DE10326591A1

DE10326591A1 - Fuel injection operating method for an internal combustion engine uses a fuel injection valve and a detected air mass flow rate into an internal combustion engine's combustion chamber

Info

Publication number: DE10326591A1
Application number: DE2003126591
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Mlejnek; Viktor Dipl.-Ing. Pfeffer; Klaus Dipl.-Ing. Rößler
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2004-12-30

Abstract

An air mass flow rate (AMFR) into an internal combustion engine's (ICE) combustion chamber (CC) is detected during the portion of a cycle. Fuel volume flow injected into the CC by a fuel injection valve during this portion of a cycle is coordinated with the detected AMFR. An independent claim is also included for an internal combustion engine with a fuel injection valve and a control unit.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil. Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil und einer Steuereinheit.The The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with at least one fuel injection valve. The invention relates to a Internal combustion engine with at least one fuel injection valve and a control unit.

Die Anforderungen des Gesetzgebers bezüglich Abgasemissionen und Verbrauch steigen immer weiter an und erhöhen speziell beim Ottomotor die Anforderungen an das Gemischbildungssystem immer weiter. Bei Ottomotoren mit Benzineinspritzung erfordert die große Luft- und Kraftstoffmengenspreizung eine Kompromissauslegung der Einspritzventile. Einerseits muss bei hohen Lasten und Drehzahlen die Einbringung großer Kraftstoffmengen bei guten Emissionswerten gewährleistet werden. Aber auch bei Leerlaufbetrieb muss eine optimale Kraftstoffzumessung vorliegen, so dass gute Abgaswerte ermöglicht werden. Da der Durchflusswert des Einspritzventils aber vorgegeben ist, kann es betriebspunktabhängig, je nach Auslegung des Durchflusswerts, zu einer für den rohemissionsarmen Betrieb ungünstigen Kraftstoffverteilung im Gemisch kommen.The Legislative requirements regarding exhaust emissions and consumption continue to rise and increase Especially with the gasoline engine, the demands on the mixture formation system always further. In petrol engines with petrol injection, the large and fuel quantity spread a compromise design of the injectors. On the one hand, the contribution must be made at high loads and speeds greater Fuel quantities are ensured with good emissions. But also during idling operation there must be an optimal fuel metering, so that good emission levels possible become. As the flow value of the injector but given is, depending on operating point, depending on the design of the flow rate, one for the low-emission Operation unfavorable Fuel distribution come in a mixture.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 43 384 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit innerer und äußerer Gemischbildung bekannt, die pro Zylinder ein Mehrlocheinspritzventil zur direkten Einspritzung in den Zylinder und ein im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine angeordnetes weiteres Einspritzventil zur Einspritzung in die zur Gemischbildung vorgesehene Ansaugluft aufweist. Mittels einer Steuereinheit werden die mit den Einspritzventilen eingespritzten Kraftstoffmengen aufeinander abgestimmt. Im unteren Last- und Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wird mittels des Mehrlocheinspritzventils eine geschichtete Gemischbildung erzielt. In höheren Last- und Drehzahlbereichen wird mittels des weiteren Einspritzventils eine äußere, homogene Gemischbildung durch Einspritzung in den Ansaugbereich erzielt. Durch die Kombination von äußerer Gemischbildung mittels Kraftstoffeinspritzung in den Ansaugbereich und innerer Gemischbildung durch direkte Einspritzung in den Brennraum können die jeweiligen Vorteile dieser verschiedenen Einspritzverfahren genutzt werden.From the German patent application DE 100 43 384 A1 is an internal combustion engine with internal and external mixture formation known per cylinder has a multi-hole injection valve for direct injection into the cylinder and arranged in the intake of the engine further injection valve for injection into the intake air provided for mixture formation. By means of a control unit, the fuel quantities injected with the injection valves are matched to one another. In the lower load and speed range of the internal combustion engine, a layered mixture formation is achieved by means of the multi-hole injection valve. In higher load and speed ranges, an external, homogeneous mixture formation by injection into the intake area is achieved by means of the further injection valve. By combining external mixture formation by means of fuel injection into the intake region and internal mixture formation by direct injection into the combustion chamber, the respective advantages of these different injection methods can be utilized.

Aus der deutschen Patentschrift DE 100 14 533 C2 ist ein Verfahren zum Betrieb einer direkt einspritzenden Otto-Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Einspritzventil während des Einspritzvorganges in einer vorgegebenen Taktfolge vielfach öffnet und schließt. Bei der getakteten Einspritzung können verschiedene Taktfolgen sowie eine Taktfrequenz von einer Steuereinheit variabel eingestellt werden. Auch die Zeitdauer der Einspritzungen und die Unterbrechungen in der Taktfolge können zur Erreichung einer optimalen Gemischbildung angepasst werden.From the German patent DE 100 14 533 C2 a method for operating a direct injection gasoline engine is known in which an injection valve often opens and closes during the injection process in a predetermined clock sequence. In the clocked injection, different clock sequences and a clock frequency can be variably set by a control unit. Also, the duration of the injections and the interruptions in the clock sequence can be adjusted to achieve optimal mixture formation.

Aus der deutschen Patentschrift DE 196 36 088 C2 ist ein Verfahren zur Steuerung der direkten Kraftstoffeinspritzung bei einer Brennkraftmaschine bekannt, bei dem der Einspritzmengenverlauf beliebig zwischen einer konventionellen Vor- und Haupteinspritzung und einem im wesentlichen frei gewählten Einspritzverlauf variiert werden kann. Die Variierung des Einspritzverlaufs erfolgt durch unterschiedliche Ventilhübe eines Steuerventils.From the German patent DE 196 36 088 C2 a method for controlling the direct fuel injection in an internal combustion engine is known in which the injection quantity course can be varied as desired between a conventional pilot and main injection and a substantially freely selected injection curve. The variation of the course of injection takes place by means of different valve strokes of a control valve.

Mit der Erfindung soll an jeden Betriebspunkt des Motors eine verbesserte Gemischbildung ermöglicht werden.With The invention is an improved at each operating point of the engine Mixture formation allows become.

Erfindungsgemäß ist hierzu ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil vorgesehen, bei dem ein Luftmassenstrom in einen Brennraum der Brennkraftmaschine wenigstens während eines Zyklusabschnitts der Brennkraftmaschine erfasst wird und ein während des wenigstens einen Zyklusabschnitt in den Brennraum mittels des wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventils eingespritzter Kraftstoffvolumenstrom auf den erfassten Luftmassenstrom abgestimmt wird.According to the invention is this a method for operating an internal combustion engine with at least a fuel injection valve provided in which a mass air flow in a combustion chamber of the internal combustion engine at least during a Cycle portion of the internal combustion engine is detected and a during the at least one cycle section into the combustion chamber by means of at least a fuel injection valve injected fuel flow is tuned to the detected air mass flow.

Durch den variablen eingespritzten Kraftstoffvolumenstrom kann bei jedem Betriebspunkt des Motors eine optimale Zumischung von Kraftstoff zum während des Ansaugvorganges vorbeiströmenden Luftmassenstrom ermöglicht werden. Indem die pro Zeiteinheit oder Kurbelwellenwinkeleinheit eingespritzte Kraftstoffmenge auf die aktuelle pro Zeiteinheit oder Kurbelwellenwinkeleinheit vorbeiströmende Luftmasse abgestimmt wird, kann für jeden Betriebspunkt des Motors eine optimale Kraftstoffverteilung in der Ansaugluft erreicht werden. Speziell muss keine Kompromissauslegung des Einspritzventils erfolgen, die lediglich für einen bestimmten Betriebsbereich optimal ist. Vielmehr wird der Verlauf des pro Zeiteinheit eingespritzten Kraftstoffvolumens auf den Verlauf des Luftmassenstroms abgestimmt. Die absoluten Werte für den einzuspritzenden Kraftstoffvolumenstrom können zusätzlich auf Dichte und Art, entsprechend einem Energieinhalt des verwendeten Kraftstoffs, abgestimmt werden.By The variable injected fuel flow can be at each Operating point of the engine optimum mixing of fuel to during the intake process passing air mass flow allows become. By the per unit time or crankshaft angle unit injected fuel quantity to the current per unit time or Crankshaft angle unit tuned by passing air mass will, can for each operating point of the engine optimum fuel distribution be achieved in the intake air. Specifically, no compromise design needs the injection valve, the optimal only for a certain operating range is. Rather, the course of the injected per unit time is Fuel volume matched to the course of the air mass flow. The absolute values for the fuel flow to be injected can additionally be determined in terms of density and type, according to an energy content of the fuel used, tuned become.

In Weiterbildung der Erfindung wird ein am Kraftstoffeinspritzventil anliegender Kraftstoffdruck in Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms während des Zyklusabschnitts der Brennkraftmaschine moduliert.In Further development of the invention is a fuel injection valve applied fuel pressure as a function of the detected air mass flow while the cycle portion of the internal combustion engine modulated.

Durch Modulation des Einspritzdrucks kann ein Volumenstrom durch das Einspritzventil verändert werden. Beispielsweise werden Einspritzventile verwendet, die einen zulässigen Druck von 2 bis 100 bar ermöglichen. Dabei können Einspritzventile entweder mit elektromechanischer oder piezoelektrischer Nadelhubaktorik eingesetzt werden. Zusätzlich zur Modulation des Einspritzdrucks kann mit zunehmender Last bzw. zunehmender Drehzahl der Brennkraftmaschine ein Druckniveau des Einspritzdrucks angehoben werden. Die Anpassung der Kraftstoffmengenbeimischung an den über die Ventilöffnungsphase des Einlassventils unterschiedlichen Luftmassenstrom kann dann durch Druckmodulation ausgehend vom Grunddruckniveau des Einspritzdrucks erfolgen.By modulating the injection pressure, a volume flow through the injection valve can be changed. For example, injectors are used which allow a permissible pressure of 2 to 100 bar. Injectors can ent can not be used with electromechanical or piezoelectric Nadelhubaktorik. In addition to the modulation of the injection pressure, a pressure level of the injection pressure can be increased with increasing load or increasing speed of the internal combustion engine. The adjustment of the fuel quantity addition to the different over the valve opening phase of the intake valve air mass flow can then be done by pressure modulation, starting from the basic pressure level of the injection pressure.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung mittels mehrerer während des Zyklusabschnitts eingebrachter Einspritzimpulse, wobei eine Impulsdauer, eine Anzahl der Impulse und/oder zwischen den Impulsen liegende Schließzeiten des wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventils in Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms während des Zyklusabschnitts der Brennkraftmaschine bestimmt werden.In Development of the invention, a fuel injection takes place by means of several during the cycle portion of injected injection pulses, wherein a Pulse duration, a number of pulses and / or between the pulses lying closing times the at least one fuel injection valve in dependence of the detected mass air flow during the cycle portion of the internal combustion engine can be determined.

Auch auf diese Weise kann eine pro Zeiteinheit oder Kurbelwellenwinkeleinheit eingespritzte Kraftstoffmenge auf den erfassten Luftmassenstroms abgestimmt werden. Beispielsweise erfolgen zu Beginn der Öffnungsphase des Einlassventils bei dann geringem Luftmassenstrom nur wenige Einspritzimpulse mit kurzer Zeitdauer und/oder großem Abstand. Bei maximalem Luftmassenstrom erfolgt eine große Anzahl an Einspritzimpulsen im geringem Abstand oder eine kontinuierliche Kraftstoffeinspritzung. Bei absinkendem Luftmassenstrom kann dann beispielsweise der Abstand der einzelnen Einspritzimpulse zueinander wieder vergrößert werden oder die Impulsdauer wird verringert.Also in this way, one per unit time or crankshaft angle unit injected fuel quantity matched to the detected air mass flow become. For example, take place at the beginning of the opening phase of the intake valve at then low air mass flow only a few injection pulses short duration and / or large Distance. At maximum air mass flow is a large number At injection pulses at a small distance or a continuous Fuel injection. With sinking air mass flow can then For example, the distance between the individual injection pulses to each other be enlarged again or the pulse duration is reduced.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Kraftstoffeinspritzung getaktet und eine Taktfrequenz, Abstände zwischen den einzelnen Takten und Taktlängen werden in Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms während des Zyklusabschnitts der Brennkraftmaschine bestimmt.In Development of the invention, a fuel injection takes place clocked and a clock frequency, intervals between each Clocks and cycle lengths become dependent of the detected mass air flow during the cycle portion of the internal combustion engine determined.

Auch auf diese Weise kann ein eingespritzter Kraftstoffvolumenstrom dem Verlauf des Luftmassenstroms in den Brennraum folgen.Also In this way, an injected fuel flow can the Follow the course of the air mass flow into the combustion chamber.

In Weiterbildung der Erfindung wird eine Einspritzventilausströmfläche des wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventils in Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms während des Zyklusabschnitts der Brennkraftmaschine verändert.In In a further development of the invention, an injection valve discharge area of the at least one fuel injection valve in dependence of the detected mass air flow during the cycle portion of the internal combustion engine changed.

Auch auf diese Weise kann das pro Zeiteinheit oder Kurbelwellenwinkeleinheit eingespritzte Kraftstoffvolumen variiert und damit in Abhängigkeit einer pro Zeiteinheit oder Kurbelwellenwinkeleinheit erfassten Luftmasse eingestellt werden.Also in this way, this can be done per unit of time or crankshaft angle unit injected fuel volume varies and thus depending on a per unit time or crankshaft angle unit detected air mass be set.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Einspritzventilausströmfläche zwischen zwei Werten veränderbar.In Further development of the invention is the Einspritzventilausströmfläche between two values changeable.

Durch diese Maßnahme kann ein Einspritzventil mit vergleichsweise einfach zu realisierender Mechanik gewählt werden. Beispielsweise erfolgt eine Grobabstimmung des eingespritzten Kraftstoffstroms mittels einer Veränderung der Einspritzventilausströmfläche und eine Feinanpassung des Kraftstoffstroms mittels einer Modulation des Einspritzdrucks.By This measure can an injection valve with comparatively easy to implement mechanism chosen become. For example, a coarse tuning of the injected Fuel flow by means of a change in Einspritzspritzausströmfläche and a fine adjustment of the fuel flow by means of a modulation the injection pressure.

In Weiterbildung der Erfindung sind wenigstens zwei Kraftstoffeinspritzventile vorgesehen und die beiden Kraftstoffeinspritzventile werden in Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms während des Zyklusabschnitts der Brennkraftmaschine geöffnet und geschlossen.In Development of the invention are at least two fuel injection valves provided and the two fuel injection valves are dependent of the detected mass air flow during the Cycle section of the internal combustion engine opened and closed.

Mittels einer solchen sogenannten Registereinspritzung kann der eingespritzte Kraftstoffstrom verändert werden, ohne dass speziell ausgebildete Einspritzventile oder eine Modulation des Einspritzdrucks erforderlich wäre. Die Variation des Kraftstoffvolumenstroms kann dadurch in besonders einfacher Weise erfolgen.through such a so-called register injection, the injected Fuel flow changed be without specially trained injectors or a Modulation of the injection pressure would be required. The variation of the fuel volume flow This can be done in a particularly simple manner.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein am Kraftstoffeinspritzventil anliegender Kraftstoffdruck mit steigender Motordrehzahl angehoben wird.In Further development of the invention is provided that a fuel injection valve applied fuel pressure raised with increasing engine speed becomes.

Auf diese Weise wird die Voraussetzung dafür geschaffen, bei höheren Drehzahlen eine größere Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit oder Kurbelwellenwinkeleinheit einspritzen zu können. Beispielsweise kann eine Druckmodulation ausgehend von einem Grunddruckniveau des am Einspritzventil anliegenden Kraftstoffdrucks erfolgen.On This way, the prerequisite is created at higher speeds a larger amount of fuel to inject per unit time or crankshaft angle unit. For example, can a pressure modulation starting from a basic pressure level of the am Injector applied fuel pressure.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird auch durch eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Kraftstoffeinspritzventil und einer Steuereinheit gelöst, bei der Mittel zum Erfassen eines Luftmassenstroms und Mittel zum Einstellen eines mittels des wenigstens einen Kraftstoffeinspritzventils eingespritzten Kraftstoffstroms vorgesehen sind und bei der die Steuereinheit die Mittel zum Einstellen in Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms ansteuert.The The problem underlying the invention is also due to an internal combustion engine with at least one fuel injection valve and a control unit solved, in the means for detecting an air mass flow and means for Adjusting one by means of the at least one fuel injection valve injected fuel flow are provided and in which the Control unit, the means for adjusting depending on the detected air mass flow controls.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ergeben sich aus den Unteransprüchen.advantageous Developments of the internal combustion engine according to the invention revealed from the dependent claims.

In besonders vorteilhafter Weise sind wenigstens zwei von der Steuereinheit angesteuerte Kraftstoffeinspritzventile vorgesehen, wobei wenigstens ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Einspritzung in einen Ansaugweg der Brennkraftmaschine und wenigstens ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Einspritzung in einen Brennraum der Brennkraftmaschine angeordnet ist.In a particularly advantageous manner, at least two are controlled by the control unit fuel injection valves, wherein at least one fuel injection valve for injection is arranged in an intake of the internal combustion engine and at least one fuel injection valve for injection into a combustion chamber of the internal combustion engine.

Auf diese Weise kann für ein Einspritzventil eine für niedrige Last optimale Einspritzposition gewählt werden und das andere Einspritzventil kann dann an einer für hohe Lasten günstigen Position platziert werden. Für niedrige Lasten oder Drehzahlen wird beispielsweise nur ein Einspritzventil zur Kraftstoffdosierung verwendet und erst beim Erreichen hoher Lasten und Drehzahlen wird das zweite Einspritzventil zugeschaltet. Bei niedrigen Lasten kann beispielsweise während der Einlassventilöffnungsphase ausgehend von einem Kraftstoffeinspritzventil eine kontinuierliche Kraftstoffzumischung erfolgen. Beim Erreichen eines Maximums des Luftmassenstroms kann dann das zweite Einspritzventil zusätzlich aufgeschaltet werden. Durch Anordnung eines Einspritzventils im Ansaugweg und eines weiteren Einspritzventils für Direkteinspritzung kann sowohl für niedrige Lasten und Drehzahlen als auch für hohe Lasten und Drehzahlen eine jeweils optimale Gemischbildung gewährleistet werden.On this way can for an injection valve one for low load optimum injection position and the other injector can then go to one for high loads cheap Position are placed. For For example, low loads or speeds will only be one injector used for fuel metering and only when high loads are reached and speeds, the second injection valve is switched on. at low loads, for example, during the intake valve opening phase starting from a fuel injector a continuous Fuel admixed. When reaching a maximum of Air mass flow can then be switched on the second injection valve in addition become. By arranging an injection valve in the intake and another injector for direct injection can both for low Loads and speeds as well as for high Loads and speeds guaranteed optimal mixture formation become.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigen:Further Features and advantages of the invention will be apparent from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in connection with the drawings. In the drawings show:

1 den Verlauf eines Einlassventilhubs, eines Luftmassenstroms in den Brennraum und eines Einspritzdrucks gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, 1 the course of an intake valve lift, an air mass flow into the combustion chamber and an injection pressure according to the method according to the invention,

2 den Verlauf eines Einlassventilhubs, eines Luftmassenstroms sowie eine erste und eine zweite Möglichkeit der Abfolge und Gestaltung von Einspritzimpulsen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, 2 the course of an inlet valve lift, an air mass flow as well as a first and a second possibility of the sequence and design of injection pulses according to the method according to the invention,

3 den Verlauf eines Einlassventilhubs, eines Luftmassenstroms sowie eine erste und eine zweite Möglichkeit der Veränderung einer Einspritzventilausströmfläche gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, 3 the course of an intake valve lift, an air mass flow and a first and a second possibility of changing a Einspritzventilausströmfläche according to the inventive method,

4 ein Diagramm zum Anheben des Grundniveaus des Einspritzdrucks über der Drehzahl und 4 a diagram for raising the basic level of the injection pressure over the speed and

5 eine schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. 5 a schematic sectional view of an internal combustion engine according to the invention.

In der Darstellung der 1 sind untereinander ein Einlassventilhub H über Grad Kurbelwellenwinkel KW, ein Luftmassenstrom LM über Grad Kurbelwellenwinkel KW sowie ein am Kraftstoffeinspritzventil anliegender Kraftstoffdruck P über Grad Kurbelwellenwinkel KW aufgetragen. Der Luftmassenstrom LM in den Brennraum ist hauptsächlich durch den Öffnungsquerschnitt des Einlassventils und somit den Hub H des Einlassventils bestimmt. Gemäß der Erfindung wird der am Kraftstoffeinspritzventil anliegende Kraftstoffdruck P, entsprechend dem Einspritzdruck, so moduliert, dass dieser dem Verlauf des Luftmassenstroms LM folgt. Infolgedessen wird der Einspritzdruck P analog dem ansteigenden Luftmassenstrom LM bis zu einem Maximum erhöht und sinkt dann wieder auf ein Grundniveau, das verschieden von null sein kann, ab. Wie der 1 zu entnehmen ist, folgt der Einspritzdruck P dabei nicht dem Überschwinger des Luftmassenstroms LM kurz vor dem Schließen des Einlassventils, sondern wird beim Nulldurchgang des Luftmassenstroms auf dem dann erreichten Grundniveau festgehalten. Es ist unmittelbar ersichtlich, dass mit der dargestellten Modulation des Einspritzdrucks P auch der eingespritzte Kraftstoffvolumenstrom moduliert wird, entsprechend der Abhängigkeit der Durchflussmenge vom anliegenden Einspritzdruck. Auf diese Weise kann während jeder Zeiteinheit oder Kurbelwellenwinkeleinheit während des Ansaugzyklus der Brennkraftmaschine die für den gerade vorliegenden Luftmassenstrom optimale Kraftstoffmenge eingespritzt werden. Dadurch kann beispielsweise eine besonders homogene Gemischbildung im Brennraum erzielt werden.In the presentation of the 1 an intake valve lift H over degrees of crankshaft angle KW, an air mass flow LM over degrees of crankshaft angle KW, and a fuel pressure P applied to the fuel injection valve are plotted against one another over degrees crankshaft angle KW. The air mass flow LM into the combustion chamber is determined mainly by the opening cross-section of the intake valve and thus the lift H of the intake valve. According to the invention, the fuel pressure P applied to the fuel injection valve is modulated in accordance with the injection pressure such that it follows the course of the air mass flow LM. As a result, the injection pressure P is increased up to a maximum analogously to the increasing air mass flow LM, and then decreases again to a base level, which may be different from zero. Again 1 can be seen, the injection pressure P does not follow the overshoot of the air mass flow LM shortly before the closing of the inlet valve, but is held at the zero crossing of the air mass flow on the then reached basic level. It is immediately apparent that with the illustrated modulation of the injection pressure P, the injected fuel volume flow is also modulated, in accordance with the dependence of the flow rate on the applied injection pressure. In this way, during each time unit or crankshaft angle unit during the intake cycle of the internal combustion engine, the optimum for the currently existing air mass flow amount of fuel can be injected. As a result, for example, a particularly homogeneous mixture formation in the combustion chamber can be achieved.

Die Darstellung der 2 verdeutlicht, im Diagramm 10, wie die eingespritzte Kraftstoffmenge durch unterschiedliche Dauer von Einspritzimpulsen auf den aktuell vorliegenden Luftmassenstrom abgestimmt werden kann. Im Diagramm 10 ist ein Kraftstoffstrom K durch wenigstens ein Einspritzventil über Grad Kurbelwellenwinkel KW aufgetragen. Zu Beginn des Einlassventilhubs und bei noch geringen Luftmassenstrom wird der Kraftstoffstrom K nur für die Dauer eines kurzen Impulses 12 freigegeben und eingespritzt. Nach einer Schließzeit des Einspritzventils, die etwa der doppelten Impulsdauer des Einspritzimpulses 12 entspricht, erfolgt ein Einspritzimpuls 14, der annähernd die doppelte Impulsdauer verglichen mit dem Einspritzimpuls 12 aufweist. Auf den Einspritzimpuls 14 folgt eine Schließzeit des Einspritzventils mit der gleichen Dauer, wie die Schließzeit zwischen dem Einspritzimpuls 12 und dem Einspritzimpuls 14. Während dieser zweiten Schließzeit nach dem Einspritzimpuls 14 tritt das Maximum des Luftmassenstroms LM auf. Erst nach Überschreiten des Maximums des Luftmassenstroms LM folgt ein dritter Einspritzimpuls 16 mit einer Impulsdauer, die mehr als das Doppelte der Einspritzdauer des Einspritzimpulses 14 beträgt. Der Einspritzimpuls 16 endet erst nach dem Nulldurchgang des Luftmassenstroms LM. Auf den Einspritzimpuls 16 folgt eine Schließzeit des Einspritzventils mit gleicher Länge wie die vorhergehenden Schließzeiten. Nachdem der Luftmassenstrom LM das Minimum seines Überschwingers durchlaufen hat und sich wieder der Nulllinie annähert, folgt ein vierter Einspritzimpuls 18, dessen Impulsdauer zwischen der Dauer des ersten Einspritzimpulses 12 und der Dauer des zweiten Einspritzimpulses 14 liegt. Es ist zu erkennen, dass durch Anpassung der Impulsdauer der Einspritzimpulse 12, 14, 16 und 18 ein – über den Ansaugzyklus der Brennkraftmaschine gemittelter – Kraftstoffstrom in den Brennraum an den Verlauf des Luftmassenstroms LM in den Brennraum angepasst werden kann.The presentation of the 2 clarified, in the diagram 10 how the injected amount of fuel can be adjusted by different duration of injection pulses to the currently existing air mass flow. In the diagram 10 a fuel flow K is plotted by at least one injection valve over degrees crankshaft angle KW. At the beginning of the intake valve lift and with still low air mass flow, the fuel flow K only for the duration of a short pulse 12 released and injected. After a closing time of the injector, which is about twice the pulse duration of the injection pulse 12 corresponds, an injection pulse takes place 14 , which is approximately twice the pulse duration compared to the injection pulse 12 having. On the injection pulse 14 There follows a closing time of the injection valve with the same duration as the closing time between the injection pulse 12 and the injection pulse 14 , During this second closing time after the injection pulse 14 If the maximum of the air mass flow LM occurs. Only after exceeding the maximum of the air mass flow LM follows a third injection pulse 16 with a pulse duration that is more than twice the injection duration of the injection pulse 14 is. The injection pulse 16 ends after the zero crossing of the air mass flow LM. On the injection pulse 16 follows a closing time of the injection valve with the same length as the previous closing times. After the air mass flow LM the minimum of its over Schwinger has passed through and again approaches the zero line, followed by a fourth injection pulse 18 whose pulse duration between the duration of the first injection pulse 12 and the duration of the second injection pulse 14 lies. It can be seen that by adjusting the pulse duration of the injection pulses 12 . 14 . 16 and 18 a - averaged over the intake cycle of the internal combustion engine - fuel flow into the combustion chamber can be adapted to the course of the air mass flow LM into the combustion chamber.

Das Diagramm 20 der 2 zeigt eine weitere Möglichkeit der Anpassung des – über den Ansaugzyklus gemittelten – Kraftstoffstroms in den Brennraum an den Luftmassenstrom LM. Gemäß Diagramm 20 erfolgt die Anpassung des Kraftstoffstroms durch die Einschaltung variabler Schließzeiten zwischen Einspritzimpulsen 22 mit konstanter Impulsdauer. Die Schließzeiten zwischen den einzelnen Einspritzimpulsen 22 verkürzen sich kontinuierlich, um im Bereich der abfallenden Flanke des Luftmassenstroms LM ein Minimum zu erreichen und um danach wieder auf größere Werte anzusteigen.The diagram 20 of the 2 shows a further possibility of adjusting the - averaged over the intake cycle - fuel flow into the combustion chamber to the air mass flow LM. As per diagram 20 the adaptation of the fuel flow takes place by the activation of variable closing times between injection pulses 22 with constant pulse duration. The closing times between the individual injection pulses 22 shorten continuously to reach in the region of the falling edge of the air mass flow LM a minimum and then increase again to larger values.

Die Darstellung der 3 zeigt ebenfalls den Verlauf des Einlassventilhubs H und des Luftmassenstroms LM in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Ein Kraftstoffstrom in den Brennraum wird gemäß 3 durch eine Veränderung des Einspritzventilausströmquerschnitts A auf den Luftmassenstrom LM abgestimmt. Ein Diagramm 30 zeigt eine kontinuierliche Veränderung der Einspritzventilausströmfläche A. Die Einspritzventilausströmfläche A steigt zusammen mit dem Anstieg des Luftmassenstroms LM an und erreicht kurz vor dem Maximum des Luftmassenstroms LM ein Maximum, um danach wieder auf den Wert null abzufallen. Kurz bevor der Luftmassenstrom LM den Wert null erreicht hat, verringert sich die Einspritzventilausströmfläche A auf den Wert null und das Einspritzventil ist geschlossen. Während des anschließenden Überschwingers des Luftmassenstroms LM bleibt das Einspritzventil geschlossen.The presentation of the 3 also shows the course of the intake valve H and the air mass flow LM in the combustion chamber of an internal combustion engine. A fuel flow into the combustion chamber is according to 3 matched by a change in Einspritzspritzausströmquerschnitts A on the air mass flow LM. A diagram 30 shows a continuous change of Einspritzventilausströmfläche A. The Einspritzventilausströmfläche A increases together with the increase of the air mass flow LM and reaches shortly before the maximum of the air mass flow LM a maximum, and then drop back to the value zero. Shortly before the air mass flow LM has reached zero, the Einspritzventilausströmfläche A decreases to the value zero and the injection valve is closed. During the subsequent overshoot of the air mass flow LM, the injection valve remains closed.

Im Diagramm 40 ist eine weitere Möglichkeit der Veränderung der Einspritzventilausströmfläche A dargestellt. Gemäß dem Diagramm 40 wird die Einspritzventilausströmfläche A lediglich zwischen zwei Werten verändert. Dies erlaubt es, ein mechanisch vergleichsweise einfach aufgebautes Einspritzventil zu verwenden. Beispielsweise kann der im Diagramm 40 dargestellte Verlauf der Einspritzventilausströmfläche A aber auch durch Verwendung zweier Einspritzventile erreicht werden, die entsprechend dem Verlauf im Diagramm 40 ein- bzw. ausgeschaltet werden. Ein erster Wert der Einspritzventilausströmfläche A wird kurz nach Öffnung des Einlassventils eingestellt, so dass der erste Wert der Einspritzventilausströmfläche A erreicht ist, noch bevor der Luftmassenstrom LM nennenswerte Beträge erreicht. Etwa auf der Hälfte der ansteigenden Flanke des Luftmassenstroms LM wird dann ein zweiter Wert der Einspritzventilausströmfläche A eingestellt. Der zweite Wert der Einspritzventilausströmfläche A beträgt etwa das Vierfache des ersten Werts. Bereits kurz nach Durchlaufen des Maximums des Luftmassenstroms LM wird die Einspritzventilausströmfläche A wieder auf den ersten Wert zurückgefahren und das Ein spritzventil wird im weiteren Verlauf kurz vor Erreichen des Nulldurchgangs des Luftmassenstroms LM wieder geschlossen.In the diagram 40 Another possibility of changing the Einspritzventilausströmfläche A is shown. According to the diagram 40 For example, the injection valve discharge area A is changed only between two values. This makes it possible to use a mechanically comparatively simple injection valve. For example, in the diagram 40 illustrated course of the Einspritzventilausströmfläche A but also be achieved by using two injection valves, according to the course in the diagram 40 be switched on or off. A first value of the injection valve discharge area A is set shortly after opening of the intake valve so that the first value of the injection valve discharge area A is reached even before the air mass flow LM reaches appreciable amounts. At about halfway up the rising edge of the air mass flow LM, a second value of the injection valve outflow area A is set. The second value of the Einspritzventilausströmfläche A is about four times the first value. Already shortly after passing through the maximum of the air mass flow LM, the Einspritzventilausströmfläche A is reduced back to the first value and the A injection valve is closed in the course shortly before reaching the zero crossing of the air mass flow LM again.

Die Darstellung der 4 zeigt die Anhebung des Einspritzdruckgrundniveaus PME über der Drehzahl n der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Mit steigender Drehzahl wird das Grundniveau PME des Einspritzdrucks bzw. des am Einspritzventil anliegenden Kraftstoffdrucks erhöht. Mit steigender Drehzahl und Erhöhung des Grundniveaus des Einspritzdrucks kann demzufolge pro Zeiteinheit eine größere Kraftstoffmenge entsprechend einem größeren Kraftstoffvolumenstrom mit ein und demselben Einspritzventil eingespritzt werden. Neben einer Erhöhung des Grundniveaus des Kraftstoffdrucks über der Drehzahl ist auch die Erhöhung des Grundniveaus mit steigender Last möglich. Beispielsweise kann das gewünschte Grundniveau in einem Kennfeld über der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine abgelegt sein.The presentation of the 4 shows the increase of the injection pressure base level PME over the speed n of the internal combustion engine according to the invention. As the speed increases, the basic level PME of the injection pressure or of the fuel pressure applied to the injection valve is increased. Consequently, as the speed of rotation increases and the basic level of the injection pressure increases, a larger quantity of fuel corresponding to a larger fuel volume flow per unit time can be injected with one and the same injection valve. In addition to an increase in the basic level of the fuel pressure above the speed and the increase of the basic level with increasing load is possible. For example, the desired basic level can be stored in a characteristic diagram over the rotational speed and the load of the internal combustion engine.

Die Darstellung der 5 zeigt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 42. Die Brennkraftmaschine 42 weist einen Brennraum 44 und einen diesen begrenzenden Kolben 46 auf. Ein in den Brennraum 44 mündender Ansaugweg 48 kann mittels eines Einlassventils 50 geöffnet und geschlossen werden. Abgase können den Brennraum 44 über einen Abgaskanal 52 verlassen, der mittels eines Auslassventils 54 geöffnet und geschlossen werden kann. Eine Zündkerze 56 ragt in den Brennraum 44 hinein. Zur Gemischbildung der Brennkraftmaschine 42 sind zwei Einspritzventile 58 und 60 vorgesehen. Das erste Einspritzventil 58 ist als Mehrlocheinspritzventil ausgebildet und für eine direkte Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum 44 angeordnet. Das zweite Einspritzventil 60 ist als Einlocheinspritzventil ausgebildet und spritzt Kraftstoff in den Ansaugkanal 48 stromaufwärts des Einlassventils 50 ein. Mittels des ersten Einspritzventils 58 wird demgemäss eine sogenannte innere Gemischbildung und mit dem zweiten Einspritzventil 60 eine sogenannte äußere Gemischbildung erzielt.The presentation of the 5 shows a schematic view of an internal combustion engine according to the invention 42 , The internal combustion engine 42 has a combustion chamber 44 and a limiting piston 46 on. One in the combustion chamber 44 opening intake route 48 can by means of an inlet valve 50 be opened and closed. Exhaust gases can enter the combustion chamber 44 via an exhaust duct 52 leave, by means of an exhaust valve 54 can be opened and closed. A spark plug 56 protrudes into the combustion chamber 44 into it. For mixture formation of the internal combustion engine 42 are two injectors 58 and 60 intended. The first injection valve 58 is designed as a multi-hole injection valve and for direct fuel injection into the combustion chamber 44 arranged. The second injection valve 60 is designed as a single-hole injection valve and injects fuel into the intake passage 48 upstream of the intake valve 50 on. By means of the first injection valve 58 Accordingly, a so-called internal mixture formation and with the second injection valve 60 achieved a so-called outer mixture formation.

Das erste und das zweite Einspritzventil 58, 60 werden aus einem Kraftstofftank 62 über eine Niederdruckkraftstoffpumpe 64 und eine Hochdruckpumpe 66 versorgt. Wie in der Darstellung der 5 gestrichelt angedeutet ist, kann das zweite Einspritzventil 60 auch über die Niederdruckpumpe 64 mit Kraftstoff versorgt werden.The first and the second injection valve 58 . 60 be from a fuel tank 62 via a low-pressure fuel pump 64 and a high pressure pump 66 provided. As in the presentation of 5 indicated by dashed lines, the second injection valve 60 also via the low-pressure pump 64 With Fuel to be supplied.

Sowohl das erste Einspritzventil 58 als auch das zweite Einspritzventil 60 werden mittels einer Steuereinheit 68 angesteuert, die Informationen über die aktuelle Last L der Brennkraftmaschine und deren aktuelle Drehzahl n erhält. Darüber hinaus erhält die Steuereinheit 68 Eingangssignale von einem Luftmassenstrommesser 70. In der Steuereinheit 68 liegen damit Informationen über den aktuellen Lastzustand, die aktuelle Drehzahl und den aktuellen Luftmassenstrom in den Brennraum 44 vor. Die Erfassung des Luftmassenstroms erfolgt dabei wenigstens während des Ansaugzyklus der Brennkraftmaschine 42, so dass ein den 1 bis 3 entsprechender Verlauf des Luftmassenstroms LM erfasst werden kann. In Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms steuert die Steuereinheit 68 die Einspritzventile 58 und 60 in einer Weise an, so dass ein gewünschter Kraftstoffvolumenstrom in den Brennraum 44 eingespritzt wird. Wie anhand der 2 und 3 erläutert wurde, kann die Steuereinheit 68 dabei die Einspritzventile 58 und 60 getaktet ansteuern und/oder eine Ventilausströmfläche der Einspritzventile 58, 60 in geeigneter Weise verändern.Both the first injection valve 58 as well as the second injection valve 60 be by means of a control unit 68 controlled, the information about the current load L of the internal combustion engine and the current speed n receives. In addition, the control unit receives 68 Input signals from an air mass flow meter 70 , In the control unit 68 Information about the current load status, the current speed and the current air mass flow into the combustion chamber 44 in front. The detection of the air mass flow takes place at least during the intake cycle of the internal combustion engine 42 so that one 1 to 3 corresponding course of the air mass flow LM can be detected. Depending on the detected air mass flow, the control unit controls 68 the injectors 58 and 60 in a manner such that a desired fuel flow into the combustion chamber 44 is injected. As based on the 2 and 3 has been explained, the control unit 68 while the injectors 58 and 60 clocked drive and / or a Ventilausströmfläche the injectors 58 . 60 change as appropriate.

Darüber hinaus kann mittels der Steuereinheit 68 auch die Hochdruckpumpe 66 angesteuert werden, um einerseits die in der 4 angedeutete Anhebung des Grundniveaus des Einspritzdrucks über der Drehzahl zu erreichen. Darüber hinaus kann mittels einer Ansteuerung der Hochdruckpumpe 66 durch die Steuereinheit 68 auch die in der 1 dargestellte Modulation des Einspritzdrucks in Abhängigkeit des erfassten Luftmassenstroms im Ansaugkanal 48 erreicht werden. Die Modulation des Einspritzdrucks kann daneben aber auch durch Maß nahmen in den Einspritzventilen 58 und 60 erreicht werden, wenn das Grundniveau des Einspritzdrucks dem gewünschten Maximalwert des Einspritzdrucks entspricht und in den Einspritzventilen 58 und 60 Maßnahmen zum gesteuerten Druckabbau getroffen werden.In addition, by means of the control unit 68 also the high pressure pump 66 be controlled, on the one hand, in the 4 indicated increase in the basic level of the injection pressure above the speed to achieve. In addition, by means of a control of the high-pressure pump 66 through the control unit 68 also in the 1 illustrated modulation of the injection pressure as a function of the detected air mass flow in the intake passage 48 be achieved. The modulation of the injection pressure can next but also by measure took in the injectors 58 and 60 be achieved when the base level of the injection pressure corresponds to the desired maximum value of the injection pressure and in the injection valves 58 and 60 Measures for controlled pressure reduction are taken.

Die vorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für fremdgezündete Brennkraftmaschinen mit einer direkten Kraftstoffeinspritzung.The The present invention is particularly suitable for spark-ignited internal combustion engines a direct fuel injection.

Claims

Method for operating an internal combustion engine having at least one fuel injection valve, characterized in that an air mass flow is detected in a combustion chamber of the internal combustion engine at least during a cycle portion of the internal combustion engine and a during the at least one cycle portion in the combustion chamber by means of the at least one fuel injection valve injected fuel volume flow to the detected mass air flow is agreed.

Method according to claim 1, characterized in that a fuel pressure applied to the fuel injection valve dependent on of the detected mass air flow during the cycle portion of the internal combustion engine is modulated.

Method according to claim 1 or 2, characterized that a fuel injection by means of several during the Cycle section introduced injection pulses, with a Pulse duration, a number of pulses and / or between the pulses lying closing times the at least one fuel injection valve in dependence of the detected mass air flow during the cycle portion of the internal combustion engine can be determined.

Method according to claim 3, characterized that a fuel injection is clocked and a clock frequency, distances between the individual cycles and cycle lengths as a function of the detected air mass flow while the cycle portion of the internal combustion engine can be determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that an injection valve discharge area of the at least one fuel injection valve dependent on of the detected mass air flow during the cycle portion of the internal combustion engine is changed.

Method according to claim 5, characterized in that that the Einspritzventilausströmfläche between two values changeable is.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that at least two fuel injection valves are provided and the two fuel injection valves in dependence of recorded air mass flow during the cycle portion of the internal combustion engine are opened and closed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a fuel applied to the fuel injection valve Fuel pressure is raised with increasing engine speed.

Internal combustion engine with at least one fuel injection valve and a control unit, characterized in that means for Detecting an air mass flow and means for adjusting a injected by means of the at least one fuel injection valve Fuel flow are provided and the control unit the means for setting in dependence the detected mass air flow drives.

Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the adjusting means comprise means for modulating fuel injection Have valve applied fuel pressure.

Internal combustion engine according to claim 9 or 10, characterized characterized in that the means for adjusting means for pulse-like Driving the at least one fuel injection valve and the Change of pulse duration, number of pulses and between pulses closing time respectively.

Internal combustion engine according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the means for adjusting at least have a fuel injection valve with variable outflow.

Internal combustion engine according to claim 9, 10, 11 or 12, characterized in that the means for adjusting at least two fuel injection valves controlled by the control unit respectively.

Internal combustion engine according to claim 13, characterized that at least one fuel injection valve for injection into a Intake path of the internal combustion engine and at least one fuel injection valve for one Injection is arranged in a combustion chamber of the internal combustion engine.