während einer Verweildauer im abgeschalteten Zustand der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Einspritzung vornimmt. Dies erlaubt eine engere Kopplung von Einspritzungen, was den Motorlärm und den Schadstoffausstoß verringern kann.
7H zeigt eine vierte beispielhafte zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung, wobei die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss (z. B. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins) dem Motorzylinder für eine Haupteinspritzung und eine Nacheinspritzung Kraftstoff bereitstellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss kann eine oder zwei Hauptkraftstoffeinspritzungen bei höheren Motordrehzahlen und -lasten bereitstellen, so dass der Druckanstieg im Zylinder kontrolliert und mit einem frühzeitigen Beginn der Einspritzung für den Hauptkraftstoffimpuls begrenzt werden kann. 7D sieht zudem Zündkraftstoffeinspritzungen und einen Hauptkraftstoffeinspritzimpuls über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss vor (z. B. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei). Die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann Zündkraftstoffeinspritzungen bei höheren Motorlasten bereitstellen, wenn die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss ist. Die drei Hauptkraftstoffeinspritzimpulse können eine signifikante chemische Energie bereitstellen, um den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers zu erfüllen.
Bei Zeitpunkt T60 arbeitet der Motor bei einer höheren Motorlast (nicht dargestellt) und beginnt eine erste Zündkraftstoffeinspritzung über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei. Die erste Zündkraftstoffeinspritzung 792 beginnt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die erste Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss spritzt bei Zeitpunkt T60 keinen Kraftstoff ein.
Bei Zeitpunkt T61 beginnt eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 793 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die zweite Zündkraftstoffeinspritzung 793 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Kurz danach endet die zweite Zündkraftstoffeinspritzung. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung führt bei Zeitpunkt T61 keinen Kraftstoff in Zylinder Nummer eins zu.
Bei Zeitpunkt T62 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 790 über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 790 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung bereitstellen, so dass ein gewünschtes Luft-KraftstoffVerhältnis im Motor gewährleistet werden kann. Zudem kann die Wärmeabgabe während der Verbrennung geregelt werden, um eine langsamere Wärmeabgabe zu gewährleisten, wenn die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerem Durchfluss ist, verglichen mit dem Fall, wenn die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss ist.
Bei Zeitpunkt T63 beginnt eine Hauptkraftstoffeinspritzung 794 über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung. Die Hauptkraftstoffeinspritzung 794 erfolgt während des Verdichtungstaktes von Zylinder Nummer eins. Die über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 790 und die über die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung bereitgestellte Hauptkraftstoffeinspritzung 794 überlappen einander. Die Überlappung kann nützlich sein, um die Möglichkeit zu verringern, dass eingespritzter Kraftstoff auf die Zylinderwände trifft, und kann zudem die Wärmeabgabe im Zylinder steigern. Die Hauptkraftstoffeinspritzimpulse enden frühzeitig während des Arbeitstaktes.
Bei Zeitpunkt T64 wird eine erste Nachkraftstoffeinspritzung bereitgestellt. Die erste Nachkraftstoffeinspritzung erfolgt über die erste Kraftstoffeinspritzvorrichtung, da lediglich eine kleine Kraftstoffeinspritzmenge gewünscht ist. Kurz danach endet die erste Nachkraftstoffeinspritzung und endet die Kraftstoffzufuhr zu Zylinder Nummer eins für den veranschaulichten Zylindertakt.
Dadurch kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherem Durchfluss die Zündkraftstoffeinspritzungen bei höheren Motorlasten bereitstellen, wenn höhere Zündkraftstoffeinspritzmengen unter Umständen erwünscht sind. Zudem kann eine Hauptkraftstoffeinspritzung durch die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung durch eine Hauptkraftstoffeinspritzung von der ersten Kraftstoffeinspritzvorrichtung verstärkt werden. Dementsprechend können die Kraftstoffeinspritzungen zwischen den zwei verschiedenen Kraftstoffeinspritzvorrichtungen so aufgeteilt werden, dass die Genauigkeit von Zündkraftstoffeinspritzmengen verbessert und mehr Kraftstoff zugeführt werden, um höhere Motorlasten zu erfüllen. In anderen Beispielen können zusätzliche oder weniger Nachkraftstoffeinspritzungen und Zündkraftstoffeinspritzungen vorgesehen sein.
Unter Bezugnahme auf 8 wird nun ein Verfahren zum Anpassen der zeitlichen Abfolge der Kraftstoffeinspritzung gezeigt. Das Verfahren aus 8 kann als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher in Systemen gespeichert werden, die in den 1-6 gezeigt sind. Ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Anpassen der zeitlichen Abfolge der Kraftstoffeinspritzung eines Verbrennungsmotors ist gezeigt. Das Verfahren aus 8 kann in die Systeme aus den 1-6 aufgenommen sein und mit diesen zusammenarbeiten. Zudem können zumindest Abschnitte des Verfahrens aus 8 als ausführbare Anweisungen aufgenommen sein, die in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, während andere Abschnitte des Verfahrens über eine Steuerung durchgeführt werden können, die Betriebszustände von Vorrichtungen und Aktoren in der physischen Welt umwandelt. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren einzustellen.
Bei 802 ermittelt das Verfahren 800 Motorbetriebsbedingungen. Zu Motorbetriebsbedingungen können unter anderem die Motortemperatur, die Gaspedalposition und die Motordrehzahl gehören. Motorbetriebsbedingungen können über Motorsensoren und die Motorsteuerung ermittelt werden. Das Verfahren 800 geht zu 804 über.
Bei 804 ermittelt das Verfahren 800 den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers. In einem Beispiel ermittelt das Verfahren 800 den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers durch Indizieren oder Referenzieren einer Tabelle oder Funktion, die empirisch ermittelte Werte für den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers enthält. Die Tabelle oder Funktion kann über die Motordrehzahl und die Gaspedalposition indiziert oder referenziert werden. Die Tabelle gibt einen Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers aus. Das Verfahren 800 geht zu 806 über.
Bei 806 ermittelt das Verfahren 800 eine Kraftstoffmenge, die während eines Taktes des Zylinders in einen Zylinder eingespritzt werden soll. In einem Beispiel kann die Kraftstoffmenge, die während eines Taktes des Zylinders in einen Zylinder eingespritzt werden soll, durch Indizieren oder Referenzieren einer Tabelle mit empirisch ermittelten Kraftstoffmengen ermittelt werden. Die Tabelle kann über den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers und die Motordrehzahl referenziert werden. Die Tabelle gibt eine empirisch ermittelte Kraftstoffmenge aus, die während eines Taktes des Zylinders eingespritzt werden soll. Das Verfahren 800 geht zu 808 über.
Bei 808 ermittelt das Verfahren 800 Zünd- und Hauptkraftstoffeinspritzmengen. In einem Beispiel wird die Kraftstoffmenge, die während des Taktes des Zylinders eingespritzt werden soll und die bei 806 ermittelt wurde, auf Zündkraftstoffeinspritzmenge und Hauptkraftstoffeinspritzmenge aufgeteilt. Insbesondere wird eine Fraktion der Kraftstoffmenge, die während eines Zylindertaktes in den Zylinder eingespritzt werden soll, durch eine Tabelle oder Funktion aus empirisch ermittelten Zündkraftstoffeinspritzfraktionen ausgegeben. Die Tabelle oder Funktion kann über die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers referenziert werden. Die Hauptkraftstoffeinspritzmenge ist die Kraftstoffmenge, die bei 806 ermittelt wurde, abzüglich der vorher ermittelten Kraftstoffmenge, die während des Zylindertaktes der Zündkraftstoffeinspritzung zugeordnet wurde. Wenn beispielsweise X Gramm des Kraftstoffs während eines Taktes des Zylinders in einen Zylinder eingespritzt werden sollen und 10 % der X Gramm des Kraftstoffs im Rahmen der Zündeinspritzung eingespritzt werden sollen, beträgt die Hauptkraftstoffeinspritzmenge X - (X · 0.1) oder 90 % von X.
Alternativ kann eine vorher festgelegte Kraftstoffmenge der Zündkraftstoffeinspritzung während eines Zylindertaktes zugeordnet werden. Die vorher festgelegte Menge kann empirisch ermittelt und in einer Tabelle oder Funktion gespeichert werden. Die Tabelle oder Funktion kann über die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers referenziert werden. Die Tabelle gibt eine vorher festgelegte Kraftstoffmenge aus, die im Rahmen der Zündeinspritzung eingespritzt werden soll. Die Hauptkraftstoffeinspritzmenge ist die Kraftstoffmenge, die bei 806 ermittelt wurde, abzüglich der vorher ermittelten Kraftstoffmenge, die während des Zylindertaktes der Zündkraftstoffeinspritzung zugeordnet wurde. Das Verfahren 800 geht zu 810 über.
Bei 810 ermittelt das Verfahren 800 eine tatsächliche Gesamtzahl von Zündkraftstoffeinspritzungen während eines Taktes eines Zylinders. In einem Beispiel enthält eine Tabelle oder Funktion Werte für die Gesamtzahl von Zündkraftstoffeinspritzungen, die einem Zylinder während eines Taktes des Zylinders bereitgestellt werden sollen. Die Werte können empirisch ermittelt sein. Die Tabelle oder Funktion kann über die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers indiziert oder referenziert werden. Die Menge an Zündkraftstoff, die eingespritzt werden soll, kann durch die tatsächliche Gesamtzahl an Zündkraftstoffeinspritzungen geteilt werden, um die Kraftstoffmenge in jeder Zündkraftstoffeinspritzung zu ermitteln. Alternativ kann die Kraftstoffmenge in jeder Zündeinspritzung eine Fraktion der Menge an Zündeinspritzkraftstoff sein, die bei 808 ermittelt wurde. Das Verfahren 800 geht zu 812 über.
Bei 812 ermittelt das Verfahren 800 eine tatsächliche Gesamtzahl von Hauptkraftstoffeinspritzungen während eines Taktes eines Zylinders. In einem Beispiel enthält Tabelle oder Funktion Werte für die Gesamtzahl von Hauptkraftstoffeinspritzungen, die einem Zylinder während eines Taktes des Zylinders bereitgestellt werden sollen. Die Werte können empirisch ermittelt sein. Die Tabelle oder Funktion kann über die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers indiziert oder referenziert werden. Die tatsächliche Gesamtzahl von Hauptkraftstoffeinspritzungen kann ein Wert von eins oder zwei sein, wenn der Zylinder während eines Zylindertaktes mit Kraftstoff versorgt wird. Die Menge an Haupteinspritzkraftstoff, die eingespritzt werden soll, kann durch die tatsächliche Gesamtzahl an Hauptkraftstoffeinspritzungen geteilt werden, um die Kraftstoffmenge in jeder Hauptkraftstoffeinspritzung zu ermitteln. Alternativ kann die Kraftstoffmenge in jeder Haupteinspritzung eine Fraktion der Menge an Haupteinspritzkraftstoff sein, die bei 808 ermittelt wurde. Das Verfahren 800 geht zu 812 über.
Bei 814 ermittelt das Verfahren 800 eine Nachverbrennungskraftstoffmenge, die während eines Taktes des Zylinders in einen Zylinder eingespritzt werden soll. In einem Beispiel kann die Nachverbrennungskraftstoffmenge, die während eines Taktes des Zylinders in einen Zylinder eingespritzt werden soll, durch Indizieren oder Referenzieren einer Tabelle mit empirisch ermittelten Nachverbrennungskraftstoffeinspritzmengen ermittelt werden. Die Tabelle kann über die Katalysatortemperatur und die Motorluftstrommenge referenziert werden. Die Tabelle gibt eine Kraftstoffmenge aus, die während eines Taktes des Zylinders nach der Verbrennung in den Zylinder eingespritzt werden soll. Zudem kann das Verfahren 800 eine tatsächliche Gesamtzahl von Nachkraftstoffeinspritzungen anhand einer Tabelle oder Funktion ermitteln, die eine empirisch ermittelte Anzahl an Nachkraftstoffeinspritzungen enthält. Die Tabelle oder Funktion kann über die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers referenziert werden. Die im Rahmen jeder Nachverbrennungskraftstoffeinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge kann die Nachkraftstoffeinspritzmenge für einen Zylindertakt sein, geteilt durch die tatsächliche Gesamtzahl an Nachverbrennungseinspritzungen während des Zylindertaktes. Das Verfahren 800 geht zu 816 über.
Bei 816 ermittelt das Verfahren 800 die zeitliche Abfolge für die Zündkraftstoffeinspritzungen, die Hauptkraftstoffeinspritzungen und die Nachkraftstoffeinspritzungen. In einem Beispiel wird der Beginn der zeitlichen Abfolge der Einspritzung für die Zündeinspritzung empirisch ermittelt und in einer Tabelle oder Funktion gespeichert. Die Tabelle oder Funktion wird durch die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers referenziert. Die Tabelle oder Funktion gibt einen Beginn der Zündeinspritzzeit in Kurbelwellengraden des Motors aus. Die Zündkraftstoffeinspritzung beginnt am Beginn der Zündkraftstoffeinspritzzeit. Gleichermaßen werden der Beginn der zeitlichen Abfolge der Einspritzung für die Haupt- und Nachverbrennungseinspritzungen empirisch ermittelt und in Tabellen oder Funktionen gespeichert. Die Tabellen oder Funktionen werden durch die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers referenziert. Die Tabellen oder Funktionen geben einen Beginn der Haupteinspritzzeit und einen Beginn der Nachverbrennungseinspritzzeit in Kurbelwellengraden des Motors aus. Die Haupt- und Nachverbrennungskraftstoffeinspritzungen beginnen beim jeweiligen Beginn der Einspritzzeiten. Alternativ kann das Verfahren 800 das Ende der Einspritzzeiten für die Zünd- , Haupt- und Nachverbrennungseinspritzungen ermitteln. Der Beginn der Einspritzzeit wird anschließend anhand der Durchflussrate der Einspritzvorrichtung, der Einspritzzeit des Motors und der eingespritzten Kraftstoffmenge ermittelt.
Verfahren 800 ordnet zudem jeder der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Einspritzungen zu. In einem Beispiel können die Zuordnungen, welche Kraftstoffeinspritzvorrichtungen Zünd- , Haupt- und Nacheinspritzungen vornehmen, empirisch ermittelt und in einer Tabelle oder Funktion gespeichert werden. Die Zuordnungen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung werden aus den Tabellen oder Funktionen ausgegeben und die Tabellen oder Funktionen können über die Motordrehzahl und den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers indiziert oder referenziert werden. Beispielsweise kann die Tabelle bei niedrigeren Motordrehzahlen und -lasten eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerer Durchflussrate zuordnen, die Zündkraftstoffeinspritzungen und Hauptkraftstoffeinspritzungen vornehmen soll. Bei mittleren Motordrehzahlen und -lasten kann die Tabelle oder Funktion die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit der niedrigeren Durchflussrate für Zündkraftstoffeinspritzungen und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherer Durchflussrate zum Ausgeben von Hauptimpulseinspritzungen zuordnen. Die Tabelle kann zudem Nachverbrennungseinspritzungen der Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerer Durchflussrate zuordnen. Bei höheren Motordrehzahlen und -lasten kann die Tabelle oder Funktion die Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit der höheren Durchflussrate für Zündkraftstoffeinspritzungen und Hauptimpulseinspritzungen zuordnen. Die Tabelle oder Funktion kann zudem alternierende Zünd- und Haupteinspritzungen zwischen den Einspritzvorrichtungen mit niedrigerer und höher Durchflussrate zuordnen, wie in den 7A-7H gezeigt. Die Tabelle oder Funktion kann alle der Zuordnungen für die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen vorgeben, die in den 7A-7H vorgesehen sind, und Kombinationen dieser.
Alternativ kann die Zuordnung, welche Kraftstoffeinspritzvorrichtung den Kraftstoff einspritzt, auf der im Rahmen von Zünd-, Haupt- und Nacheinspritzungen eingespritzten Kraftstoffmenge basieren. Wenn die Kraftstoffmenge, die als Zündeinspritzkraftstoff bereitgestellt werden soll, beispielsweise kleiner oder gleich einem Grenzwert ist, kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerer Durchflussrate zugeordnet werden, um Zündkraftstoff einzuspritzen. Wenn die Kraftstoffmenge, die als Zündeinspritzkraftstoff bereitgestellt werden soll, größer oder gleich dem Grenzwert ist, kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherer Durchflussrate zugeordnet werden, um Zündkraftstoff einzuspritzen. Gleichermaßen, wenn die Kraftstoffmenge, die als Haupteinspritzkraftstoff bereitgestellt werden soll, kleiner oder gleich einem Grenzwert ist, kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerer Durchflussrate zugeordnet werden, um Hauptimpulskraftstoff einzuspritzen. Wenn die Kraftstoffmenge, die als Haupteinspritzkraftstoff bereitgestellt werden soll, größer oder gleich dem Grenzwert ist, kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherer Durchflussrate zugeordnet werden, um Hauptimpulskraftstoff einzuspritzen. Gleichermaßen, wenn die Kraftstoffmenge, die als Nachverbrennungseinspritzkraftstoff bereitgestellt werden soll, kleiner oder gleich einem Grenzwert ist, kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigerer Durchflussrate zugeordnet werden, um Nachverbrennungskraftstoff einzuspritzen. Wenn die Kraftstoffmenge, die als Nachverbrennungseinspritzkraftstoff bereitgestellt werden soll, größer oder gleich dem Grenzwert ist, kann eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit höherer Durchflussrate zugeordnet werden, um Nachverbrennungskraftstoff einzuspritzen. Das Verfahren 800 geht zu 818 über.
Bei 818 spritzt das Verfahren 800 die Zünd-, Haupt- und Nachkraftstoffeinspritzmengen ein. Der Kraftstoff kann über Kraftstoffeinspritzvorrichtungen mit niedrigerer und höherer Durchflussrate eingespritzt werden. Alternativ können die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in einigen Beispielen im Wesentlichen dieselben Durchflussraten aufweisen (z. B. Durchflussraten innerhalb von 2 % voneinander). Das Verfahren 800 geht zum Ende über.
Das Verfahren aus 8 kann für jeden Motorzylinder durchgeführt werden, so dass eine Vielzahl von Motorzylindern über doppelte Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtungen mit Kraftstoff versorgt werden können. Zudem können jedem Motorsystem nach Bedarf einzigartige zeitliche Abfolgen für die Kraftstoffeinspritzung zugeordnet werden.
Unter Bezugnahme auf 9 ist ein Verlauf eines Zylindertaktes gezeigt, der motornahe Zünd- und Nachkraftstoffeinspritzungen während eines Zylindertaktes entsprechend dem Verfahren aus 8 darstellt. Die Abfolge aus 9 kann über die in den 1-6 gezeigten Systeme bereitgestellt werden. 9 zeigt Diagramme der zeitlichen Abfolge einer Kraftstoffeinspritzung für den Viertaktmotor oder einen Zweitaktmotor. Die zeitlichen Abfolgen der Kraftstoffeinspritzung können über die in der vorliegenden Schrift beschriebenen Steuerungen und Kraftstoffeinspritzvorrichtungen bereitgestellt werden. Vertikale Linien stellen betreffende Zeiten (z. B. T70-T86) während der jeweiligen Verläufe dar.
Der erste Verlauf oben in 9 steht für den Zylindertakt von Zylinder Nummer eins eines Motors. Die horizontale Achse ist in eine Reihe von Segmenten unterbrochen, die den Zylindertakt kennzeichnen, in dem sich Zylinder Nummer eins befindet, während die Zeit von der linken Seite der Figur zur rechten Seite der Figur verläuft. Der Verdichtungstakt wird mit COMP abgekürzt und der Arbeitstakt wird mit EXP abgekürzt. Das „*“ zeigt den Beginn der Verbrennung für den veranschaulichten Zylindertakt.
Der zweite Verlauf oben in 9 stellt die zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung während eines Zylindertaktes für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins dar (z. B. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit niedrigem Durchfluss, wie etwa 69 aus 1), die Dieselkraftstoff in den Zylinder Nummer eins einspritzt. Die Impulsbreiten (z. B. 901 und 903) weisen eine unterschiedliche Breite auf und die Breite ist ein Indikator für eine im Rahmen des Kraftstoffimpulses eingespritzte Kraftstoffmenge. Je breiter der Impuls, desto größer ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird. Breite Linien 998 stellen eine Verweildauer der Einspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand dar, während der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins nicht öffnen kann, um Kraftstoff einzuspritzen, nachdem sie vor kurzem geschlossen wurde. Die Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand kann mit physikalischen Eigenschaften von Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins und/oder einem Schaltkreis des Fahrzeugführers zusammenhängen.
Der dritte Verlauf oben in 9 stellt die zeitliche Abfolge der Kraftstoffeinspritzung während eines Zylindertaktes für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei dar (z. B. eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit hohem Durchfluss, wie etwa 69 aus 1), die Dieselkraftstoff in den Zylinder Nummer eins einspritzt. Die Impulsbreiten (z. B. 906 und 908) weisen eine unterschiedliche Breite auf und die Breite ist ein Indikator für eine im Rahmen des Kraftstoffimpulses eingespritzte Kraftstoffmenge. Je breiter der Impuls, desto größer ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird. Je kürzer der Impuls, desto kleiner ist die Kraftstoffmenge, die während des Impulses in den Zylinder eingespritzt wird. Breite Linien 999 stellen eine Verweildauer der Einspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand dar, während der die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei nicht öffnen kann, um Kraftstoff einzuspritzen, nachdem sie vor kurzem geschlossen wurde. Die Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand kann mit physikalischen Eigenschaften von Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei und/oder einem Schaltkreis des Fahrzeugführers zusammenhängen.
Bei Zeitpunkt T70 beginnt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung damit, eine erste Zündkraftstoffeinspritzung 901 während des Zylindertaktes einzuspritzen. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei spritzt keinen Kraftstoff ein. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins hört bei Zeitpunkt T71 auf, Kraftstoff einzuspritzen, und die Verweildauer der Einspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand 998 für Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins beginnt. Bei Zeitpunkt T72 beginnt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei damit, eine zweite Zündkraftstoffeinspritzung 906 während der Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins im abgeschalteten Zustand einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei hört bei Zeitpunkt T73 damit auf, Kraftstoff einzuspritzen, und ihre Verweildauer im abgeschalteten Zustand 999 beginnt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins bietet bei Zeitpunkt T74 eine dritte Zündkraftstoffeinspritzung 902, während die Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei im abgeschalteten Zustand voranschreitet. Die dritte Zündkraftstoffeinspritzung, die durch Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins bereitgestellt wird, hört bei Zeitpunkt T75 auf. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei beginnt mit einer vierten Zündeinspritzung 907 bei Zeitpunkt T76, wenn die Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins im abgeschalteten Zustand aktiv ist. Dementsprechend besteht durch Staffeln der Kraftstoffeinspritzzeiten von zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen die Möglichkeit, Zündkraftstoffeinspritzungen bereitzustellen, die näher beieinander liegen, als dies durch Verwendung einer einzelnen Kraftstoffeinspritzvorrichtung möglich wäre.
Zwischen Zeitpunkt T76 und Zeitpunkt T80 stellen Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins und Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei jeweils Hauptkraftstoffeinspritzungen bereit und folgen deren jeweilige Verweildauern im abgeschalteten Zustand den Hauptkraftstoffeinspritzungen. Die Verweildauern im abgeschalteten Zustand enden lange vor dem Beginn der Nachkraftstoffeinspritzungen bei Zeitpunkt T80.
Bei Zeitpunkt T80 beginnt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung damit, eine erste Nachkraftstoffeinspritzung 904 während des Zylindertaktes einzuspritzen. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei spritzt keinen Kraftstoff ein. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins hört bei Zeitpunkt T81 auf, Kraftstoff einzuspritzen, und die Verweildauer der Einspritzvorrichtung im abgeschalteten Zustand 998 für Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins beginnt. Bei Zeitpunkt T82 beginnt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei damit, eine zweite Nachkraftstoffeinspritzung 909 während der Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins im abgeschalteten Zustand einzuspritzen. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei hört bei Zeitpunkt T83 damit auf, Kraftstoff einzuspritzen, und ihre Verweildauer im abgeschalteten Zustand 999 beginnt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins bietet bei Zeitpunkt T84 eine dritte Nachkraftstoffeinspritzung 905, während die Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei im abgeschalteten Zustand voranschreitet. Die dritte Zündkraftstoffeinspritzung, die durch Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins bereitgestellt wird, hört bei Zeitpunkt T85 auf. Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei beginnt mit einer vierten Nacheinspritzung 910 bei Zeitpunkt T86, wenn die Verweildauer der Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins im abgeschalteten Zustand aktiv ist. Dementsprechend besteht durch Staffeln der Kraftstoffeinspritzzeiten von zwei Kraftstoffeinspritzvorrichtungen die Möglichkeit, Nachkraftstoffeinspritzungen bereitzustellen, die näher beieinander liegen, als dies durch Verwendung einer einzelnen Kraftstoffeinspritzvorrichtung möglich wäre.
Zusätzlich können Haupteinspritzungen durch eine Einspritzvorrichtung während einer Verweildauer im abgeschalteten Zustand der anderen Einspritzvorrichtung beginnen, nachdem die andere Einspritzvorrichtung eine Zündkraftstoffeinspritzung abgeschlossen hat, so dass Hauptkraftstoffeinspritzungen eng an Zündkraftstoffeinspritzungen gekoppelt werden können. Beispielsweise kann eine Haupteinspritzung von Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei während einer Verweildauer im abgeschalteten Zustand von Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins beginnen, nachdem Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins eine Zündkraftstoffeinspritzung abschließt. Gleichermaßen können Nachkraftstoffeinspritzungen durch eine Einspritzvorrichtung während einer Verweildauer im abgeschalteten Zustand der anderen Einspritzvorrichtung beginnen, nachdem die andere Einspritzvorrichtung eine Hauptkraftstoffeinspritzung abgeschlossen hat, so dass Nachkraftstoffeinspritzungen eng an Hauptkraftstoffeinspritzungen gekoppelt werden können. Beispielsweise kann eine Nacheinspritzung von Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer eins während einer Verweildauer im abgeschalteten Zustand von Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei beginnen, nachdem Kraftstoffeinspritzvorrichtung Nummer zwei eine Hauptkraftstoffeinspritzung abschließt.
Es ist anzumerken, dass die hier enthaltenen Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sein und können durch das Steuersystem, zu dem die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware gehört, ausgeführt werden. Zudem können Teile der Verfahren physische Handlungen sein, die in der realen Welt erfolgen, um einen Zustand einer Vorrichtung zu ändern. Die hier beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Vorgänge, Schritte und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der vorliegend beschriebenen Beispiele zu erreichen, und wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der dargestellten Vorgänge, Schritte und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Zudem können die beschriebenen Handlungen, Operationen und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der im nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, zu dem die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung gehören, durchgeführt werden. Einer oder mehrere der hier beschriebenen Verfahrensschritte können auf Wunsch weggelassen werden.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Beispiele nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technik auf V-6-, I-4-, I-6-, V-12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewandt werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Ansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente umfassen und zwei oder mehr derartiger Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche im Rahmen dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche, egal ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder anderen Schutzumfang aufweisen, werden ebenfalls als in dem Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.

Claims

Motorsystem, umfassend: einen Motor, zu dem mindestens ein Zylinder gehört; eine erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die den mindestens einen Zylinder mit Kraftstoff versorgt; und eine zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung, die den mindestens einen Zylinder mit Kraftstoff versorgt, wobei die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung eine Einspritzvorrichtung mit einer höheren Kraftstoffdurchflussrate ist als die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung Dieselkraftstoff direkt in den mindestens einen Zylinder einspritzen.
Motorsystem nach Anspruch 2, zudem umfassend das Anordnen der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung im Motor, so dass der aus der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung austretende Kraftstoff mit dem aus der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung austretenden Kraftstoff kollidiert, ohne dass Kraftstoff aus der ersten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und Kraftstoff aus der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung mit einer Oberfläche des Motors kollidieren.
Motorsystem nach Anspruch 2, zudem umfassend einen Kolben in dem mindestens einen Zylinder, wobei zum Kolben eine erste Kavität und eine zweite Kavität gehören.
Motorsystem nach Anspruch 4, wobei die erste Kavität in einer Oberseite des Kolbens angeordnet ist, um Kraftstoff direkt von einem Kraftstoffsprühkegel zu empfangen, der über die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird.
Motorsystem nach Anspruch 5, wobei die zweite Kavität in einer Oberseite des Kolbens angeordnet ist, um Kraftstoff direkt von einem Kraftstoffsprühkegel zu empfangen, der über die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung eingespritzt wird, und wobei die zweite Kavität ein größeres Volumen aufweist als die erste Kavität.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei die erste Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung und die zweite Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung mit einem Zylinderkopf gekoppelt sind.
Motorsystem nach Anspruch 1, wobei der Motor ein Motor mit gegenüberliegenden Kolben ist, und wobei der mindestens eine Zylinder zwei Kolben enthält.
Motorsystem nach Anspruch 8, zudem umfassend eine Kavität in einem ersten der zwei Kolben.
Motorsystem nach Anspruch 9, wobei eine Tiefe der Kavität nicht gleichmäßig ist.
Motorsystem nach Anspruch 9, wobei eine Breite einer ersten Öffnung der Kavität geringer ist als eine Breite einer zweiten Öffnung der Kavität.
Motorsystem nach Anspruch 8, wobei die erste und die zweite Kraftstoffeinspritzvorrichtung so angeordnet sind, dass sie einander direkt gegenüberliegen.
Motorsystem nach Anspruch 10, wobei die Kavität asymmetrisch um eine horizontale Mittellinie eines ersten der zwei Kolben ist, wobei die horizontale Mittellinie senkrecht zu den Längsrichtungen der ersten und der zweiten Dieselkraftstoffeinspritzvorrichtung steht.
Motorsystem nach Anspruch 13, wobei zur Kavität drei Seitenwände gehören.