DE102019116195A1 - Method for operating an externally ignited internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Brennräumen, die von zumindest zwei Zylindern und zumindest einem Zylinderkopf und jeweils einem, in jeden Zylinder hubbeweglich angeordneten Kolben begrenzt sind, wobei im Zylinderkopf für zumindest einen Brennraum ein Vorkammerzündsystem vorgesehen ist und wobei ein Brennraum deaktivierbar ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich:- Deaktivieren eines Brennraums und- Anheben des Zündmitteldrucks (pmi) in dem zumindest einen nicht deaktivierten Brennraum, bis die an die Brennkraftmaschine angeforderte Last wieder erreicht ist.Durch das erfindungsgemäße Betriebsverfahren für eine fremd gezündete Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem, werden die Zündeigenschaften und das Durchbrennverhalten wesentlich verbessert.Method for operating an externally ignited internal combustion engine with at least two combustion chambers, which are delimited by at least two cylinders and at least one cylinder head and in each case one piston arranged in a reciprocating manner in each cylinder, a prechamber ignition system being provided in the cylinder head for at least one combustion chamber and a combustion chamber being deactivatable is characterized by the following process steps in a low load and / or speed range: - Deactivating a combustion chamber and - Raising the ignition pressure (pmi) in the at least one non-deactivated combustion chamber until the load required of the internal combustion engine is reached again Operating method for an externally ignited internal combustion engine with a prechamber ignition system, the ignition properties and the burn-through behavior are significantly improved.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem und einer Zylinderabschaltung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for operating an externally ignited internal combustion engine with a prechamber ignition system and cylinder deactivation with the features from the preamble of
Zum technischen Umfeld eines Vorkammerzündsystems wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift
Weiter ist aus der internationalen Patentanmeldung mit der internationalen Veröffentlichungsnummer
- - einem einen Zylinderkopfboden aufweisenden Zylinderkopf, einer Zylinderwandung und einem entlang einer Zylinderachse bewegbaren Kolben, der einen Kolbenboden aufweist, wobei zwischen dem Zylinderkopfboden, einer Zylinderwandung und dem Kolbenboden ein Hauptbrennraum ausgebildet ist,
- - einer Vorkammer, die in eine Bohrung in dem Zylinderkopf eingesetzt und relativ zur Bohrung in Umfangsrichtung der Bohrung fixiert ist, wobei die Achse der Bohrung zumindest im Wesentlichen parallel zu der Zylinderachse ist und wobei in der Vorkammer ein Vorkammerbrennraum ausgebildet ist,
- - wenigstens einen Kranz aus Übertrittsöffnungen, welche den Vorkammerbrennraum mit dem Hauptbrennraum verbinden,
- - wobei jeweils der Winkel, welchen die Übertrittsöffnungen mit der Zylinderachse einschließt, für wenigstens zwei Übertrittsöffnungen des wenigstens einen Kranzes unterschiedlich ist.
- - A cylinder head having a cylinder head base, a cylinder wall and a piston which can be moved along a cylinder axis and which has a piston base, a main combustion chamber being formed between the cylinder head base, a cylinder wall and the piston base,
- - an antechamber which is inserted into a bore in the cylinder head and fixed relative to the bore in the circumferential direction of the bore, the axis of the bore being at least substantially parallel to the cylinder axis and an antechamber combustion chamber being formed in the antechamber,
- - at least one ring of overflow openings which connect the antechamber combustion chamber with the main combustion chamber,
- - The angle which the transfer openings encloses with the cylinder axis is different for at least two transfer openings of the at least one ring.
Ein weiteres Vorkammerzündsystem ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
Nachteilig bei all diesen bekannten Vorkammerzündsystemen ist, dass in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich der fremd gezündeten Brennkraftmaschine kein ausreichender Gaswechsel innerhalb des Vorkammerzündsystems generiert wird, sodass in diesem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich eine sichere Zündung nicht immer gewährleistet ist.The disadvantage of all these known pre-chamber ignition systems is that in a low load and / or speed range of the externally ignited internal combustion engine, insufficient gas exchange is generated within the pre-chamber ignition system, so that reliable ignition is not always guaranteed in this low load and / or speed range.
Weiter ist aus der Übersetzung der europäischen Patentschrift
Mit diesen bekannten Zylinderabschaltungen für Otto-Brennkraftmaschinen lässt sich der Kraftstoffverbrauch insbesondere im Niederlastbereich und im Niederdrehzahlbereich reduzieren.With these known cylinder deactivations for Otto internal combustion engines, the fuel consumption can be reduced, in particular in the low-load range and in the low-speed range.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, wie ein Vorkammerzündsystem einer Otto-Brennkraftmaschine auch in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich sicher, d. h. ohne Zündaussetzer, gezündet werden kann.The object of the present invention is to show a method of how a prechamber ignition system of a gasoline internal combustion engine can also be used safely in a low load and / or speed range, ie. H. can be ignited without misfiring.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the method in the characterizing part of
Eine Weiterbildung des Verfahrens ist in dem Patentanspruch 2 beschrieben.A further development of the method is described in
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird, insbesondere in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich einer Otto-Brennkraftmaschine der Ladungswechsel innerhalb des Vorkammerzündsystems durch die Anhebung des Zündmitteldruckes (pmi) in dem aktiv betriebenen Brennraum deutlich verbessert. Hierdurch ist im niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich stets eine 100 %-ige Zündung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches in einem Vorkammerzündsystem und somit in den aktiv betriebenen Brennräumen der Otto-Brennkraftmaschine gewährleistet. Zündaussetzer können somit in vorteilhafter Weise vollständig vermieden werden.The method according to the invention, in particular in a low load and / or speed range of a gasoline internal combustion engine, significantly improves the charge cycle within the prechamber ignition system by increasing the ignition pressure (p mi ) in the actively operated combustion chamber. This always ensures 100% ignition of the fuel / air mixture in a prechamber ignition system and thus in the actively operated combustion chambers of the Otto engine in the low load and / or speed range. Ignition misfires can thus be completely avoided in an advantageous manner.
Da jedes Vorkammerzündsystem andere Eigenschaften, ebenso wie die Brennkraftmaschinen selbst, aufweisen, kann ein genauer niedriger Last- und/oder Drehzahlbereich nicht exakt angegeben werden, da diese von Brennkraftmaschine zu Brennkraftmaschine variieren. Verschärft wird diese Aussage dadurch, dass das erfindungsgemäße Verfahren sowohl bei Reihen-Brennkraftmaschinen, als auch bei Brennkraftmaschinen mit Zylinderanordnungen in V-Form, als auch bei Boxer-Brennkraftmaschinen eingesetzt werden kann. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren bei allen Otto-Brennkraftmaschinen eingesetzt werden, die mindestens zwei Zylinder aufweisen, bzw. über zwei Brennräume verfügen. Hierbei kann es sich beispielsweise um zweizylindrige, dreizylindrige, vierzylindrige, fünfzylindrige Otto-Brennkraftmaschinen, usw. handeln.Since each prechamber ignition system has different properties, just like the internal combustion engines themselves, a more precise, lower load and / or speed range cannot be specified exactly, since these vary from internal combustion engine to internal combustion engine. This statement is exacerbated by the fact that the method according to the invention can be used both in in-line internal combustion engines and in internal combustion engines with cylinder arrangements in V-shape, as well as in boxer internal combustion engines. In addition, the method according to the invention can be used in all Otto internal combustion engines that have at least two cylinders or have two combustion chambers. This can be, for example, two-cylinder, three-cylinder, four-cylinder, five-cylinder Otto internal combustion engines, etc.
Auch ist es unabhängig davon, ob es sich um ein passives oder aktives Vorkammerzündsystem handelt. Ein passives Vorkammerzündsystem weist in der Zündkammer nur ein Zündsystem, wie beispielsweise eine Zündkerze, auf, während ein aktives Vorkammerzündsystem neben dem Zündsystem in der Zündkammer auch aktiv mit Kraftstoff innerhalb der Zündkammer versorgt wird.It is also independent of whether it is a passive or active pre-chamber ignition system. A passive prechamber ignition system has only one ignition system, such as a spark plug, in the ignition chamber, while an active prechamber ignition system is actively supplied with fuel within the ignition chamber in addition to the ignition system in the ignition chamber.
Dies bedeutet, dass erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen wird, zum Betreiben einer fremd gezündeten Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Brennräumen, die von zumindest zwei Zylindern und zumindest einem Zylinderkopf und jeweils einem, in jedem Zylinder hubbeweglich angeordneten Kolben begrenzt sind, wobei im Zylinderkopf für zumindest einen Brennraum ein Vorkammerzündsystem vorgesehen ist und wobei ein Brennraum deaktivierbar ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich:
- - Deaktivieren eines Brennraums und
- - Anpassen des Zündmitteldrucks (pmi) in dem zumindest einen nicht deaktivierten Brennraum, bis die an die Brennkraftmaschine angeforderte Last erreicht ist.
- - Deactivating a combustion chamber and
- - Adaptation of the ignition agent pressure (p mi ) in the at least one non-deactivated combustion chamber until the load required of the internal combustion engine is reached.
Die Deaktivierung eines Brennraums kann bspw. nur durch das Abschalten einer Kraftstoffeinspritzung erreicht werden. In anderen Ausführungsbeispielen können auch zusätzlich die Gaswechsel-Einlass- und/oder die Gaswechsel-Auslassventile deaktiviert werden.The deactivation of a combustion chamber can only be achieved, for example, by switching off a fuel injection. In other exemplary embodiments, the gas exchange inlet and / or the gas exchange outlet valves can also be deactivated.
Gemäß Patentanspruch 2 wird ein Verfahren vorgeschlagen, welches durch folgende Verfahrensschritte in einem hohen Last- und/oder Drehzahlbereich gekennzeichnet ist:
- - Aktivieren aller Brennräume und
- - Anpassen des Zündmitteldrucks in allen Brennräumen, bis die an die Brennkraftmaschine angeforderte Last erreicht ist.
- - Activate all combustion chambers and
- - Adjustment of the ignition agent pressure in all combustion chambers until the load required of the internal combustion engine is reached.
Dies bedeutet, dass die Otto-Brennkraftmaschine mit einem Vorkammerzündsystem in einem hohen Last- und/oder Drehzahlbereich ganz normal betrieben wird, wie jede andere Otto-Brennkraftmaschine auch.This means that the Otto internal combustion engine with a prechamber ignition system is operated quite normally in a high load and / or speed range, like any other Otto internal combustion engine.
Der Zündmitteldruck (pmi), entspricht der momentanen Lastanforderung an die Brennkraftmaschine.The ignition medium pressure (p mi ) corresponds to the current load requirement on the internal combustion engine.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand einer einzigen Figur in einem einzigen Diagramm kurz erläutert.
-
1 zeigt in einem Diagramm zwei Betriebszustände für eine erfindungsgemäß betriebene Brennkraftmaschine.
-
1 shows in a diagram two operating states for an internal combustion engine operated according to the invention.
Erfindungsgemäß ist in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich (diagonal gestrichelt) der Betrieb mit dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 dargestellt. Dieser Bereich ist mit 3 beziffert. Innerhalb dieses Bereiches
Werden Last und/oder Drehzahl der Brennkraftmaschine angehoben, wird die Otto-Brennkraftmaschine wieder mit einem normalen Betriebsverfahren betrieben, welches bedeutet: Aktivieren aller Brennräume und Anpassen des Zündmitteldrucks (pmi) in allen Brennräumen, bis die an die Otto-Brennkraftmaschine angeforderte Last erreicht ist.If the load and / or speed of the internal combustion engine are increased, the Otto engine is operated again with a normal operating method, which means: activating all combustion chambers and adjusting the ignition pressure (p mi ) in all combustion chambers until the load required for the Otto engine is reached is.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird, insbesondere in einem niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich einer Otto-Brennkraftmaschine der Ladungswechsel innerhalb des Vorkammerzündsystems durch die Anhebung des Zündmitteldruckes (pmi) in dem aktiv betriebenen Brennraum deutlich verbessert. Hierdurch ist im niedrigen Last- und/oder Drehzahlbereich stets eine 100 %-ige Zündung des Kraftstoff-/Luft-Gemisches in einem Vorkammerzündsystem und somit in den aktiv betriebenen Brennräumen der Otto-Brennkraftmaschine gewährleistet. Zündaussetzer können somit in vorteilhafter Weise vollständig vermieden werden.The method according to the invention, in particular in a low load and / or speed range of a gasoline internal combustion engine, significantly improves the charge cycle within the prechamber ignition system by increasing the ignition pressure (p mi ) in the actively operated combustion chamber. This always ensures 100% ignition of the fuel / air mixture in a prechamber ignition system and thus in the actively operated combustion chambers of the Otto engine in the low load and / or speed range. Ignition misfires can thus be completely avoided in an advantageous manner.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1.1.
- VolllastverlaufFull load curve
- 2.2.
- Niedriger Last- und/oder DrehzahlbereichLow load and / or speed range
- 3.3.
- Hoher Last- und/oder DrehzahlbereichHigh load and / or speed range
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
- DE 102011006597 A1 [0002]DE 102011006597 A1 [0002]
- WO 2012/088551 A1 [0003]WO 2012/088551 A1 [0003]
- DE 102012022872 A1 [0004]DE 102012022872 A1 [0004]
- DE 4001142 A1 [0005]DE 4001142 A1 [0005]
- DE 69605049 T2 [0007]DE 69605049 T2 [0007]
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DE102019116195.9A DE102019116195A1 (en) | 2019-06-14 | 2019-06-14 | Method for operating an externally ignited internal combustion engine |
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Legal Events
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---|---|---|---|
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