DE19649466B4 - Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Einlaßventilen je Zylinder - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Einlaßventilen je Zylinder, die mit jeweils einem gemeinsamen Einlaßkanal in Verbindung stehen, in den der Kraftstoff über wenigstens eine Einspritzdüse eingebracht wird, wobei im unteren Lastbereich nur ein Einlaßventil je Arbeitszyklus betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Betrieb im unteren Lastbereich die beiden Einlaßventile abwechselnd in den aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen betätigt werden.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Einlaßventilen je Zylinder, die je Zylinder mit einem gemeinsamen Einlaßkanal in Verbindung stehen, in dem der Kraftstoff über wenigstens eine Einspritzdüse eingebracht wird, wobei im unteren Lastbereich jeweils nur ein Einlaßventil je Arbeitszyklus betätigt wird.
• Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit elektromagnetischen Aktuatoren zur Betätigung der Gaswechselventile bieten die Möglichkeit einer vollvariablen Ansteuerung der Gaswechselventile, wobei insbesondere die Öffnungs- und Schließzeit und auch die Öffnungsdauer praktisch beliebig vorgegeben werden kann. Bei derart ausgebildeten Motoren, die wenigstens zwei Einlaßventile aufweisen, ist somit auch die Möglichkeit gegeben, im unteren Lastbereich ein Einlaßventil geschlossen zu halten, so daß der gesamte Betrieb nur über die Betätigung des anderen Einlaßventils erfolgt. Bei derartigen Motoren stehen die beiden Einlaßventile jedoch mit einem gemeinsamen Einlaßkanal, einem sogenannten siamesischen Einlaßkanal in Verbindung, in den der Kraftstoff über wenigstens eine Einspritzdüse eingebracht wird. Wird nun im unteren Lastbereich das eine Einlaßventil geschlossen gehalten, so daß der gesamte Betrieb über das andere Ventil erfolgt, sammelt sich vor dem geschlossenen Ventil Kraftstoff, der nicht in den Brennraum gelangt. Dies führt dann zu Fehleinstellungen in der Lambdaregelung. Wird nun aufgrund der Lastanforderungen über die Steuereinrichtung auch das andere bisher geschlossen gehaltene Einlaßventil in Betrieb gesetzt, gelangt der dort angesammelte Kraftstoff in den Brennraum, so daß es zu einer nicht definierten Gemischbildung kommt.
• Diese ungewollte Anfettung des Gemisches erzeugt eine schlechtete Verbrennung. Bei einer langen Betriebszeit im Ein-Ventil-Betrieb kann sogar der Fall eintreten, daß die plötzliche Zufuhr des angesammelten Kraftstoffes zu einer Gemischbildung führt, die nicht mehr zündfähig ist. Infolge der schlechten Verbrennung kommt es zu einem hohen Ausstoß an Kohlenwasserstoffen. Die Abgaswerte werden durch die falsche Gemischbildung signifikant verschlechtert.
• Aus der DE 26 17 415 A1 ist es beispielsweise bekannt, dass zwei Einlassventile eines Zylinders jeweils mit einem vom anderen Einlasskanal getrennten Einlasskanal mit bezüglich eines theoretischen Mischungsverhältnisses armen bzw. reichen Gemisches beaufschlagt werden. Dadurch soll eine ausreichende Luftzufuhr zur Verringerung von Stickstoffoxiden erreicht werden. Die Ventile werden dabei konstant über den gesamten Betriebsbereich abwechselnd betrieben. Aus der WO 92/16729 A1 ist es bekannt, dass eine Reduzierung der Temperatur des im Zylinder befindlichen Abgasrestes für den nächsten Verbrennungsvorgang angestrebt werden soll, um eine Reduzierung der Emissionen zu ermöglichen. Hierzu wird für eine Vier-Zylinder-Brennkraftmaschine beschrieben, einen Verbindungsöffnung zwischen zwei Zuführungskanälen, die jeweils zu einem Einlassventil zugeordnet sind, nach Bedarf öffnen und schließen zu können. Insbesondere soll die Brennkraftmaschine in einem Lastbereich von weniger als 50% von einem 4-Takt-Verfahren in ein 8-Takt-Verfahren umgestellt werden, wobei ein Takt zur Zuführung eine Brennstoff-Luft-Gemisches sich mit einem Takt abwechseln soll, der die alleinige Zuführung von Luft aufweist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, die einen zuverlässigen und hinsichtlich der Abgaswerte sauberen Betrieb ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß bei einem Betrieb im unteren Lastbereich die beiden Einlaßventile abwechselnd in den aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen betätigt werden. Dies hat den Vorteil, daß bei der Ein-Ventil-Betriebsweise sich praktisch kein Kraftstoff vor dem jeweils stillgelegten Einlaßventil ansammeln kann und somit optimale Verbrennungsbedingungen gewährleistet sind. Die Steuereinrichtung muß so ausgebildet sein, daß sie die Daten von zwei Verbrennungszyklen verarbeiten kann und beim Ein-Ventil-Betrieb das alternierende öffnen der beiden Einlaßventile eines Zylinders gewährleistet ist.
• Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
• 1 einen Teil-Vertikalschnitt durch einen Zylinder im Bereich des Einlaßkanals,
• 2 einen Horizontalschnitt gem. der Linie II-II in 1,
• 3 ein Diagramm mit der zeitlichen Abfolge der Betätigung von Einspritzdüse und Einlaßventil.
• In 1 ist in einem Vertikalschnitt der Bereich des Einlaßkanals 1 eines Zylinders 2 an einer Hubkolbenbrennkraftmaschine dargestellt. Wie die Aufsicht gem. 2 erkennen läßt, ist der Einlaßkanal 1 als sogenannter siamesischer Kanal ausgeführt, der unmittelbar vor den dem Zylinder 2 zugeordneten Einlaßventilen 3, 4 in zwei Teilkanäle 1.1 und 1.2 aufgeteilt ist. In den Einlaßkanal 1 mündet noch vor der Aufteilung in die Teilkanäle 1.1 und 1.2 eine Einspritzdüse 5 ein, die mit zwei Einspritzöffnungen versehen ist, so daß bei einer Öffnung der Einspritzdüse jeweils ein Kraftstoffteilstrahl 6.1 und 6.2 in die beiden Teilkanäle 1.1 und 1.2 eingespritzt wird. Die Teilungskante 7 der beiden Teilkanäle 1.1 und 1.2 ist so angeordnet, daß eine eindeutige Trennung der beiden Kraftstoffteilstrahlen gewährleistet ist.
• Die beiden Einlaßventile 3 und 4 sind nun jeweils mit einem eigenen Ventiltrieb, vorzusgweise einem elektromagnetischen Ventiltrieb verbunden, so daß die beiden Einlaßventile unabhängig voneinander betätigt werden können. Die Motorsteuerung ist hierbei so ausgelegt, daß bei einem Teillastbetrieb je Arbeitszyklus nur ein Einlaßventil betätigt wird und ein Einlaßventil geschlossen gehalten wird.
• In 3 ist die Arbeitsweise dieses Verfahrens über zwei aufeinanderfolgende Arbeitszyklen I und II dargestellt. Die Kurve 8 zeigt Betätigungsbeginn, Betätigungsdauer und Betätigungsende des Einlaßventils 3. Die Kurve 9 zeigt entsprechend die Betätigung des Einlaßventils 4. Die Kurve 10 zeigt in entsprechender Zuordnung die Betätigung der Einspritzdüse 5. Alle drei Kurven sind in Abhängigkeit von Grad Kurbelwinkel dargestellt. Wie in Kurve 10 ersichtlich, öffnet die Einspritzdüse 5 jeweils einmal pro Arbeitszyklus, d. h. aufeinanderfolgend sowohl im Arbeitszyklus I als auch im Arbeitszyklus II. Demgegenüber öffnet das Einlaßventil 3 in der zugeordneten Zeit nur im Arbeitszyklus I, während das Einlaßventil 4 geschlossen bleibt. Im darauf folgenden Arbeitszyklus II öffnet dann nur das Einlaßventil 4, während das Einlaßventil 3 geschlossen bleibt, so daß in den jeweils aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen Einlaßventil 3 und Einlaßventil 4 jeweils alternierend betätigt werden.

Claims (1)

1. Verfahren zur Steuerung einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit wenigstens zwei Einlaßventilen je Zylinder, die mit jeweils einem gemeinsamen Einlaßkanal in Verbindung stehen, in den der Kraftstoff über wenigstens eine Einspritzdüse eingebracht wird, wobei im unteren Lastbereich nur ein Einlaßventil je Arbeitszyklus betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Betrieb im unteren Lastbereich die beiden Einlaßventile abwechselnd in den aufeinanderfolgenden Arbeitszyklen betätigt werden.