DE102020107988A1 - System und Verfahren zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

System und Verfahren zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr verbundene Injektoren und jeweilige Spulen aufweist, die zum Einbringen des Kraftstoffs in jeweilige Brennräume des Verbrennungsmotors dazu ausgelegt sind, die jeweiligen Injektoren zu betätigen, wobei eine Steuereinrichtung des Systems dazu eingerichtet ist, vor einem Starten des Verbrennungsmotors zumindest eine der Spulen mit einem oszillierenden Ansteuerungssignal anzuregen, das einen eine Verlustwärme erzeugenden oszillierenden Stromfluss durch diese Spule zur Folge hat, sodass die Verlustwärme einen im Injektor aufgenommenen Kraftstoffanteil erwärmt, ohne dass der Stromfluss eine Betätigung des betreffenden Injektors bewirkt, und/oder eine in und/oder am Verteilerrohr des Verbrennungsmotors angeordnete Heizeinrichtung des Systems zum Erwärmen eines im Verteilerrohr aufgenommenen Kraftstoffanteils anzusteuern. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen System sowie ein Verfahren zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem derartigen System.
  • Emissionsgesetzgebungen für Verbrennungsmotoren werden zunehmend verschärft. Darüber hinaus werden Prüftemperaturen, bei denen eine hinreichende Emissionsfreiheit nachgewiesen werden muss, teilweise bis in Temperaturbereiche von -7 °C verschoben. Insbesondere wird zunehmend eine deutliche Reduktion von Partikelemissionen, Emissionen von Kohlenwasserstoffen und Emissionen von Kohlenstoffmonoxid gefordert.
  • Derartige Emissionen entstehen unter anderem aufgrund von unvollständigen Verbrennungen von Kraftstoff durch schlechte Gemischaufbereitung an kalten Bauteiloberflächen im Brennraum eines Verbrennungsmotors. Wird ein Verbrennungsmotor im kalten Zustand und insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen gestartet, kann es vorkommen, dass relativ hohe Emissionen entstehen, die üblicherweise höher sind als im Fahrbetrieb des betreffenden Kraftfahrzeugs, wenn der Verbrennungsmotor seine Betriebstemperatur erreicht hat.
  • Die DE 103 40 160 A1 beschreibt ein Verfahren zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Der Verbrennungsmotor umfasst mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr über jeweilige Einspritzleitungen verbundene Injektoren. In den Einspritzleitungen sind jeweilige Heizelemente angeordnet, mittels welchen der durch die Einspritzleitungen strömende Kraftstoff beziehungsweise der in den Einspritzleitungen vorhandene Kraftstoff erwärmt werden kann.
  • Die DE 103 06 145 A1 beschreibt ebenfalls ein Verfahren beziehungsweise ein System zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs. Eine Kraftstoff-Vorheizung umfasst eine Heizwicklung, die in ein Einspritzventil integriert ist oder möglichst nah am Einspritzventil angeordnet ist. Mittels dieser Heizwicklung kann der Kraftstoff vorgewärmt werden.
  • Die DE 603 07 939 T2 beschreibt ein Verfahren zum Erwärmen einer Brennkraftmaschine vor einem Startvorgang. Es wird eine Injektorheizeinrichtung beschrieben, die zur Aufheizung jeweiliger Injektoren in der Lage ist. Durch Aufheizen der Injektoren auf eine vorbestimmte Temperatur, insbesondere wenn die Temperatur einer zugehörigen Verbrennungsmaschine niedrig ist, kann der mittels der Injektoren eingespritzte Brennstoff in geeigneter Weise zerstäubt werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels welcher ein Kraftstoff in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs besonders einfach und effektiv vorgewärmt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch ein System sowie durch ein Verfahren zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere mögliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren angegeben.
  • Das erfindungsgemäße System zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Steuereinrichtung. Der Verbrennungsmotor umfasst mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr verbundene Injektoren und jeweilige Spulen, die zum Einbringen des Kraftstoffs in jeweilige Brennräume des Verbrennungsmotors dazu ausgelegt sind, die jeweiligen Injektoren zu betätigen. Das System kann muss aber nicht Bestandteil des Verbrennungsmotors sein. Die Steuereinrichtung des Systems ist dazu eingerichtet, vor einem Starten des Verbrennungsmotors zumindest eine der Spulen mit einem oszillierenden Ansteuerungssignal anzuregen, das einen eine Verlustwärme erzeugenden oszillierenden Stromfluss durch diese Spule zur Folge hat, sodass die Verlustwärme einen im Injektor aufgenommenen Kraftstoffanteil erwärmt, ohne dass der Stromfluss eine Betätigung des betreffenden Injektors bewirkt.
  • Alternativ oder zusätzlich ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, vor einem Starten des Verbrennungsmotors eine im und/oder am Verteilerrohr des Verbrennungsmotors angeordnete Heizeinrichtung des Systems zum Erwärmen eines im Verteilerrohr aufgenommenen Kraftstoffanteils anzusteuern. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass die Injektoren selbst über integrierte Heizungen verfügen, die z.B. mittels der Steuereinrichtung angesteuert werden können, um die in den Injektoren aufgenommenen Kraftstoffanteile zu erwärmen. Die Heizungen können im Inneren der Injektoren und/oder auch außen an den Injektoren angeordnet sein.
  • Das erfindungsgemäße System ist dazu eingerichtet, bei beliebigen Arten von Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen in der beschriebenen Weise den Kraftstoff vor einem Starten des Verbrennungsmotors vorzuwärmen. Insbesondere kann die Steuereinrichtung des Systems sämtliche Spulen mit besagtem oszillierenden Ansteuerungssignal anregen, in Folge dessen jeweilige eine Verlustwärme erzeugende oszillierende Stromflüsse durch die Spulen erzeugt werden können, sodass die Verlustwärme jeweilige in den Injektoren aufgenommene Kraftstoffanteile erwärmt, und zwar ohne dass die jeweiligen Stromflüsse eine Betätigung der betreffenden Injektoren bewirken.
  • Unter dem oszillierenden Ansteuerungssignal kann insbesondre eine hochfrequente Anregung der wenigstens einen Spule verstanden werden. Unter einer Betätigung der jeweiligen Injektoren ist insbesondere zu verstehen, dass jeweilige Öffnungsmechanismen der Injektoren durch entsprechende Bestromung der Spulen betätigt, also geöffnet werden können. Insbesondere durch eine kurze Pulsdauer bei hoher Spannung wird erreicht, dass beispielsweise eine Nadel des zugehörigen Öffnungsmechanismus in Folge der eigenen Massenträgheit gerade nicht in Bewegung gesetzt wird, also der betreffende Injektor nicht öffnet, dessen zugehörige Spule mit dem oszillierenden Ansteuerungssignal angeregt beziehungsweise beaufschlagt wird.
  • In Folge des oszillierenden Stromflusses durch die betreffende Spule wird Energie dissipiert, sodass es zur Erzeugung der Verlustwärme kommt. Mittels dieser Verlustwärme ist es möglich, den im betreffenden Injektor aufgenommenen Kraftstoffanteil zu erwärmen. Insbesondere ist es so möglich, den betreffenden Injektor noch im Stillstand des Verbrennungsmotors vorzuheizen, sodass zum Zeitpunkt eines Motorstarts und auch danach eine Verbesserung der Gemischaufbereitung erzielt werden kann, nämlich in Folge der erhöhten Kraftstofftemperatur.
  • Alternativ oder zusätzlich zur Erwärmung des in den Injektoren aufgenommenen Kraftstoffanteils ist es auch möglich, dass die Steuereinrichtung die in und/oder am Verteilerrohr des Verbrennungsmotors angeordnete Heizeinrichtung zum Erwärmen des im Verteilerrohr aufgenommenen Kraftstoffanteils ansteuert. Unter dem gemeinsamen Verteilerrohr ist mit anderen Worten ein sogenanntes Common Rail zu verstehen.
  • Dadurch, dass die Steuereinrichtung vor einem Starten des Verbrennungsmotors die Heizeinrichtung, die in und/oder am Verteilerrohr angeordnet ist, ansteuern kann, kann der im Verteilerrohr angeordnete Kraftstoffanteil entsprechend vorgewärmt werden, und zwar noch bevor der Verbrennungsmotor gestartet wird. Durch Vorheizen des im Verteilerrohr angeordneten Kraftstoffanteils kann beim Starten des Verbrennungsmotors und auch danach eine Verbesserung der Gemischaufbereitung erzielt werden, nämlich in Folge der entsprechend erhöhten Kraftstofftemperatur.
  • Eine mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Heizeinrichtung einen Heizdraht aufweist, der außenseitig am Verteilerrohr angeordnet ist. Mittels des außenseitig am Verteilerrohr angebrachten Heizdrahts kann das Verteilerrohr erwärmt werden, in Folge dessen der im Verteilerrohr angeordnete Kraftstoffanteil noch vor einem Starten des Verbrennungsmotors erwärmt werden kann. Da der Heizdraht außenseitig am Verteilerrohr angeordnet ist, kann dieser während der Montage besonders einfach am Verteilerrohr angebracht werden.
  • Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Heizeinrichtung eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist, die außenseitig am Verteilerrohr angebracht ist. Bei der elektrisch leitfähigen Beschichtung kann es sich insbesondere um einen sogenannten Heizlack aber auch um andere elektrisch leitfähige Beschichtungen handeln. Alternativ ist es auch möglich, die elektrisch leitfähige Beschichtung innenseitig am Verteilerrohr anzubringen. Mittels der elektrisch leitfähigen Beschichtung ist es auf einfache und zuverlässige Weise möglich, das Verteilerrohr zu erwärmen und somit auch vor einem Starten des Verbrennungsmotors den im Verteilerrohr aufgenommenen Kraftstoffanteil zu erwärmen.
  • Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Heizeinrichtung einen Heizstab aufweist, der ins Innere des Verteilerrohrs ragt. Der Heizstab ist somit in direktem Kontakt mit dem im Verteilerrohr aufgenommenen Kraftstoffanteil, sodass der Kraftstoffanteil vor einem Starten des Verbrennungsmotors besonders effizient aufgewärmt beziehungsweise aufgeheizt werden kann. Durch den direkten Kontakt des Heizstabs mit dem betreffenden Kraftstoffanteil kann dieser also besonders schnell aufgewärmt werden.
  • In weiterer möglicher Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das oszillierende Ansteuerungssignal eine so hohe Frequenz aufweist, dass eine Massenträgheit eines Öffnungsmechanismus des Injektors nicht überwunden und der Injektor nicht betätigt wird. Das oszillierende Ansteuerungssignal ist also so hochfrequent, dass der Öffnungsmechanismus, beispielsweise in Form einer Nadel oder dergleichen, nicht ausgelöst beziehungsweise betätigt werden kann. So kann zuverlässig sichergestellt werden, dass beim Bestromen der betreffenden Spule vermieden wird, dass Brennstoff in die Brennräume des Verbrennungsmotors gelangt.
  • Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das oszillierende Ansteuerungssignal eine so geringe Amplitude aufweist, dass eine Massenträgheit eines Öffnungsmechanismus des Injektors nicht überwunden und der Injektor nicht betätigt wird. Insbesondere kann eine Stromstärke, die aus dem Ansteuerungssignal resultiert, jederzeit so niedrig sein, dass die Massenträgheit des Öffnungsmechanismus des Injektors definitiv nicht überwunden wird, sodass zuverlässig sichergestellt werden kann, dass kein Kraftstoff in die Brennräume des Verbrennungsmotors gelangt.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst das erfindungsgemäße System oder eine mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems und einen Verbrennungsmotor, der mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr verbundene Injektoren und jeweilige Spulen aufweist, die zum Einbringen des Kraftstoffs in jeweilige Brennräume des Verbrennungsmotors dazu ausgelegt sind, die jeweiligen Injektoren zu betätigen. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass die Injektoren ohne dazwischen angeordnete Einspritzleitungen mit dem Verteilerrohr verbunden sind. Die Injektoren können also direkt oder auch z.B. unter Vermittlung eines Adapters mit der Verteilerrohr verbunden sein. Der Kraftstoff fließt also aus dem Verteilerrohr ohne jeweilige Einspritzleitungen durchströmen zu müssen in die Injektoren.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Kraftstoff in einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgewärmt, wobei der Verbrennungsmotor mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr verbundene Injektoren und jeweilige Spulen aufweist, die zum Einbringen des Kraftstoffs in jeweilige Brennräume des Verbrennungsmotors dazu ausgelegt sind, die jeweiligen Injektoren zu betätigen, wobei vor einem Starten des Verbrennungsmotors zumindest eine der Spulen mit einem oszillierenden Ansteuerungssignal angeregt wird, das einen eine Verlustwärme erzeugenden oszillierenden Stromfluss durch diese Spule zur Folge hat, sodass die Verlustwärme einen im Injektor aufgenommenen Kraftstoffanteil erwärmt, ohne dass der Stromfluss eine Betätigung des betreffenden Injektors bewirkt. Alternativ oder zusätzlich wird vor einem Starten des Verbrennungsmotors eine in und/oder am Verteilerrohr des Verbrennungsmotors angeordnete Heizeinrichtung zum Erwärmen eines im Verteilerrohr aufgenommenen Kraftstoffanteils angesteuert. Mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Systems sind als mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und umgekehrt anzusehen, wobei das System insbesondere Mittel zur Durchführung der Verfahrensschritte aufweist. Das Anregen der zumindest einen Spule und/oder das Ansteuern der Heizeinrichtung kann insbesondere automatisch erfolgen. Beispielsweise können die Maßnahmen - einzeln oder auch gemeinsam - automatisch gestartet werden, wenn das betreffende Kraftfahrzeug aufgeschlossen wird. Ein Signal einer Schließanlage des Kraftfahrzeugs kann z.B. an die Steuereinrichtung übertragen werden, infolgedessen die Steuereinrichtung das Anregen der zumindest einen Spule und/oder das Ansteuern der Heizeinrichtung startet. Noch bevor ein Fahrer ins Kraftfahrzeug einsteigt, können also besagte Maßnahmen zum Vorwärmen des Kraftstoffs gestartet werden.
  • Eine mögliche Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Anregen der zumindest einen Spule so lange erfolgt und/oder die Heizeinrichtung so lange aktiviert bleibt, bis der betreffende Kraftstoffanteil eine vorgegebene Temperatur erreicht hat. Beispielsweise ist es über geeignet platzierte Sensoren möglich, die Temperatur des betreffenden Kraftstoffanteils zu messen. Erreicht die Temperatur des betreffenden Kraftstoffanteils die vorgegebene Temperatur, so kann das Anregen der zumindest einen Spule gestoppt und/oder die Heizeinrichtung deaktiviert werden, wonach dann der Verbrennungsmotor gestartet werden kann. Durch diese Vorgehensweise ist es möglich, sicherzustellen, dass der betreffende Kraftstoffanteil eine ausreichend hohe Temperatur aufweist, in Folge dessen beim Starten und nach dem Starten des Verbrennungsmotors entsprechende Emissionen verringert werden können.
  • Schließlich sieht eine weitere mögliche Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass nach dem Starten des Verbrennungsmotors die zumindest eine Spule in Phasen, in denen kein Kraftstoff in die Brennräume befördert werden muss, mit dem oszillierenden Ansteuerungssignal angeregt wird und/oder die Heizeinrichtung aktiviert wird oder aktiviert bleibt. Es ist also möglich, auch nach dem Starten des Verbrennungsmotors den Kraftstoff weiterhin vorzuwärmen. Dies kann einerseits dadurch erfolgen, dass die zumindest eine Spule zumindest in den Phasen, in denen kein Kraftstoff in die Brennräume befördert werden muss, mit dem oszillierenden Ansteuerungssignal angeregt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Heizeinrichtung nach dem Starten des Verbrennungsmotors aktiviert bleiben oder nach deren Deaktivierung wieder aktiviert werden. Auch nach einem Motorstart ist es also bei Bedarf möglich, den Kraftstoff weiterhin vorzuwärmen, insbesondere bis der Verbrennungsmotor seine Betriebstemperatur erreicht hat. Dadurch können insbesondere während einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors Emissionen reduziert werden.
  • Weitere Merkmale der Erfindung können sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung ergeben. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Die Zeichnung zeigt in:
    • 1 eine schematische Darstellung eines teilweise dargestellten Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs und eines Systems zum Vorwärmen eines Kraftstoffs im Verbrennungsmotor;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Injektors des Verbrennungsmotors;
    • 3 ein Diagramm, in dem ein oszillierendes Ansteuerungssignal zum Anregen jeweiliger Spulen der Injektoren des Verbrennungsmotors sowie ein herkömmliches Ansteuerungssignal zum Betätigen der Injektoren aufgetragen sind.
  • In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Ein Verbrennungsmotor 10 eines Kraftfahrzeugs ist teilweise in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Der Verbrennungsmotor 10 umfasst eine Hochdruckpumpe 12 zum Befördern von Kraftstoff zu einem gemeinsamen Verteilerrohr 14 (üblicherweise als Common Rail bezeichnet), mit dem jeweilige Injektoren 16 verbunden sind. Die Injektoren 16 dienen dazu, den Kraftstoff in jeweilige Brennräume 18 des Verbrennungsmotors 10 einzuspritzen. Des Weiteren ist schematisch ein System 20 angedeutet, welches zum Vorwärmen des Kraftstoffs im Verbrennungsmotor 10 dient. Das System 20 umfasst eine Steuereinrichtung 22 und eine Heizeinrichtung 24. Die Heizeinrichtung 24 kann in und/oder am Verteilerrohr 14 angeordnet sein.
  • Die Heizeinrichtung 24 kann beispielsweise einen hier nicht dargestellten Heizdraht aufweisen, der außenseitig am Verteilerrohr 14 angeordnet ist. Die Heizeinrichtung 24 kann auch eine hier nicht näher dargestellte elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen, die außenseitig und/oder innenseitig am Verteilerrohr 14 angebracht sein kann. Darüber hinaus kann die Heizeinrichtung 24 auch einen hier nicht dargestellten Heizstab aufweisen, der ins Innere des Verteilerrohrs 14 ragt.
  • Die Steuereinrichtung 22 ist dazu eingerichtet, vor einem Starten des Verbrennungsmotors 10 die Heizeinrichtung 24 zum Erwärmen eines im Verteilerrohr 14 aufgenommenen Kraftstoffanteils anzusteuern. Dadurch ist es noch vor dem Starten des Verbrennungsmotors 10 möglich, den im Verteilerrohr 14 aufgenommenen Kraftstoffanteil zu erwärmen und auf so eine Temperatur zu erwärmen, dass beim Starten des Verbrennungsmotors 10 und danach möglichst wenig Emissionen entstehen. Bei dem Verbrennungsmotor 10 kann es sich um unterschiedlichste Arten von Verbrennungsmotoren, wie beispielsweise Ottomotoren und Dieselmotoren handeln.
  • In 2 ist einer der Injektoren 16 des Verbrennungsmotors 10 in einer schematischen Seitenansicht gezeigt. Der Injektor 16 umfasst eine Spule, die zum Einbringen des Kraftstoffs in die jeweiligen Brennräume 18 dazu ausgelegt ist, den Injektor 16 zu betätigen, also einen hier nicht näher dargestellten Öffnungsmechanismus zu betätigen, sodass ein Kraftstoffanteil 28, der im Injektor 16 aufgenommen ist, in den betreffenden Brennraum 18 eingespritzt wird. Der Injektor 16 umfasst des Weiteren eine schematisch angedeutete Ansteuerleitung 30, über welche die Spule 26 mit der Steuereinrichtung 22 verbunden ist.
  • In 3 ist ein als Heizprofil dienendes Ansteuerungssignal 32 aufgetragen. Des Weiteren ist noch ein herkömmliches Ansteuerungssignal 34 aufgetragen. Die Steuereinrichtung 22 ist dazu eingerichtet, vor einem Starten des Verbrennungsmotors 10 zumindest eine der Spulen 26 mit dem oszillierenden Ansteuerungssignal 32 anzuregen, das einen eine Verlustwärme erzeugenden oszillierenden Stromfluss durch die betreffende Spule 26 zur Folge hat, sodass die Verlustwärme den im Injektor 16 aufgenommenen Kraftstoffanteil 28 erwärmt, und zwar ohne dass der Stromfluss eine Betätigung des betreffenden Injektors 16 zur Folge hat.
  • Im vorliegenden Diagramm ist für die Ansteuerungssignale 32, 34 ein jeweiliger Verlauf des Stroms I über der Zeit t aufgetragen. Das oszillierende Ansteuerungssignal 32 weist eine so geringe Amplitude auf, dass eine Massenträgheit des Öffnungsmechanismus des betreffenden Injektors 16 nicht überwunden und der Injektor 16 nicht betätigt wird. Das oszillierende Ansteuerungssignal 32 weist zudem eine so hohe Frequenz auf, dass die Massenträgheit des betreffenden Öffnungsmechanismus des Injektors 16 nicht überwunden und der Injektor 16 nicht betätigt wird.
  • Vergleicht man die beiden Ansteuerungssignale 32, 34, so erkennt man, dass beim herkömmlichen Ansteuerungssignal 34 die Stromstärke I größer als beim Ansteuerungssignal 32 ist. Das reguläre Ansteuerungssignal 34 umfasst einen Öffnungsabschnitt 36 und einen Halteabschnitt 38. Wie zu erkennen, ist im Öffnungsabschnitt 36 die Stromstärke höher als im Halteabschnitt 38. Durch die höhere Stromstärke im Öffnungsabschnitt 36 kann sichergestellt werden, dass der betreffende Öffnungsmechanismus des jeweiligen Injektors 16 auch definitiv geöffnet wird, die Massenträgheit des betreffenden Öffnungsmechanismus also überwunden werden kann. Nachdem die Massenträgheit einmal überwunden wurde und der Öffnungsmechanismus geöffnet ist, reicht eine niedrige Stromstärke gemäß des Halteabschnitts 38 aus, um den Öffnungsmechanismus für die gewünschte Einspritzdauer geöffnet zu halten.
  • Das Ansteuerungssignal 32 hingegen ist hingegen so gewählt, dass insbesondere durch eine kurze Pulsdauer bei relativ hoher Spannung erreicht wird, dass einerseits die Massenträgheit des betreffenden Öffnungsmechanismus des jeweiligen Injektors 16 nicht überwunden wird, der Öffnungsmechanismus also gar nicht erst in Bewegung gesetzt wird und der Injektor 16 nicht öffnet. In Folge des Stromflusses durch die betreffende Spule 26 wird jedoch genügend Verlustwärme erzeugt, sodass der in den Injektoren 16 aufgenommene Kraftstoffanteil 28 noch vor dem Starten des Motors hinreichend erwärmt werden kann.
  • Das Anregen der Spulen 26 kann so lange erfolgen, bis der betreffende Kraftstoffanteil 28 eine vorgegebene Temperatur erreicht hat. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, die Heizeinrichtung 24 so lange aktiviert zu lassen, bis der betreffende Kraftstoffanteil 28 die vorgegebene Temperatur erreicht hat.
  • Darüber hinaus ist es auch möglich, nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 die Spulen 26 in Phasen, in denen kein Kraftstoff in die Brennräume 18 befördert werden muss, mit dem oszillierenden Ansteuerungssignal 32 anzuregen, sodass die jeweiligen Kraftstoffanteile 28 in den Injektoren 16 zumindest in diesen Phasen dadurch erwärmt werden. Auch ist es nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 möglich, die Heizeinrichtung 24 weiterhin aktiviert zu lassen oder erneut zu aktiveren, um den im Verteilerrohr 14 aufgenommenen Kraftstoffanteil zu erwärmen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Verbrennungsmotor
    12
    Hochdruckpumpe
    14
    Verteilerrohr
    16
    Injektor
    18
    Brennräume des Verbrennungsmotors
    20
    System
    22
    Steuereinrichtung
    24
    Heizeinrichtung
    26
    Spule
    28
    Kraftstofffanteil im Injektor
    30
    Ansteuerleitung
    32
    Ansteuerungssignal
    34
    reguläres Ansteuerungssignal
    36
    Öffnungsabschnitt des regulären Ansteuerungssignals
    38
    Halteabschnitt des regulären Ansteuerungssignals
    I
    Strom
    t
    Zeit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 10340160 A1 [0004]
    • DE 10306145 A1 [0005]
    • DE 60307939 T2 [0006]

Claims (10)

  1. System (20) zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor (10) mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr verbundene Injektoren (16) und jeweilige Spulen (26) aufweist, die zum Einbringen des Kraftstoffs in jeweilige Brennräume (18) des Verbrennungsmotors (10) dazu ausgelegt sind, die jeweiligen Injektoren (16) zu betätigen, wobei eine Steuereinrichtung (22) des Systems (20) dazu eingerichtet ist, vor einem Starten des Verbrennungsmotors (10) - zumindest eine der Spulen (26) mit einem oszillierenden Ansteuerungssignal (32) anzuregen, das einen eine Verlustwärme erzeugenden oszillierenden Stromfluss durch diese Spule (26) zur Folge hat, sodass die Verlustwärme einen im Injektor (16) aufgenommenen Kraftstoffanteil (28) erwärmt, ohne dass der Stromfluss eine Betätigung des betreffenden Injektors (16) bewirkt, - und/oder eine in und/oder am Verteilerrohr (14) des Verbrennungsmotors (10) angeordnete Heizeinrichtung (24) des Systems (20) zum Erwärmen eines im Verteilerrohr (14) aufgenommenen Kraftstoffanteils anzusteuern.
  2. System (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) einen Heizdraht aufweist, der außenseitig am Verteilerrohr (14) angeordnet ist.
  3. System (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist, die außenseitig am Verteilerrohr (14) angebracht ist.
  4. System (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (24) einen Heizstab aufweist, der ins Innere des Verteilerrohrs (14) ragt.
  5. System (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oszillierende Ansteuerungssignal (32) eine so hohe Frequenz aufweist, dass eine Massenträgheit eines Öffnungsmechanismus des Injektors (16) nicht überwunden und der Injektor (16) nicht betätigt wird.
  6. System (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das oszillierende Ansteuerungssignal (32) eine so geringe Amplitude aufweist, dass eine Massenträgheit eines Öffnungsmechanismus des Injektors (16) nicht überwunden und der Injektor (16) nicht betätigt wird.
  7. Kraftfahrzeug mit einem System (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einem Verbrennungsmotor (10), umfassend mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr (14) verbundene Injektoren (16) und jeweilige Spulen (26), die zum Einbringen des Kraftstoffs in jeweilige Brennräume (18) des Verbrennungsmotors (10) dazu ausgelegt sind, die jeweiligen Injektoren (16) zu betätigen.
  8. Verfahren zum Vorwärmen eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor (10) eines Kraftfahrzeugs, wobei der Verbrennungsmotor (10) mehrere mit einem gemeinsamen Verteilerrohr (14) verbundene Injektoren (16) und jeweilige Spulen (26) aufweist, die zum Einbringen des Kraftstoffs in jeweilige Brennräume (18) des Verbrennungsmotors (10) dazu ausgelegt sind, die jeweiligen Injektoren (16) zu betätigen, wobei vor einem Starten des Verbrennungsmotors(10) - zumindest eine der Spulen (26) mit einem oszillierenden Ansteuerungssignal (32) angeregt wird, das einen eine Verlustwärme erzeugenden oszillierenden Stromfluss durch diese Spule (26) zur Folge hat, sodass die Verlustwärme einen im Injektor (16) aufgenommenen Kraftstoffanteil (28) erwärmt, ohne dass der Stromfluss eine Betätigung des betreffenden Injektors (16) bewirkt, - und/oder eine in und/oder am Verteilerrohr (14) des Verbrennungsmotors (10) angeordnete Heizeinrichtung (24) zum Erwärmen eines im Verteilerrohr (14) aufgenommenen Kraftstoffanteils (28) angesteuert wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregen der zumindest Spule (26) so lange erfolgt und/oder die Heizeinrichtung (24) so lange aktiviert bleibt, bis der betreffende Kraftstoffanteil (28) eine vorgegebene Temperatur erreicht hat.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Starten des Verbrennungsmotors (10) die zumindest eine Spule (26) in Phasen, in denen kein Kraftstoff in die Brennräume (18) befördert werden muss, mit dem oszillierenden Ansteuerungssignal (32) angeregt wird und/oder die Heizeinrichtung (24) aktiviert wird oder aktiviert bleibt.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE60307939T2 (de) 2002-07-19 2007-09-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota Hybridfahrzeug und Verfahren zum Erwärmen einer Brennkraftmaschine vor dem Startvorgang

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