DE19805009A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (12) mit zumindest einer Brennkammer, wobei ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die zumindest eine Brennkammer eingeleitet, komprimiert, gezündet und unter Abgabe von mechanischer Arbeit expandiert wird, und dabei entstehende Abgase abgeleitet werden. Um den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors zu reduzieren, ist vorgesehen, daß bei Leerlauf- oder zumindest Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors (12) die Kraftstoffzufuhr zu der zumindest einen Brennkammer unterbrochen und die zumindest eine Brennkammer bis zu einer erneuten Lastanforderung dekomprimiert wird. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, umfassend eine zentrale Motorsteuerung (14), Sensoren (18, 20, 22, 24) zur Erfassung von Fahrdaten wie Motorbelastung, Drehzahl, Geschwindigkeit und ähnliches sowie ein Einspritzsystem (28) zur Zuführung in zumindest eine Brennkammer des Verbrennungsmotors (12) und eine Ventilsteuerung (48) zur Steuerung einer Auslaßöffnung der zumindest einen Brennkammer, wobei zur Steuerung der Ein- und/oder Auslaßöffnung zumindest ein hydraulisches Ventil (58, 60, 62, 63) vorgesehen ist, das über eine Hydraulik-Steuereinheit (48) ansteuerbar ist, die ihrerseits mit der zentralen Motorsteuerung (14) verbunden ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich einerseits auf ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungs­ motors mit zumindest einer Brennkammer, wobei ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die zu­ mindest eine Brennkammer eingeleitet, komprimiert, gezündet und unter Abgabe von mechanischer Arbeit expandiert wird und dabei entstehende Abgase abgeleitet werden sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren wie Otto- und Dieselmotoren bekannt, bei denen durch Verbrennung eines Luft-Kraftstoff-Gemisches innerhalb eines thermodynamischen Kreisprozesses mechanische Arbeit geleistet wird.

Nach dem Ablauf des Arbeitsverfahrens unterscheidet man Viertakt- und Zweitaktverbren­ nungsmotoren. Bei Viertaktmotoren wird das Luft-Kraftstoff-Gemisch zunächst angesaugt, dann verdichtet, verbrannt und unter Abgabe von mechanischer Arbeit expandiert. Die dabei entstehenden Gase werden abgeführt. Beim Zweitaktverfahren stellen nur Verdichten des Luft-Kraftstoff-Gemisches und Ausdehnen der Verbrennungsgase eigene Arbeitstakte dar.

Beide Arbeitsverfahren weisen jedoch einen Verdichtungs- oder Kompressionstakt zwingend auf, für den auch Arbeit aufgewendet werden muss. Bei bekannten Brennkraftmaschinen muss diese Arbeit auch im Leerlauf, d. h. bei Fahrzeugstillstand aufgewendet werden. Dies führt zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors derart weiterzubilden, dass der Kraftstoff­ verbrauch des Verbrennungsmotors reduziert wird.

Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei Leerlauf- oder zumindest Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors die Kraftstoffzufuhr zu der zumindest einen Brenn­ kammer unterbrochen und die zumindest eine Brennkammer bis zu einer erneuten Lastanfor­ derung dekomprimiert wird.

Durch die Dekompression der Brennkammern und die Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr wird erreicht, dass der Verbrennungsmotor aufgrund seiner Schwungmasse im Freilauf weiterläuft. In dieser Betriebsart wird somit kein Kraftstoff verbraucht. Eine solche Betriebs­ art ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Verbrennungsmotor ohnehin keine Energie abzugeben hat, nämlich zum Beispiel bei einem Fahrzeugstop vor einer Ampel, wenn sich das Fahrzeug in einem Stau befindet oder bei "Stop-and-Go"-Betrieb.

Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass bei Unterschreiten einer Mindestdrehzahl zumindest in einer Brennkammer zumindest zeitweise ein vollständiges Arbeitsverfahren zur Abgabe mechanischer Arbeit eingeleitet wird, um die Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors aufrechtzuerhalten.

Auf diese Weise kann mit äußerst geringer Energiezufuhr der Motorbetrieb aufrechterhalten und andererseits Energie eingespart werden.

Bei einer besonders bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass in der Brennkammer angeordnete Einlass- und/oder Auslassöffnungen elektrisch und/oder hydraulisch geschlossen und/oder geöffnet werden. Aufgrund der elektrischen und/oder der hydraulischen Ansteuerung können Auslassöffnungen der einzelnen Brennkammern unabhängig voneinander gezielt geschlossen und/oder geöffnet werden. Insbesondere kann auf eine herkömmliche mechani­ sche Kopplung wie Nockenwelle zum Ansteuern von Ventilen zum Öffnen oder Schließen der Auslassöffnungen bzw. der Einlassöffnungen verzichtet werden. Als besonders bevorzugt hat sich die Möglichkeit erwiesen, dass durch das Öffnen der Einlassventile bzw. Einlass­ öffnungen eine "Spülung" der Brennkammer erfolgt, wodurch u. a. auch eine Verdünnung der Abgase und damit eine Schadstoffminimierung resultiert.

Des weiteren ist vorgesehen, dass Fahrdaten, wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Drehzahl des Verbrennungsmotors erfasst werden und dass bei Unterschreiten einer vor­ gegebenen Motorbelastung die den Brennkammern zugeordneten Auslassöffnungen zur Dekompression mittels elektrisch und/oder hydraulisch betätigter Ventile angesteuert werden.

Dabei wird die Stellung der Ventile von einer übergeordneten Motorsteuerung erfasst und ausgewertet.

Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Steuerung eines Ver­ brennungsmotors, umfassend eine zentrale Motorsteuerung, Sensoren zur Erfassung von Fahr­ daten wie z. B. Motorbelastung, Drehzahl, Geschwindigkeit u. ä. sowie ein Einspritzsystem zur Zuführung von Kraftstoff zumindest in eine Brennkammer des Verbrennungsmotors und eine Ventilsteuerung zur Steuerung einer Einlass- und/oder Auslassöffnung der zumindest einen Brennkammer.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass zur Steuerung der Einlass- und/oder Auslassöff­ nung ein elektrisches und/oder bevorzugt hydraulisches Ventil vorgesehen ist, das über eine Hydraulik-Steuereinheit ansteuerbar ist, das ihrerseits mit der zentralen Motorsteuerung verbunden ist. Durch den Einsatz eines hydraulischen Ventils sowie einer hydraulischen Steuereinheit ist eine flexible Ansteuerung eines oder mehrerer Ventile der Brennkammer möglich. Insbesondere kann durch Einsatz der zentralen Motorsteuerung in Verbindung mit der Hydraulik-Steuereinheit und dem Einspritzsystem ein Gesamtsystem zur Verfügung gestellt werden, bei dem in bestimmten Lastsituationen, vorzugsweise Leerlauf oder Teillast­ betrieb die Ventile ein oder mehrerer Brennkammern aufgesteuert werden, um eine Dekom­ pression der Brennkammern zu erreichen wobei gleichzeitig die Kraftstoffzuführung durch das Einspritzsystem unterbrochen wird. Insbesondere besteht die Möglichkeit, bei Unter­ schreiten einer Mindestdrehzahl des Verbrennungsmotors zumindest eine Brennkammer über die Hydraulik-Steuereinheit und das Einspritzsystem derart anzusteuern, dass eine Mindest­ drehzahl aufrechterhalten wird.

Dazu ist vorgesehen, dass die hydraulische Ventilsteuereinheit über die zentrale Motor­ steuerung mit dem Einspritzsystem gekoppelt ist, so dass eine Koordinierung von Ventilöff­ nung und Unterbrechung der Kraftstoffzufuhr gewährleistet ist.

Es ist vorgesehen, dass die in dem Verbrennungsmotor normalerweise vorhandenen Ventile, bevorzugt als Hydraulik-Ventile ausgebildet sind, wobei alternativ auch die Möglichkeit besteht, dass jeder Brennkammer zumindest ein weiteres Ventil wie Dekompressionsventil zugeordnet ist, das nur die Funktion der Dekompression übernimmt.

Des weiteren wird eine hydraulische Ventilsteuervorrichtung für ein Hubventil, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, mit eigenem erfinderischen Charakter vorgeschlagen. Dabei umfasst die hydraulische Ventilsteuerung einen Hydraulik-Zylinder mit einem darin be­ weglich angeordneten Kolben, sowie ein in Ventilschließrichtung federvorgespanntes Ventil mit einem Ventilschaft, gegen einen an dem Kolben angeordneten Stößel zur Öffnung des Ventils anliegt.

Um eine Entkopplung zwischen dem Stößel und dem Ventilschaft zu erreichen, ist vor­ gesehen, dass zwischen dem Stößel und dem Ventilschaft ein Zwischenelement angeordnet ist. Auf diese Weise können einerseits Fluchtungsungenauigkeiten ausgeglichen werden und andererseits kann eine Wärmeentkopplung durch entsprechende Auswahl des Werkstoffes erreicht werden.

Zur Entkopplung von seitlich auf eine Achse des Ventilschafts einwirkenden Kräften ist vorgesehen, dass das Zwischenelement lose sowohl mit dem Stößel als auch mit dem Ventil­ schaft verbunden ist und seinerseits ebenfalls in den den Kolben aufnehmenden Zylinder geführt ist. Um eine thermische Entkopplung von Kolben und Ventil zu erreichen, ist das Zwischenelement aus einem wärmeisolierenden Material bzw. in Sandwich-Bauweise herge­ stellt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kolben integraler Bestandteil des Ventilschaftes ist, d. h. mit diesem eine Einheit bildet, wodurch sich eine Reduzierung der Bauform ergeben würde.

Um eine besonders platzsparende Ausführungsform zu erhalten ist vorgesehen, dass der den Kolben aufnehmende Zylinder integraler Bestandteil des Zylinderkopfes bzw. Motorblocks ist.

Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Einspritzelement umfassend einen Grundkör­ per mit einer steuerbaren Kraftstoff-Auslassöffnung. Um eine besonders gute Durchmischung von zugeführtem Kraftstoff und zugeführter Luft zu erreichen ist vorgesehen, dass das Einspritzelement im Bereich der Kraftstoff-Auslassöffnung zumindest einen weiteren Kanal zur Erzeugung einer bezogen auf die Kraftstoff-Auslassöffnung koaxialen Luftströmung aufweist. Durch die koaxiale Luftströmung wird eine ausreichende Durchmischung von zugeführter Luft und dem eingespritzten Kraftstoff gewährleistet. Auf diese Weise kann die Verbrennung in der Brennkammer verbessert werden, wodurch einerseits Schadstoffe reduziert und andererseits auch Kraftstoff eingespart werden kann.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Grundkörper des Einspritzelementes wie Einspritzdüse von einem rohrförmigen Element umgeben ist, das sich in Richtung der Kraftstoff-Auslassöffnung verjüngt. Durch die Verjüngung wird ein Strö­ mungskanal gebildet, der die einströmende Luft direkt in Richtung auf den Kraftstoff-Auslass richtet, so dass eine unmittelbare Vermischung bzw. Durchmischung von eingespritztem Kraftstoff und eingeleiteter Frischluft gewährleistet ist. Die zugeführte Frischluft ist über separate Ventile steuerbar. Insbesondere weist das erfindungsgemäße Einspritzelement den zusätzlichen Vorteil auf, dass auf Einlassventile verzichtet werden kann, da die einströmende Luft über die in dem Einspritzelement zur Verfügung gestellten Einlasskanäle eingeleitet wird.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus einem den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbei­ spiel.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Motorsteuerungssystem,

Fig. 2 eine Querschnittszeichnung einer hydraulischen Ventilsteuervorrichtung,

Fig. 3 eine Querschnittszeichnung einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Steuerung eines Ver­ brennungsmotors 12. Die Motorsteuerungsvorrichtung 10 weist als Kerneinheit eine zentrale Motorsteuerung 14 auf, die über eine Zuleitung 16 wie Busleitung mit Sensoren 18, 20, 22, 24 zur Erfassung von motorspezifischen Daten wie Drehzahl, Drehmoment und Kraftstoff-Ver­ brauch sowie andere Fahrzeugdaten wie Geschwindigkeit, Beschleunigung usw. ver­ bunden ist. Die zentrale Motorsteuerung 14 ist einerseits über eine Leitung 26 mit einer Einspritzsteuerung 28 bzw. Einspritzsystem verbunden, das über jeweils eine Zuleitung 30, 32, 34, 36 mit einem Einspritzelement wie Einspritzpumpe oder Düse 38, 40, 42, 44 ver­ bunden ist, über die Kraftstoff in einen zugehörigen Brennraum des Verbrennungsmotors 12 eingeleitet wird. Alternativ kann auch eine zentrale Einspritzpumpe vorgesehen sein, die mit den Düsen 38, 40, 42, 44 in Verbindung steht.

Andererseits ist die zentrale Motorsteuerung 14 über eine Zuleitung 46 mit einer Hydro­ ventil-Steuerung 48 verbunden. Ausgangsseitig ist die Hydroventil-Steuerung 48 über Zuleitungen 50, 50', 52, 52', 54, 54', 56, 56' jeweils mit einer hydraulischen Ventilsteuerungsvorrichtung 58, 58', 60, 60', 62, 62', 64, 64' verbunden, die mit Bezug zu Fig. 2 näher erläutert wird. Über die hydraulische Ventilsteuervorrichtung 58, 60, 62, 64 wird jeweils eine Auslassöff­ nung und über die Ventilsteuervorrichtung 58', 60', 62', 64' wird jeweils eine Einlassöffnung gesteuert.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor als Vierzy­ linder-Ottomotor ausgebildet, der nach dem Viertaktverfahren arbeitet. Dementsprechend werden im normalen Betrieb des Verbrennungsmotors 12 über die zentrale Motorsteuerung 14 und die daran angeschlossenen Einspritzsteuerungen 28 sowie die Hydroventilsteuerung 48 einerseits die Einspritzpumpen bzw. Düsen 38-44 und die Ventilsteuervorrichtungen 58-64 derart gesteuert dass zunächst der Kraftstoff bzw. das Luft-Kraftstoffgemisch in eine zugeordnete Brennkammer eingeführt wird, anschließend eine Verdichtung des Luft-Kraftstoffgemisches stattfindet, worauf eine Verbrennung und Expansion mit Arbeitsleistung folgt und schließlich ein Ausschieben der verbrannten Gase über von den Ventilsteuervorrichtungen 58-64 gesteuerte Auslassöffnungen durchgeführt wird. Auch besteht die Möglichkeit, über gleich­ zeitiges Öffnen der Einlassventile 58', 60', 62', 64' eine "Spülung" der Brennkammer zu erreichen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in bestimmten Lastsituationen des Verbrennungsmotors 12 zum Beispiel bei Leerlauf bei einem Ampel-Stop, beim Ein- oder Aussteigen, im Stau oder bei Stop-and-Go-Situationen über die Ventilsteuervorrichtung 58-64 bzw. 58'-64' ein Öffnen der zugeordneten Brennkammern zur Dekompression über einen längeren Zeitraum erfolgt.

Dadurch wird erreicht, dass nach Öffnen der Brennkammern der Verbrennungsmotor auf­ grund seiner Schwungmasse einen freien Lauf durchführt. In dieser Betriebsphase wird die Kraftstoffzufuhr über die Einspritzsteuerung 28 unterbrochen, so dass kein Kraftstoff ver­ braucht wird.

Erfindungsgemäß wird über die Steuereinheit 14 die Drehzahl des Verbrennungsmotors 12 erfasst und mit einer Mindestdrehzahl verglichen, so dass beim Unterschreiten einer Mindest­ drehzahl zumindest eine Brennkammer bzw. ein Zylinder des Verbrennungsmotors 12 zum Beispiel über das Einspritzelement 38 gesteuert von der Einspritzsteuerung 28 ein Kraftstoff- bzw. Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird und die Ventilsteuervorrichtung 58 in einer Weise arbeitet, die einem normalen Betrieb des Verbrennungsmotors 12 entspricht. Auch besteht die Möglichkeit, dass die einzelnen Brennkammern bzw. Zylinder in unterschiedlicher Reihenfolge arbeiten. Auf diese Weise kann einerseits mit äußerst geringer Energiezufuhr der Motorbetrieb aufrechterhalten und andererseits Energie eingespart werden.

In Fig. 2 ist eine hydraulische Ventilsteuervorrichtung 66 in einer schematischen Schnitt­ ansicht dargestellt. Die Ventilsteuervorrichtung 66 umfasst ein Ventil 68 wie Kegelventil mit einem Ventilschaft 70 und einem Ventilteller 72, dem ein Ventilsitz 74 zugeordnet ist, der seinerseits in einem Zylinderkopf 76 des Verbrennungsmotors 12 angeordnet ist.

Der Ventilschaft 70 erstreckt sich durch eine in dem Zylinderkopf 76 eingebrachte Ventilfüh­ rung 78 in einen Hohlraum 80. Koaxial zu dem Ventilschaft 78 ist eine Druckfeder 82 angeordnet, die sich zwischen einem Boden 84 des Hohlraums 80 und einer im Endbereich des Ventilschaftes 78 angeordneten Federaufnahme 86 erstreckt. Die Feder 82 wirkt in Ventilschließrichtung und gewährleistet eine sichere Abschaltung zwischen Ventilteller 72 und Ventilsitz 74.

Zur Betätigung des Ventils 68 ist der Ventilschaft 70 über ein Zwischenelement 88 mit einem Stößel 90 eines Kolbens 92 kraftschlüssig verbunden. Der Kolben 92 ist in einem Druckraum 94 wie Hydraulik-Zylinder angeordnet, dem über eine Zulaufleitung 96 ein Arbeitsmittel wie Hydrauliköl zugeführt und über eine Ablaufleitung 98 das Arbeitsmittel wieder abgeführt wird.

Das Zwischenstück 88 ist als separates Element ausgebildet und weder mit dem Stößel 90 noch mit dem Ventilschaft 70 verbunden. Dadurch wird eine mechanische Entkopplung von Seitenkräften zwischen dem Stößel 90 und dem Ventilschaft 70 erreicht. Das Zwischen­ element 88 kann aus einem Stück bestehen, vorzugsweise aus einem wärmeisolierenden Material, oder in Sandwich-Bauweise ausgebildet sein, mit einer oberen und unteren druck­ aufnehmenden Platte 88.1 und 88.2 sowie einer isolierenden und druckaufnehmenden Zwischenplatte 88.3. Dadurch wird eine thermische Entkopplung zwischen Ventilschaft 70 und Stößel 90 bzw. Kolben 92 gewährleistet. Das Zwischenstück 88 selbst ist tellerförmig ausgebildet und liegt mit seinem umlaufenden Rand 100 an einer Innenwandung 102 des Hohlraums 80 an. Zur Aufnahme des Stößels 90 sowie des Ventilschaftes 70 sind in der oberen und unteren Platte 88.1 und 88.2 Aufnahmen 104, 106 eingebracht, in denen der Stößel 90 und der Ventilschaft 70 stirnseitig aufgenommen werden. Die Platten 88.1 und 88.2 sind vorzugsweise aus einer Stahl- oder Leichtmetall-Legierung hergestellt.

Die Zulaufleitung 96 ist über ein Steuerventil (nicht dargestellt) und eine Pumpe (nicht darge­ stellt) mit einem Reservoir (nicht dargestellt) für das Arbeitsmittel verbunden. Durch die Pumpe wird das Arbeitsmittel wie Hydraulik-Flüssigkeit auf einen bestimmten Druck einge­ stellt. Bei geöffnetem Steuerventil strömt das Arbeitsmittel in den Arbeitsraum 94, wodurch der Kolben 92 betätigt wird. Dabei wirkt der Kolben 92 gegen die von der Feder 82 aufge­ brachte Kraft, um das Ventil 68 zu öffnen. Dabei ist das Steuerventil zweckmäßigerweise als elektro-betätigtes Ventil ausgebildet, so dass bei einem Öffnungsimpuls die Arbeitsflüssigkeit in den Arbeitsraum 94 einströmen kann.

Nachdem das Ventil 68 seine geöffnete Endstellung erreicht hat, wird das Einströmventil geschlossen, so dass keine Arbeitsflüssigkeit mehr in den Arbeitsraum 94 einströmt. Das Ventil 68 kann in dieser Stellung bei unveränderter Kolbenlage in seiner geöffneten Stellung gehalten werden.

Des weiteren ist die Ablaufleitung 98 über ein Auslassventil mit einem Reservoir verbunden. Bei Öffnen des Auslassventils, das ebenfalls als Elektroventil ausgebildet ist, kann die Arbeitsflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 94 ausströmen. Die notwendige Kraft zur Entleerung des Arbeitsraumes 94 wird durch die Druckfeder 82 aufgebracht, die den Kolben 92 über das Zwischenelement 88 in seine Ausgangsposition bewegt.

Sowohl das Einströmventil als auch das Ausströmventil können in einer integralen Einheit zusammengefasst werden mit den drei Stellungen: Zulaufleitung 96 und Ablaufleitung 98 ge­ schlossen, Zulaufleitung 96 geöffnet und Ablaufleitung 98 geschlossen sowie Zulaufleitung 96 beschlossen und Ablaufleitung 98 geöffnet.

Dieses integrale Steuerventil kann in der Hydroventilsteuerung 48 angeordnet sein und wird über die zentrale Motorsteuerung 14 angesteuert. In Abhängigkeit von motorspezifischen Daten wie Drehzahl, abgegebene Leistung, Temperatur und fahrspezifischen Daten wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Verbrauch werden die hydraulischen Ventilsteuervor­ richtungen 58, 60, 62, 64 in Abstimmung mit der Einspritzsteuerung 28 angesteuert. Die Ansteuerung erfolgt bei normalem Gebrauch entsprechend einem gewöhnlichen Viertakt-Arbeits­ prinzip, so dass der Verbrennungsmotor als Viertakt-Ottomotor arbeitet.

Lediglich in besonderen Betriebsphasen wie Leerlauf oder zumindest Teillastbetrieb werden ein oder mehrere Ventile 58, 60, 62, 64 und gegebenenfalls 58', 60', 62', 64' für eine längere Zeit aufgesteuert, um einen Freilauf des Verbrennungsmotors aufgrund seiner Schwungmasse zu erreichen. Während dieser Betriebsphase wird die Kraftstoffzufuhr über die Einspritzel­ emente 38, 40, 42, 44 unterbrochen.

Auch besteht die Möglichkeit, sämtliche Ventile in einem geschlossenen Zustand zu belassen, was insbesondere bei einer erhöhten Bremswirkung unter Ausnutzung der Motorbremse wirkt. Auch besteht die Möglichkeit, über eine Handsteuerung der zentralen Motorsteuerung 14 Befehle zu übertragen, um im Handbetrieb verschiedene Motorzustände einstellen zu können.

In Fig. 3 ist ein prinzipieller Aufbau einer Einspritzdüse 108 bzw. Einspritzelement mit eigenständigem erfinderischem Charakter dargestellt. Die Düse 108 besteht aus einem Grundkörper 110, in dem zentral eine Düsennadel 112 zum Öffnen und Verschließen eines Kraftstoff-Auslasses 114 angeordnet ist. Zur Zuführung von Kraftstoff sind in dem Grundkör­ per 110 erste Kanäle 116 angeordnet, die zum Beispiel von einer stirnseitig angeordneten um­ laufenden Ringnut 118 zu einer Verteilerkammer 120 führen. Ausgehend von der Verteil­ erkammer 120 führen zweite Kanäle 122 den Kraftstoff zu dem Kraftstoff-Auslass 114.

Dabei weist die Düsennadel 112 eine Spitze 124 auf, die einen Durchfluss von Kraftstoff von den zuleitenden ersten Kanälen 116 zu den zweiten Kanälen 122 freigibt bzw. unterbricht. Dabei ist die Düsennadel 112 federvorgespannt und wird bei Druckbeaufschlagung der ersten Kanäle 116 mit Kraftstoff betätigt, so dass eine Verbindung zwischen den Kanälen 116 und 22 hergestellt wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Grundkörper 110 der Düse 108 von einem rohrförmigen Element 126 umgeben ist, dass sich vorzugsweise in Richtung des Düsenauslas­ ses 114 verjüngt. Ein zwischen dem rohrförmigen Element 126 und dem Grundkörper gebildeter Kanal 127 dient zur Zuführung von Sauerstoff bzw. Luft zur Erzeugung eines Luft-Kraftstoffgemisches. Insbesondere soll durch das rohrförmige Element 126 eine bessere Durchmischung bzw. Verwirbelung von Kraftstoff und Luft erzeugt werden.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Grundkörper 110 der Düse 108 einen umlaufenden Flansch 128 auf, in dem sich in axialer Richtung erstreckende Kanäle 130, 132 zur Zuführung von Frischluft vorgesehen sind. Eine Außenseite 134 des Flansches liegt dabei an einer Innenseite des rohrförmigen Elementes 126 an und ist mit diesem verbunden. Die Verbindung kann auf übliche Weise durch Verschweissen, Verschrauben u. ä. hergestellt werden. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, dass der Grundkörper 110 und das rohrförmige Element 126 aus einem Stück hergestellt sind. An einer Außenseite 136 des rohrförmigen Elementes 126 kann ein Gewinde vorgesehen sein, um in eine vorgefertigte Gewindeöffnung in einen Zylinderkopf eingeschraubt zu werden.

Die Luftzufuhr über die Kanäle 130, 132, die vorzugsweise mehrfach entlang des Umfangs angeordnet sind, erfolgt über eigenständig ansteuerbare Ventile (nicht dargestellt).

Zwischen dem Düsenauslass 114 und einem umlaufenden Rand 138 des rohrförmigen Elementes 126 strömt die Luft aus und vermischt sich mit dem aus dem Düsenauslass 114 austretenden Kraftstoff, so dass eine ausreichende Durchmischung erreicht wird.

Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 108 ist anzumerken, dass durch die Anordnung des rohrförmigen Elementes 126 und die Zuführung von Frischluft über die Kanäle 130, 132 und 127 gegebenenfalls auf zusätzliche Einlassventile verzichtet werden kann.

Insgesamt wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt, mit dem der Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors reduziert und die Laufruhe des Verbrennungsmotors verbessert wird.

Claims (23)

1. Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors (12) mit zumindest einer Brenn­ kammer, wobei ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die zumindest eine Brennkammer eingeleitet, komprimiert, gezündet und unter Abgabe von mechanischer Arbeit expandiert wird, und dabei entstehende Abgase abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei Leerlauf- oder zumindest Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors (12) die Kraftstoffzufuhr zu der zumindest einen Brennkammer unterbrochen und die zu­ mindest eine Brennkammer bis zu einer erneuten Lastanforderung dekomprimiert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten einer Mindestdrehzahl zumindest in einer Brennkammer zumindest zeitweise ein vollständiges Arbeitsverfahren zur Abgabe mechanischer Arbeit eingeleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brennkammer angeordnete Einlass- und/oder Auslassöffnungen elektrisch und/oder bevorzugt hydraulisch geschlossen und/oder geöffnet werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Motordaten und/oder Fahrdaten wie Geschwindigkeit, Beschleunigung und Dreh­ zahl des Verbrennungsmotors erfasst werden und dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen Motorbelastung die den Brennkammern zugeordneten Ein- und/oder Auslassöffnungen zur Dekompression mittels bevorzugt hydraulisch betätigter Ventile (58, 60, 62, 64) angesteuert werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellung der Ventile von einer übergeordneten Motorsteuerung (14) erfasst und ausgewertet wird.

6. Vorrichtung zur Steuerung eines Verbrennungsmotors, umfassend eine zentrale Motorsteuerung (14), Sensoren (18, 20, 22, 24) zur Erfassung von Fahrdaten wie Motorbelastung, Drehzahl, Geschwindigkeit und ähnliches sowie ein Einspritzsystem (28) zur Zuführung von Kraftstoff in zumindest eine Brennkammer des Verbren­ nungsmotors (12) und eine Ventilsteuerung (48) zur Steuerung einer Auslassöffnung der zumindest einen Brennkammer, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Ein- und/oder Auslassöffnung zumindest ein hydraulisches Ventil (58, 60, 62, 63) vorgesehen ist, das über eine Hydraulik-Steuereinheit (48) ansteuerbar ist, die ihrerseits mit der zentralen Motorsteuerung (14) verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Ventilsteuereinheit (48) über die zentrale Motorsteuerung (14) mit dem Einspritzsystem (28) gekoppelt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Brennkammer ein eigenständiges Ventil wie Dekompressionsventil zu­ geordnet ist.

9. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung für ein Hubventil (68), insbesondere für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen Hydraulik-Zylinder (94) mit einem darin beweglich angeordneten Kolben (92) sowie ein in Ventilschließrichtung federvorge­ spanntes Ventil (68) mit einem Ventilschaft (70), gegen einen an dem Kolben (92) angeordneten Stößel (90) zur Öffnung des Ventils anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Stößel (90) und dem Ventilschaft (70) ein Zwischenelement (88) angeordnet ist.

10. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (88) kraftschlüssig mit einem von dem Stößel (90) und mit dem Ventilschaft (70) verbunden ist.

11. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (88) zumindest eine Schicht aus vorzugsweise wärmeisolie­ rendem und kraftübertragendem Material aufweist.

12. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement (88) Aufnahmen (104, 106) für den Stößel (90) und den Ventilschaft (70) aufweist.

13. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (92) integrierter Bestandteil des Ventilschaftes (70) ist und mit diesem eine Einheit bildet.

14. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulik-Zylinder (94) eine Zulaufleitung (96) und eine Ablaufleitung (98) für ein Arbeitsmedium aufweist, wobei der Zufluss und Abfluss des Arbeitsmediums über die Leitungen (96, 98) über ein Ventil steuerbar ist.

15. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Zufluss und Abfluss des Arbeitsmediums steuernden Ventile Bestandteil der hydraulischen Ventilsteuerung (48) sind und von der Motorsteuerung (14) gesteu­ ert werden.

16. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenelement einen Sandwich-Aufbau aufweist, mit zumindest einer obe­ ren und unteren druckaufnehmenden Platte (88.1, 88.2) vorzugsweise aus einer Stahl- oder Leichtmetall-Legierung und einer zwischen den Platten liegenden druckauf­ nehmenden isolierenden Zwischenschicht (88.3).

17. Einspritzelement (108) mit einer steuerbaren Kraftstoff-Auslassöffnung (114), dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Kraftstoff-Auslassöffnung (114) zumindest ein Kanal (127, 130, 132) zur Führung einer bezogen auf die Kraftstoff-Auslassöffnung (114) zentral symmetrischen Luftströmung angeordnet ist.

18. Einspritzelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzelement (108) einen Grundkörper (110) aufweist, wobei der Grund­ körper (110) von einem rohrförmigen Element (126) umgeben ist, das sich in Rich­ tung der Kraftstoff-Auslassöffnung (114) zur Bildung einer ringförmigen Öffnung (128) verjüngt.

19. Einspitzelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das rohrförmige Element (126) koaxial oder im wesentlichen koaxial zur Kraft­ stoff-Auslassöffnung (114) angeordnet ist.

20. Einspritzelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (110) einen umlaufenden Flansch (128) mit sich in axialer Richtung erstreckenden Kanälen (130, 132) zur Zuführung von Frischluft aufweist.

21. Einspritzelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Flansch (128) eine Außenseite (134) aufweist, die an einer Innenseite des rohrförmigen Elementes (126) anliegt und mit dieser verbunden wie verschweisst oder verschraubt ist.

22. Einspritzelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Kanälen (130, 132) zugeführte Luft über Ventile steuerbar ist.

23. Einspritzelement nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenwand (136) ein Gewinde angeordnet ist, so dass das Einspritzele­ ment in den Zylinderkopf bzw. Motorblock einschraubbar ist.