DE102020117001A1

DE102020117001A1 - Injection device of an internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102020117001A1
Application number: DE102020117001.7A
Authority: DE
Inventors: Andre Casal Kulzer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2021-12-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei einem Zylinder (7) der Verbrennungskraftmaschine (2), welche eine Mehrzahl von Zylindern (5) umfasst, eine Direkteinspritzdüse (14) zur Zylindereinspritzung (ZE) von Kraftstoff in den Zylinder (7) und eine Kanaleinspritzdüse (17) zur Kanaleinspritzung (KE) von Kraftstoff stromauf des Einlassventils (9) zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist die Direkteinspritzdüse (14) in einer im Zylinderkopf (1) ausgebildeten ersten Aufnahmeöffnung (15) angeordnet, wobei die erste Aufnahmeöffnung (15) zwischen der Zündeinrichtung und dem Auslasskanal (10) oder zwischen dem Auslasskanal (10) und einem zwischen dem Kurbelgehäuse (6) und dem Zylinderkopf (1) ausgebildeten Dichtelement (16) angeordnet ist, oder die erste Aufnahmeöffnung (15) ist zwischen der Zündeinrichtung und dem Einlasskanal (8) oder zwischen dem Einlasskanal (8) und dem Dichtelement (16) angeordnet, und die Kanaleinspritzdüse (17) ist stromauf des Einlassventils (9) in einer zweiten Aufnahmeöffnung (18) angeordnet, wobei die zweite Aufnahmeöffnung (18) im Zylinderkopf (1) an den Einlasskanal (8) angrenzend angeordnet ist, und die Kanaleinspritzdüse (17) mit ihrer Düsenstrahlrichtung (19) dem Zylinder (7) zugewandt aufnehmbar ausgebildet ist, oder wobei die Kanaleinspritzdüse (17) mit ihrer Düsenstrahlrichtung (19) vom Zylinder (7) abgewandt aufnehmbar ausgebildet ist, oder wobei die zweite Aufnahmeöffnung (17) im Saugrohr (12) ausgebildet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to an injection device of an internal combustion engine, wherein a cylinder (7) of the internal combustion engine (2), which comprises a plurality of cylinders (5), a direct injection nozzle (14) for cylinder injection (ZE) of fuel into the cylinder (7) and a Channel injector (17) for channel injection (KE) of fuel upstream of the intake valve (9) is assigned. According to the invention, the direct injection nozzle (14) is arranged in a first receiving opening (15) formed in the cylinder head (1), the first receiving opening (15) being between the ignition device and the exhaust port (10) or between the exhaust port (10) and one between the crankcase (6) and the cylinder head (1) formed sealing element (16), or the first receiving opening (15) is arranged between the ignition device and the intake port (8) or between the intake port (8) and the sealing element (16), and the port injector (17) is arranged upstream of the intake valve (9) in a second receiving opening (18), the second receiving opening (18) being arranged in the cylinder head (1) adjacent to the intake port (8), and the port injector (17) having with its nozzle spray direction (19) facing the cylinder (7) so that it can be accommodated, or wherein the port injection nozzle (17) can be accommodated with its nozzle spray direction (19) facing away from the cylinder (7). r is formed, or wherein the second receiving opening (17) is formed in the intake manifold (12). Furthermore, the invention relates to a method for operating an internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.The invention relates to an injection device of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for operating an internal combustion engine according to the preamble of claim 5.

Einspritzvorrichtungen einer Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine sind grundsätzlich bekannt, da insbesondere Verbrennungskraftmaschinen in Form von Ottomotoren bzw. Fremdzünder, entwickelt und produziert werden. Zur Herbeiführung höherer Leistungen sind diese bevorzugt aufgeladen, insbesondere mit Hilfe eines Abgasturboladers. Zur Erzielung eines zündfähigen Gemisches, das heißt zur Bereitstellung großer Kraftstoffmengen aufgrund der mittels der Aufladung hohen geförderten Luftmengen, werden Kraftstoffeinspritzdüsen zur Bereitstellung der großen Kraftstoffmenge eingesetzt. Hierbei ergeben sich zu lösende Herausforderungen in Bezug auf Kraftstoffemissionen und Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine, da möglichst geringe Emissionen bei einer hohen Nennleistung zu erzielen sind. Der Einsatz einer so genannten Direkteinspritzung von Kraftstoff in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine und eine so genannte Kanaleinspritzung in ein Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine sowie ein für die Kombination der Direkteinspritzung und Kanaleinspritzung ausgebildetes Verfahren sind bekannt.Injection devices of an internal combustion engine and methods for operating an internal combustion engine are known in principle, since internal combustion engines in particular in the form of Otto engines or spark ignition are developed and produced. In order to achieve higher outputs, these are preferably charged, in particular with the aid of an exhaust gas turbocharger. In order to achieve an ignitable mixture, that is to say to provide large amounts of fuel due to the high amounts of air conveyed by means of the supercharging, fuel injection nozzles are used to provide the large amount of fuel. This results in challenges to be solved with regard to fuel emissions and nominal power of the internal combustion engine, since the lowest possible emissions are to be achieved with a high nominal power. The use of a so-called direct injection of fuel into a cylinder of the internal combustion engine and a so-called port injection in an intake manifold of the internal combustion engine as well as a method designed for the combination of direct injection and port injection are known.

So gehen aus den Offenlegungsschriften DE 10 2013 114 395 A1 , DE 10 2016 121 896 A1 , DE 10 2018 111 475 A1 und EP 3 015 692 A1 Einspritzvorrichtungen einer Verbrennungskraftmaschine hervor, wobei pro Zylinder der Verbrennungskraftmaschine ein Direkteinspritzinjektor und ein Saugrohrinjektor ausgebildet sind. Der Direkteinspritzinjektor spritzt Kraftstoff unter Hochdruck direkt in den Zylinder ein, wohingegen der Saugrohrinjektor Kraftstoff unter Niederdruck in ein Saugrohr einspritzt.So go out of the disclosure documents DE 10 2013 114 395 A1 , DE 10 2016 121 896 A1 , DE 10 2018 111 475 A1 and EP 3 015 692 A1 Injection devices of an internal combustion engine emerge, with a direct injection injector and an intake manifold injector being formed per cylinder of the internal combustion engine. The direct injection injector injects fuel under high pressure directly into the cylinder, whereas the intake manifold injector injects fuel under low pressure into an intake manifold.

Der Offenlegungsschrift DE 10 2015 120 883 A1 kann eine Einspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Hochdruck-Direkteinspritzung in einen Zylinder und einer Hochdruck-Kanaleinspritzung entnommen werden.The disclosure document DE 10 2015 120 883 A1 an injection device of an internal combustion engine with a high-pressure direct injection into a cylinder and a high-pressure port injection can be taken.

Der Offenlegungsschrift DE 10 2015 120 878 A1 ist eine Einspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine zu entnehmen, wobei eine Direkteinspritzung in einen Zylinder mit einer variablen Hochdruckeinspritzung und eine Kanaleinspritzung mit einem konstanten Hochdruck durchführbar ist, wobei eine Kanaleinspritzung in einem Ausstoßtakt in einem Kaltstartbetrieb und eine Direkteinspritzung in einem Ansaugtakt und einem Verdichtungstakt in einem Warmlaufbetrieb ausgeführt werden.The disclosure document DE 10 2015 120 878 A1 An injection device of an internal combustion engine can be seen in which a direct injection into a cylinder with a variable high pressure injection and a port injection with a constant high pressure can be carried out, where a port injection is carried out in an exhaust stroke in a cold start mode and a direct injection in an intake stroke and a compression stroke in a warm-up mode will.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine verbesserte Einspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines verbesserten Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine.The object of the present invention is to provide an improved injection device for an internal combustion engine. Another object of the invention is to provide an improved method for operating an internal combustion engine.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Die weitere Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by an injection device of an internal combustion engine having the features of claim 1. The further object is achieved by a method for operating an internal combustion engine having the features of claim 5. Advantageous refinements with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.

Eine erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Verbrennungskraftmaschine einen Motorblock mit einer Mehrzahl von Zylindern umfassend ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf aufweist, wobei der Zylinderkopf für einen Zylinder zumindest einen Einlasskanal mit einem den Einlasskanal öffnendes oder schließendes Einlassventil und einen Auslasskanal mit einem den Auslasskanal öffnendes oder schließendes Auslassventil aufweist, wobei der Einlasskanal durchströmbar mit einem stromauf des Einlassventils in einem Ansaugstrang der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Saugrohrs verbunden ist, und wobei dem Zylinder eine Direkteinspritzdüse zur Zylindereinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder und eine Kanaleinspritzdüse zur Kanaleinspritzung von Kraftstoff stromauf des Einlassventils zugeordnet ist, und wobei dem Zylinder eine im Zylinderkopf aufgenommene Zündeinrichtung zugeordnet ist zur Zündung des Kraftstoffs, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Direkteinspritzdüse im Zylinderkopf in einer ersten Aufnahmeöffnung angeordnet ist und die Kanaleinspritzdüse stromauf des Einlassventils in einer zweiten Aufnahmeöffnung angeordnet ist. Dabei sind zur effektiven Verbrennung des Kraftstoffes verschiedene Positionierungen der ersten Aufnahmeöffnung und der zweiten Aufnahmeöffnung vorzunehmen. So ist die erste Aufnahmeöffnung zwischen einer Zündeinrichtung und dem Auslasskanal oder zwischen dem Auslasskanal und einem zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf ausgebildeten Dichtelement angeordnet. Oder es ist die erste Aufnahmeöffnung zwischen der Zündeinrichtung und dem Einlasskanal oder zwischen dem Einlasskanal und dem Dichtelement angeordnet. Die zweite Aufnahmeöffnung, welche zur Aufnahme der Kanaleinspritzdüse vorgesehen ist, ist im Zylinderkopf an den Einlasskanal angrenzend angeordnet, und die Kanaleinspritzdüse ist mit ihrer Düsenstrahlrichtung dem Zylinder zugewandt oder vom Zylinder abgewandt aufnehmbar ausgebildet. Oder es ist die zweite Aufnahmeöffnung im Saugrohr ausgebildet. Bereits mit Hilfe der genannten Positionierungen und ihren in Abhängigkeit von Anforderungen an die Verbrennungskraftmaschine vorzunehmenden Kombinationen ist es möglich hohe Nennleistungen der Verbrennungskraftmaschine bei geringen Kraftstoffmengen und unter Realisierung geeigneter Gemischbildungseigenschaften, wie bspw. Tröpfchengröße, Spraytargeting, Wandbenetzung, usw., und einzuhaltender Emissionswerte zu erzielen.An injection device according to the invention of an internal combustion engine, the internal combustion engine having an engine block with a plurality of cylinders comprising a crankcase and a cylinder head, the cylinder head for a cylinder having at least one inlet channel with an inlet valve that opens or closes the inlet channel and one outlet channel with one that opens or closes the exhaust channel having a closing exhaust valve, wherein the inlet channel is connected to an intake manifold arranged upstream of the inlet valve in an intake manifold of the internal combustion engine, and wherein the cylinder is assigned a direct injection nozzle for cylinder injection of fuel into the cylinder and a channel injection nozzle for channel injection of fuel upstream of the inlet valve, and wherein an ignition device accommodated in the cylinder head is assigned to the cylinder for igniting the fuel, is characterized according to the invention s that the direct injection nozzle is arranged in the cylinder head in a first receiving opening and the port injection nozzle is arranged upstream of the inlet valve in a second receiving opening. In this case, the first receiving opening and the second receiving opening must be positioned differently for effective combustion of the fuel. The first receiving opening is arranged between an ignition device and the outlet channel or between the outlet channel and a sealing element formed between the crankcase and the cylinder head. Or the first receiving opening is arranged between the ignition device and the inlet channel or between the inlet channel and the sealing element. The second receiving opening, which is provided for receiving the port injector, is arranged in the cylinder head adjacent to the inlet port, and the Channel injection nozzle is designed so that its nozzle jet direction faces the cylinder or faces away from the cylinder. Or the second receiving opening is formed in the suction pipe. Already with the help of the above-mentioned positioning and the combinations to be made depending on the requirements of the internal combustion engine, it is possible to achieve high rated outputs of the internal combustion engine with low fuel quantities and with the implementation of suitable mixture formation properties, such as droplet size, spray targeting, wall wetting, etc., and emission values to be adhered to .

Eine bauraumoptimierte und kostengünstige Einspritzanlage ist geschaffen durch eine Förderung von Kraftstoff für beide Einspritzdüsen. Hierzu weisen die Direkteinspritzdüse und die Kanaleinspritzdüse eine gemeinsame Hochdruckpumpe auf. Das bedeutet weiter, dass die beiden Einspritzdüsen so genannte Hochdruckeinspritzdüsen sind, oder auch als Hochdruckinjektoren bezeichnet werden können. Somit besteht der Vorteil mit Hilfe zweier Hochdruckeinspritzdüsen pro Zylinder eine zur Erzielung geforderter Emissionswerte bei hoher Nennleistung bevorzugte Skalierung von Kraftstoffdurchsätzen bzw. -durchflüssen bereitstellen zu können. Das heißt, dass, da beide Einspritzdüsen Hochdruckeinspritzdüsen sind, eine benötigte Gesamtmenge Kraftstoff so auf die beiden Einspritzdüsen verteilt werden kann, damit die geforderten Emissionswerte bei geforderter hoher Nennleistung erzielt werden können.A space-saving and cost-effective injection system is created by delivering fuel for both injection nozzles. For this purpose, the direct injection nozzle and the duct injection nozzle have a common high-pressure pump. This also means that the two injection nozzles are so-called high-pressure injection nozzles, or can also be referred to as high-pressure injectors. Thus, there is the advantage of being able to provide a scaling of fuel throughputs or flow rates that is preferred to achieve the required emission values at high nominal power with the aid of two high-pressure injection nozzles per cylinder. This means that, since both injection nozzles are high-pressure injection nozzles, a required total amount of fuel can be distributed to the two injection nozzles in such a way that the required emission values can be achieved with the required high nominal power.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einspritzanlage weisen die Direkteinspritzdüse und die Kanaleinspritzdüse von zwei Zylindern eine gemeinsame Hochdruckpumpe auf, wodurch ein erforderlicher Bauraum für die Einspritzanlage sowie Herstellungskosten reduziert werden können, da eine Hochdruckpumpe für vier Einspritzdüsen genutzt werden kann. Weiter können der Bauraum und Herstellungskosten reduziert werden, sofern die Hochdruckpumpe in Form eines Pumpenmoduls ausgebildet, insbesondere in Form eines Hochdruckpumpenmoduls ausgebildet ist. Das heißt mit anderen Worten, dass für zwei Zylinder zur Kraftstoffversorgung unter Hochdruck eine Pumpenendstufe hinreichend ist.In a further embodiment of the injection system according to the invention, the direct injection nozzle and the duct injection nozzle of two cylinders have a common high-pressure pump, whereby the space required for the injection system and manufacturing costs can be reduced, since one high-pressure pump can be used for four injection nozzles. Furthermore, the installation space and manufacturing costs can be reduced if the high-pressure pump is designed in the form of a pump module, in particular in the form of a high-pressure pump module. In other words, one pump output stage is sufficient for two cylinders to supply fuel under high pressure.

Insgesamt weist die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung aufgrund zweier Einspritzdüsen pro Zylinder den Vorteil auf, dass Kraftstoffmengen zur Erzielung einer hohen Nennleistung dem Zylinder zugeführt werden können und kleine Kraftstoffmengen, bspw. im unteren Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine mit nur einer der beiden Einspritzdüsen erfolgen kann. In Abhängigkeit einer Anforderung an die Verbrennungskraftmaschine kann zwischen der Kanaleinspritzung und der Zylindereinspritzung gewählt werden.Overall, due to two injection nozzles per cylinder, the injection device according to the invention has the advantage that fuel quantities can be fed to the cylinder to achieve a high nominal output and small fuel quantities, for example in the lower load range of the internal combustion engine, can be carried out with only one of the two injection nozzles. Depending on a requirement placed on the internal combustion engine, a choice can be made between port injection and cylinder injection.

Des Weiteren besteht die Möglichkeit kleinere, und demgemäß kostengünstigere und möglicherweise eine verbesserte Qualität aufweisende Einspritzdüsen zu wählen, welche selbstredend dem erforderlichen Durchfluss der Kraftstoffmenge Rechnung tragen müssen. Somit könnten so genannte Garantie- und Kulanzkosten reduziert werden.Furthermore, there is the possibility of choosing smaller, and accordingly more cost-effective and possibly of improved quality injection nozzles, which of course have to take into account the required flow rate of the fuel quantity. In this way, so-called guarantee and goodwill costs could be reduced.

Verbessern lässt sich ebenso ein Verbrennungswirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine in ihrem Teillastbereich, da die Auswahl von zwei Einspritzdüsen mit kleinerem Durchfluss, im Vergleich zu einer einzigen Einspritzdüse mit einem entsprechend höheren Durchfluss und einer entsprechend größeren Größe, es ermöglichen kleinere Tröpfchen zu bilden und demgemäß eine verbesserte Gemischbildung herbeizuführen. Ebenso besteht die Möglichkeit im Teillastbereich oder in einem Teil des Teillastbereiches nur eine Einspritzdüse zu betreiben, wobei aufgrund der Reduzierung ihrer Größe ebenfalls eine verbesserte Gemischbildung mit ihren Vorteilen realisierbar ist.The combustion efficiency of the internal combustion engine can also be improved in its partial load range, since the selection of two injection nozzles with a smaller flow rate, compared to a single injection nozzle with a correspondingly higher flow rate and a correspondingly larger size, enables smaller droplets to be formed and, accordingly, an improved mixture formation bring about. There is also the possibility of operating only one injection nozzle in the partial load range or in a part of the partial load range, whereby an improved mixture formation with its advantages can also be achieved due to the reduction in its size.

Grundsätzlich gilt die verbesserte Gemischbildung aufgrund des Einsatzes von zwei Einspritzdüsen in Form der Hochdruckeinspritzdüsen auch für den Volllast- und Nennleistungsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine. Mit Hilfe der kleineren Einspritzdüsen können kleinere Tröpfchen gebildet werden, wodurch eine bevorzugte Gemischbildung herbeigeführt werden kann, um insbesondere Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine zu reduzieren. Dies ist ebenso relevant in einem stöchiometrischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zur Minimierung einer so genannten Kat-Exotherme, wodurch sich die Möglichkeit einer Steigerung einer fahrbaren Nennleistung ergeben könnte.In principle, the improved mixture formation due to the use of two injection nozzles in the form of high-pressure injection nozzles also applies to full-load and rated power operation of the internal combustion engine. With the help of the smaller injection nozzles, smaller droplets can be formed, as a result of which a preferred mixture formation can be brought about in order, in particular, to reduce raw emissions from the internal combustion engine. This is also relevant in stoichiometric operation of the internal combustion engine to minimize what is known as a catalytic converter exotherm, which could result in the possibility of increasing a drivable nominal power.

Der zweite Aspekt der Erfindung ist die Angabe eines verbesserten Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, wobei eine Einspritzvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4 ausgebildet sein kann und hierfür besonders geeignet ist. Jedoch kann es ebenso bei anderen Einspritzvorrichtungen eingesetzt werden, wobei die Verbrennungskraftmaschine einen Motorblock mit einer Mehrzahl von Zylindern umfassend ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf aufweist. Der Zylinderkopf besitzt für einen Zylinder zumindest einen Einlasskanal mit einem den Einlasskanal öffnendes oder schließendes Einlassventil und einen Auslasskanal mit einem den Auslasskanal öffnendes oder schließendes Auslassventil. Der Einlasskanal ist durchströmbar mit einem stromauf des Einlassventils in einem Ansaugstrang der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Saugrohr verbunden. Dem Zylinder ist eine Direkteinspritzdüse zur Zylindereinspritzung von Kraftstoff in den Zylinder und eine Kanaleinspritzdüse zur Kanaleinspritzung von Kraftstoff stromauf des Einlassventils zugeordnet. Erfindungsgemäß ist die Kanaleinspritzung über ein Arbeitsspiel des Zylinders ausgehend von einem Arbeitstakt des Arbeitsspiels der Zylindereinspritzung vorgelagert. Aufgrund der exakten Trennung der beiden Einspritzungen, das bedeutet, dass die Kanaleinspritzung beendet ist, bevor die Zylindereinspritzung erfolgt, kann ein verbessertes zündfähiges Gemisch zum Zeitpunkt der Zündung erzielt werden. Die Kanaleinspritzung erfolgt bevorzugt höchstens bis zu einem Ladungswechsel des Arbeitsspiels, bevorzugt bei einem geschlossenen Einlass des Zylinders. Somit kann die in das Saugrohr eingespritzte Kraftstoffmenge bereits vor dem Ansaugen mit einer im Saugrohr ausgebildeten Luftwelle verwirbelt werden um beim Öffnen des Einlassventils in den Zylinder gesaugt zu werden. Die mit Hilfe der zeitlich folgenden Zylindereinspritzung eingespritzte Kraftstoffmenge wird zwar zumindest teilweise bei geöffnetem Einlassventil, jedoch bevorzugt bei geschlossenem Auslassventil eingespritzt, so dass ein Entweichen während des Ladungswechsels über das Auslassventil vermieden ist. Des Weiteren erfolgt die Zylindereinspritzung während eines Ansaughubes und wird somit in den Zylinder hineingezogen. Insgesamt ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Durchmischung des aus dem eingespritzten Kraftstoff und der angesaugten Luft gebildeten Luft-Kraftstoffgemisches, wodurch eine effiziente Verbrennung herbeigeführt werden kann. Insgesamt ergeben sich aufgrund der vorgesehenen Hochdruckeinspritzungen und insbesondere bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtungen die vorstehend genannten Vorteile.The second aspect of the invention is the specification of an improved method for operating an internal combustion engine, wherein an injection device can be designed according to one of claims 1 to 4 and is particularly suitable for this. However, it can also be used in other injection devices, the internal combustion engine having an engine block with a plurality of cylinders including a crankcase and a cylinder head. For a cylinder, the cylinder head has at least one inlet duct with an inlet valve that opens or closes the inlet duct and one outlet duct with an outlet valve that opens or closes the outlet duct. The inlet channel is connected to an intake manifold arranged upstream of the inlet valve in an intake line of the internal combustion engine, such that there is a flow through it. A direct injection nozzle for cylinder injection of fuel into the cylinder and a duct injection nozzle for duct injection of fuel upstream of the inlet valve are assigned to the cylinder. According to the invention, the port injection is preceded by a working cycle of the cylinder based on a working cycle of the working cycle of the cylinder injection. Due to the exact separation of the two injections, which means that the port injection is ended before the cylinder injection takes place, an improved ignitable mixture can be achieved at the time of ignition. The port injection preferably takes place at most up to a gas exchange of the work cycle, preferably with a closed inlet of the cylinder. Thus, the amount of fuel injected into the intake manifold can be swirled with an air wave formed in the intake manifold before the intake, in order to be drawn into the cylinder when the intake valve is opened. The amount of fuel injected with the aid of the chronologically following cylinder injection is at least partially injected with the inlet valve open, but preferably with the outlet valve closed, so that escape via the outlet valve during the gas exchange is avoided. Furthermore, the cylinder injection takes place during an intake stroke and is thus drawn into the cylinder. Overall, there is a significant improvement in the intermixing of the air-fuel mixture formed from the injected fuel and the sucked-in air, as a result of which efficient combustion can be brought about. Overall, the high-pressure injections provided and, in particular, when the injection devices according to the invention are used, result in the advantages mentioned above.

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 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. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Es zeigen:

1 in einem Querschnitt einen Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung mit Varianten, und
2 in einer Prinzipdarstellung Ansteuerungsvarianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine über einem Arbeitsspiel eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine.

Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and on the basis of the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without the scope of Invention to leave. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference symbols. Show it:

1 in a cross section a cylinder head of an internal combustion engine with an injection device according to the invention with variants, and
2 in a schematic diagram of control variants of a method according to the invention for operating an internal combustion engine over a working cycle of a cylinder of the internal combustion engine.

Ein gemäß 1 ausgebildeter Zylinderkopf 1 einer Verbrennungskraftmaschine 2 weist eine erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung 3 auf. Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung 3 ist in verschiedenen Varianten in 1 abgebildet. Die Verbrennungskraftmaschine 2 weist einen Motorblock 4 mit einer Mehrzahl von Zylindern 5, umfassend ein Kurbelgehäuse 6 und den Zylinderkopf 1 auf. Der Zylinderkopf 1 besitzt für jeden Zylinder 6 der Mehrzahl von Zylinder 5 zumindest einen Einlasskanal 8 mit einem den Einlasskanal 8 öffnendes oder schließendes Einlassventil 9 und einen Auslasskanal 10 mit einem den Auslasskanal 10 öffnendes oder schließendes Auslassventil 11. Dem einzelnen Zylinder 7 könnten ebenso zwei oder mehr Einlasskanäle 8 mit je einem Einlassventil 9 und/oder zwei oder mehr Auslasskanäle 10 mit je einem Auslassventil 11 zugeordnet sein.A according to 1 trained cylinder head 1 an internal combustion engine 2 has an injection device according to the invention 3 on. The injection device according to the invention 3 is available in different variants in 1 pictured. The internal combustion engine 2 has an engine block 4th with a plurality of cylinders 5 , comprising a crankcase 6th and the cylinder head 1 on. The cylinder head 1 owns for each cylinder 6th the plurality of cylinders 5 at least one inlet port 8th with one the inlet port 8th opening or closing inlet valve 9 and an exhaust port 10 with one the exhaust port 10 opening or closing exhaust valve 11th . The single cylinder 7th could also have two or more inlet ports 8th with one inlet valve each 9 and / or two or more outlet channels 10 with one outlet valve each 11th be assigned.

Der Einlasskanal 8 ist durchströmbar mit einem Saugrohr 12 der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden, wobei das Saugrohr 12 einem Ansaugstrang 13 der Verbrennungskraftmaschine 2 zugeordnet ist, welcher durchströmbar mit dem Zylinderkopf 1 verbunden ist. Der Ansaugstrang 13 der beispielhaften Verbrennungskraftmaschine 2 weist stromab eines nicht näher dargestellten Luftfilters einen nicht näher dargestellten durchströmbaren Frischluftabschnitt eines nicht näher dargestellten Abgasturboladers auf, dessen im Frischluftabschnitt drehbar aufgenommenes Verdichterrad drehfest mit einem Turbinenrad, welches in einem nicht näher dargestellten Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 2 durchströmbar aufgenommenen Abgasführungsabschnitt drehbar aufgenommen ist auf. Mit anderen Worten gesagt ist der Verbrennungskraftmaschine 2 ein Abgasturbolader zugeordnet.The inlet port 8th can be flown through with a suction tube 12th the internal combustion engine 2 connected, the suction pipe 12th an intake manifold 13th the internal combustion engine 2 is assigned, which can be flown through with the cylinder head 1 connected is. The intake manifold 13th the exemplary internal combustion engine 2 has downstream of an air filter, not shown in detail, a not shown flowable fresh air section of an exhaust gas turbocharger, not shown, whose compressor wheel rotatably accommodated in the fresh air section is rotatably fixed with a turbine wheel, which is in a not shown exhaust tract of the internal combustion engine 2 The exhaust gas guide section, which can be flown through, is rotatably received. In other words, it is the internal combustion engine 2 assigned to an exhaust gas turbocharger.

Jedem Zylinder 7 ist eine Direkteinspritzdüse 14, bestehend aus einem Düsenkörper und einer Düsennadel, zur direkten Einspritzung von Kraftstoff in den Zylinder 7 zugeordnet. Die Direkteinspritzdüse 14 ist in einer an den Auslasskanal 10 angrenzend ausgebildeten ersten Aufnahmeöffnung 15 des Zylinderkopfes 1 angeordnet, wobei die erste Aufnahmeöffnung 15, und somit die Direkteinspritzdüse 14, zwischen einer nicht näher dargestellten Zündeinrichtung und dem Auslasskanal 10, in dieser Variante ist die Direkteinspritzdüse 14 mit einer durchgezogenen Linie gezeichnet, positioniert ist. Oder es kann die erste Aufnahmeöffnung 15, und somit die Direkteinspritzdüse 14, zwischen dem Auslasskanal 10 und einem zwischen dem Kurbelgehäuse 6 und dem Zylinderkopf 1 ausgebildeten Dichtelement 16 angeordnet ist, diese Variante ist punktiert in 1 eingezeichnet. Ebenso kann die Direkteinspritzdüse 14 in einer an den Einlasskanal 8 angrenzenden ersten Aufnahmeöffnung 15 angeordnet sein, wobei die erste Aufnahmeöffnung 15 in dieser Variante im Zylinderkopf 1 zwischen der nicht näher dargestellten Zündeinrichtung und dem Einlasskanal 8, wie es strichpunktiert abgebildet ist, oder sie kann zwischen dem Einlasskanal 8 und dem Dichtelement 16 angeordnet sein, wobei in dieser Variante die Direkteinspritzdüse 14 gestrichelt abgebildet ist.Every cylinder 7th is a direct injection nozzle 14th , consisting of a nozzle body and a nozzle needle, for direct injection of fuel into the cylinder 7th assigned. The direct injection nozzle 14th is in one to the exhaust port 10 adjoiningly formed first receiving opening 15th of the cylinder head 1 arranged, the first receiving opening 15th , and thus the direct injection nozzle 14th , between an ignition device (not shown in detail) and the outlet duct 10 , in this variant is the direct injection nozzle 14th drawn with a solid line, is positioned. Or it can be the first receiving opening 15th , and thus the direct injection nozzle 14th , between the exhaust port 10 and one between the crankcase 6th and the cylinder head 1 trained sealing element 16 is arranged, this variant is dotted in 1 drawn. The direct injection nozzle can also 14th in one to the inlet port 8th adjacent first receiving opening 15th be arranged, the first receiving opening 15th in this variant in the cylinder head 1 between the not shown Ignition device and the inlet duct 8th as shown in phantom, or it can be between the inlet port 8th and the sealing element 16 be arranged, the direct injection nozzle in this variant 14th is shown in dashed lines.

Des Weiteren ist jedem Zylinder 7 eine Kanaleinspritzdüse 17 zugeordnet, sodass der Kraftstoff mit Hilfe der Kanaleinspritzdüse 17 stromauf des Einlassventils 9 in das Saugrohr 12 oder in den Einlasskanal 8 gespritzt werden kann. Dabei kann in einer Variante der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung 3, welche mit einer durchgezogenen Linie abgebildet ist, eine der Kanaleinspritzdüse 17 zuzuordnende zweite Aufnahmeöffnung 18 im Zylinderkopf 1 an das Einlassventil 9 angrenzend ausgebildet sein, wobei die zweite Aufnahmeöffnung 18 so ausgerichtet ist, dass eine Düsenstrahlrichtung 19 der Kanaleinspritzdüse 17 einer Brennkammer 20 des Zylinders 7 zugewandt ausgebildet ist. In einer weiteren Variante ist die Kanaleinspritzdüse 17 in die an das Einlassventil 9 angrenzend ausgebildeten zweite Aufnahmeöffnung 18, welche im Einlasskanal 8 ausgebildet ist, aufgenommen, wobei sie so angeordnet ist, dass die Düsenstrahlrichtung 19 von der Brennkammer 20 abgewandt ausgebildet ist. Diese Variante ist punktiert abgebildet. In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung 3, welche strichpunktiert illustriert ist, ist die Kanaleinspritzdüse 17 in der zweiten Aufnahmeöffnung 8 angeordnet, welche im Saugrohr 12 ausgebildet ist, wobei die Düsenstrahlrichtung 19 der Brennkammer 20 zugewandt ausgebildet ist. Ebenso könnte die zweite Aufnahmeöffnung 18 im Saugrohr 12 auch so ausgeführt sein, dass die Düsenstrahlrichtung 19 von der Brennkammer 20 abgewandt ausgerichtet ist.Furthermore is every cylinder 7th a port injector 17th assigned so that the fuel using the port injector 17th upstream of the inlet valve 9 into the suction pipe 12th or in the inlet port 8th can be injected. In one variant of the injection device according to the invention 3 , which is shown with a solid line, one of the port injector 17th second receiving opening to be assigned 18th in the cylinder head 1 to the inlet valve 9 be formed adjacent, the second receiving opening 18th is oriented so that a nozzle jet direction 19th the port injector 17th a combustion chamber 20th of the cylinder 7th is trained facing. In a further variant is the duct injector 17th in the to the inlet valve 9 adjoiningly formed second receiving opening 18th , which in the inlet port 8th is formed, received, being arranged so that the nozzle jet direction 19th from the combustion chamber 20th is designed facing away. This variant is shown dotted. In a further variant of the injection device according to the invention 3 , which is illustrated in phantom, is the port injector 17th in the second receiving opening 8th arranged, which in the suction pipe 12th is formed, the nozzle jet direction 19th the combustion chamber 20th is trained facing. The second receiving opening could likewise 18th in the intake manifold 12th also be designed so that the nozzle jet direction 19th from the combustion chamber 20th facing away.

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung 3 zeichnet sich weiter dadurch aus, dass die Direkteinspritzdüse 14 und die Kanaleinspritzdüse 17 eine gemeinsame nicht näher dargestellte Hochdruckpumpe aufweisen, welche zur Kraftstoffversorgung der Einspritzdüsen 14, 17 unter Hochdruck ausgebildet ist. Die Hochdruckpumpe des vorliegenden Ausführungsbeispiels dient der Versorgung der Einspritzdüsen 14, 17 von zwei Zylindern 7, ist somit zur Versorgung von insgesamt vier Einspritzdüsen 14, 17 ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass bei einer sechs Zylinder aufweisenden Verbrennungskraftmaschine 2 drei Hochdruckpumpen erforderlich sind zur Versorgung der insgesamt zwölf Einspritzdüsen 14, 17.The injection device according to the invention 3 is further characterized by the fact that the direct injection nozzle 14th and the port injector 17th have a common high-pressure pump, not shown, which is used to supply fuel to the injection nozzles 14th , 17th is formed under high pressure. The high pressure pump of the present embodiment is used to supply the injection nozzles 14th , 17th of two cylinders 7th , is thus to supply a total of four injection nozzles 14th , 17th educated. In other words, that is, in the case of an internal combustion engine having six cylinders 2 three high-pressure pumps are required to supply a total of twelve injection nozzles 14th , 17th .

Die Hochdruckpumpe ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Form eines Pumpenmoduls bzw. einer Pumpenstufe einer mehrstufigen Pumpe ausgeführt, welches auch als Hochdruckstufenpumpenmodul bezeichnet werden kann. Sie könnte jedoch auch in Form einer eigenständigen Hochdruckpumpe ausgebildet sein.In the present exemplary embodiment, the high-pressure pump is designed in the form of a pump module or a pump stage of a multi-stage pump, which can also be referred to as a high-pressure stage pump module. However, it could also be designed in the form of an independent high-pressure pump.

In 2 sind in einer Prinzipdarstellung Ansteuerungsvarianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens über einem Arbeitsspiel des Zylinders 7 der Verbrennungskraftmaschine 2 abgebildet. Ein Arbeitsspiel eines 4-Takt-Motors, wie es die Verbrennungskraftmaschine 2 ist, umfasst einen Ansaugtakt 21, einen Verdichtungstakt 22, einen Arbeitstakt 23 und einen Ausschubtakt 24. Im Ansaugtakt 21 wird bei überwiegend geöffnetem Einlassventil 9 Ladung in Form von Frischluft oder einem Frischluft-Abgasgemisch, bspw. bei einer Abgasrückführung, oder einem Frischluft-Kraftstoffgemisch von einem im Zylinder 7 nicht näher dargestellten oszillierenden Kolben durch seine Bewegung ausgehend von einem so genannten oberen Totpunkt OT zu einem so genannten unteren Totpunkt UT angesaugt. Der obere Totpunkt OT ist durch eine Maximalstellung des Kolbens dem Zylinderkopf 1 am nächsten zugewandt stehend gekennzeichnet, somit die dem Zylinderkopf 1 maximal nahestehende Position des Kolbens, und der untere Totpunkt UT ist durch die vom Zylinderkopf maximal entfernteste Position des Kolbens ausgebildet.In 2 are in a schematic diagram control variants of a method according to the invention over a working cycle of the cylinder 7th the internal combustion engine 2 pictured. A work cycle of a 4-stroke engine, like the internal combustion engine 2 is, includes an intake stroke 21 , a compression stroke 22nd , one work cycle 23 and an extension cycle 24 . In the intake stroke 21 is when the inlet valve is mostly open 9 Charge in the form of fresh air or a fresh air / exhaust gas mixture, for example in the case of exhaust gas recirculation, or a fresh air / fuel mixture from one in the cylinder 7th oscillating piston, not shown in detail, due to its movement starting from what is known as a top dead center OT to a so-called bottom dead center UT sucked in. The top dead center OT is by a maximum position of the piston the cylinder head 1 marked closest to the cylinder head 1 maximum closest position of the piston, and the bottom dead center UT is formed by the position of the piston furthest away from the cylinder head.

Der Verdichtungstakt 22 zeichnet sich durch die Bewegung des Kolbens ausgehend vom unteren Totpunkt UT zum oberen Totpunkt OT aus, wobei die im Zylinder vorliegende Ladung verdichtet wird. Dem Verdichtungstakt 22 folgt der Arbeitstakt 23, welcher sich durch eine Zündung der Ladung auszeichnet. Dies erfolgt bei einem Selbstzünder mit Hilfe des Verdichtungstaktes, im vorliegenden Ausführungsbeispiel, das die Verbrennungskraftmaschine 2 in Form eines Fremdzünders ausgebildet aufweist, durch die Zündeinrichtung, welche in Form einer Zündkerze ausgeführt ist. Aufgrund eines durch die Zündung ansteigenden Druckes im Zylinder 7 wird der Kolben in Richtung des unteren Totpunktes UT gedrückt. Der auf den Arbeitstakt 23 folgende Ausschubtakt 24 dient einem Ausschieben der verbrannten oder zumindest teilweise verbrannten Ladung aus dem Zylinder 7, wobei das Auslassventil 11 geöffnet ist, und wobei der Kolben am Ende des Ausschubtaktes 24 wieder seinen oberen Totpunkt OT erreicht.The compression stroke 22nd is characterized by the movement of the piston starting from bottom dead center UT to top dead center OT off, compressing the charge in the cylinder. The compression stroke 22nd the work cycle follows 23 , which is characterized by an ignition of the charge. In the case of a compression-ignition engine, this takes place with the aid of the compression cycle, which in the present exemplary embodiment is the internal combustion engine 2 in the form of an external igniter, by the ignition device, which is in the form of a spark plug. Due to the pressure in the cylinder increasing due to the ignition 7th the piston moves towards bottom dead center UT pressed. The one on the work cycle 23 following extension cycle 24 serves to push the burned or at least partially burned charge out of the cylinder 7th , the exhaust valve 11th is open, and the piston at the end of the exhaust stroke 24 back to its top dead center OT achieved.

In 2 sind so genannte Ventilhubkurven 25 eingezeichnet, wobei die Ventilhubkurve 25 während des Ausschubtaktes 24 die Ventilhubkurve 25 des Auslassventils 11 und die Ventilhubkurve 25 während des Ansaugtaktes 21 die Ventilhubkurve 25 des Einlassventils 9 ist. Die abgebildeten Ventilhubkurven 25 sind ohne eine Überschneidung dargestellt, wobei jedoch grundsätzlich zur Erzielung eines möglichst vollkommenen Ladungswechsels im Zylinder 7 eine Überschneidung der Ventilhubkurven 25 im Bereich des zwischen dem Ausschubtakt 24 und dem Ansaugtakt 21 ausgebildeten oberen Totpunktes OT, welcher auch als so genannter Ladungswechsel-OT LOT bezeichnet ist. Das bedeutet, dass das Auslassventil 11 in dem Ansaugtakt 21 schließt und das Einlassventil 9 bereits während des Ausschubtaktes 24 geöffnet ist. Die tatsächlichen so genannten Steuerzeiten der Ventile 9, 11 sind für die Verbrennungskraftmaschine 2 spezifisch und könnten mit Hilfe einer so genannten, nicht näher dargestellten Steuerzeitenverstellungseinrichtung geändert werden.In 2 are so-called valve lift curves 25th drawn, with the valve lift curve 25th during the extension cycle 24 the valve lift curve 25th of the exhaust valve 11th and the valve lift curve 25th during the intake stroke 21 the valve lift curve 25th of the inlet valve 9 is. The illustrated valve lift curves 25th are shown without an overlap, but basically to achieve a gas exchange in the cylinder that is as perfect as possible 7th an overlap of the valve lift curves 25th in the area between the extension cycle 24 and the intake stroke 21 trained top dead center OT , which is also known as the so-called gas exchange OT LOT is designated. That means the exhaust valve 11th in the intake stroke 21 closes and that Inlet valve 9 already during the extension cycle 24 is open. The actual so-called control times of the valves 9 , 11th are for the internal combustion engine 2 specific and could be changed with the help of a so-called, not shown timing adjustment device.

Der auf den so genannten Ladungswechsel-OT LOT folgende obere Totpunkt OT, kann als so genannter Zünd-OT ZOT bezeichnet werden, da dieser obere Totpunkt OT der obere Totpunkt OT des Kolbens kurz vor oder während der Zündung bzw. Verbrennung der Ladung ist. Ein Zündzeitpunkt der Ladung kann dem Zünd-OT ZOT entsprechen, dies ist jedoch nicht zwingend, da in Abhängigkeit einer Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 die Zündzeitpunkte einzelner Betriebspunkte zur Herbeiführung eines zu bevorzugenden Drehmomentes und/oder einer bevorzugten Leistung und/oder einer bevorzugten Emission, etc. variieren.The one on the so-called gas exchange OT LOT following top dead center OT , can be called ignition OT ZOT are designated because this top dead center OT the top dead center OT of the piston is just before or during the ignition or combustion of the charge. An ignition point of the charge can be the ignition TDC ZOT correspond, but this is not mandatory because it depends on a load and speed of the internal combustion engine 2 the ignition times of individual operating points to bring about a preferred torque and / or a preferred power and / or a preferred emission, etc. vary.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kanaleinspritzung KE mit Hilfe der Kanaleinspritzdüse 17 über das Arbeitsspiel AS ausgehend vom Arbeitstakt 23 des Arbeitsspiel AS einer Zylindereinspritzung ZE mit Hilfe der Direkteinspritzdüse 14 vorgelagert ist. Das heißt mit anderen Worten, dass die Zylindereinspritzung ZE bei im Wesentlichen geschlossenem Einlasskanal 8 und die Zylindereinspritzung ZE bei im Wesentlichen geschlossenem Auslasskanal 10 erfolgt.The method according to the invention is characterized in that a duct injection KE with the help of the duct injector 17th about the work cycle AS based on the work cycle 23 of the work cycle AS a cylinder injection ZE with the help of the direct injection nozzle 14th is upstream. In other words, that means cylinder injection ZE with the inlet port essentially closed 8th and cylinder injection ZE with the outlet channel essentially closed 10 he follows.

Die mit Hilfe der Kanaleinspritzdüse 17 durchgeführte der Kanaleinspritzung KE erfolgt in einem Kurbelwinkelbereich des Arbeitsspiels AS ausgehend von dem oberen Totpunkt OT des Arbeitstaktes 23, auch als Zünd-OT ZOT bezeichnet, bis höchstens zu dem oberen Totpunkt OT des Ansaugtaktes 21, auch als Ladungswechsel-OT LOT bezeichnet, erfolgt. Bevorzugt ist jedoch ein Beginn 26 der Kanaleinspritzung KE in einer dem unteren Totpunkt UT nahen Position des Kolbens zu legen. Eine bevorzugte Variante der Kanaleinspritzung KE ist mit einer durchgezogenen Linie abgebildet, wobei ihr Beginn 26 ca. 45°KW nach dem unteren Totpunkt UT des Ausschubtaktes und ihr Ende 27 ca. 22 °KW vor dem Ladungswechsel-OT LOT ist.The with the help of the duct injector 17th performed the port injection KE takes place in a crank angle range of the work cycle AS starting from the top dead center OT of the work cycle 23 , also as Zünd-OT ZOT referred to, up to the top dead center at the most OT of the intake stroke 21 , also as gas exchange OT LOT designated, takes place. However, a start is preferred 26th the port injection KE in one of the bottom dead center UT close position of the piston. A preferred variant of the port injection KE is shown with a solid line, with its beginning 26th approx. 45 ° CA after bottom dead center UT of the extension cycle and its end 27 approx. 22 ° CA before the gas exchange OT LOT is.

Zwischen der Kanaleinspritzung KE und der Zylindereinspritzung ZE ist eine Einspritzpause Dt ausgebildet. Das heißt mit anderen Worten, dass die Einspritzungen KE, ZE sich in einem Arbeitsspiel AS weder überschneiden noch unmittelbar aneinander angrenzend ausgeführt werden, sondern dass zwischen dem Ende 27 der Kanaleinspritzung KE und dem Beginn 26 der Zylindereinspritzung ZE ein Zeitabschnitt gekennzeichnet durch die Einspritzpause Dt vorliegt, in der keine Einspritzung somit weder die Kanaleinspritzung KE noch die Zylindereinspritzung ZE durchgeführt werden.Between port injection KE and cylinder injection ZE is an injection pause German educated. In other words, that means that the injections KE , ZE in a work cycle AS neither overlap nor are executed immediately adjacent to each other, but that between the end 27 the port injection KE and the beginning 26th the cylinder injection ZE a period of time characterized by the injection pause German is present, in which no injection, thus neither the port injection KE nor the cylinder injection ZE be performed.

Die Zylindereinspritzung ZE in den Zylinder 7 mit Hilfe der Direkteinspritzdüse 14 erfolgt in einem Kurbelwinkelbereich des Arbeitsspiels AS ausgehend vom oberen Totpunkt OT eines Saugtaktes 21, welcher auch als Ladungswechsel-OT LOT bezeichnet ist, bis höchstens zu dem oberen Totpunkt OT eines Arbeitstaktes 23, welcher auch als Zünd-OT ZOT bezeichnet ist. In einer Variante, welche gestrichelt eingezeichnet ist, ist die Zylindereinspritzung ZE in Form einer Mehrfacheinspritzung ME ausgebildet, wobei zwischen einzelnen Einzeleinspritzungen 28 der Mehrfacheinspritzung ME eine weitere Einspritzpause Dt_M ausgebildet ist.The cylinder injection ZE in the cylinder 7th with the help of the direct injection nozzle 14th takes place in a crank angle range of the work cycle AS starting from top dead center OT of a suction cycle 21 , which is also called gas exchange OT LOT is designated, up to at most the top dead center OT of a work cycle 23 , which is also called Zünd-OT ZOT is designated. In one variant, which is shown in dashed lines, there is cylinder injection ZE in the form of multiple injection ME formed, with between individual individual injections 28 of multiple injection ME another injection pause Dt _M is trained.

Die Zylindereinspritzung ZE in den Zylinder 7 mit Hilfe der Direkteinspritzdüse 14 erfolgt bevorzugt in einem Kurbelwinkelbereich des Arbeitsspiels AS während des Ansaugtaktes 21, oder mit anderen Worten ausgehend von dem oberen Totpunkt OT des Ansaugtaktes 21 bzw. dem Ladungswechsel-OT LOT bis höchstens zu dem unteren Totpunkt UT des Ansaugtaktes 21.The cylinder injection ZE in the cylinder 7th with the help of the direct injection nozzle 14th preferably takes place in a crank angle range of the work cycle AS during the intake stroke 21 , or in other words starting from the top dead center OT of the intake stroke 21 or the gas exchange OT LOT up to the bottom dead center at most UT of the intake stroke 21 .

Die Einspritzdüsen 14, 17 von zwei Zylindern 7 werden von einer gemeinsamen Hochdruckpumpe, dem Hochdruckstufenpumpenmodul, versorgt.The injectors 14th , 17th of two cylinders 7th are supplied by a common high-pressure pump, the high-pressure stage pump module.

Der in den Zylinder 7 für ein Arbeitsspiel AS einzuspritzende Gesamtkraftstoff ist auf die beiden Einspritzdüsen 17, 14 des Zylinders 7 aufzuteilen, wobei ein erster Kraftstoffteil des Gesamtkraftstoffs der Kanaleinspritzung KE und ein zweiter Kraftstoffteil des Gesamtkraftstoffs der Zylindereinspritzung ZE zugeordnet ist. Ein Verhältnis des ersten Kraftstoffteils zu dem zweiten Kraftstoffteil kann Werte zwischen 10% : 90% bis 10% : 90% jeweils bezogen auf den Gesamtkraftstoff mit einem Wert von 100% annehmen. Bevorzugt sind Verhältnisse mit Werten zwischen 30% : 70% bis 70% : 30% einzustellen.The one in the cylinder 7th for a work cycle AS Total fuel to be injected is on the two injectors 17th , 14th of the cylinder 7th split, with a first fuel portion of the total fuel of the port injection KE and a second fuel fraction of the total fuel of the cylinder injection ZE assigned. A ratio of the first fuel part to the second fuel part can assume values between 10%: 90% to 10%: 90% in each case based on the total fuel with a value of 100%. It is preferable to set ratios with values between 30%: 70% to 70%: 30%.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: ZylinderkopfCylinder head
22: VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
33: EinspritzvorrichtungInjector
44th: MotorblockEngine block
55: Mehrzahl von ZylinderPlurality of cylinders
66th: KurbelgehäuseCrankcase
77th: Zylindercylinder
88th: EinlasskanalInlet port
99: EinlassventilInlet valve
1010: AuslasskanalOutlet duct
1111th: Auslassventiloutlet valve
1212th: SaugrohrSuction pipe
1313th: AnsaugstrangIntake manifold
1414th: DirekteinspritzdüseDirect injection nozzle
1515th: Erste AufnahmeöffnungFirst receiving opening
1616: DichtelementSealing element
1717th: KanaleinspritzdüsePort injector
1818th: zweite Aufnahmeöffnungsecond receiving opening
1919th: DüsenstrahlrichtungNozzle jet direction
2020th: BrennkammerCombustion chamber
2121: AnsaugtaktIntake stroke
2222nd: VerdichtungstaktCompression stroke
2323: ArbeitstaktWork cycle
2424: AusschubtaktExtension cycle
2525th: VentilhubkurveValve lift curve
2626th: BeginnBeginning
2727: Endeend
2828: Einzeleinspritzung Single injection
ASAS: ArbeitsspielWork cycle
KEKE: KanaleinspritzungPort injection
LOTLOT: Ladungswechsel-OTGas exchange TDC
MEME: MehrfacheinspritzungMultiple injection
OTOT: Oberer TotpunktTop Dead Center
UTUT: unterer Totpunktbottom dead center
ZEZE: ZylindereinspritzungCylinder injection
ZOTZOT: Zünd-OTIgnition TDC
DtGerman: EinspritzpauseInjection pause
DtMDtM: weitere Einspritzpausefurther injection pause

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013114395 A1 [0003]
DE 102016121896 A1 [0003]
DE 102018111475 A1 [0003]
EP 3015692 A1 [0003]
DE 102015120883 A1 [0004]
DE 102015120878 A1 [0005]

Claims

Injection device of an internal combustion engine, the internal combustion engine (2) having an engine block (4) with a plurality of cylinders (5) comprising a crankcase (6) and a cylinder head (1), the cylinder head (1) for at least one cylinder (7) an inlet channel (8) with an inlet valve (9) that opens or closes the inlet channel (8) and an outlet channel (10) with an outlet valve (11) that opens or closes the outlet channel (10), wherein the inlet channel (8) can be flown through with a upstream of the inlet valve (9) in an intake line (13) of the internal combustion engine (2) arranged intake pipe (12), and wherein the cylinder (7) a direct injection nozzle (14) for cylinder injection (ZE) of fuel into the cylinder (7) and a channel injection nozzle (17) for the channel injection (KE) of fuel is assigned upstream of the inlet valve (9), and wherein the cylinder (7) has an ignition received in the cylinder head (1) device is assigned for igniting the fuel, characterized in that - the direct injection nozzle (14) is arranged in a first receiving opening (15) formed in the cylinder head (1), the first receiving opening (15) between the ignition device and the outlet channel (10) or between the outlet duct (10) and a sealing element (16) formed between the crankcase (6) and the cylinder head (1), or that the first receiving opening (15) is between the ignition device and the inlet duct (8) or between the inlet duct (8) and the sealing element (16) is arranged, and wherein - the channel injection nozzle (17) is arranged upstream of the inlet valve (9) in a second receiving opening (18), the second receiving opening (18) in the cylinder head (1) to the Inlet channel (8) is arranged adjacent, and the channel injection nozzle (17) is designed to be received with its nozzle jet direction (19) facing the cylinder (7), or the channel injection Itz nozzle (17) is designed to be receivable with its nozzle jet direction (19) facing away from the cylinder (7), or wherein the second receiving opening (17) is formed in the suction pipe (12).

Injector according to Claim 1 , characterized in that the direct injection nozzle (14) and the duct injection nozzle (17) have a common high-pressure pump.

Injector according to Claim 2 , characterized in that the direct injection nozzle (14) and the duct injection nozzle (17) of two cylinders (7) have a common high-pressure pump.

Injector according to Claim 2 or 3 , characterized in that the high pressure pump is designed in the form of a pump module.

Method for operating an internal combustion engine, the internal combustion engine (2) having an engine block (4) with a plurality of cylinders (5) comprising a crankcase (6) and a cylinder head (1), the cylinder head (1) for a cylinder (7 ) has at least one inlet channel (8) with an inlet valve (9) that opens or closes the inlet channel (8) and one outlet channel (10) with an outlet valve (11) that opens or closes the outlet channel (10), the inlet channel (8) being flowable is connected to an intake manifold (12) arranged upstream of the intake valve (9) in an intake line (13) of the internal combustion engine (2), and wherein the cylinder (7) has a direct injection nozzle (14) for cylinder injection (ZE) of fuel into the cylinder ( 7) and a duct injection nozzle (17) for duct injection (KE) of fuel is assigned upstream of the inlet valve (9), characterized in that the duct injection (KE) via an A Working cycle (AS) of the cylinder (7) based on a working cycle (23) of the working cycle (AS) cylinder injection (ZE) is upstream.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the port injection (KE) takes place in a crank angle range of the work cycle (AS) starting from a top dead center (OT; ZOT) of the work cycle (23) up to a maximum of a top dead center (OT; LOT) of an intake cycle (21) .

Procedure according to Claim 6 , characterized in that the port injection (KE) takes place in a crank angle range of the work cycle (AS) starting from a bottom dead center (UT) of the work cycle (23) up to a maximum of top dead center (OT; LOT) of the intake cycle (21).

Method according to one of the Claims 5 until 7th , characterized in that the cylinder injection (ZE) takes place in a crank angle range of the work cycle (KE) starting from a top dead center (OT; LOT) of an intake stroke (21) up to at most a top dead center (OT; ZOT) of a work stroke (23) .

Procedure according to Claim 8 , characterized in that the cylinder injection (ZE) takes place in a crank angle range of the work cycle (AS) starting from the top dead center (OT; LOT) of the intake stroke (21) up to a maximum of a top dead center (OT; ZOT) of a work stroke (23) in the form of a multiple injection (ME).

Procedure according to Claim 8 or 9 , characterized in that the cylinder injection (ZE) takes place in a crank angle range of the work cycle (AS) starting from the top dead center (OT; LOT) of an intake stroke (21) up to a maximum of a bottom dead center (BDC) of the intake stroke (21).

Method according to one of the Claims 5 until 10 , characterized in that an injection pause (Dt) is formed between one end (27) of the port injection (KE) and a start (26) of the cylinder injection (ZE).

Method according to one of the Claims 9 until 11th , characterized _{in that a further injection pause (Dt M} ) is formed between individual injections (28) of the multiple injections (ME).

Method according to one of the Claims 5 until 12th , characterized in that the direct injection nozzle (14) and the port injection nozzle (17) of two cylinders (7) are supplied by a common high pressure pump for injecting the fuel under high pressure.

Method according to one of the Claims 5 until 13th , characterized in that the injection device (3) according to one of the Claims 1 until 4th is trained.