DE10320845A1 - Method of operation of motor vehicle internal combustion engine involves using compression ignition in low power and speed range for thorough charge combustion - Google Patents

Method of operation of motor vehicle internal combustion engine involves using compression ignition in low power and speed range for thorough charge combustion Download PDF

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Abstract

The method of operation of a motor vehicle internal combustion engine (1) involves using compression ignition at low power outputs and speeds in which the exhaust gases and intake charge are mixed forming a homogenous charge in the cylinder (2). In the low power speed range a partial fuel charge (11) is directly injected (10) into the chamber during the compression phase. The direct injection occurs below a preset threshold output value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.The The invention relates to a method for operating a spark-ignited internal combustion engine the type specified in the preamble of claim 1.

Aus der DE 100 43 384 A1 ist ein derartiges Verfahren mit kombinierbarer innerer und äußerer Gemischbildung bekannt, wobei eine Steuereinheit die Injektoren zur Direkteinspritzung und mindestens einen Injektor im Saugrohr der Brennkraftmaschine ansteuert und in Abhängigkeit des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine die von den Injektoren jeweils abzugebenden Kraftstoffmengen bestimmt. Dabei soll in unteren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine bei innerer Gemischbildung durch Direkteinspritzung ein geschichtetes Gemisch gebildet werden, während in hohen Last- und Drehzahlbereichen homogene Gemischbildung vorgesehen ist. In mittleren Last- und Drehzahlbereichen sieht das bekannte Verfahren eine gleichzeitige Kraftstoffabgabe in Teilmengen durch Direkteinspritzung und Saugrohreinspritzung vor, wobei ein homogenes Grundgemisch durch Saugrohreinspritzung gebildet wird, welches durch direkte Kraftstoffabgabe in den Brennraum zu einem geschichteten Gemisch angereichert werden soll. Dabei wird auch eine homogene Gemischbildung für besondere Betriebszustände als vorteilhaft angesehen, wie etwa zum Zwecke der Regeneration oder Erwärmung eines Katalysators.From the DE 100 43 384 A1 is such a method with combinable internal and external mixture formation known, wherein a control unit controls the injectors for direct injection and at least one injector in the intake manifold of the internal combustion engine and determines depending on the operating range of the internal combustion engine to be dispensed by the injectors fuel quantities. It should be formed in the lower operating ranges of the internal combustion engine with internal mixture formation by direct injection, a stratified mixture, while in high load and speed ranges homogeneous mixture formation is provided. In middle load and speed ranges, the known method provides a simultaneous fuel delivery in subsets by direct injection and intake manifold injection, wherein a homogeneous base mixture is formed by port injection, which is to be enriched by direct fuel delivery into the combustion chamber to a stratified mixture. In this case, a homogeneous mixture formation for special operating conditions is considered advantageous, such as for the purpose of regeneration or heating of a catalyst.

Es hat sich herausgestellt, daß das bekannte Verfahren einen Einsatz des zur Senkung der Schadstoffemission als sehr wirksam bekannten Mittels der Mischung des Frischgases mit Abgas der Brennkraftmaschine nicht erlaubt. Insbesondere in unteren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine mit geringen Betriebslasten und Drehzahlen, in denen sich die Abgasbeimischung als besonders wirksam herausgestellt hat, ist bei einem Betrieb mit dem bekannten Verfahren eine unvollständige Verbrennung zu beobachten.It it turned out that that known method use of to reduce the emission of pollutants as a very effective means of mixing the fresh gas not allowed with exhaust gas of the internal combustion engine. In particular in lower operating ranges of the internal combustion engine with low operating loads and speeds in which the exhaust gas mixture as special has proven effective in an operation with the known method an incomplete one To observe combustion.

Des weiteren führt die große Spreizung der erforderlichen Einspritzmenge zwischen Nullast bis Vollast insbesondere bei aufgeladenen Motoren zu Zielkonflikten bei der Auslegung der Injektoren, welche bei maximaler Drehzahl die erforderliche Kraftstoffmenge in einer insbesondere bei Direkteinspritzung sehr kurzen Zeit einspritzen müssen. Die daher erforderliche großzügige Auslegung der Injektoren führt aber bei geringen Lasten und Drehzahlen, wie z. B. im Leerlauf, zu einer nicht zufriedenstellenden Genauigkeit der Kraftstoffzumessung.Of further leads the size Spreading of the required injection quantity between zero load and full load especially in turbocharged engines to conflicting objectives in the Design of the injectors, which at maximum speed the required Fuel quantity in a very direct injection in particular have to inject short time. The therefore required generous design the injectors leads but at low loads and speeds, such. Idle, to an unsatisfactory accuracy of fuel metering.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem möglichst geringe Schadstoffemissionen durch eine vollständige Kraftstoffverbrennung insbesondere in unteren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine gewährleistet ist.Of the The present invention is based on the object, a method of the generic type to create, with the possible Low pollutant emissions due to complete fuel combustion in particular guaranteed in lower operating ranges of the internal combustion engine is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.This Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß ist in einem unteren Betriebsbereich der Brennkraftmaschine mit geringen Betriebslasten und Drehzahlen eine Kompressionszündungs-Betriebsart vorgesehen, bei der Abgas der Brennkraftmaschine und Frischluft gemischt werden und im Zylinder ein homogenes Kraftstoffgemisch gebildet und gezündet wird. Vorzugsweise wird das Kraftstoffgemisch durch äußere Gemischbildung und Kraftstoffeinspritzung in den Ansaugbereich homogenisiert. Der Erfindung liegt dabei die Er kenntnis zugrunde, daß unvollständige Verbrennung bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit Mischung von Abgas mit Frischgas auf der Bildung von Restgasnestern im Brennraum durch Mischung eines Teils des Kraftstoffes mit Abgasanteilen beruht und diesen Restgasnestern eine für die vollständige Verbrennung notwendige Sauerstoffmenge fehlt.According to the invention is in a lower operating range of the internal combustion engine with low operating loads and speeds provided a compression ignition mode, be mixed in the exhaust of the engine and fresh air and in the cylinder a homogeneous fuel mixture is formed and ignited. Preferably, the fuel mixture becomes through external mixture formation and fuel injection Homogenized in the intake. The invention is the He understands that incomplete combustion in an operation of the internal combustion engine with a mixture of exhaust gas with fresh gas on the formation of residual gas nests in the combustion chamber through Mixture of a part of the fuel with exhaust gas components is based and These residual gas nests one for the complete Burning necessary amount of oxygen is missing.

Dem Problem der Bildung von Restgasanteilen, die sowohl bei einer Abgasrückführung als auch bei einer Rückhaltung von Abgasen im Brennraum auftreten, wird durch die Homogenisierung des Gemisches im Brennraum entgegengewirkt, wenn Frischluft, Kraftstoff und Restgas ausreichend durchgemischt werden. Bei Homogenisierung durch äußere Gemischbildung wird die Durchmischung zur Vermeidung von Restgasnestern im Brennraum während des Kompressionszündungsbetriebes weiter gefördert. Um im untersten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eine stabile und vollständige Verbrennung bei Kompressionszündung zu gewährleisten, sieht die Erfindung im unteren Betriebsbereich des Kompressionszündungsbetriebes eine Direkteinspritzung wenigstens einer Teilmenge des Kraftstoffs während der Gemischkompression im Zylinder vor. Die direkte Einspritzung von Kraftstoff in diesem unteren Betriebsbereich verbessert das Zündverhalten und stellt quasi eine Aktivierung der Zündung dar.the Problem of the formation of residual gas components, both in an exhaust gas recirculation as even with a retention Exhaust gases occur in the combustion chamber is due to the homogenization counteracted the mixture in the combustion chamber when fresh air, fuel and residual gas are thoroughly mixed. Upon homogenization by external mixture formation is the mixing to avoid residual gas nests in the combustion chamber while the compression ignition operation further promoted. In the lowest operating range of the internal combustion engine, a stable and complete combustion in compression ignition to ensure, sees the invention in the lower operating range of the compression ignition operation a direct injection of at least a subset of the fuel while the mixture compression in the cylinder before. The direct injection Fuel in this lower operating range improves ignition performance and represents a kind of activation of the ignition.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird bevorzugt das beizumischende Abgas durch Rückhaltung im Brennraum von dem jeweils vorherigen Arbeitstakt des Zylinders bereitgestellt, wobei die Aktivierungseinspritzung durch Direkteinspritzung zur Verbesserung des Zündverhaltens während der Verdichtung des Abgases erfolgt. Wird nur eine Teilmenge während der Abgasverdichtung eingespritzt, so kann die Restmenge alternativ durch Direkteinspritzung oder durch Saugrohreinspritzung in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Die Direkteinspritzung zur Aktivierung der Kompressionszündung im unteren Betriebsbereich des Kompressionszündbetriebes ist vorzugsweise unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes der Betriebslast vorgesehen.In the method according to the invention, the admixed exhaust gas is preferably provided by retention in the combustion chamber from the respective previous working stroke of the cylinder, wherein the activation injection by direct injection takes place to improve the ignition behavior during the compression of the exhaust gas. If only a subset is injected during the exhaust gas compression, so the residual quantity can alternatively be supplied by direct injection or by intake manifold injection into the intake region of the internal combustion engine. The direct injection for the activation of the compression ignition in the lower operating range of Kompressionszündbetriebes is preferably provided below a predetermined threshold value of the operating load.

Außerhalb des Kompressionszündbetriebes wird im mittleren Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eine homogene Gemischbildung als vorteilhaft angesehen, welche durch innere oder äußere Gemischbildung oder auch eine Kombination innerer und äußerer Gemischbildung und Abstimmung der jeweils abzugebenden Teilmengen der Injektoren erfolgen kann. Bei hohen Betriebslasten und geringen Drehzahlen ist innere Gemischbildung durch Direkteinspritzung vorteilhaft. Ein hoher Freiraum zur erforderlichen Auslegung der zur Verfügung stehenden Injektoren im Hinblick auf hohe Kraftstoffdurchsätze bei hohen Betriebslasten und hohen Drehzahlen ist gegeben, wenn in diesem oberen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine sowohl innere als auch äußere Gemischbildung kumulativ eingesetzt werden.Outside of the compression ignition operation in the middle operating range of the internal combustion engine a homogeneous Mixture formation considered advantageous, which by internal or external mixture formation or a combination of internal and external mixture formation and tuning each of the deliverable subsets of injectors can be made. At high operating loads and low speeds is internal mixture formation advantageous by direct injection. A high clearance to the required Interpretation of available standing injectors with regard to high fuel flow rates high operating loads and high speeds is given when in this upper operating range of the internal combustion engine both internal also outer mixture formation be used cumulatively.

In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist in Betriebsbereichen mit innerer und äußerer Gemischbildung eine derartige Aufteilung der gesamten Einspritzmenge für den jeweils vorliegenden Betriebspunkt vorgesehen, daß über den Injektor im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine eine wesentlich konstante Grundmenge zugemessen wird und die Restmenge durch Direkteinspritzung in den Zylinder ergänzt wird. Durch die Variation der Kraftstoffmenge im Rahmen der Direkteinspritzung kann eine Lastvariation erfolgen, wobei durch die konstante Kraftstoffzumessung im Ansaugbereich ein gleichbleibender Wandfilm im Saugrohr entsteht und das Instationärverhalten der Brennkraftmaschine verbessert ist.In preferred development of the invention is in operating areas with internal and external mixture formation such a division of the total injection amount for each present operating point provided that the injector in the intake the engine rated a substantially constant basic amount and the remaining quantity is supplemented by direct injection into the cylinder. By varying the amount of fuel in the direct injection can be done a load variation, with the constant fuel metering In the intake area a constant wall film is formed in the intake manifold and the transient behavior the internal combustion engine is improved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.On embodiment The invention is explained below with reference to the drawing.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 einen Querschnitt durch einen Teil einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, 1 a cross section through a portion of a spark-ignited internal combustion engine,

2 eine grafische Darstellung des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine über Last- und Drehzahl. 2 a graphical representation of the operating range of the internal combustion engine via load and speed.

1 zeigt einen Querschnitt durch einen der Zylinder 2 einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine 1. In jedem Zylinder 2 ist ein Brennraum 4 von einem längsbeweglich angeordneten Kolben 3 und einem Zylinderkopf 5 begrenzt. Dem Brennraum 4 wird in an sich bekannter Weise Frischgas durch einen Einlaßkanal 13 zugeführt, wenn der Zugang des Einlaßkanals 13 zum Brennraum durch Öffnen des Einlaßventils 6 freigegeben wird. In den Brennraum 4 wird Kraftstoff mit dem durch den Einlaßkanal 13 zugeführten Frischgas verbrannt und dadurch der Kolben 3 angetrieben. Die Verbrennungsabgase werden aus dem Brennraum 4 durch einen Auslaßkanal 14 abgeführt, wenn dieser von dem Auslaßventil 7 am Ende des Arbeitspiels des jeweiligen Zylinders 2 geöffnet wird. Die Einlaßventile 6 und die Auslaßventile 7 der Brennkraftmaschine 1 werden von einem Ventiltrieb gesteuert, welcher in der Zeichnung nicht dargestellt ist. 1 shows a cross section through one of the cylinders 2 a spark-ignited internal combustion engine 1 , In every cylinder 2 is a combustion chamber 4 from a longitudinally movable piston arranged 3 and a cylinder head 5 limited. The combustion chamber 4 is in a conventional manner fresh gas through an inlet channel 13 supplied when the inlet port access 13 to the combustion chamber by opening the inlet valve 6 is released. In the combustion chamber 4 will fuel with the through the intake port 13 supplied fresh gas burned and thereby the piston 3 driven. The combustion gases are discharged from the combustion chamber 4 through an outlet channel 14 dissipated when this from the exhaust valve 7 at the end of the working cycle of the respective cylinder 2 is opened. The intake valves 6 and the exhaust valves 7 the internal combustion engine 1 are controlled by a valve train, which is not shown in the drawing.

Die Bildung eines zündfähigen Kraftstoffgemisches im Brennraum 4 kann durch äußere Gemischbildung mittels Kraftstoffeinspritzung in den Einlaßkanal und alternativ oder zusätzlich auf dem Wege innerer Gemischbildung durch direkte Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum 4 erfolgen. Für die innere Gemischbildung ist jedem Zylinder 2 ein Injektor 10 zugeordnet, welcher seinen jeweiligen Kraftstoffstrahl 11 in den Brennraum 4 abgibt. Für die Direkteinspritzung werden bevorzugt Mehrlochinjektoren eingesetzt, bei denen der Kraftstoff durch sechs oder mehr Einspritzlöcher in der Mehrlochdüse bei einem hohen Einspritzdruck von vorzugsweise mehr als 40 bar in den Brennraum eingespritzt werden. Für die äußere Gemischbildung ist mindestens ein Kanalinjektor 12 vorgesehen, welcher seinen Kraftstoff in den Frischgasstrom im Einlaßkanal 13 abgibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist für jeden Zylinder ein Kanalinjektor 12 für die äußere Gemischbildung vorgesehen, welcher jeweils in dem Einlaßkanal des jeweiligen Zylinders 2 angeordnet ist und sequentiell von einer Steuereinheit 9 freigegeben wird. Alternativ zu der Multipoint-Einspritzung kann auch die Anordnung eines einzigen Kanalinjektors 12 zur äußeren Gemischbildung vorgesehen sein, welcher in einem allen Einlaßkanälen 13 der Zylinder 2 gemeinsamen Saugrohr angeordnet ist (Singlepoint-Einspritzung).The formation of an ignitable fuel mixture in the combustion chamber 4 can by external mixture formation by means of fuel injection into the intake port and, alternatively or additionally by way of internal mixture formation by direct fuel injection into the combustion chamber 4 respectively. For internal mixture formation is every cylinder 2 an injector 10 associated with which its respective fuel jet 11 in the combustion chamber 4 emits. For direct injection, multi-hole injectors are preferably used in which the fuel is injected into the combustion chamber through six or more injection holes in the multi-hole nozzle at a high injection pressure of preferably more than 40 bar. For the outer mixture formation is at least one Kanalinjektor 12 provided, which its fuel in the fresh gas flow in the inlet channel 13 emits. In the present embodiment, a Kanalinjektor for each cylinder 12 provided for the outer mixture formation, which in each case in the inlet channel of the respective cylinder 2 is arranged and sequentially by a control unit 9 is released. As an alternative to the multipoint injection, the arrangement of a single Kanalinjektors 12 be provided for external mixture formation, which in all inlet channels 13 the cylinder 2 common suction pipe is arranged (single point injection).

Die Mehrlochinjektoren 10 erhalten über eine Steuerleitung 23 ihre Steuerbefehle für die jeweilige Kraftstoffeinspritzung von einer Steuereinheit 9, welche über eine Steuerleitung 22 auch die Kanalinjektoren 12 für die Saugrohreinspritzung ansteuert. Dabei stellt die Steuereinheit 9 in Abhängigkeit des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine die zur inneren oder/und äußeren Gemischbildung vorgesehenen Einspritzmengen der jeweiligen Injektoren 10, 12 ein. Dabei wird, wie später zur 2 näher erläutert, in einigen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine die innere Gemischbildung kumulativ mit der äußeren Gemischbildung betrieben und die Steuereinheit 9 stimmt in solchen Betriebsbereichen die von den jeweiligen Injektoren 10, 12 abzugebenden Kraftstoffmengen aufeinander ab. Die Steuereinheit 9 bestimmt den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der jeweils vorliegenden Betriebslast L und der Maschinendrehzahl n. Der Steuereinheit 9 ist dabei ein Kennfeldspeicher 21 zugeordnet, in dem im voraus ermittelte Werte für die jeweiligen Einspritzparameter der Injektoren 10, 12 in Abhängigkeit der meßbaren Betriebsparameter Last L und Drehzahl n abgelegt sind. Die Steuereinheit 9 kann dabei die Kraftstoffabgabe durch die Saugrohreinspritzung und die Direkteinspritzung derartig miteinander kombinieren oder einzeln einsetzen, daß in unterschiedlichen Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine äußere oder innere Gemischbildung erfolgt. Zur Reduzierung der Abgasemission wird in die Gemischbildung die Beimischung von Abgas der Brennkraftmaschine einbezogen und bei der Berechnung der zuzumessenden Kraftstoffmengen berücksichtigt. Die Beimischung von Abgas in das durch den Einlaßkanal 13 zugeführte Frischgas kann durch Rückführung von Abgas aus dem Auslaßkanal 14 in den Einlaßkanal erfolgen, wobei eine nicht dargestellte Abgasrückführungsleitung mit einem daran angeordneten AGR-Ventil von der Steuereinheit gesteuert würde. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird das beizumischende Abgas durch eine entsprechende Steuerung der Gaswechselventile 6, 7 im Brennraum 4 vom vorhergehenden Arbeitsspiel des Zylinders 2 zurückbehalten, wodurch sich eine sogenannte Zwischenkompression ergibt, und mit dem durch den Einlaßkanal 13 zugeführten Frischgas vermischt. Die Menge des zurückgehaltenen Abgases wird dabei derartig abgestimmt, daß in der Mischung mit dem sauerstoffhaltigen Frischgas eine genügende Sauerstoffmenge verbleibt zur vollständigen Verbrennung des im jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zugemessenen Kraftstoffs.The multi-hole injectors 10 received via a control line 23 their control commands for the respective fuel injection from a control unit 9 , which via a control line 22 also the channel injectors 12 activates for the intake manifold injection. At the same time, the control unit 9 as a function of the operating range of the internal combustion engine, the intended for internal and / or external mixture formation injection quantities of the respective injectors 10 . 12 on. It will, as later to 2 explained in more detail, in some operating areas of the internal combustion engine, the internal mixture formation cumulatively operated with the outer mixture formation and the control unit 9 agrees in such operating areas of the respective injectors 10 . 12 Fuel to be dispensed from each other. The control unit 9 be agrees the respective operating point of the internal combustion engine as a function of the respectively present operating load L and the engine speed n. The control unit 9 is a map memory 21 assigned in the previously determined values for the respective injection parameters of the injectors 10 . 12 are stored as a function of the measurable operating parameters load L and speed n. The control unit 9 In this case, the fuel delivery through the intake manifold injection and the direct injection can be combined with one another in such a way or used individually that external or internal mixture formation takes place in different operating ranges of the internal combustion engine. In order to reduce the exhaust gas emission, the mixture of exhaust gas of the internal combustion engine is included in the mixture formation and taken into account in the calculation of the fuel quantities to be metered. The admixture of exhaust gas in the through the inlet channel 13 supplied fresh gas can by returning exhaust gas from the outlet 14 take place in the inlet channel, wherein an exhaust gas recirculation line, not shown, would be controlled by the control unit with an EGR valve arranged thereon. In the embodiment shown, the admixed exhaust gas is controlled by a corresponding control of the gas exchange valves 6 . 7 in the combustion chamber 4 from the previous working cycle of the cylinder 2 retained, resulting in a so-called intermediate compression, and with the through the inlet channel 13 supplied fresh gas mixed. The amount of retained exhaust gas is adjusted so that a sufficient amount of oxygen remains in the mixture with the oxygen-containing fresh gas for complete combustion of the metered in the respective operating point of the internal combustion engine fuel.

Das Kraftstoffgemisch wird im Brennraum 4 durch den Zündfunken einer Zündkerze 8 zur Verbrennung gebracht. Wie 2 anhand eines grafischen Schaubildes des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine über Betriebslast L und Drehzahl n veranschaulicht, ist in unteren Last- und Drehzahlbereichen ein Kompressionszündungsbetrieb vorgesehen, bei dem im Brennraum ein homogenes Kraftstoffgemisch gebildet wird und eine Kompressionszündung des Gemisches vorgesehen ist. Um im Kompressionszündbetrieb mit Abgasrückhaltung der Gefahr entgegen zu wirken, daß ein Teil des Kraftstoffes in Zonen mit hohem Ab gasanteil und geringem Sauerstoffangehalt gelangt und dort nicht vollständig verbrennt, wird durch äußere Gemischbildung durch Saugrohreinspritzung SRE ein bereits gut aufbereitetes Kraftstoff/Frischgasgemisch dem Brennraum zugeführt. Im Kompressionszündungsbetrieb wird ein stöchiometrisches Gemisch mit einem Luftverhältnis λ ≥ 1 gebildet.The fuel mixture is in the combustion chamber 4 through the spark of a spark plug 8th brought to combustion. How 2 illustrated by a graphical graph of the operating range of the internal combustion engine over operating load L and speed n, a compression ignition operation is provided in lower load and speed ranges in which a homogeneous fuel mixture is formed in the combustion chamber and a compression ignition of the mixture is provided. In order to counteract in the Kompressionszündbetrieb with exhaust gas recirculation of the risk that a portion of the fuel gas in zones with high from low gas content and low oxygen content arrives and not completely burned, is fed through external mixture formation by Saugrhreinspritzung SRE an already well treated fuel / fresh gas mixture to the combustion chamber. In the compression ignition operation, a stoichiometric mixture having an air ratio λ ≥ 1 is formed.

Erfindungsgemäß ist im unteren Betriebsbereich des Kompressionszündbetriebes vorgesehen, wenigstens eine Teilmenge des Kraftstoffes während der Zwischenkompression im Zylinder direkt einzuspritzen. Durch die direkte Einspritzung DE wird die Zündwilligkeit des Gemisches verbessert und so die vollständige Verbrennung gefördert. Die Direkteinspritzung während der Zwischenkompression zur Verdichtung des Abgases im Brennraum erweitert den für die Kompressionszündung zur Verfügung stehenden Kennfeldbereich in den Bereich niedrigster Lasten. Der Steuereinheit wird eine Schwelle für die Betriebslast L zur Aktivierung der Direkteinspritzung vorgegeben, unterhalb derer in dem für die Kompressionszündung mit Saugrohreinspritzung SRE zur Verfügung stehenden Bereich die Direkteinspritzung zur Aktivierung eingesetzt wird. Das Kompressionszündungsgebiet ist in 2 als schraffiertes Feld dargestellt.According to the invention is provided in the lower operating range of Kompressionszündbetriebes to inject at least a portion of the fuel during the intermediate compression in the cylinder directly. The direct injection DE improves the ignitability of the mixture and thus promotes complete combustion. The direct injection during the intermediate compression for compression of the exhaust gas in the combustion chamber extends the map area available for the compression ignition in the range of lowest loads. The control unit is given a threshold for the operating load L for activating the direct injection, below which the direct injection is used for activation in the region available for the compression ignition with intake manifold injection SRE. The compression ignition area is in 2 shown as a hatched field.

In mittleren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine ist eine homogene Gemischbildung vorgesehen, welche durch innere Gemischbildung mittels Direkteinspritzung DE oder äußere Gemischbildung mittels Saugrohreinspritzung SRE erreicht werden kann. Ebenso ist eine Kombination innerer und äußerer Gemischbildung und Abstimmung der durch Direkteinspritzung DE und Saugrohreinspritzung SRE jeweils abgegebenen Teilmengen der gesamten Kraftstoffmenge möglich und im Hinblick auf die zur Verfügung stehenden Freiräume bei der Auslegung der erforderlichen Injektoren vorteilhaft. In hohen Betriebsarten mit geringen Drehzahlen wird eine innere Gemischbildung durch Direkteinspritzung DE als vorteilhaft gesehen. Bei hohen Betriebslasten und hohen Drehzahlen werden beide Gemischbildner kumulativ eingesetzt, wodurch bei Direkteinspritzung DE und Saugrohreinspritzung SRE eingesetzt werden, so daß die in den hohen Kennfeldbereichen erforderlichen Kraftstoffmengen zugemessen werden können. Dabei können die Injektoren derartig ausgelegt werden, daß zum einen in den hohen Betriebsbereichen die erforderlichen Kraftstoffmengen durch gleichzeitigen Einsatz aller zur Verfügung stehenden Injektoren zugemessen werden können und in unteren Betriebsbereichen eine erhöhte Genauigkeit der Kraftstoffzumessung dargestellt werden kann.In middle operating ranges of the internal combustion engine is a homogeneous Provided mixture formation, which by means of internal mixture formation Direct injection DE or external mixture formation can be achieved by suction tube injection SRE. Likewise is a combination of internal and external mixture formation and tuning of the direct injection DE and intake manifold injection SRE respectively delivered subsets of the total amount of fuel possible and with regard to the available standing free spaces advantageous in the design of the required injectors. In high operating modes with low speeds will cause internal mixture formation seen by direct injection DE as advantageous. At high operating loads and high speeds, both mixture formers are used cumulatively, whereby used for direct injection DE and intake manifold injection SRE so that the In the high map areas required amounts of fuel metered can be. It can the injectors are designed such that on the one hand in the high operating ranges the required fuel quantities through simultaneous use all available can be attributed to stationary injectors and in lower operating ranges an increased Accuracy of fuel metering can be displayed.

Die Direkteinspritzung erfolgt bei hohen Betriebslasten synchron zum Ansaugtakt. Zur Verminderung der Klopfneigung der Brennkraftmaschine kann auch eine zusätzliche Nacheinspritzung von Kraftstoff während des Kompressionstaktes des jeweiligen Zylinders erfolgen. Die Saugrohreinspritzung SRE erfolgt vorzugsweise während des Ansaugtaktes des jeweiligen Zylinders, wobei auch eine frühere Kraftstoffeinspritzung durch Saugrohreinspritzung bei hohen Drehzahlen vorteilhaft sein kann.The Direct injection occurs at high operating loads synchronous to Intake stroke. To reduce the tendency to knock the internal combustion engine can also an additional one Post-injection of fuel during the compression stroke of the respective cylinder. The intake manifold injection SRE preferably takes place during the intake stroke of the respective cylinder, wherein also a previous fuel injection be advantageous by intake manifold injection at high speeds can.

In Betriebsarten mit Direkteinspritzung ist eine zeitgesteuerte Umschaltung auf zwischenzeitlichen Saugrohreinspritzungsbetrieb vorgesehen, wodurch der Bildung von Ablagerungen in den Einlaßkanälen entgegengewirkt werden kann.In modes with direct injection, a timed changeover to intermittent intake manifold injection operation is provided where can be counteracted by the formation of deposits in the inlet channels.

Die Umsetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens für einen Kompressionszündbetrieb mit homogener Gemischbildung und im unteren Betriebsbereich des Kompressionszündbetriebes vorgesehener Zündaktivierung durch Direkteinspritzung wird vorzugsweise mit einer Kraftstoffzumeßeinrichtung ausgeführt, bei der eine Direkteinspritzung mit hohem Kraftstoffdruck von vorzugsweise mehr als 40 bar vorgesehen ist. Für die Saugrohreinspritzung wird eine Niederdruckeinspritzung mit einem Differenzdruck von ca. 4 bar in den Einlaßkanal vorgesehen. Die Saugrohrinjektoren 12 und die Direkteinspritzinjektoren 10 der Brennkraftmaschine nach 1 werden aus einem gemeinsamen Kraftstofftank 20 versorgt, wobei eine Hochdruckpumpe 18 über eine Hochdruckleitung 12 die Direkteinspritzinjektoren 10 mit Kraftstoff unter dem erforderlichen Einspritzdruck versorgt. Die Saugrohrinjektoren 12 und die Direkteinspritzinjektoren können in Reihe geschaltet sein, wobei über das Drucksteuerventil 18 des Hochdrucksystems Kraftstoff abgesteuert wird und über die Kraftstoffleitung 16 dem Saugrohrinjektor 12 zugeführt wird, so daß für das Niederdrucksystem der Saugrohreinspritzung keine separate Kraftstoffpumpe erforderlich ist. Alternativ ist auch eine Parallelschaltung der Saugrohrinjektoren und der Direkteinspritz-injektoren möglich, wobei in der Vorlaufleitung 17 des Hochdruckventils 18 eine Vorförderpumpe 19 angeordnet ist und der Kraftstoff zur Versorgung der Saugrohrinjektoren durch eine Niederdruckleitung 16a zugeführt wird, welche vor der Hochdruckpumpe 18 aus der Vorlaufleitung 17 abzweigt.The implementation of the method according to the invention for a Kompressionszündbetrieb with homogeneous mixture formation and provided in the lower operating range of Kompressionszündbetriebes ignition activation by direct injection is preferably carried out with a Kraftstoffzumeßeinrichtung, in which a direct injection is provided with high fuel pressure of preferably more than 40 bar. For the intake manifold injection, a low-pressure injection is provided with a differential pressure of about 4 bar in the inlet channel. The intake manifold injectors 12 and the direct injection injectors 10 the internal combustion engine after 1 be from a common fuel tank 20 supplied, with a high-pressure pump 18 via a high pressure line 12 the direct injection injectors 10 supplied with fuel under the required injection pressure. The intake manifold injectors 12 and the direct injection injectors may be connected in series, via the pressure control valve 18 of the high-pressure system fuel is diverted and over the fuel line 16 the intake manifold injector 12 is supplied, so that no separate fuel pump is required for the low pressure system of the intake manifold injection. Alternatively, a parallel connection of Saugrohrinjektoren and the direct injection injectors is possible, wherein in the flow line 17 of the high pressure valve 18 a prefeed pump 19 is arranged and the fuel to supply the Saugrohrinjektoren through a low pressure line 16a is fed, which before the high-pressure pump 18 from the supply line 17 branches.

Claims (10)

Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, wobei der zur Gemischbildung mit Frischgas vorgesehene Kraftstoff anteilig zumeßbar ist durch direkte Einspritzung (DE) in einen Zylinder (2) mittels eines dem jeweiligen Zylinder (2) zugeordneten Injektors (10) (innere Gemischbildung) und durch Einspritzung in einen Frischgasstrom zu den Zylindern (2) mindestens eines im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Injektors (12) (äußere Gemischbildung), wobei eine Steuereinheit (9) die Injektoren (10, 12) ansteuert und in Abhängigkeit des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine (1) die von den Injektoren (10, 12) jeweils abzugebenden Kraftstoffmengen bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem unteren Betriebsbereich der Brennkraftmaschine (1) mit geringen Betriebslasten (L) und Drehzahlen (n) eine Kompressionszündungs-Betriebsart vorgesehen ist, bei der Abgas der Brennkraftmaschine (1) und Frischluft gemischt werden und im Zylinder (2) ein homogenes Kraftstoffgemisch gebildet und gezündet wird, wobei im unteren Betriebsbereich des Kompressionszündungsbetriebes wenigstens eine Teilmenge des Kraftstoffs während der Gemischkompression im Zylinder (2) durch Direkteinspritzung (Aktivierung) zugemessen wird.Method for operating a spark-ignited internal combustion engine, wherein the fuel provided for mixture formation with fresh gas is proportionally zueßbar by direct injection (DE) into a cylinder ( 2 ) by means of a respective cylinder ( 2 ) associated injector ( 10 ) (internal mixture formation) and by injection into a fresh gas flow to the cylinders ( 2 ) at least one in the intake of the internal combustion engine ( 1 ) arranged injector ( 12 ) (outer mixture formation), whereby a control unit ( 9 ) the injectors ( 10 . 12 ) and depending on the operating range of the internal combustion engine ( 1 ) of the injectors ( 10 . 12 ) fuel quantities to be delivered, characterized in that in a lower operating range of the internal combustion engine ( 1 ) is provided with low operating loads (L) and rotational speeds (n) a compression ignition mode, wherein the exhaust gas of the internal combustion engine ( 1 ) and fresh air are mixed and in the cylinder ( 2 a homogeneous fuel mixture is formed and ignited, wherein in the lower operating range of the compression ignition operation at least a partial amount of the fuel during the mixture compression in the cylinder ( 2 ) is metered by direct injection (activation). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Direkteinspritzung (Aktivierung) im unteren Betriebsbereich des Kompressionszündbetriebes unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes der Betriebslast (L) vorgesehen ist.Method according to Claim 1, characterized in that the direct injection (Activation) in the lower operating range of Kompressionszündbetriebes below a predetermined threshold of operating load (L) is provided. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur homogenen Gemischbildung im Kompressionszündbetrieb äußere Gemischbildung durch Kraftstoffeinspritzung in den Ansaugbereich (SRE) vorgesehen ist.Method according to claim 1 or 2, characterized that to homogeneous mixture formation in the compression ignition mode external fuel injection mixture formation Into the intake area (SRE) is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3; dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (9) die Kraftstoffabgabe der Injektoren (10, 12) zur äußeren und inneren Gemischbildung aufeinander abstimmt.Method according to one of claims 1 to 3; characterized in that the control unit ( 9 ) the fuel delivery of the injectors ( 10 . 12 ) is tuned to the outer and inner mixture formation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Frischgas beigemischte Abgas durch Rückhaltung im Zylinder (2) bereitgestellt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the exhaust gas admixed with the fresh gas by retention in the cylinder ( 2 ) provided. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Direkteinspritzung (Aktivierung) in unteren Betriebsbereichen des Kompressionszündbetriebes während der Kompression des im Zylinder befindlichen Abgases erfolgt.Method according to claim 5, characterized in that that the Direct injection (activation) in lower operating ranges of the compression ignition while the compression of the exhaust gas located in the cylinder takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in mittleren Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine (1) eine homogene Gemischbildung durch innere oder äußere Gemischbildung oder eine Kombination innerer und äußerer Gemischbildung in Abstimmung der jeweils abzugebenden Teilmengen der Injektoren (10, 12) vorgesehen ist.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in middle operating ranges of the internal combustion engine ( 1 ) a homogeneous mixture formation by internal or external mixture formation or a combination of internal and external mixture formation in coordination of the respectively to be dispensed subsets of the injectors ( 10 . 12 ) is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei hohen Betriebslasten (L) und geringen Drehzahlen (n) innere Gemischbildung vorgesehen ist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized that at high operating loads (L) and low speeds (n) internal mixture formation is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei hohen Betriebslasten (L) und hohen Drehzahlen (n) innere und äußere Gemischbildung kumulativ eingesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 8, characterized that at high operating loads (L) and high speeds (n) internal and external mixture formation be used cumulatively. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in Betriebsbereichen mit innerer und äußerer Gemischbildung über die Einspritzung im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine (SRE) eine im wesentlichen konstante Grundmenge als Anteil der dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine entsprechenden Kraftstoff-Gesamtmenge zugemessen wird und die Restmenge durch Direkteinspritzung (DE) zugemessen wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that in operating areas with internal and external mixture formation via the injection in the intake of the internal combustion engine (SRE) is a substantially constant basic amount as a proportion of the operating point of the Brenn engine corresponding total fuel quantity is metered and the remaining amount is metered by direct injection (DE).
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