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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens.
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Die
DE 10 2018 000 706 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen Zylinder zum Aufnehmen eines Kolbens auf. Außerdem umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens eine einem Brennraum des Zylinders zugeordnete Vorkammerzündkerze, die eine über mehrere Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene Vorkammer aufweist. Mittels der Vorkammerzündkerze wird zu einem Zündzeitpunkt zumindest ein Zündfunke in der Vorkammer erzeugt.
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Des Weiteren ist der
DE 10 2010 010 109 A1 eine Vorkammerzündkerze als bekannt zu entnehmen, mit einem Gehäuse, das an seinem vorderen Ende eine Vorkammer mit mehreren Öffnungen aufweist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mittels welchem eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft gestartet werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten, das heißt zum Aktivieren einer, insbesondere zunächst abgestellten beziehungsweise deaktivierten, Verbrennungskraftmaschine eines vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren weist die vorzugsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist insbesondere unter dem Merkmal, dass die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert beziehungsweise abgestellt ist, zu verstehen, dass die Kurbelwelle in deaktiviertem beziehungsweise abgestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine stillsteht. Dies bedeutet, dass sich die Kurbelwelle in dem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine, das heißt dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine deaktiviert ist, sich nicht relativ zu einem beispielsweise als Kurbelgehäuse ausgebildeten Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine dreht. Außerdem unterbleiben in dem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskraftmaschine, so dass in dem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine keine Verbrennungsvorgänge in der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise in deren Brenner beziehungsweise in deren Brennräumen, insbesondere in allen Brennräumen, der Verbrennungskraftmaschine ablaufen.
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Bei dem Verfahren weist die Verbrennungskraftmaschine des Weiteren wenigstens einen Zylinder und wenigstens einen Kolben auf, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommen ist. Der Zylinder ist beispielsweise durch das vorgenannte Gehäuseelement gebildet beziehungsweise begrenzt. Der Kolben ist, insbesondere über ein Pleuel, gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden, insbesondere derart, dass relativ zu dem Gehäuseelement erfolgende, translatorische Bewegungen des Kolbens in dem Zylinder in eine insbesondere relativ zu dem Gehäuseelement erfolgende, rotatorische Bewegung beziehungsweise Drehung der Kurbelwelle umwandelbar sind.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem wenigstens einen Brennraum auf, welcher teilweise durch den Zylinder und teilweise durch den Kolben begrenzt ist. Des Weiteren umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine dem Brennraum zugeordnete Vorkammerzündkerze, die eine über mehrere Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene Vorkammer aufweist. Beispielsweise kann, insbesondere mittels wenigstens einer Elektrode der Vorkammerzündkerze, in der Vorkammer wenigstens ein Zündfunke erzeugt werden, um dadurch beispielsweise ein Kraftstoff-Luft-Gemisch in dem Brennraum zu zünden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vorkammer bis auf jeweilige, über die jeweiligen Öffnungen realisierte fluidische Verbindungen zwischen der Vorkammer und dem Brennraum von dem Brennraum getrennt ist, insbesondere mittels eines die Vorkammer begrenzenden Vorkammerelements der Vorkammerzündkerze, wobei die beispielsweise als Durchgangsöffnungen ausgebildeten Öffnungen in dem Vorkammerelement angeordnet sind beziehungsweise das Vorkammerelement durchdringen. Das Vorkammerelement ist beispielsweise Bestandteil eines Gehäuses der Vorkammerzündkerze. Insbesondere ist das Vorkammerelement eine Kappe, welche beispielsweise separat von dem wenigstens einen weiteren Gehäuseteil des Gehäuses der Vorkammerzündkerze ausgebildet und mit dem weiteren Gehäuseteil verbunden ist. Insbesondere weist beispielsweise die Vorkammerzündkerze an ihrem vorderen Ende die Vorkammer auf, welche beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, in den Brennraum hineinreicht beziehungsweise in dem Brennraum aufgenommen ist.
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Bei dem Verfahren wird zum oder beim Starten der insbesondere zunächst deaktivierten, das heißt sich zunächst in ihrem deaktivierten Zustand befindenden Verbrennungskraftmaschine ein Startvorgang durchgeführt. Dies bedeutet, dass die sich zunächst in ihrem deaktivierten beziehungsweise abgestellten Zustand befindende Verbrennungskraftmaschine mittels des Startvorgangs gestartet, das heißt aktiviert und dadurch aus dem deaktivierten beziehungsweise abgestellten Zustand in einen aktivierten Zustand überführt wird. Insbesondere ist der aktivierte Zustand ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine. Während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in dem Brennraum, Verbrennungsvorgänge ab, durch welche der Kolben und über den Kolben die Kurbelwelle angetrieben werden. Unter dem Antreiben des Kolbens ist insbesondere zu verstehen, dass durch die Verbrennungsvorgänge der Kolben zwischen seinem unteren Totpunkt und seinem oberen Totpunkt bewegt, insbesondere hin- und herbewegt, wird. Unter dem Antreiben der Kurbelwelle ist insbesondere zu verstehen, dass die Kurbelwelle, insbesondere um eine Drehachse, relativ zu dem Gehäuseelement gedreht wird.
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Die Verbrennungskraftmaschine ist vorzugsweise als Vier-Takt-Motor ausgebildet. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass genau ein jeweiliges Arbeitsspiel der Verbrennungskraftmaschine genau zwei vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle und somit genau 720 Grad Kurbelwinkel umfasst. Dabei umfasst das jeweilige Arbeitsspiel vorzugsweise genau vier Takte des Kolbens und somit des Zylinders beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine. Innerhalb des jeweiligen Arbeitsspiels bewegt sich der Kolben genau zwei Mal in seinen oberen Totpunkt und genau zwei Mal in seinen unteren Totpunkt. Somit ist es beispielsweise vorgesehen, dass bei oder während genau einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle sich der Kolben wenigstens einmal in seinen oberen Totpunkt befindet beziehungsweise sich wenigstens einmal in seinen oberen Totpunkt bewegt beziehungsweise einmal seinen oberen Totpunkt erreicht. Ein erster der Takte des jeweiligen Arbeitsspiels ist beispielsweise ein auch als Verdichtungstakt bezeichneter Kompressionstakt, während welchem sich der Kolben aus einem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt und mittels des Kolbens zumindest im Brennraum aufgenommene Luft verdichtet, das heißt komprimiert wird. Ein sich insbesondere direkt beziehungsweise unmittelbar an den ersten Takt anschließender zweiter der Takte ist beispielsweise ein sogenannter Arbeitstakt, während welchem sich der Kolben aus einem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt. Ein sich beispielsweise unmittelbar beziehungsweise direkt an den zweiten Takt anschließender dritter der Takte ist beispielsweise ein sogenannter Ausschiebe- oder Abgastakt, während welchem sich der Kolben aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt und mittels des Kolbens ein Gas, insbesondere Abgas, aus dem Brennraum ausgeschoben wird. Der sich insbesondere unmittelbar beziehungsweise direkt an den dritten Takt anschließende vierte Takt ist ein sogenannter Ansaug- oder Einlasstakt, während welchem sich der Kolben aus einem oberen Totpunkt in seinen unteren Totpunkt bewegt und mittels des Kolbens beispielsweise ein zumindest Luft oder Frischluft umfassendes Gas in den Brennraum eingesaugt beziehungsweise das Gas in den Brennraum eingebracht wird. Mit Ende des Ansaugtakts ist beispielsweise das Arbeitsspiel beendet, und ein neues Arbeitsspiel und somit der Verdichtungstakt beginnen.
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Um nun die Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft, insbesondere besonders emissionsarm, starten zu können, ist es bei dem ersten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass in dem Startvorgang wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt wird, während ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt. Dies bedeutet, dass während der wenigstens einen vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle kein Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird, so dass die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt wird, ohne dass Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird.
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Des Weiteren ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, dass in dem Startvorgang, insbesondere erst nach der wenigstens einen vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle, Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, in den Brennraum eingebracht wird, wobei vorzugsweise in der Folge aus dem in den Brennraum eingebrachten Kraftstoff und aus Luft, die in den Brennraum eingebracht wird, ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird, welches insbesondere gezündet und verbrannt wird, so dass beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine in ihrem befeuerten Betrieb mittels des Kraftstoffes betrieben wird. Die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle beziehungsweise das Bewirken der wenigstens einen vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle wird auch als Durchdrehen der auch als Verbrennungsmotor oder Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Beispielsweise wird die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Verbrennungskraftmaschine mittels eines insbesondere zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen Elektromotors bewirkt. Mittels des Elektromotors wird die Kurbelwelle angetrieben und dadurch wenigstens einmal vollständig gedreht. Beispielsweise wird der Elektromotor auch als Starter bezeichnet. Bei dem Elektromotor kann es sich beispielsweise um einen Ritzelstarter handeln, oder der Elektromotor ist beispielsweise ein integrierter Startergenerator, welcher beispielsweise auf der Kurbelwelle und/oder koaxial zur Kurbelwelle angeordnet ist. Ferner kann es sich bei dem Starter um einen Riemenstarter oder um einen Riemer-Starter-Generator handeln, mittels welchem beispielsweise die Kurbelwelle über ein als Riemen ausgebildetes Zugmittel angetrieben wird beziehungsweise antreibbar ist. Selbstverständlich sind andere Elektromotoren zum Antreiben der Kurbelwelle ohne Weiteres denkbar.
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Vorzugsweise ist die wenigstens eine vollständige Umdrehung die erste, während oder innerhalb des Startvorgangs stattfindende vollständige Umdrehung der Kurbelwelle. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, im oder in den Kompressionstakt am Ende der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle den Kraftstoff einzubringen, der aufgrund der durch die Kompression herrschenden höheren Temperaturen besser verdampft und sich mit der umgebenden erwärmten Luft mischt, und bereits am Ende dieser Kompressionsphase am Ende der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle die Zündung durch die Vorkammerzündkerze einzuleiten.
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Es kann vorgesehen sein, dass innerhalb der, insbesondere innerhalb des Startvorgangs durchgeführten, ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle bis zum Beginn des auch als Kompressionsphase oder Verdichtungstakt bezeichneten Kompressionstakts des Zylinders ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt.
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Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass innerhalb der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle und/oder nach der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle und nach Beginn der Kompressionsphase des Zylinders und vor Erreichen des oberen Totpunktes, das heißt bevor der Kolben seinen insbesondere zu der Kompressionsphase gehörenden, oberen Totpunkt erreicht, der Kraftstoff eingebracht wird.
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Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Mit Hilfe einer beziehungsweise der Vorkammerzündkerze kann bei einer Anwendung in einer beziehungsweise der beispielsweise als Benzin- oder Ottomotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine eine Stabilisierung der Entflammung erreicht werden, die vorteilhaft zur Verbrauchssenkung und Leistungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine insbesondere gegenüber herkömmlichen Lösungen genutzt werden kann. Die kleinen, beispielsweise als Bohrungen ausgebildeten und auch als Überstrombohrungen bezeichneten Öffnungen in dem Vorkammerelement, welches insbesondere zwischen der Vorkammer und dem auch als Hauptbrennraum bezeichneten Brennraum angeordnet ist, können jedoch unter Umständen dazu führen, dass bei einem beispielsweise als Kaltstart ausgebildeten Start der Verbrennungskraftmaschine schlecht aufbereiteter oder flüssiger Kraftstoff durch die Öffnungen hindurch in die einfach auch als Kammer bezeichnete Vorkammer gelangt. Dieser Kraftstoff kann in der Vorkammer zu einer Überfettung eines in der Kammer angeordneten Kraftstoff-Luft-Gemisches führen, oder in Folge einer schlechten Verdampfung des Kraftstoffs kann kein Kraftstoff oder eine nur unzureichend geringe Menge an Kraftstoff in die Vorkammer gelangen, was zu einer Abmagerung führen kann. In beiden Fällen wird die Entflammung erschwert, was nun jedoch durch das erfindungsgemäße Verfahren vermieden werden kann. Es wurde gefunden, dass es von Vorteil ist, wenn vor der beim Starten beziehungsweise innerhalb des Startvorgangs durchzuführenden, ersten Einbringung von Kraftstoff in den Brennraum eine hinreichende Erwärmung von sich in dem Brennraum befindender Luft stattfindet, da dann auch eine besonders vorteilhafte Erwärmung des Kraftstoffes gewährleistet werden kann, der durch die erste Einbringung bei dem Starten beziehungsweise in dem Startvorgang in den Brennraum eingebracht wird. Hierdurch kann insbesondere dann, wenn die Verbrennungskraftmaschine im Rahmen eines Kaltstarts oder Kaltstartfalls gestartet wird, gewährleistet werden, dass ein zuverlässig brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Vorkammer eingebracht wird, wobei dieses Kraftstoff-Luft-Gemisch die vorteilhaft erwärmte Luft und den vorteilhaft erwärmten Kraftstoff umfasst, welcher dadurch vorteilhaft erwärmt wird beziehungsweise wurde, dass vor dem, insbesondere ersten, Einbringen des Kraftstoffes die Luft erwärmt wird beziehungsweise wurde. Mit anderen Worten, um in die Vorkammer der Vorkammerzündkerze, insbesondere in einem Kaltstartfall, zuverlässig brennbares Gemisch zu bringen, sollte applikativ darauf geachtet werden, dass vor der ersten Einbringung von Kraftstoff in den Brennraum eine hinreichende Erwärmung von sich in dem Brennraum befindender Luft und in der Folge des Kraftstoffes, welcher insbesondere durch die erste Einbringung in den Brennraum eingebracht wird, stattfindet.
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Dies kann erfindungsgemäß durch das zumindest einfache oder vorzugsweise mehrfache Durchdrehen des Motors beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine vor dem, insbesondere ersten, Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum sichergestellt werden. Erfindungsgemäß kann das Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum jedoch auch innerhalb des ersten Durchdrehens des Motors während eines Kompressionshubes des Kolbens erfolgen, wenn die dadurch erwärmte Verbrennungsluft eine ausreichend gute Verdampfung und Gemischbildung ermöglicht und eine ausreichende Erwärmung der Vorkammer ermöglicht, damit in diese ein brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch eingebracht werden kann. Dadurch, dass die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt wird, wird beispielsweise der Kolben mittels der Kurbelwelle derart bewegt, dass die in den Brennraum aufgenommene Luft mittels des Kolbens komprimiert und dadurch vorteilhaft erwärmt wird. Wird daraufhin der Kraftstoff in den Brennraum und dadurch in die erwärmte Luft eingebracht, so wird auch der Kraftstoff vorteilhaft erwärmt, so dass die erwärmte Luft und der erwärmte Kraftstoff ein besonders vorteilhaftes und insbesondere brennbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bilden, das insbesondere über zumindest eine der Öffnungen in die Vorkammer eindringen beziehungsweise einströmen kann und insbesondere dadurch in die Vorkammer eingebracht, insbesondere eingedrückt, wird, dass sich der Kolben in seinen oberen Totpunkt beziehungsweise in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt.
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Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle umfasst, dass sich der Kolben zumindest einmal in seinen oberen Totpunkt bewegt beziehungsweise dass der Kolben zumindest einmal seinen oberen Totpunkt erreicht. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die wenigstens eine vollständige Umdrehung den oder wenigstens einen oberen Totpunkt des Kolbens umfasst.
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Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle zumindest einen Teil des Verdichtungstakts umfasst. Somit umfasst vorzugsweise die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle den oberen Totpunkt, in den sich der Kolben während des Verdichtungstakts bewegt. Hierdurch können eine besonders vorteilhafte Komprimierung und somit Erwärmung der Luft und in der Folge des Kraftstoffes sichergestellt werden. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle den gesamten beziehungsweise vollständigen Verdichtungsbeziehungsweise Kompressionstakt umfasst. Insbesondere dann, wenn die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle zumindest einen Teil des Verdichtungstakts oder den gesamten Verdichtungstakt umfasst, kann die sich in dem Brennraum und insbesondere in der Vorkammer befindende Luft durch Kompression besonders vorteilhaft erhitzt werden, so dass ein besonders vorteilhaft brennbares Gemisch in der Vorkammer realisiert werden kann.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere realisiert werden, dass im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen ein besser aufbereitetes Kraftstoff-Luft-Gemisch im Brennraum vorliegt und, insbesondere über wenigstens eine der Öffnungen, in die Vorkammer eindringt. Dadurch können im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen die Entflammungsbedingungen, insbesondere in der Vorkammer, verbessert werden. Außerdem ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, dass die Verbrennungskraftmaschine im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen mit einem geringen Kraftstoffeinsatz gestartet werden kann, da größere Anteile des in den Brennraum eingebrachten, insbesondere eingespritzten, Kraftstoffs, insbesondere dessen Masse, gasförmig vorliegen, sich mit der Luft mischen und in die Vorkammer eindringen. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass dadurch, dass die sich im Brennraum befindende Luft durch Bewirken der wenigstens einen vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle vorteilhaft verdichtet und somit erwärmt werden kann, eine besonders vorteilhafte Verdampfung des Kraftstoffes gewährleistet werden kann, wenn oder nachdem dieser in den Brennraum und somit in die verdichtete und dadurch erwärmte beziehungsweise erhitzte Luft eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird beziehungsweise wurde.
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Beispielsweise ist beziehungsweise wird der zuvor genannte Zündfunke in einem insbesondere in der Vorkammer angeordneten Funkenbereich erzeugbar beziehungsweise erzeugt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es dabei, ein Lambda (λ) 1-Gemisch in dem Funkenbereich vorteilhaft zu realisieren oder einzuhalten, da sowohl eine Überfettung als auch eine zu starke Abmagerung in dem Funkenbereich in der Vorkammer vermieden werden können. Verbrennungsaussetzer, die zur Schädigung eines Katalysators der Verbrennungskraftmaschine führen könnten, können vermieden werden. Außerdem kann eine hinreichend hohe Temperatur in der Vorkammer realisiert werden, wodurch sich die Gefahr eines Auskondensierens von Kraftstoff in der Vorkammer reduziert. Somit können ein Verkoken der Vorkammer und ein aus Fehlzündungen resultierender Ausfall des Motors vermieden werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kraftstoff in den Brennraum während eines, insbesondere durch die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkten beziehungsweise auf die wenigstens eine vollständige Umdrehung folgenden und/oder durch das Antreiben der Kurbelwelle und somit des Kolbens bewirkten, Kompressionshubs des Kolbens eingebracht wird, welcher sich während des Kompressionshubs in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt oder aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt bewegt, wodurch in dem Brennraum aufgenommene Luft mittels des Kolbens verdichtet wird. Dabei führt der Kolben seinen Kompressionshub während des Verdichtungstakts aus, so dass der Kompressionshub innerhalb beziehungsweise während des Verdichtungstakts stattfindet. Mit anderen Worten umfasst der Kompressionshub vorzugsweise zumindest einen Teil des Verdichtungstakts, insbesondere zumindest einen überwiegenden Teil und somit mehr als die Hälfte des Verdichtungstakts oder den gesamten Verdichtungstakt. Hierdurch können die im Brennraum aufgenommene Luft und in der Folge der Kraftstoff, welcher nach der wenigstens einen vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle in den Brennraum eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, besonders vorteilhaft erwärmt werden, so dass in der Vorkammer ein vorteilhaft zündbares Gemisch realisiert werden kann.
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Erfindungsgemäß kann die Einspritzung des Kraftstoffs bereits am Ende der ersten Umdrehung der Kurbelwelle in der Kompressionsphase des Zylinders erfolgen, um den eingebrachten Kraftstoff besonders vorteilhaft zu erwärmen, so dass in der Vorkammer ein vorteilhaft zündbares Gemisch realisiert werden kann.
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Insbesondere ist vorzugsweise vorgesehen, dass zumindest während eines Teils des Verdichtungstakts beziehungsweise zumindest während eines Teils des Kompressionshubs alle dem Zylinder beziehungsweise dem Brennraum zugeordneten Gaswechselventile, über welche die zuvor genannte Luft in den Brennraum einbringbar und das zuvor genannte Abgas aus dem Brennraum abführbar ist, geschlossen sind. Dadurch können eine besonders vorteilhafte Kompression und somit Verdichtung der Luft gewährleistet werden.
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Um einen besonders emissionsarmen Start der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest während eines ersten Drittels, insbesondere während der ersten Hälfte, des Kompressionshubs und/oder des Verdichtungstakts ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt, wobei der Kraftstoff erst nach dem ersten Drittel, insbesondere erst nach der ersten Hälfte des Kompressionshubs und/oder des Verdichtungstakts und dabei während des Kompressionshubs in den Brennraum eingebracht wird. Dabei beginnt das erste Drittel beziehungsweise die erste Hälfte ab oder zu dem unteren Totpunkt, ab beziehungsweise zu welchem der Kompressionshub beziehungsweise der Verdichtungstakt beginnt. Mit anderen Worten fällt der Beginn des ersten Drittels beziehungsweise der ersten Hälfte mit dem Beginn des Kompressionshubs beziehungsweise des Verdichtungstakts zusammen. Durch diese Ausführungsform kann sichergestellt werden, dass der Kraftstoff dann und erst dann in den Brennraum und somit in die Luft eingebracht wird, wenn die Luft bereits hinreichend stark verdichtet und somit erhitzt wurde. Dadurch kann eine vorteilhafte Verdampfung des Kraftstoffs realisiert werden, so dass ein besonders vorteilhaft brennbares Gemisch in der Vorkammer gewährleistet werden kann.
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Es ist denkbar, dass das Einbringen des Kraftstoffs durch eine auch als Saugrohreinspritzung bezeichnete Kanaleinspritzung realisiert wird. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass bei der oder durch die Kanaleinspritzung der Kraftstoff, insbesondere mittels eines Einspritzelements, an einer stromauf des Brennraums angeordneten Stelle in einen von der Luft durchströmbaren Ansaugtakt der Verbrennungskraftmaschine eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, wobei mittels des Ansaugtakts die Luft zu dem und insbesondere in den Brennraum zu führen ist.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch gezeigt, wenn der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Einbringen des Kraftstoffs durch eine auch als Kraftstoff-Direkteinspritzung bezeichnete Direkteinspritzung durchgeführt wird, bei welcher oder durch welche der Kraftstoff direkt in den Brennraum, insbesondere mittels eines Injektors, eingespritzt wird.
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Im Rahmen der Erfindung ist unter dem auch als Einbringung bezeichneten Einbringen des Kraftstoffs insbesondere zu verstehen, dass der Kraftstoff in den Brennraum eindringt beziehungsweise einströmt. Somit beginnt beispielsweise das Einbringen des Kraftstoffes in den Brennraum mit oder zu einem solchen Zeitpunkt, zu welchem der Kraftstoff in den Brennraum einströmt beziehungsweise beginnt, in den Brennraum einzuströmen.
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Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Startvorgang wenigstens oder genau drei, insbesondere wenigstens oder genau fünf, vollständige Umdrehungen der Kurbelwelle bewegt werden, während ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass dann, wenn der Kraftstoff, insbesondere durch die erste Einbringung, in den Brennraum eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird, in dem Brennraum eine hinreichend hohe Temperatur herrscht, so dass der Kraftstoff besonders vorteilhaft verdampfen kann.
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Um einen besonders emissionsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine sicherzustellen, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass innerhalb des Startvorgangs vor dem Bewirken der wenigstens einen vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle, insbesondere vor einem Beginn der wenigstens einen vollständige Umdrehung der Kurbelwelle, ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt, und dadurch kann vermieden werden, dass Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird, während in dem Brennraum eine ungünstig geringe Temperatur herrscht. Insbesondere ist es dabei vorzugsweise vorgesehen, dass zwischen einem dem Starten vorweggehenden Abstellen beziehungsweise Deaktivieren der insbesondere zunächst deaktivierten Verbrennungskraftmaschine und dem Startvorgang beziehungsweise dem erfindungsgemäßen Verfahren, insbesondere vor einem Beginn des Startvorgangs, ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt. Dadurch kann ein besonders emissionsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Startvorgang, insbesondere dann und nur dann, durchgeführt wird, wenn ein Ist-Wert einer Temperatur, insbesondere einer Temperatur der Verbrennungskraftmaschine und/oder der Umgebungstemperatur, geringer als ein insbesondere vorgebbarer oder vorgegebener Soll-Wert ist. Dann handelt es sich beispielsweise bei dem Startvorgang um einen einfach auch als Kaltstart bezeichneten Kaltstartvorgang oder Kaltstartfall, wobei durch die Erfindung auch bei sehr geringen Werten der Temperatur ein besonders vorteilhafter und insbesondere emissionsarmer Start der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden kann.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer, insbesondere zunächst deaktivierten beziehungsweise abgestellten, Verbrennungskraftmaschine eines vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung weist die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle, wenigstens einen Zylinder, wenigstens einen translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommenen und gelenkig mit der Kurbelwelle verbundenen Kolben und eine einem teilweise durch den Zylinder und teilweise durch den Kolben begrenzten Brennraum zugeordnete Vorkammerzündkerze auf, die eine über mehrere, insbesondere als Durchgangsöffnungen ausgebildete, Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene Vorkammer aufweist. Bei dem Verfahren wird zum oder beim Starten der Verbrennungskraftmaschine ein Startvorgang durchgeführt, in welchem durch Antreiben der Kurbelwelle wenigstens ein Kompressionshub des Kolbens bewirkt wird, der sich während des Kompressionshubs in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt, wodurch im Brennraum aufgenommene Luft mittels des Kolbens verdichtet wird. Unter dem Merkmal, dass durch das Antreiben der Kurbelwelle beziehungsweise durch die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle der Kompressionshub des Kolbens bewirkt wird, ist insbesondere zu verstehen, dass der vollständige Kompressionshub des Kolbens oder aber nur ein Teil des Kompressionshubs oder zumindest ein Teil des Kompressionshubs bewirkt wird, wobei der bewirkte Teil des Kompressionshubs vorzugsweise umfasst, dass der Kolben seinen zu dem Kompressionshub gehörenden, oberen Totpunkt erreicht.
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Außerdem ist es bei dem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass Kraftstoff in den Brennraum während des Kompressionshubs des Kolbens eingebracht wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
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Auch mittels des zweiten Aspekts der Erfindung kann sichergestellt werden, dass die sich im Brennraum befindende Luft hinreichend warm oder heiß ist, wenn der Kraftstoff in den Brennraum und somit in die Luft eingebracht wird, da durch den Kompressionshub die Luft hinreichend verdichtet und dadurch erwärmt werden kann. Insbesondere ist unter dem Kompressionshub zu verstehen, dass sich der Kolben in Richtung seines oberen Totpunkts während zumindest eines Teils des Verdichtungstakts bewegt. Da hierdurch die Luft eine vorteilhaft hohe Temperatur aufweist, wenn der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird, kann eine vorteilhafte Verdampfung des Kraftstoffs sichergestellt werden. In der Folge kann sichergestellt werden, dass in der Vorkammer ein vorteilhaft zündbares Kraftstoff-Luft-Gemisch vorliegt.
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Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn innerhalb des Startvorgangs vor dem Kompressionshub und vor dem Einbringen des Kraftstoffes ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt, so dass vorzugsweise zwischen einem dem Starten vorweggehenden Deaktivieren beziehungsweise Abstellen der insbesondere zunächst aktivierten Verbrennungskraftmaschine und dem Startvorgang beziehungsweise einem Beginn des Startvorgangs ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum unterbleibt. Dadurch kann vermieden werden, dass Kraftstoff dann in den Brennraum eingebracht wird, wenn in dem Brennraum eine ungünstig geringe Temperatur herrscht. In der Folge können ein emissionsarmer Betrieb und ein vorteilhafter Start der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet werden.
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Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn das insbesondere bei dem ersten Aspekt und/oder bei dem zweiten Aspekt der Erfindung stattfindende Einbringen des Kraftstoffs als eine Mehrfacheinbringung, insbesondere als eine Mehrfacheinspritzung, durchgeführt wird. Die Mehrfacheinbringung, insbesondere die Mehrfacheinspritzung, umfasst mehrere, zeitlich voneinander beabstandete Einzeleinbringungen beziehungsweise Einzeleinspritzungen, wobei im Rahmen der jeweiligen Einzeleinbringung beziehungsweise Einzeleinspritzung eine jeweilige Masse oder Menge des Kraftstoffs in den Brennraum eingebracht beziehungsweise eingespritzt wird.
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Unter dem Merkmal, dass der Kraftstoff während des Kompressionshubs des Kolbens in den Brennraum eingebracht wird, ist insbesondere zu verstehen, dass das Einbringen beziehungsweise Einspritzen des Kraftstoffs während des Kompressionshubs durchgeführt wird beziehungsweise erfolgt und dabei insbesondere während des Kompressionshubs beginnt und/oder endet. Somit ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die jeweiligen Einzeleinbringungen beziehungsweise Einzeleinspritzungen der Mehrfacheinbringung beziehungsweise Mehrfacheinspritzung während des Kompressionshubs beginnen und/oder während des Kompressionshubs enden.
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Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine Kurbelwelle, wenigstens einen Zylinder, wenigstens einen translatorisch bewegbar in dem Zylinder aufgenommenen und gelenkig mit der Kurbelwelle verbundenen Kolben und eine einem teilweise durch den Zylinder und teilweise durch den Kolben begrenzten Brennraum zugeordnete Vorkammerzündkerze umfasst, die eine über mehrere Öffnungen fluidisch mit dem Brennraum verbundene Vorkammer aufweist. Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine wird ein Startvorgang durchgeführt wird, in welchem wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt wird. In dem Startvorgang wird der Kraftstoff in den Brennraum während eines Kompressionshubs des Kolbens eingebracht, welcher sich während des Kompressionshubs in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt, wodurch im Brennraum aufgenommene Luft mittels des Kolbens verdichtet wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten und zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Vorzugsweise ist die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle die innerhalb beziehungsweise während des Startvorgangs erste vollständige Umdrehung der Kurbelwelle, sodass innerhalb dieser ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle der insbesondere durch die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkte Kompressionshub des Kolben auftritt. Innerhalb der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle und nach Beginn des Kompressionshubs wird der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht. Vorzugsweise unterbleibt innerhalb der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle und während des ersten Drittels des innerhalb der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle auftretenden Kompressionshubs des Kolbens beziehungsweise des Verdichtungstakt ein Einbringen von Kraftstoff in den Brennraum, sodass vorzugsweise erst nach dem ersten Drittel des Kompressionshubes beziehungsweise des Verdichtungstakts und noch während oder innerhalb des Kompressionshubs der Kraftstoff in den Brennraum eingebracht wird.
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Zur Erfindung gehört auch eine Verbrennungskraftmaschine, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine anzusehen und umgekehrt.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, wobei die Verbrennungskraftmaschine zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht einer als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs, welches vorzugsweise als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgebildet und mittels der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbar ist.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein beispielsweise als Kurbelgehäuse 12 ausgebildetes Gehäuseelement auf, durch welches wenigstens ein Zylinder 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Des Weiteren weist die Verbrennungskraftmaschine 10 ein beispielsweise als Zylinderkopf 16 ausgebildetes, zweites Gehäuseelement auf, wobei die Gehäuseelemente beispielsweise separat voneinander ausgebildet und miteinander verbunden sind. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem eine in der Fig. nicht dargestellte Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle auf, über welche die Verbrennungskraftmaschine 10 Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen kann. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem wenigstens einen Kolben 18 auf, welcher translatorisch bewegbar in dem Zylinder 14 aufgenommen ist. Somit kann sich der Kolben 18 beispielsweise entlang einer in der Fig. durch einen Doppelpfeil 20 veranschaulichten Bewegungsrichtung translatorisch relativ zu den Gehäuseelementen hin- und herbewegen, so dass sich der Kolben 18 zwischen seinem unteren Totpunkt und seinem oberen Totpunkt relativ zu den Gehäuseelementen translatorisch entlang der Bewegungsrichtung bewegen, das heißt hin- und herbewegen, kann. Beispielsweise befindet sich in der Fig. der Kolben 18 in seinem oberen Totpunkt.
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Der Kolben 18 ist über ein in der Fig. nicht dargestelltes Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden. Die Kurbelwelle ist zumindest mittelbar drehbar an dem Kurbelgehäuse 12 gelagert, so dass sich die Kurbelwelle um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse 12 drehen kann. Durch die gelenkige Kopplung des Kolbens 18 mit der Kurbelwelle können relativ zu den Gehäuseelementen und entlang der Bewegungsrichtung erfolgende, translatorische Bewegungen des Kolbens 18 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle umgewandelt werden, welche sich im Zuge ihrer rotatorischen Bewegung um die Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse 12 dreht.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem wenigstens einen Brennraum 22 auf, welcher teilweise durch den Kolben 18 und teilweise durch den Zylinder 14 gebildet beziehungsweise begrenzt wird. Des Weiteren ist der Brennraum 22 teilweise durch den Zylinderkopf 16, insbesondere durch ein durch den Zylinderkopf 16 gebildetes Brennraumdach 25 des Zylinderkopfs 16, begrenzt. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 laufen in dem Brennraum 22 Verbrennungsvorgänge ab. Im Rahmen des jeweiligen Verbrennungsvorgangs wird ein einfach auch als Gemisch bezeichnetes Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, wodurch der Kolben 18 und über diesen die Kurbelwelle angetrieben werden. Das Gemisch umfasst, insbesondere flüssigen, Kraftstoff, welcher in den Brennraum 22 eingebracht, insbesondere eingespritzt, wird beziehungsweise wurde. Außerdem umfasst das Gemisch Luft, welche sich in dem Brennraum 22 befindet und beispielsweise in den Brennraum 22 eingebracht wurde oder wird.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist außerdem einen dem Brennraum 22 zugeordneten Injektor 24 auf, mittels welchem der Kraftstoff direkt in den Brennraum 22 einbringbar, insbesondere einspritzbar, ist. Insbesondere kann der Injektor 24 den insbesondere flüssigen Kraftstoff unter Ausbildung wenigstens eines oder mehrerer, auch als Spray bezeichneten Kegels 26 in den Brennraum 22 einbringen, insbesondere direkt einspritzen, wobei der jeweilige Kegel 26 auch als Kraftstoffkegel bezeichnet wird und durch den Kraftstoff, welcher aus dem Injektor 24 mittels des Injektors 24 ausgespritzt und dadurch in den Brennraum 22 eingespritzt wird, gebildet ist.
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Der Injektor 24, der auch als Mehrlochinjektor ausgeführt sein kann, kann beispielsweise den insbesondere flüssigen Kraftstoff unter Ausbildung wenigstens einer oder mehrerer, auch als Spray oder Spraykeulen bezeichneter Kraftstoffstrahlen 26 in den Brennraum 22 einbringen, insbesondere direkt einspritzen.
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Außerdem veranschaulicht in der Fig. ein Pfeil 28 eine Strömung der in den Brennraum 22 einströmenden Luft, die beispielsweise über wenigstens einen Einlasskanal in den Brennraum 22 einströmt und dadurch in den Brennraum 22 eingeleitet wird. Außerdem ist in der Fig. erkennbar, dass dem Brennraum 22 beziehungsweise dem Zylinder 14 wenigstens ein Gaswechselventil 30 zugeordnet ist. Das Gaswechselventil 30 ist beispielsweise ein Einlassventil, welches dem zuvor genannten Einlasskanal zugeordnet ist. Das Einlassventil ist beispielsweise zwischen einer den Einlasskanal verschließenden Schließstellung und wenigstens einer den Einlasskanal freigebenden Offenstellung, insbesondere relativ zu dem Zylinderkopf 16 und/oder translatorisch, bewegbar.
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Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine 10 wenigstens ein dem Brennraum 22 zugeordnete Vorkammerzündkerze 32 auf, die eine über mehrere Öffnungen 34 fluidisch mit dem Brennraum 22 verbundene und ansonsten von dem Brennraum 22 getrennte Vorkammer aufweist. In der Vorkammer ist, insbesondere mittels wenigstens einer Elektrode der Vorkammerzündkerze 32, ein Zündfunken erzeugbar. Beispielsweise kann zumindest ein Teil des Gemisches, welches in dem Brennraum 22 gebildet wird, über wenigstens eine der Öffnungen 34 aus dem Brennraum 22 in die Vorkammer einströmen. Wird dann in der Vorkammer der Zündfunke erzeugt, so wird dadurch das in der Vorkammer aufgenommene Gemisch beziehungsweise der in der Vorkammer aufgenommene Teil des Gemisches gezündet. Hieraus resultieren sogenannte brennende Fackeln, die über die Öffnungen 34 aus der Vorkammer austreten und in den Brennraum 22 eindringen und in der Folge in dem Brennraum 22 das dort noch aufgenommene Gemisch zünden. In der Folge wird das Gemisch in dem Brennraum 22 verbrannt, und der Kolben 18 wird angetrieben.
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Die Verbrennungskraftmaschine 10 ist beispielsweise ein Benzin- beziehungsweise Ottomotor mit einer Kraftstoffdirekteinspritzung, so dass beispielsweise die Verbrennungskraftmaschine 10 in ihrem befeuerten Betrieb durch ein Otto-Direkteinspritzungs-Brennverfahren betrieben wird. Im Folgenden wird ein Verfahren zum Starten der insbesondere zunächst deaktivierten Verbrennungskraftmaschine 10 beschrieben. Durch das Verfahren kann ein besonders vorteilhafter und insbesondere emissionsarmer Start der Verbrennungskraftmaschine 10 realisiert werden.
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Bei dem Verfahren wird zum Starten der zunächst deaktivierten Verbrennungskraftmaschine 10 ein Startvorgang durchgeführt, in welchem wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkt wird, während ein Eindringen von Kraftstoff in den Brennraum 22 unterbleibt. In dem Startvorgang wird erst nach der wenigstens einen vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle Kraftstoff in den Brennraum 22 eingebracht, insbesondere indem der Kraftstoff mittels des Injektors 24 direkt in den Brennraum 22 eingespritzt wird. Die Einbringung des Kraftstoffes mittels des Injektors 24 direkt in den Brennraum 22 kann am Ende der ersten vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle während des auch Kompressionsphase bezeichneten Verdichtungstakts des Zylinders 12 erfolgen.
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Um eine hinreichend hohe Temperatur der Luft zu realisieren, in die der Kraftstoff in dem Startvorgang direkt eingespritzt wird, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Kraftstoff in den Brennraum 22 während eines durch die wenigstens eine vollständige Umdrehung der Kurbelwelle bewirkten Kompressionshubs des Kolbens 18 eingebracht wird, welcher sich während des Kompressionshubs in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt, wodurch im Brennraum aufgenommene Luft mittels des Kolbens 18 verdichtet wird.
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Während des Kompressionshubs, welcher zum Verdichten der in dem Brennraum 22 aufgenommenen Luft vorgesehen ist, bewegt sich der Kolben 18 aus seinem unteren Totpunkt in seinen oberen Totpunkt. Dabei ist insbesondere unter dem Merkmal, dass der Kraftstoff in den Brennraum 22 während des Kompressionshubs des Kolbens 18 eingebracht wird, welcher sich während des Kompressionshubs in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt, zu verstehen, dass der Kraftstoff zumindest während eines Teils des zum Verdichten der in dem Brennraum 22 aufgenommenen Luft vorgesehenen Kompressionshubs in den Brennraum 22 eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird, wobei sich der Kolben 18 während des Teils in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt. Somit ist der Kompressionshub beziehungsweise der Teil des Kompressionshubs zumindest ein Teil eines Verdichtungstakts, der vorzugsweise als Vier-Takt-Motor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine, wobei der Verdichtungstakt dazu vorgesehen ist, im Brennraum 22 aufgenommene Luft zu verdichten.
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Alternativ oder zusätzlich kann bei dem Verfahren vorgesehen sein, dass in dem Startvorgang durch Antreiben der Kurbelwelle wenigstens ein Kompressionshub des Kolbens bewirkt wird, welcher sich während des Kompressionshubs in Richtung seines oberen Totpunkts bewegt, wodurch im Brennraum 22 aufgenommene Luft mittels des Kolbens 18 verdichtet wird. Außerdem ist es hierbei vorzugsweise vorgesehen, dass der Kraftstoff in den Brennraum 22 während des Kompressionshubs des Kolbens 18 eingebracht wird. Insgesamt ist erkennbar, dass durch das Verfahren eine hinreichend hohe Temperatur der Luft sichergestellt werden kann, in welche der Kraftstoff eingebracht, insbesondere direkt eingespritzt, wird. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich ein vorteilhaft brennbares Gemisch in der Vorkammer befindet, so dass die Verbrennungskraftmaschine 10 besonders vorteilhaft gezündet werden kann.
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Durch das Verfahren kann insbesondere ein besonders vorteilhafter Kaltstart der auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine 10 realisiert werden. Dem Verfahren liegen dabei folgende Erkenntnisse zugrunde: Bei einem Kaltstart herrschen in dem Motor und insbesondere in einem Kraftstoffsystem des Motors, mittels dessen Kraftstoffsystem der Kraftstoff in den Brennraum einbringbar ist beziehungsweise eingebracht wird, Temperaturen unterhalb der Siedetemperatur der meisten Kraftstoffbestandteile. Bei einer Einspritzung in einen während eines Ansaugtakts stattfindenden Saughubs des Kolbens würden dadurch hohe Anteile an flüssigem und schlecht aufbereitetem Kraftstoff in den Brennraum gelangen und die Vorkammer benetzen. Um dies zu vermeiden, wird im Rahmen des Verfahrens das Einbringen des Kraftstoffs insbesondere ab Beginn des Startvorgangs und dabei insbesondere ab Beginn der wenigstens einen vollständigen Umdrehung solange zurückgehalten, bis durch ein hinreichend häufiges Durchdrehen des Motors und somit zumindest bis zu einem Ende der wenigstens einen vollständigen Umdrehung eine hinreichend hohe Temperatur in dem Brennraum und in der einfach auch als Kammer bezeichneten Vorkammer erzeugt wird, dass bei einer Einbringung des Kraftstoffs in den Brennraum zumindest ein hinreichend großer Teil des Kraftstoffs direkt verdampft und für eine gute Gemischbildung mit der angesaugten Luft gesorgt ist. Gleichzeitig soll dadurch vermieden werden, dass der Kraftstoff in flüssiger Form in die Vorkammer eindringt.
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Ebenso ist durch das Verfahren eine Erwärmung der Vorkammer sowie von Wänden der Vorkammer und der Öffnungen 34 erfolgt, so dass in die Vorkammer eindringender Kraftstoff in gasförmigem Aggregatzustand an den Wänden der Vorkammer nicht mehr auskondensiert. Die daraus folgenden Probleme wie Ausmagern und Überfetten in der Kammer im Funkenbereich sowie unvollständige oder schlechte Verbrennung und daraus folgende Verrußung in der Kammer bis zu einem Ausfall der Zündfähigkeit infolge des elektrischen Kurzschlusses oder ein sogenanntes Zuwachsen der Öffnungen 34 infolge starker Verkokungen von Innenwänden der Öffnungen 34 und ein dadurch verhinderter Gasaustausch zwischen dem Brennraum 22 und der Vorkammer können durch das Verfahren vermieden werden. Ebenso können durch eine Einbringung des Kraftstoffs in den Kompressionshub eine vorteilhafte Zerstäubung des Kraftstoffes durch Einbringen in den im Brennraum existierenden Gegendruck und eine verbesserte Verdampfung des Kraftstoffes erreicht werden. Dies ist besonders vorteilhaft für Direkteinspritzungsbrennverfahren von Otto-Motoren. Zusätzlich kann durch das Verfahren und insbesondere durch eine geeignete Einspritzstrategie über Einfach- oder Mehrfacheinspritzung eine direkte Benetzung der Vorkammer vermieden oder verringert werden, wodurch sowohl eine zusätzliche Abkühlung der Vorkammer als auch die Gefahr eines Eintrags von flüssigem Kraftstoff in die Vorkammer vermieden oder verringert werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Kurbelgehäuse
- 14
- Zylinder
- 16
- Zylinderkopf
- 18
- Kolben
- 20
- Doppelpfeil
- 22
- Brennraum
- 24
- Injektor
- 25
- Brennraumdach
- 26
- Kegel
- 28
- Pfeil
- 30
- Gaswechselventil
- 32
- Vorkammerzündkerze
- 34
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102018000706 A1 [0002]
- DE 102010010109 A1 [0003]
