DE10245790A1 - Brennkraftmaschine mit Selbstzündung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei dem einem Brennraum eine Hauptverbrennungsluftmenge und eine Hauptkraftstoffmenge zugeführt werden, mit denen ein Hauptgemisch gebildet wird, wobei das gebildete Hauptgemisch in einem Bereich eines oberen Zünd-Totpunkts gezündet wird. Nach der Verbrennung des Hauptgemischs werden eine zusätzliche Verbrennungsluftmenge und eine zusätzliche Kraftstoffmenge in den Brennraum derart eingebracht, dass ein Kraftstoff-Abgas/Luft-Gemisch gebildet wird, welches in einem Bereich eines oberen Gaswechsel-Totpunkts des Kolbens umgesetzt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung.
  • Bei Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung werden oftmals homogene magere Kraftstoff/Luft-Gemische zur Selbstzündung gebracht, so dass hohe Wirkungsgrade und verbesserte Abgasemissionen erzielt werden. Eine bestimmte Abgasmenge wird im Brennraum zurückgehalten, um die Gemischtemperatur am Ende einer Kompressionsphase der Brennkraftmaschine zu beeinflussen. Im unteren Last- und Drehzahlbereich kommt es zu einer Abnahme des Temperaturniveaus im Brennraum, wodurch eine Regelung der Gemischtemperatur aufgrund der geringen umgesetzten Kraftstoffmassen nicht gewährleistet ist. Um den Energieverlust durch sinkende Abgastemperaturen auszugleichen, kann unter anderem die Abgasrückhaltungsrate erhöht werden.
  • Ab einem bestimmten Abgastemperaturniveau ist es trotz einer hohen Abgasrückhaltungsrate jedoch nicht mehr möglich, eine stabile Verbrennung zu ermöglichen. Grund hierfür ist, dass das zurückgehaltene Abgas im wesentlichen reaktionsträge ist und es dadurch zu einer Verschleppung der Verbrennung kommt. Dies führt zu erhöhten Abgasemissionen, welche den Wirkungsgrad der Verbrennung verringern und ebenfalls zu hohen Mitteldruckschwankungen der Brennkraftmaschine führen.
  • Aus der Patentschrift DE 198 10 935 C2 ist ein Verfahren zum Betrieb einer nach dem Vier-Takt-Prinzip arbeitenden Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein homogenes mageres Grundgemisch aus Luft, Kraftstoff und zurückgehaltenem Abgas gebildet wird, welches durch eine Kompressionszündung verbrannt wird. Dabei wird zur Erweiterung des motorischen Betriebsbereiches mit Kompressionszündung eine Aktivierungsphase zwischengeschaltet. Während der Kompression des zurückgehaltenen Abgases wird eine Aktivierungskraftstoffmenge in den Brennraum eingespritzt und mit den restlichen Gemischanteilen im Brennraum möglichst homogen verteilt. Dem Kraftstoff wird eine thermische Energie durch Leistung und Kompression zugeführt, so dass eine chemische Reaktion bzw. eine Zündung im Gaswechsel-Totpunkt eingeleitet wird.
  • Das oben genannte Verfahren setzt dabei voraus, dass es bei jedem Arbeitsspiel zu einer Verbrennung kommt, bei der genügend Abgase mit einer hohen Temperatur entstehen. Da die Selbstzündung eines homogenen mageren Gemisches sehr stark von den motorischen Parametern und den Umgebungsbedingungen abhängt, können Zündaussetzer auftreten, welche im Extremfall zu einem Ausbleiben der Verbrennung führen.
    •
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem ein zuverlässiger Betrieb mit Selbstzündung gewährleistet wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass nach der Verbrennung des Hauptgemisches eine zusätzliche Verbrennungsluftmenge und eine zusätzliche Kraftstoffmenge in den Brennraum derart eingebracht werden, dass ein Kraftstoff-Abgas/Luft-Gemisch gebildet wird, welches in einem Bereich eines oberen Gaswechsel-Totpunkts des Kolbens umgesetzt wird. Dadurch wird ein Zwischengemisch zur Anhebung der Brennraum temperatur gebildet, welches vor einem Stattfinden der Hauptverbrennung mittels einer Kompressionszündung und/oder Fremdzündung derart umgesetzt wird, dass eine Hauptgemischtemperaturregelung ermöglicht ist.
  • In Ausgestaltung der Erfindung wird die zusätzliche Kraftstoffmenge in einem Bereich zwischen dem Ende eines Expansionshubes des Kolbens und einem Endteil eines Ausschiebehubes des Kolbens in den Brennraum eingebracht. Dadurch wird sichergestellt, dass die zusätzliche Kraftstoffmenge rechtzeitig vor dem Gaswechsel-Totpunkt im Brennraum verteilt und verdampft ist.
  • Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die zusätzliche Frischluftmenge in einem Bereich zwischen einem Endteil des Expansionshubes des Kolbens und einem Endteil des Ausschiebehubes des Kolbens dem Brennraum zugeführt. Durch die Einbringung der zusätzlichen Frischluftluftmenge in den Brennraum wird ein zündfähiges Gemisch gebildet, wobei die zusätzliche Frischluftmenge abhängig von der zusätzlichen Kraftstoffmenge zugeteilt wird. Die Temperatur des Zwischengemisches wird durch die Abgasenergie auf ein bestimmtes Temperaturniveau angehoben, wobei die Temperatur des Gemisches durch die Anteile aus Frischluft und Abgas bestimmt wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden während der Einbringung der zusätzlichen Frischluftmenge und/oder der zusätzlichen Kraftstoffmenge mindestens ein Auslassventil und mindestens ein Einlassventil geöffnet. Vorzugsweise wird zuerst das Auslassventil und dann das Einlassventil geöffnet. Durch die Öffnungsreihenfolge wird zuerst ein Teil des Abgases aus dem Brennraum ausgeschoben, so dass die Einbringung einer zusätzlichen Frischluftmenge mittels des aufgebauten Druckes im Saugrohr gewährleistet ist.
    •
  • Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Diagramm eines Zylinderdruckverlaufes einer aufgeladenen Brennkraftmaschine während eines Arbeitsspiels aufgetragen über dem Kurbelwinkel, und
  • 2 ein schematisches Diagramm eines Ventilhubes der Brennkraftmaschine aus 1 während des Betriebs aufgetragen über dem Kurbelwinkel.
  • Eine beispielhafte Brennkraftmaschine mit Aufladung und Direkteinspritzung umfaßt vorzugsweise vier Zylinder, in denen ein längsverschieblich gehaltener Kolben geführt ist. Die Brennkraftmaschine umfaßt pro Brennraum mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil, einen Kraftstoffinjektor und eine Zündquelle. Der Brennraum der Brennkraftmaschine wird von einem Zylinderkopf nach oben hin abgeschlossen, wobei der Kolben den Brennraum nach unten hin begrenzt. Die Brennkraftmaschine arbeitet nach dem 4-Takt-Prinzip, wobei sie alternativ nach dem 2-Takt-Prinzip betrieben werden kann.
  • Die Brennkraftmaschine wird aufgeladen, indem dem Brennraum die zugeführte Verbrennungsluft mit einem höheren Druck PS als dem Umgebungsdruck PU zugeführt wird. Die Verbrennungsluft sowie die entstehenden Abgase werden über die Einlass- und Auslassventile der Brennkraftmaschine dem Brennraum zugeführt bzw. aus dem Brennraum ausgeschoben. Die Einlass- und Auslassventile werden von einer Betätigungsvorrichtung geöffnet und geschlossen, wobei ein Steuergerät die Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Einlass- und Auslassventile dem gefahrenen Betriebspunkt entsprechend steuert.
  • Bei einem 4-Takt-Verfahren entspricht ein Takt einem vollen Kolbenhub. In 1 ist der Verlauf eines Brennraumdruckes während eines Arbeitsspiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt. Das aus vier Takten bestehende Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine entspricht einem Verbrennungszyklus, wobei ein Verbrennungszyklus mit einem ersten Ansaugtakt beginnt, bei dem sich der Kolben in einer Abwärtsbewegung bis zu einem unteren Totpunkt UT bewegt. Beim Ansaugtakt wird dem Brennraum Verbrennungsluft zugeführt, wobei erfindungsgemäß in einem Ausschiebetakt eines vorherigen Arbeitsspiels eine bestimmte Menge an Abgas im Brennraum zurückgehalten wird.
  • Während des Ansaugtaktes wird durch die Einbringung von Kraftstoff in den Brennraum ein Hauptgemisch gebildet, welches in einem nachfolgenden Kompressionstakt verdichtet wird. Während des Kompressionstaktes bewegt sich der Kolben in einer Aufwärtsbewegung vom unteren Totpunkt UT bis zu einem oberen Zündtotpunkt ZOT, wobei vorzugsweise beim Hauptgemisch eine Hauptkraftstoffmenge während des Ansaugtaktes in den Brennraum eingebracht wird. Das gebildete Hautgemisch wird in einem Bereich des oberen Zündtotpunkts ZOT durch die vorliegende Kompression selbstgezündet.
  • Alternativ kann das Hauptgemisch lastabhängig, beispielsweise im Startbetrieb oder bei hohen Lastbereichen mittels einer Zündquelle fremdgezündet werden. Während der noch laufenden Verbrennung des Hauptgemisches expandiert der Kolben in einer Abwärtsbewegung bis zu einem unteren Totpunkt UT. Im darauf folgenden Ausschiebetakt fährt der Kolben in einer Aufwärtsbewegung bis zu einem oberen Gaswechsel-Totpunkt GOT und schiebt die Abgase aus dem Brennraum aus. Erfindungsgemäß wird ein Auslassventil während des Ausschiebetakts geöffnet, so dass die Abgase aus dem Brennraum ausgeschoben werden, wobei durch ein frühzeitiges schließen des Auslassventils eine bestimmte Menge an Abgas im Brennraum zurückgehalten wird. Während des Ausschiebetakts werden dem Brennraum eine zusätzliche Kraftstoffmenge und eine zusätzliche Verbrennungsluftmenge derart zugeführt, dass ein Zwischengemisch aus Kraft stoff, Abgas und Luft gebildet wird, welches in einem Bereich des oberen Gaswechsel-Totpunkts GOT umgesetzt wird.
  • Gemäß 1 findet im Bereich des oberen Gaswechsel-Totpunktes GOT die Umsetzung des Zusatzgemisches statt, so dass durch eine Zusatzverbrennung ZV eine Anhebung der Brennraumtemperatur stattfindet. Dies führt zu einer Anhebung des Brennraumdruckes PZ. Durch die Energieumsetzung im Bereich des oberen Gaswechsel-Totpunkts GOT wird ebenfalls die Temperatur des im Brennraum zurückgehaltenen Abgases insgesamt angehoben, so dass die hohen Wärmeverluste des Abgases an eine Brennraumwandung, insbesondere in unteren Drehzahl- und Lastbereichen kompensiert werden. Für die anschließende Hauptverbrennung HV steht somit ein höheres Energie bzw. Temperaturniveau zur Verfügung, wodurch ein Energieverlust aufgrund der kleineren umgesetzten Kraftstoffmenge bei der Realisierung niedriger Motorlasten kompensiert werden kann. Dadurch wird ein zuverlässiger Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung auch in unteren Drehzahl- und Lastbereichen ermöglicht. Der mit Kompressionszündung gefahrene Betriebsbereich wird somit vergrößert, so dass weiterhin verbesserte Abgasemissionen beispielsweise bei Leerlauf erzielt werden können.
  • Gemäß 2 werden während der Einbringung der zusätzlichen Verbrennungsluftmenge und/oder der zusätzlichen Kraftstoffmenge zuerst das Auslassventil und dann das Einlassventil geöffnet. Dabei werden die Öffnungs- bzw. die Schließzeitpunkte des Einlassventils EZ durch die benötigte zusätzliche Frisch- bzw. Verbrennungsluftmenge definiert. Aufgrund des herrschenden Ladedruckes PS im Ansaugkanal der Brennkraftmaschine wird das Zurückströmen von Frischgas bzw. Abgas aus dem Brennraum in den Ansaugkanal verhindert.
  • Die Einbringung der zusätzlichen Kraftstoffmenge mZ kann mittels einer Kraftstoffdirekteinspritzung in den Brennraum vorgenommen werden, wobei eine Kraftstoffeinbringung im Ansaug kanal der Brennkraftmaschine ebenfalls vorgenommen werden kann. Das Einlassventil EZ wird dann geöffnet, wenn der Druck im Brennraum unter dem Ladedruck PS im Ansaugrohr gesunken ist. Dabei strömt dann die zusätzliche Verbrennungsluft aufgrund eines Druckgefälles zwischen dem Ansaugrohr und dem Brennraum, wobei gleichzeitig der Kraftstoff mittels einer Direkt- oder Kanaleinspritzung in den Brennraum eingebracht wird. Das Auslassventil AZ wird dann wieder geschlossen, bevor der eingespritzte Kraftstoff über das geöffnete Auslassventil AZ in den Abgaskanal strömen kann. Kurz darauf wird dann das Einlassventil EZ wieder geschlossen, so dass der Kolben die zusätzliche frische Brennraumladung nicht in den Einlasskanal ausschieben kann. Über den Schließzeitpunkt des Auslassventils AZ wird eine definierte Restgasmenge im Brennraum zurückgehalten, die das Temperaturniveau im Brennraum bestimmt. Die Anhebung der Brennraumtemperatur wird durch die zusätzliche Kraftstoffmenge mZ bestimmt bzw. durch die umgesetzte Energie während der Zusatzverbrennung ZV beeinflusst.
  • Die dem Brennraum zugeführte zusätzliche Verbrennungsluftmenge wird über den Schließzeitpunkt des Einlassventils EZ und über den Ladedruck PS definiert. Nach der Bildung des Zusatzgemisches beginnt der Kolben beim Hochfahren zum Gaswechsel-Totpunkt GOT, das Zusatzgemisch zu verdichten, so dass am Ende der Kompression durch eine Verdichtungsendtemperatur und durch die Temperatur des zurückgehaltenen Abgases zu einer Selbstzündung des Zusatzgemisches kommen wird. Es ist denkbar, dass das Zusatzgemisch lastabhängig fremdgezündet wird. Insbesondere im Startbetrieb kann eine solche Fremdzündung sinnvoll sein. Der Brennraumdruck PZ steigt im Brennraum derart an, dass der Kolben während des Ansaugtaktes ebenfalls Arbeit verrichtet. Im anschließenden Ansaugtakt wird das Einlassventil EH geöffnet und die Hauptverbrennungsluftmenge sowie die Hauptkraftstoffmenge mH dem Brennraum zugeführt. Im Bereich des oberen Zündtotpunkts ZOT findet dann nach der Verdichtung des Hauptgemisches die Hauptverbrennung HV statt.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Brennkraftmaschine im wesentlichen bei allen Lastpunkten bzw. Lastbereichen mit Kompressionszündung betrieben werden, ohne dass es zu Zündaussetzern kommt. Durch die Anhebung der Temperatur im Brennraum beim oberen Gaswechsel-Totpunkt GOT wird sichergestellt, dass in jedem Verbrennungszyklus eine Verbrennung mit Kompressionszündung stattfinden kann.
  • Es ist denkbar, dass das erfindungsgemäße Verfahren anstatt der Abgasrückhaltung mit einer Abgasrückführung durchgeführt wird. Dabei wird mittels eines nicht dargestellten Abgasrückführventils Abgas aus dem Abgasauslasskanal in den Einlasskanal zurückgeführt, so dass eine bestimmte Grundgemischtemperatur einstellbar ist. Alternativ kann die Abgasrückführung intern erfolgen. Dabei wird während des Ausschiebetakts über das geöffnete Einlassventil das Abgas zum Teil in den Einlasskanal ausgeschoben und dann mit der angesaugten Verbrennungsluft während des Ansaugtakts wieder in den Brennraum angesaugt. Des Weiteren kann die Abgasrückführung intern derart erfolgen, dass während des Ausschiebetakts das Abgas vollständig in den Auslasskanal ausgeschoben und dann während des Ansaugtakts über das geöffnete Auslassventil zum Teil wieder in den Brennraum angesaugt wird. Dabei wird nach oder während des Schließvorgangs des Auslassventils das Einlassventil geöffnet.
  • Es ist weiterhin denkbar, dass kurz vor dem Gaswechsel-Torpunkt GOT mittels der Direkteinspritzung zusätzlich oder alternativ eine Ladungsschichtung erfolgt, die mittels einer Zündquelle gezündet wird. D.h., im Bereich des Gaswechsel-Totpunkts wird eine zweite zusätzliche Kraftstoffmenge in den Brennraum derart eingebracht, dass innerhalb des Zwischengemisches eine zündfähige Gemischwolke im Bereich einer Zündquelle gebildet wird. Die mit der zweiten zusätzlichen Kraftstoffmenge gebildete Gemischwolke wird mittels der Zündquelle gezündet, wobei das im Brennraum vorliegende magere Zwischengemisch durch die Verbrennung der mit der zweiten zu sätzlichen Kraftstoffmenge gebildeten Gemischwolke nachfolgend zu einer Selbstzündung veranlasst wird. Alternativ kann die mit der zweiten zusätzlichen Kraftstoffmenge gebildete Gemischwolke mittels der Zündquelle derart gezündet werden, dass die dabei eingeleitete Verbrennung ebenfalls das im Brennraum vorliegende Zwischengemisch ohne Selbstzündung erfasst.
  • Es ist weiterhin denkbar, einen Kraftstoffinjektor zu verwenden, über den eine Luftmenge und die Kraftstoffmenge eingebracht werden. Dabei werden die Luft und der Kraftstoff durch die Einspritzvorrichtung vermischt und danach durch den Kraftstoffinjektor in den Brennraum eingeblasen. Des Weiteren kann der Kraftstoffinjektor als eine Zündquelle dienen.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, einem Zylinder, einem Zylinderkopf, einem Kolben und einem zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben begrenzten Brennraum, bei dem – dem Brennraum eine Hauptverbrennungsluftmenge und eine Hauptkraftstoffmenge zugeführt werden, mit denen ein Hauptgemisch gebildet wird, und – das gebildete Hauptgemisch in einem Bereich eines oberen Zünd-Totpunkts gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, – dass nach der Verbrennung des Hauptgemischs eine zusätzliche Verbrennungsluftmenge und eine zusätzliche Kraftstoffmenge in den Brennraum derart eingebracht werden, – dass ein Kraftstoff-Abgas/Luft-Gemisch gebildet wird, – welches in einem Bereich eines oberen Gaswechsel-Totpunkts des Kolbens umgesetzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Kraftstoffmenge in einem Bereich zwischen dem Ende eines Expansionshubes des Kolbens und einem Endteil eines Ausschiebehubes des Kolbens in den Brennraum eingebracht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Frischluftmenge in einem Bereich zwischen einem Endteil des Expansionshubes und einem Endteil des Ausschiebehubes dem Brennraum zugeführt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass während der Einbringung der zusätzlichen Frischluftmenge und/oder der zusätzlichen Kraftstoffmenge mindestens ein Auslassventil und mindestens ein Einlassventil geöffnet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass während der Einbringung der zusätzlichen Frischluftmenge und/oder der zusätzlichen Kraftstoffmenge zuerst das Auslassventil und dann das Einlassventil geöffnet werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kraftstoffeinspritzvorrichtung eine Kraftstoffeinspritzung in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine oder in den Brennraum direkt vorgenommen wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mit einem Verdichtungsverhältnis zwischen 8 und 16, insbesondere zwischen 8 und 13 betrieben wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004038121B3 (de) * 2004-08-05 2006-06-01 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
EP1985826A1 (de) * 2007-04-24 2008-10-29 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Motor und Fahrzeug
DE112005001797B4 (de) * 2004-07-26 2017-02-09 General Motors Corp. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors während eines Teillastbetriebs

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007040273A (ja) * 2005-08-05 2007-02-15 Toyota Motor Corp 圧縮着火内燃機関の燃料噴射制御システム
DE602006011483D1 (de) * 2006-11-22 2010-02-11 Ford Global Tech Llc HCCI-Brennkraftmaschine mit Schnellneustart
DE102007016278A1 (de) * 2007-04-04 2008-10-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennverfahren für eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
US8616177B2 (en) 2010-02-11 2013-12-31 Wisconsin Alumni Research Foundation Engine combustion control via fuel reactivity stratification
US8851045B2 (en) 2011-03-31 2014-10-07 Wisconsin Alumni Research Foundation Engine combustion control at low loads via fuel reactivity stratification
US9057321B2 (en) 2012-01-24 2015-06-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Fuel reactivity stratification in rotary diesel engines
US10113453B2 (en) * 2015-04-24 2018-10-30 Randy Wayne McReynolds Multi-fuel compression ignition engine
US9915235B2 (en) 2015-10-02 2018-03-13 Wisconsin Alumni Research Foundation Engine combustion control at high loads via fuel reactivity stratification
CN106948959B (zh) * 2015-12-15 2021-10-12 迪尔公司 确定往复活塞式发动机中的气缸健康状况的方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1297678A (de) * 1969-06-20 1972-11-29
JP2711565B2 (ja) 1989-05-11 1998-02-10 株式会社いすゞセラミックス研究所 エンジンのサイクル制御装置
US5117790A (en) * 1991-02-19 1992-06-02 Caterpillar Inc. Engine operation using fully flexible valve and injection events
JP3661200B2 (ja) 1994-07-12 2005-06-15 マツダ株式会社 エンジンの制御装置
DE19810935C2 (de) * 1998-03-13 2000-03-30 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer im Viertakt arbeitenden Hubkolben-Brennkraftmaschine
JP3815163B2 (ja) * 2000-01-25 2006-08-30 日産自動車株式会社 圧縮自己着火式内燃機関
JP2002256911A (ja) * 2001-02-23 2002-09-11 Fuji Heavy Ind Ltd エンジンの燃焼制御装置
GB2374633C (en) * 2001-04-19 2015-03-25 Lotus Car A four stroke engine

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112005001797B4 (de) * 2004-07-26 2017-02-09 General Motors Corp. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors während eines Teillastbetriebs
DE102004038121B3 (de) * 2004-08-05 2006-06-01 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Brennkraftmaschine
US8001951B2 (en) 2004-08-05 2011-08-23 Continental Automotive Gmbh Method and device for controlling an internal combustion engine
EP1985826A1 (de) * 2007-04-24 2008-10-29 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Motor und Fahrzeug

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