DE10315783B4 - Otto internal combustion engine with direct cylinder injection and associated control method - Google Patents
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Abstract
Ottoverbrennungsmotor
mit Kraftstoffdirekteinspritzung mit einem Abgasrückführsystem
zur Rückführung und
Zirkulation eines Verbrennungsgases im Zylinder (10), wobei
während eines
Kaltstarts das Abgasrückführsystem
betrieben wird und der Kraftstoff dem Zylinder (10) während eines
Verdichtungstaktes zugeführt
wird,
mit einer Einrichtung (3, 8) zur Bestimmung eines Einlasskanalunterdrucks,
wobei das Abgasrückführsystem
dann betrieben wird, wenn ein bestimmter Einlasskanalunterdruck
gleich oder größer ist
als ein bestimmtes Niveau.Direct fuel injection direct injection gasoline engine having an exhaust gas recirculation system for recirculating and circulating a combustion gas in the cylinder (10), wherein
during a cold start, the exhaust gas recirculation system is operated and the fuel is supplied to the cylinder (10) during a compression stroke,
with means (3, 8) for determining intake port vacuum, wherein the exhaust gas recirculation system is operated when a certain intake port negative pressure is equal to or greater than a certain level.
Description
Technisches Gebiet der ErfindungTechnical field of the invention
Die Erfindung betrifft einen Funkenzündungs- bzw. einen Ottoverbrennungsmotor mit Zylinderdirekteinspritzung, der direkt in einen Zylinder eingespritzten Kraftstoff unter Verwendung einer Zündkerze verbrennt, und insbesondere eine Technologie während des Kaltstarts des Motors.The Invention relates to a spark ignition or an Otto internal combustion engine with direct cylinder injection, the fuel injected directly into a cylinder using a spark plug burns, and in particular a technology during the cold start of the engine.
In letzter Zeit kam es zur Verwendung von Ottomotoren mit Zylinderdirekteinspritzung, mit denen eine magere Verbrennung erzielt werden kann. Ein Beispiel für einen solchen Motor ist eine Technologie, die in der japanischen Offenlegungsschrift 11–324778 offenbart ist, in der angegeben ist, dass zur gleichzeitigen Vermeidung von Ölverdünnung und Raucherzeugung während eines Kaltstarts, ein Einlassventil beim Überschreiten eines bestimmten Kurbelwellenwinkels nach dem Schließen eines Auslassventils geöffnet wird, und der Kraftstoff eingespritzt wird, während beide Ventile geschlossen sind. Durch die Vermeidung einer Überschneidung der Öffnungsperioden von Einlass- und Auslassventil bleibt heißes Verbrennungsgas in einer Brennkammer, und der Kraftstoff wird zur Erleichterung der Zerstäubung direkt in die Brennkammer eingespritzt. Dadurch kann eine Anlagerung von Kraftstoff am Kolbenboden und an einer Zylinderwand und somit sowohl Ölverdünnung als auch Rauchentstehung verhindert werden.In Recently, there has been the use of gasoline engines with direct cylinder injection, with which a lean burn can be achieved. An example for one Such a motor is a technology disclosed in Japanese Laid-Open Publication No. 11-324778 is disclosed in which it is stated that for simultaneous avoidance of oil thinning and Smoke generation during a cold start, an intake valve when exceeding a certain crankshaft angle after closing an exhaust valve opened and the fuel is injected while both valves are closed are. By avoiding an overlap of the opening periods From inlet and outlet valve hot combustion gas remains in one Combustion chamber, and the fuel is direct to facilitate atomization injected into the combustion chamber. This can be an attachment of Fuel on the piston head and on a cylinder wall and thus both oil dilution as also smoke formation can be prevented.
Die
nachveröffentlichte
Die
Die
Da bei dieser Technologie der Kraftstoff während des Kaltstarts jedoch in einer frühen Phase des Ansaugtakts einspritzt wird, wird zur Durchführung einer homogenen Verbrennung ein dichtes, homogenes Gemisch gebildet, wodurch der Kraftstoffausnutzungsgrad verschlechtert wird.There however, with this technology, the fuel during the cold start in an early Phase of the intake stroke is injected, is to carry out a homogeneous combustion formed a dense, homogeneous mixture, causing the fuel efficiency is deteriorated.
Kurzdarstellung der ErfindungSummary the invention
Die Erfindung hat daher die Aufgabe, einen Ottoverbrennungsmotor mit Zylinderdirekteinspritzung und ein zugehöriges Steuerverfahren zu schaffen, mit dem eine Verbesserung des Kraftstoffausnutzungsgrads während des Kaltstarts erreicht wird.The Invention therefore has the task of a gasoline engine with Cylinder direct injection and associated control method to provide with an improvement in the fuel efficiency during the Cold starts is achieved.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 gelöst.These The object is achieved by the subject matter of independent claims 1 and 8 solved.
Der erfindungsgemäße Ottoverbrennungsmotor mit Zylinderdirekteinspritzung, der in den Zylinder eingespritzten Kraftstoff unter Verwendung einer Zündkerze verbrennt, weist ferner ein Abgasrückführsystem auf, das Verbrennungsgas zur Zirkulation in den Zylinder zurückführt, wobei das Abgasrückführsystem während des Kaltstarts betrieben wird und Kraftstoff während des Verdichtungstaktes in den Zylinder eingespritzt wird.Of the Otto engine according to the invention with direct cylinder injection, the injected into the cylinder Further, fuel burns using a spark plug an exhaust gas recirculation system which recirculates combustion gas for circulation in the cylinder, wherein the exhaust gas recirculation system while the cold start is operated and fuel during the compression stroke injected into the cylinder.
Durch das Abgasrückführ(EGR)-system wird heißes Abgas in den Zylinder zurückgeführt, so dass die Ansaugluft innerhalb des Zylinders erhitzt und dadurch die Zerstäubung des eingespritzten Kraftstoffs erleichtert wird. Folglich kann sogar während eines Kaltstarts eine Anlagerung von Kraftstoff an einer Wandfläche im Zylinder und folglich eine Ölverdünnung und eine Rauchentwicklung verhindert werden. Darüber hinaus wird durch die Rückführung des Abgases die Verbrennungstemperatur abgesenkt und damit die NOx-Emissionsmenge reduziert. Ausserdem wird auch während eines Kaltstarts der Kraftstoffausnutzungsgrad durch Einspritzen des Kraftstoffs während des Verdichtungstaktes verbessert.By the exhaust gas recirculation (EGR) system gets hot Exhaust gas returned to the cylinder, so that heats the intake air inside the cylinder and thereby the atomization the injected fuel is facilitated. Consequently, even can while a cold start an accumulation of fuel on a wall surface in the cylinder and consequently an oil dilution and a smoke development can be prevented. In addition, through the repatriation of the Exhaust gas lowered the combustion temperature and thus the NOx emission amount reduced. In addition, also during a cold start the fuel efficiency by injection of the fuel during the compression stroke improved.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.
Von Vorteil ist, wenn der Motor weiter eine Einrichtung zur Erfassung eines Einlasskanalunterdrucks aufweist, und wenn das Abgasrückführsystem dann betrieben wird, wenn der erfasste Einlasskanalunterdruck gleich oder größer einem bestimmten Niveau ist. Der Grund dafür ist, dass eine EGR-Gasrückführung bei einem kleinen Einlasskanalunterdruck nur schwer durchführbar ist und in diesem Fall besser vermieden werden sollte.It is advantageous if the engine further comprises means for detecting an intake passage negative pressure, and if the exhaust gas recirculation system is operated when the detected intake passage negative pressure is equal to or greater than a certain level. The reason for this is that EGR gas recirculation is difficult to accomplish with a small intake port vacuum, and in this case should be avoided better.
Vorzugsweise ist dieses Abgasrückführsystem ein variabler Ventiltrieb, der einen Ventilüberschneidungsbetrag des Einlass- und Auslassventils einstellt. Eine Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags erleichtert es dem Abgas im Auslasskanal, wieder zurück in den Zylinder zu strömen, nachdem es in den Einlasskanal zurückgeströmt ist.Preferably is this exhaust gas recirculation system a variable valve train having a valve overlap amount of the intake valve and exhaust valve. An increase in the valve overlap amount makes it easier for the exhaust gas in the exhaust duct, back into the exhaust To pour cylinders after it has returned to the inlet channel.
Im Vergleich zu anderen Fällen sollte eine variable Änderungsgeschwindigkeit der Ventilüberschneidung während des Kaltstarts vorzugsweise erhöht werden. In anderen Fällen, das heißt während einer Ansaugtakteinspritzung, tritt bei einer plötzlichen Erhöhung des EGR-Gasmenge eine ungleichmäßige EGR-Gasverteilung auf, so dass sich kein homogenes Gemisch mehr bilden kann, was letztlich eine instabile Verbrennung zur Folge haben kann. Im Gegensatz dazu ist bei einer Verdichtungstakteinspritzung ein homogenes Gemisch nur in einem Bereich um die Zündkerze erforderlich. Deshalb kann eine stabile Verbrennung auch dann durchgeführt werden, wenn eine ungleichmäßige EGR-Gasverteilung aufgrund einer plötzlichen Erhöhung des Ventilüberschneidungsbetrags verursacht wird.in the Compared to other cases should have a variable rate of change the valve overlap while the cold start is preferably increased become. In other cases, this means during one Intake stroke injection, occurs in a sudden increase in the EGR gas quantity an uneven EGR gas distribution on, so that no homogeneous mixture can form more, which ultimately a can cause unstable combustion. In contrast, is at a compression stroke injection a homogeneous mixture only in an area around the spark plug required. Therefore, stable combustion can be performed even then if an uneven EGR gas distribution due to a sudden increase the valve overlap amount is caused.
Der variable Ventiltrieb kann ein Mechanismus sein, der, falls entweder das Enlassventil oder das Auslassventil offen ist, den Hubtakt des jeweils anderen Ventils ändert. Ein derartige Änderung des Hubtaktes kann beispielsweise durch einen dreidimensionalen Nocken erreicht werden, wodurch die EGR-Gasrückführmenge ohne Veränderung der grundlegenden Steuerzeiten von Einlass und Auslass gesteuert werden kann.Of the variable valve train can be a mechanism that, if either the release valve or the exhaust valve is open, the lift stroke of the each other valve changes. Such a change the stroke can, for example, by a three-dimensional Cams are achieved, reducing the EGR gas recirculation rate without change the basic timing of inlet and outlet controlled can be.
Ferner kann während des Kaltstarts der Zündzeitpunkt der Zündkerze auf einen Zeitpunkt nach dem Erreichen des oberen Totpunkts durch den Kolben verzögert werden. Durch eine Verzögerung des Zündzeitpunkts, wird der Betrag der Sekundärverbrennung (Verbrennung während des Arbeitstaktes) zur Anhebung der Abgastemperatur erhöht, wodurch das Aufwärmverhalten eines Katalysators zur Vermeidung einer Abgasverschlechterung verbessert wird.Further can while the cold start of the ignition the spark plug to a time after reaching top dead center by delayed the piston become. Due to a delay of ignition timing, becomes the amount of secondary combustion (Combustion during of the power stroke) to increase the exhaust gas temperature increases, thereby the warm-up behavior a catalyst for preventing exhaust gas deterioration improved becomes.
Vorzugweise wird der Betrieb des Abgasrückführsystems so gesteuert, dass die EGR-Gasmenge bei Erhöhung des Grads des Zündverzögerungswinkels gesteigert wird. Durch die Verzögerung des Zündzeitpunkts wird der Innenraum der Brennkammer durch den eingespritzten Kraftstoff gekühlt, und die Menge des an der Zylinderwand oder dergleichen angelagerten Kraftstoffs erhöht sich, was zu einer instabilen Verbrennung führen kann. Deshalb wird durch eine Steigerung der EGR-Gasmenge zur Erleichterung der Kraftstoffzerstäubung und Erhöhung der Zylinderinnentemperatur die Verbrennung stabilisiert und die Entstehung von schwarzem Rauch und dergleichen verhindert.preferably, becomes the operation of the exhaust gas recirculation system so controlled that the amount of EGR gas increases as the degree of ignition delay angle increases is increased. Due to the delay of the ignition timing is the interior of the combustion chamber through the injected fuel cooled, and the amount of attached to the cylinder wall or the like Fuel increases which can lead to unstable combustion. That is why through an increase in the amount of EGR gas to facilitate fuel atomization and increase the cylinder internal temperature stabilizes the combustion and the Formation of black smoke and the like prevented.
In einem Bereich, in dem der Grad des Zündverzögerungswinkels groß ist und in dem eine instabile Verbrennung zu erwarten ist, wird das Abgasrückführsystem vorzugsweise weiter so gesteuert, dass die EGR-Gasmenge mit ansteigendem Grad des Zündverzögerungswinkels abnimmt. Wird der Grad des Zündverzögerungswinkels noch weiter vergrößert, verkürzt sich die Verbrennungszeit soweit, dass die Verbrennung instabil werden kann. In diesem Fall wird die EGR-Gasmenge zur Stabilisierung der Verbrennung verringert, wodurch sich die Kraftstoffkonzentration erhöht und eine ausreichende Verbrennungszeit gewährleistet wird.In a range in which the degree of the ignition delay angle is large and in which an unstable combustion is expected, the exhaust gas recirculation system preferably further controlled so that the EGR gas amount with increasing Degree of ignition delay angle decreases. Becomes the degree of ignition delay angle even further increased, shortens the combustion time so far that the combustion becomes unstable can. In this case, the amount of EGR gas to stabilize the combustion decreases, which increases the fuel concentration and a sufficient combustion time is ensured.
Kurzbeschreibung der ZeichnungenSummary the drawings
Ausführliche Beschreibung der vorteilhaften AusführungsbeispieleFull Description of the advantageous embodiments
Nachfolgend werden die Einzelheiten vorteilhafter, erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Um das Verständnis der Beschreibungen zu erleichtern, werden in jeder Zeichnung soweit als möglich denselben Aufbauelementen dieselben Bezugszeichen zugeordnet, und doppelte Beschreibungen werden vermieden.following the details become more advantageous, inventive embodiments with reference to the attached Drawings explained. To understand Descriptions to facilitate, in each drawing so far as possible the same structural elements assigned the same reference numerals, and duplicate descriptions are avoided.
Ein
Kolbenkopf
Der
Injektor
Der
Injektor
Der
Betrieb des Innenverbrennungsmotors
Als
nächstes
wird der Betrieb während
des Starts des Motors
In
Schritt S1 wird eine Entscheidung getroffen, ob sich der Motor
Wird
in Schritt S22 andererseits entschieden, dass der Einlasskanalunterdruck
Pi gleich oder kleiner ist als der Grenzwert α, wird die Einführung von
EGR-Gas unterbunden, so dass die Temperatur in der Brennkammer
Wenn
als Ergebnis dieses Prozesses entschieden wird, dass eine Verdichtungstakteinspritzung
möglich
ist, fährt
der Prozess mit Schritt S3 des Hauptprozesses in
Wird
in Schritt S2 andererseits entschieden, dass die Verdichtungstakteinspritzung
nicht möglich ist,
fährt der
Prozess mit Schritt S5 fort, bei dem der Einspritzzeitpunkt auf
den Ansaugtakt eingestellt wird; dann wird der VVT-Zielwert in Schritt
S6 so eingestellt, dass der Ventilüberschneidungsbetrag klein wird.
In diesem Fall entsprechen die Betriebsbedingungen nicht den Anforderungen,
um eine Verdichtungstakteinspritzung wirksam durchführen zu
können,
weshalb eine Ansaugtakteinspritzung durchgeführt wird. Da jedoch die Verbrennungsgeschwindigkeit
bei einer Ansaugtakteinspritzung klein ist und eine Vergrößerung des
Ventilüberschneidungsbetrags
bei einer Ansaugtakteinspritzung während des Starts eine ungleichmäßige EGR-Gasverteilung
innerhalb der Brennkammer
Wenn
in Schritt S1 entschieden wird, dass sich der Motor
Bei
der Einstellung der Ventilsteuerzeiten des Einlassventils
Zuerst
wird in Schritt S31 eine Entscheidung darüber getroffen, ob sich der
Motor
Wird
in Schritt
Nachfolgend
werden einige andere Ausführungsbeispiele
des Betriebs während
des Starts des Motors
Die
Inhalte der Verzweigung, bei der nach Schritt S1 mit den Schritten
S2 oder S7 fortgefahren wird, und der Verzweigung, bei der nach
Schritt S2 mit den Schritten S3 oder S5 fortgefahren wird, sind mit
denen des in
Im
nächsten
Schritt S52 wird der VVT-Zielwert eingestellt. Der VVT-Zielwert
wird beispielsweise auf einen Überschneidungsbetrag
eingestellt, bei dem eine Ansaugluftmenge oder eine interne EGR-Gasmenge
entsprechend der Motordrehzahl maximal wird.
Wenn
in Schritt S5 der Einspritzzeitpunkt während des Starts jedoch auf
den Ansaugtakt eingestellt ist, fährt der Prozess mit Schritt
S53 fort, in dem der Zündzeitpunkt
auf die Frühwinkelseite
eingestellt wird. In Schritt S54 wird, wie in Schritt S6 in
Hier
wurde zur Erläuterung
ein Beispiel für den
Fall herangezogen, bei dem der VVT-Zielwert basierend auf der gegenwärtigen Motordrehzahl
auf den Ventilüberschneidungsbetrag
eingestellt wird, bei dem die Ansaugluftmenge oder die EGR-Gasmenge
maximal werden. Der VVT-Zielwert kann jedoch auch auf der Grundlage
des Grades des Zündverzögerungswinkels
eingestellt werden. Wie in
Der
Wert ΔIth
ist ein auf experimentellen Daten oder dergleichen basierender Grenzwert
und kann in der Motor-ECU
In
den vorhergehenden Beschreibungen wird, wie in
Selbstverständlich kann
anstatt der Steuerung des Ventilüberschneidungsbetrags
auch ein Rückführsystem
vorgesehen sein, das verbranntes Gas vom Abgaskanal
Wie oben beschrieben und gemäß den Ausführungsbeispielen wird die Kraftstoffzerstäubung erleichtert und die Zylinderinnenseite während des Kaltstarts schnell erwärmt, indem der Kraftstoff während des Verdichtungstakts eingespritzt wird und EGR-Gas eingeführt wird. Folglich wird die Verbrennung stabilisiert, der Ausstoß von schwarzem Rauch und eine Verschlechterung des Emissionsverhaltens verhindert und der Kraftstoffausnutzungsgrad verbessert.As described above and according to the embodiments will the fuel atomization facilitates and the cylinder inside fast during the cold start heated by the fuel during the compression stroke is injected and EGR gas is introduced. Consequently, the combustion is stabilized, the emission of black Smoke and a deterioration of emission behavior prevented and the fuel efficiency improved.
Darüber hinaus wird durch die Verzögerung des Zündzeitpunkts auf nach TDC eine frühe Aktivierung des Katalysators erreicht und das Aufwärmverhalten verbessert, wodurch eine Verschlechterung des Abgasverhaltens verhindert werden kann.Furthermore is due to the delay of the ignition timing on after TDC an early Activation of the catalyst achieved and the warm-up behavior improves, thereby preventing deterioration of the exhaust behavior can be.
Claims (14)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002-105469 | 2002-04-08 | ||
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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