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TECHNISCHES GEBIET
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Diese Offenbarung betrifft den Betrieb und die Steuerung von Verbrennungsmotoren mit Kompressionszündung.
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HINTERGRUND
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Die Angaben in diesem Abschnitt liefern nur Hintergrundinformation bezogen auf die vorliegende Offenbarung und stellen möglicherweise keinen Stand der Technik dar.
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Hersteller von Motoren mit Kompressionszündung werden mit zunehmend strengeren Emissionsstandards konfrontiert, was Verringerungen bei den zulässigen Niveaus von Stickstoffoxiden (”NOx”) und Partikeln (”PM”) umfasst. Bekannte Strategien zum Verringern von Emissionen umfassen das Verringern von Motorausgangsemissionen und das Umwandeln von Motorausgangsemissionen unter Verwendung einer bestimmten Form einer Abgasnachbehandlung. Bekannte Systeme und Verfahren zum Verringern von Motorausgangsemissionen umfassen, dass Kraftstoff und Luft in der Verbrennungskammer vor der Zündung vorgemischt werden. Bekannte Systeme und Verfahren zum Umwandeln von Motorausgangsemissionen verwenden eine bestimmte Form einer Abgasnachbehandlungseinrichtung bzw. von Abgasnachbehandlungseinrichtungen, die beispielsweise katalytische Wandler, Adsorber und Nachbrenner umfassen.
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Motoren, die bekannte Systeme mit vorgemischter Kraftstoff/Luftladung verwenden, können bei einem Betrieb mit niedrigerer Motorlast niedrige NOx- und PM-Emissionen erreichen. Ein solcher Betrieb ist jedoch aufgrund übermäßigen Verbrennungsgeräuschs und übermäßiger Verbrennungsinstabilität bei einem Betrieb mit höherer Motorlast eingeschränkt. Bekannte Strategien für Systeme mit vorgemischter Kraftstoff/Luftladung zum Erweitern des Motorlastbetriebs umfassen die Verwendung mehrerer Kraftstoff-Einspritzungsereignisse während eines Verbrennungszyklus.
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Aus der
DE 101 91 819 T1 sind ein Verbrennungsmotorsystem und ein ein Verfahren zum Steuern der Verbrennung in einem Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Kompressionszündung bekannt, bei denen eine anfängliche Kraftstoffmasse in eine Verbrennungskammer des Motors eingespritzt wird, um eine Verbrennungsladung zu bilden, die Verbrennung überwacht wird und eine Haupt-Kraftstoffmasse nach dem Verbrennungsstart der Verbrennungsladung in die Verbrennungskammer eingespritzt wird.
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Ähnliche Systeme und Verfahren sind in der
DE 10 2005 051 740 A1 und der
DE 603 06 568 T2 beschrieben, bei denen jedoch die Verbrennung nicht überwacht wird bzw. vorbestimmte Einspritzungszeitpuntke verwendet werden.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verbrennungsmotorsystem und ein Verfahren zum Steuern der Verbrennung in diesem zu schaffen, mit denen sowohl das Verbrennungsgeräusch als auch die NOx- und Partikel-Emissionen minimiert werden können.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Diese Aufgabe wird gelöst durch Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 9 sowie durch ein Verbrennungsmotorsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 16.
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Ein Hubkolben-Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung und Kompressionszündung weist eine Verbrennungskammer mit variablem Volumen auf, die durch den sich in einem Zylinder hin- und herbewegenden Kolben definiert wird. Eine anfängliche Kraftstoffmasse wird in die Verbrennungskammer eingespritzt, um eine Verbrennungsladung zu bilden. Die Verbrennung wird überwacht, und eine Haupt-Kraftstoffmasse wird in die Verbrennungskammer im Wesentlichen gleichzeitig mit einem Verbrennungsstart der Verbrennungsladung eingespritzt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
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1 ein schematisches Diagramm gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
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2A–2C graphische Darstellungen gemäß der vorliegenden Offenbarung sind; und
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3A–3C und 4 graphische Darstellungen quantitativer parametrischer Daten gemäß der vorliegenden Offenbarung sind.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wobei die Darstellungen nur zu dem Zweck dienen, bestimmte beispielhafte Ausführungsformen zu zeigen, und nicht zu dem Zweck, selbige einzuschränken, stellt 1 einen Verbrennungsmotor 10 mit Kompressionszündung und ein Steuermodul 5 schematisch dar. Der beispielhafte Verbrennungsmotor 10 umfasst eine Mehrzylinder-Einrichtung mit einem Motorblock 11, einer Kurbelwelle (”CS”) 12 und einem Zylinderkopf 15. Mehrere Zylinder 13 sind in dem Motorblock 11 gebildet, wobei jeder Zylinder 13 einen Kolben 14 enthält, der in diesem verschiebbar ist. Jeder der Kolben 14 ist mechanisch mittels einer Kolbenstange mit der Kurbelwelle 12 funktional verbunden, und die Kurbelwelle 12 ist an Hauptlagern an dem Motorblock 11 befestigt und dreht sich in diesen. Die lineare Hubbewegung der Kolben 14 wird in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 12 übersetzt. Ein Lufteinlasssystem leitet Einlassluft in einen Einlasskrümmer, der die Einlassluft in mehrere Einlasskanäle 29 leitet und verteilt. Das Lufteinlasssystem umfasst ein Luftströmungs-Kanalsystem und Einrichtungen, um die Strömung der Einlassluft zu überwachen und zu steuern. Die Einrichtungen umfassen vorzugsweise einen Luftmassenströmungssensor 32, um die Massenströmung der Einlassluft und die Einlasslufttemperatur zu überwachen sowie jeweilige Ausgangssignale (”MAF”) und (”Tin”) zu liefern, die diesen entsprechen. Ein Drosselventil 34, vorzugsweise eine elektronisch gesteuerte Einrichtung, steuert die Strömung der Einlassluft zu dem Motor 10 in Ansprechen auf ein Steuersignal (”ETC”). Ein Drucksensor 36 in dem Krümmer überwacht den Krümmerabsolutdruck und den barometrischen Druck, und er liefert jeweilige Ausgangssignale (”MAP”) und (”BARO”), die diesen entsprechen. Ein äußerer Strömungsdurchgang (nicht gezeigt) verbindet den Motorauslass mit dem Lufteinlasssystem, um Abgase zurückzuführen, und er weist ein Strömungssteuerventil auf, das als Abgasrückführungsventil oder AGR-Ventil 38 bezeichnet wird und in Ansprechen auf ein Steuersignal (”AGR”) gesteuert wird. Der Motor 10 kann andere Systeme umfassen, einschließlich eines Turboladers oder eines Turbokompressors (nicht gezeigt), um Einlassluft an den Motor 10 zu liefern.
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Jeder Zylinder 13, Hubkolben 14 und Zylinderkopf 15 definiert eine Verbrennungskammer 16 mit variablem Volumen. Die Kurbelwelle 12 dreht sich in den Hauptlagern in Ansprechen auf eine lineare Kraft, die auf diese durch die Kolbenstangen ausgeübt wird, infolge von Verbrennungsereignissen in den Verbrennungskammern 16. Der Kopf 15 enthält eine oder mehrere Lufteinlassöffnungen, die durch ein oder mehrere Einlassventil(e) 20 gesteuert werden, eine oder mehrere Auslassöffnungen, die durch ein oder mehrere Auslassventil(e) 18 gesteuert werden, und eine Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 28, die dazu dient, Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 16 einzuspritzen. Das Öffnen und Schließen des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 wird durch den Betrieb eines Einlassventilsystems 22 gesteuert, das den Zustrom von Einlassluft in die Verbrennungskammer 16 steuert. Das Öffnen und Schließen der Auslassventile 18 wird durch den Betrieb eines Auslassventilsystems 24 gesteuert, das den Auslass von Verbrennungsprodukten aus der Verbrennungskammer 16 steuert. Ein Kurbelsensor 42 ist im Wesentlichen in der Nähe der Kurbelwelle 12 angeordnet und dient dazu, ein elektrisches Signal zu erzeugen, das mit der Winkelposition der Kurbelwelle 12 korrelierbar ist. Der Kurbelsensor 42 ist im Wesentlichen in der Nähe der Kurbelwelle 12 angeordnet und erzeugt ein elektrisches Signal, das mit einer Drehwinkelposition der Kurbelwelle 12 korrelierbar ist. Die Signalausgabe (”RPM”) des Kurbelsensors 42 wird durch das Steuermodul 5 übersetzt, um eine Kurbelwellendrehzahl und eine Kurbelwellendrehposition zu ermitteln. Ein Abgassensor 40 überwacht Abgase und liefert ein Ausgangssignal (”EXH”).
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Der Abgassensor 40 umfasst vorzugsweise einen Sensor für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis mit weitem Messbereich.
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Der Motor 10 weist ein Kraftstoff-Einspritzungssystem auf, das mehrere Hochdruck-Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 umfasst, die jeweils ausgebildet sind, um eine Kraftstoffmasse in eine der Verbrennungskammern 16 einzuspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtungen 28 werden von einem Kraftstoffverteilsystem (nicht gezeigt) mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt. Das Kraftstoffverteilsystem umfasst vorzugsweise ein Einspritzungssystem mit gemeinsamer Kraftstoffleiste, das eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe (z. B. bei 1800 bar/180 MPa) aufweist, um unter Druck stehenden Kraftstoff an die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 28 zu liefern. Die Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 28 umfasst eine durch ein Solenoid betätigte oder piezoelektrisch betätigte Einrichtung mit einer Düse, die durch eine Öffnung in dem Zylinderkopf 15 hindurch angeordnet ist, um unter Druck stehenden Kraftstoff in die Verbrennungskammer 16 einzuspritzen. Die Einspritzdüse umfasst eine Spitze der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung, die durch eine Anzahl von Öffnungen, einen Sprühwinkel und eine Durchsatzzahl charakterisiert ist, die eine volumetrische Durchsatzrate bei einem gegebenen Druck repräsentiert. Eine beispielhafte Kraftstoff-Einspritzdüse umfasst eine Einrichtung mit 7 Löchern, die einen Sprühwinkel von 155 Grad und eine Durchsatzzahl von 370 (in cm3/30 s bei 100 bar) aufweist. Die Betriebseigenschaften der Kraftstoff-Einspritzeinrichtung umfassen ferner eine minimale kontrollierbare Durchsatzrate, eine maximale Durchsatzrate und einen Dynamikbereich, die jeweils von dem Kraftstoffdruck und anderen Parametern abhängen.
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Das Einlassventilsystem 22 steuert die Luftströmung aus dem Einlasskanal 29 in jede der Verbrennungskammern 16, was umfasst, dass das Öffnen und Schließen des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 gesteuert wird. Das Auslassventilsystem 24 steuert die Strömung verbrannter Gase aus jeder der Verbrennungskammern über Auslasskanäle 39 in einen Auslasskrümmer, was umfasst, dass das Öffnen und Schließen des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 gesteuert wird. Das Öffnen und Schließen des Einlassventils bzw. der Einlassventile 20 und des Auslassventils bzw. der Auslassventile 18 wird vorzugsweise mit einem System mit doppelter Nockenwelle gesteuert (wie dargestellt), deren Drehungen mit der Drehung der Kurbelwelle 12 verknüpft und indiziert sind. Das Einlassventilsystem 22 und das Auslassventilsystem 24 können Einrichtungen zum Steuern der Phaseneinstellung (d. h. des relativen Zeitpunkts) für das Öffnen und Schließen des Einlassventils bzw. der Einlassventile und des Auslassventils bzw. der Auslassventile aufweisen, welche als Systeme für eine variable Nockenphaseneinstellung (”VCP”-Systeme) bezeichnet werden. Die Systeme für die variable Nockenphaseneinstellung werden betrieben, um die Ventilöffnungszeit relativ zu der Drehposition der Kurbelwelle 12 und eines der Kolben 14 zu verschieben, was als Phaseneinstellung bezeichnet wird. Das Einlassventilsystem 22 und das Auslassventilsystem 24 können Einrichtungen aufweisen, um die Größe des Ventilhubs des Einlassventils/der Einlassventile 20 bzw. des Auslassventils/der Auslassventile 18 zu steuern, was als variable Hubsteuerung (”VLC”) bezeichnet wird.
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Ein Verbrennungssensor 30 überwacht die Verbrennung in dem Zylinder und weist eine Signalausgabe (”VERBRENNUNG”) auf, die durch das Steuermodul 5 überwacht wird. Der Verbrennungssensor 30 umfasst vorzugsweise eine Sensoreinrichtung, die dazu dient, einen Verbrennungszustand zu überwachen und eine Signalausgabe zu liefern, die einem Verbrennungsparameter entspricht, durch den das Steuermodul 5 einen Zustand des Verbrennungsparameters ermitteln kann. Der Verbrennungssensor 30 ist als ein Drucksensor dargestellt, der ausgebildet ist, um den Druck in dem Zylinder einschließlich während der Verbrennung in Echtzeit zu überwachen. Alternativ kann der Verbrennungssensor 30 Detektionseinrichtungen und begleitende analytische Einrichtungen (nicht gezeigt) umfassen, die dazu dienen, die Ionendichte in dem Zylinder zu überwachen, z. B. durch eine Glühkerze, einen Verbrennungs-Chemolumineszenzsensor und einen Sensor, der ausgebildet ist, um eine Zwischenspezies oder eine Radikalkonzentration, wie beispielsweise eine OH- und eine HCO-Spezies, zu überwachen. Der bevorzugte Verbrennungssensor 30 überwacht einen Verbrennungsparameter, der den Verbrennungsdruck in dem Zylinder umfasst. Das Steuermodul 5 erkennt einen Verbrennungsstart (nachstehend ”SOC”) und eine entsprechende Position des Kolbens 14 mittels einer Eingabe von dem Kurbelsensor 42 während des laufenden Betriebs des Motors 10. Der SOC ist hierin als ein Kurbelwinkel definiert, bei dem zehn Prozent einer gesamten Wärmefreigabe während eines Verbrennungszyklus auftreten, was typischerweise während des Kompressionstakts auftritt.
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Das Steuermodul 5 überwacht Eingabesignale von einem Betreiber (z. B. durch ein Detektieren der Gaspedalposition und ein Detektieren der Bremspedalposition), um eine Drehmomentanforderung des Betreibers zu ermitteln, und es überwacht Eingangssignale von den Sensoren, welche die Motordrehzahl, die Motorverbrennung, die Luftmassenströmung, die Einlasslufttemperatur, den Krümmerdruck, den barometrischen Druck, die Kühlmitteltemperatur und andere Umgebungsbedingungen angeben. Das Steuermodul 5 führt einen darin gespeicherten algorithmischen Code aus, um die zuvor erwähnten Aktuatoren zum Steuern des Motorbetriebs zu steuern. Dies umfasst, dass vorzugsweise aus Nachschlagetabellen in einer Speichereinrichtung des Steuermoduls 5 momentane Steuereinstellungen für die AGR-Ventilposition, für Timing- und/oder Hub-Einstellungspunkte der Einlass- und Auslassventile sowie für den Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkt ermittelt werden, und es berechnet Anteile verbrannten Gases in den Einlass- und Auslasssystemen. Das Steuermodul 5 führt Steuerschemata basierend auf Betreibereingaben, Umgebungsbedingungen und Motorbetriebsbedingungen aus, und es steuert dadurch die Aktuatoren. Das Steuermodul 5 steuert jede Kraftstoff Einspritzeinrichtung 28 einzeln und selektiv, um während des laufenden Motorbetriebs genaue Kraftstoffmengen zu speziellen Zeiten einzuspritzen. Dies umfasst, dass der Zeitpunkt und die Menge für die Kraftstoffeinspritzung durch ein Steuersignal (”INJ_PW”) an die Einspritzeinrichtung 28 gesteuert werden, was vorzugsweise eine vorkalibrierte Einspritzeinrichtungs-Pulsweite umfasst, die einer in die Verbrennungskammer 16 eingespritzten Kraftstoffmasse entspricht, die basierend auf dem Motorbetrieb und dem Kraftstoffdruck ermittelt wird. Das Steuermodul 5 steuert das Drosselventil 34, um die Massenströmung der Einlassluft in den Motor mittels eines Steuersignals ETC zu steuern. Das Steuermodul 5 steuert die Massenströmung des Abgases in das Lufteinlasssystem, indem das Öffnen des Abgasrückführungsventils 38 mittels eines Steuersignals AGR gesteuert wird. Bei derart ausgestatteten Systemen steuert das Steuermodul 5 den Betrieb des Einlassventilsystems 22 mittels eines Steuersignals (”EINLASS”), und es steuert den Betrieb des Auslassventilsystems 24 mittels eines Steuersignals (”AUSLASS”).
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Das Steuermodul 5 umfasst vorzugsweise einen Allzweck-Digitalcomputer, der im Wesentlichen einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit, Speichermedien, die einen nicht flüchtigen Speicher einschließlich eines Festwertspeichers (ROM) und eines elektrisch programmierbaren Festwertspeichers (EPROM) umfassen, Speichermedien für einen Arbeitsspeicher (RAM), einen Hochgeschwindigkeitstaktgeber, Schaltungen zur Analog-Digital-Umsetzung (A/D) und zur Digital-Analog-Umsetzung (D/A) und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen (I/O) sowie geeignete Signalkonditionierungs- und Pufferschaltungen umfasst. Das Steuermodul 5 weist einen Satz von Steueralgorithmen auf, die residente Programmanweisungen und Kalibrierungen umfassen, die in dem nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die jeweiligen Funktionen jedes Computers zu schaffen. Die Algorithmen werden während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal pro Schleifenzyklus ausgeführt wird. Die Algorithmen werden von der zentralen Verarbeitungseinheit ausgeführt, um Eingaben von den zuvor erwähnten Detektionseinrichtungen zu überwachen sowie Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der Aktuatoren unter Verwendung voreingestellter Kalibrierungen zu steuern. Die Schleifenzyklen werden während des laufenden Betrieb des Motors 10 und des Fahrzeugs in regelmäßigen Intervallen ausgeführt, beispielsweise jede 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf ein Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
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Die Beschreibung des Steuermoduls 5 und des Verbrennungsmotors 10 ist zur Darstellung vorgesehen und soll die Offenbarung nicht einschränken.
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Im Betrieb steuert das Steuermodul 5 jede Kraftstoff-Einspritzeinrichtung 28, um eine anfängliche Kraftstoffmasse in die Verbrennungskammer 16 einzuspritzen, um eine Verbrennungsladung früh in dem Kompressionstakt des Verbrennungszyklus zu bilden. Dieser Betrieb tritt vorzugsweise unter einem Betrieb mit mittlerer Last auf, d. h. bei einer Motorlast von weniger als ungefähr 11 bar BMEP bei der vorliegenden Ausführungsform. Eine obere Grenze für den Betrieb des Systems basierend auf der Motorlast kann basierend auf dem Geräusch, dem Rauch und anderen Faktoren für eine spezielle Motorausgestaltung ermittelt werden. Die Verbrennungskammer 16 wird unter Verwendung des Verbrennungssensors 30 überwacht, um die Zündung und den SOC der Verbrennungsladung zu detektieren und zu identifizieren. Eine Haupt-Kraftstoffmasse wird in die Verbrennungskammer 16 im Wesentlichen gleichzeitig mit dem SOC der Verbrennungsladung in dieser eingespritzt. Der Zeitpunkt der Einspritzung der anfänglichen Kraftstoffmasse in die Verbrennungskammer 16 wird derart gesteuert, dass der SOC vor dem oberen Totpunkt (nachstehend ”vor TDC”) der Kolbenbewegung in dem Zylinder 13 auftritt. Vorzugsweise tritt der Zeitpunkt des Einspritzens der anfänglichen Kraftstoffmasse in die Verbrennungskammer 16 derart auf, dass der SOC bei ungefähr 10 Grad vor TDC der Kolbenbewegung auftritt.
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2C stellt eine Graphik für Kraftstoff-Einspritzungszeitpunkte dar, die den Betrieb des beispielhaften Motors
10 unter einem speziellen Satz von Motorbetriebsbedingungen ausführlich beschreibt, wobei dieser wie hierin oben beschrieben arbeitet. Die x-Achse stellt die Kolbenbewegung in Kurbelwinkelgraden (”CAD”) während eines Kompressionstakts und eines nachfolgenden Arbeitstakts dar. Spezielle Details des beispielhaften Motors und der beispielhaften Motorbetriebsbedingungen sind in Tabelle 1 für die Ergebnisse ausführlich beschrieben, die unter Bezugnahme auf
2,
3 und
4 dargestellt sind. Tabelle 1
| Parameter | Metrik | Einheiten |
| Bohrung | 92 | mm |
| Hub | 88 | mm |
| Motordrehzahl | 2060 | U/min |
| BMEP | 7,2 | bar |
| Einlasskrümmertemperatur | 90 | °C |
| Krümmerdruck | 220 | kPa absolut |
| Auslassdruck | 280 | kPa absolut |
| Kraftstoffleistendruck | 1300 | bar |
| Anzahl von Löchern in der Spitze der Einspritzeinrichtung | 7 | # |
| Durchsatzzahl der Spitze der Einspritzeinrichtung | 370 | cm3/30 s bei 100 bar |
| Kegelwinkel der Einspritzeinrichtung | 155 | °(Winkel) |
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Eine Gesamt-Kraftstoffmasse für das Einspritzen in jeden Zylinder 13 wird basierend auf Motorbetriebsbedingungen, Umgebungsbedingungen und einer Drehmomentanforderung des Betreibers ermittelt. Die Gesamt-Kraftstoffmasse wird in eine anfängliche Kraftstoffmasse, die früh in dem Kompressionstakt eingespritzt wird, und in eine Haupt-Kraftstoffmasse aufgeteilt, die an dem Ende des Kompressionstakts eingespritzt wird. Wie dargestellt ist, wird die anfängliche Kraftstoffmasse in ein erstes und ein zweites Kraftstoff-Einspritzungsereignis aufgeteilt, wobei das erste Einspritzungsereignis bei ungefähr 50 Grad vor TDC auftritt. Das zweite Einspritzungsereignis wird bei ungefähr 700 Mikrosekunden nach einem Ende des ersten Einspritzungsereignisses ausgelöst. Der Zeitpunkt des ersten und zweiten Kraftstoff-Einspritzereignisses wird bei höheren Motordrehzahlen nach früh und bei niedrigeren Motordrehzahlen nach spät verstellt, wobei insgesamt beabsichtigt ist, den Motorbetrieb zu steuern, um einen SOC bei ungefähr 10 Grad vor TDC zu bewirken, wie er durch den Verbrennungssensor 30 detektiert wird. Die Haupt-Kraftstoffmasse wird im Wesentlichen gleichzeitig mit dem SOC an dem Ende des Kompressionstakts eingespritzt. Ein Fachmann versteht, dass es eine Schwankung in der Detektion des SOC aufgrund von Signal/Rausch-Fehlern, der Messgenauigkeit und der Präzision des Kurbelsensors 42 und des Verbrennungssensors 30 geben kann, die Fehler von so viel wie +/– 3 Kurbelwinkelgrad zwischen dem tatsächlichen SOC, der Detektion des SOC und der Steuerung der Einspritzeinrichtung 28 zum Einspritzen der Haupt-Kraftstoffmasse hervorrufen können. Die unter Bezugnahme auf 4 gezeigten Ergebnisse geben an, dass eine solche Schwankung in der Detektion eine minimale Auswirkung auf den Betrieb des Systems aufweist, wie es hierin beschrieben ist.
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Bei 2C wird die Haupt-Kraftstoffmasse unter den beschriebenen Bedingungen mit einem Beginn bei ungefähr 15 Grad vor TDC und mit einem Ende bei ungefähr 9 Grad vor TDC eingespritzt. 2B stellt eine Wärmefreigaberate (”AHRR”) in J/cad dar, wobei eine Zunahme in der Wärmefreigabe für den beispielhaften Motor, der unter den beschriebenen Bedingungen arbeitet, bei ungefähr 15 Grad vor TDC beginnt. 2A stellt eine entsprechende Messung des Zylinderdrucks dar. Die Einspritzung der Hauptmasse von relativ kühlerem Kraftstoff in die Verbrennungskammer 16 kühlt die Verbrennungsladung lokal ab, verlangsamt chemische Reaktionen der Verbrennung und führt zu einer langsameren Wärmefreigabe und einem verringertem Verbrennungsgeräusch. Die Kraftstoffverdampfung ist ein endothermer Prozess, wodurch ein beliebiger Anstieg in dem Verbrennungsdruck und auch das Verbrennungsgeräusch verringert werden.
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3A–3C stellen Daten dar, die aus einem Betreiben des beispielhaften Motors 10 unter den unter Bezugnahme auf Tabelle 1 beschriebenen Bedingungen abgeleitet werden, wobei der Zeitpunkt des Einspritzungsstarts der Haupt-Kraftstoffmasse (”SOI3”) über einen Bereich von Motor-Kurbelwinkeln variiert wird. Die Ziffern 1 bis 20, die in jeder der Graphiken 3A, 3B und 3C verwendet werden, geben jeweils die Nummer eines speziellen Tests an, die angeordnet wird, um ein Ergebnis von diesem darzustellen. Die Ergebnisse in 3A stellen eine Rauchzahl (”Rauchzahl”), die Partikelemissionen angibt, und eine Motor-Geräuschzahl (” AVL-Geräusch”) dar. Die Ergebnisse in 3B stellen eine Verbrennungseffizienz (”Verbr.-Wirkung”) und einen spezifischen Netto-Kraftstoffverbrauch (”NSFC”) in g/(kW h) dar. Die Ergebnisse in 3C stellen Motorausgangs-Kohlenwasserstoffe (”EIUHC”) in g/kg und Motorausgangs-Kohlenmonoxid (”EICO”) in g/kg dar. Die Ergebnisse geben einen optimalen Betrieb bezüglich des Rauchs und des Geräuschs an, der im Wesentlichen gleichzeitig mit dem SOC auftritt.
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4 stellt Daten dar, die aus einem Betreiben des beispielhaften Motors 10 unter den unter Bezugnahme auf Tabelle 1 beschriebenen Bedingungen abgeleitet werden, wobei der Zeitpunkt des Einspritzungsstarts der Haupt-Kraftstoffmasse über einen Bereich von Motor-Kurbelwinkeln variiert wird. Eine Rauchzahl und das Verbrennungsgeräusch sind über dem Zeitpunkt des Einspritzungsstarts des Haupt-Einspritzungsereignisses (”Haupt-SOI”) in Kurbelwinkelgraden (”CAD”) aufgetragen. Die Daten geben an, dass es einen optimalen Einspritzungsstart des Haupt-Einspritzungsereignisses bezüglich des Geräuschs und des Rauchs gibt, und dass eine Bewegung des Einspritzungsstarts eine Zunahme entweder in dem Rauch oder in dem Geräusch verursacht. Es kann nach der Haupteinspritzung auftretende Einspritzungspulse in der Form eines einzelnen oder mehrerer Einspritzungspulse geben, was als Nacheinspritzung bezeichnet wird.
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Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und deren Modifikationen beschrieben. Weitere Modifikationen und Veränderungen können anderen während des Lesens und Verstehens der Beschreibung auffallen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nicht auf die spezielle(n) Ausführungsform(en) eingeschränkt ist, die als die beste Weise offenbart wird bzw. werden, die für die Ausführung dieser Offenbarung in Erwägung gezogen wird, sondern dass die Offenbarung alle Ausführungsformen umfassen wird, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.
