DE19945544A1 - Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Bekannte Brennstoffzuführsysteme besitzen ein Einblaseventil, das ein Brennstoff-Luft-Gemisch direkt in einen Brennraum abgeben kann. Werden aber große Einspritzmengen abverlangt, wie dies beispielsweise bei hohen Motorlasten der Fall ist, kann es zu Problemen bei der Güte der Gemischaufbereitung kommen. DOLLAR A Es wird ein Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine vorgeschlagen, das zumindest ein in oder an einem Zylinderkopf angeordnetes Einblaseventil besitzt, dem Brennstoff und ein gasförmiges Medium unter Druck zugeführt wird, um mittels des Einblaseventils ein Brennstoff-Medium-Gemisch direkt in einen Brennraum der Brennkraftmaschine abzugeben. Erfindungsgemäß ist zumindest ein weiteres Einspritzventil vorgesehen, welches bei bestimmten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine zusätzlich zur Abgabe des Brennstoff-Medium-Gemisches mittels des Einblaseventils oder zeitweise anstelle der Abgabe des Brennstoff-Medium-Gemisches mittels des Einblaseventils Brennstoff in einen Ansaugbereich der Brennkraftmaschine abgibt. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Brennstoffzuführsystem ist für fremdgezündete Brennkraftmaschinen vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine nach der Gattung des An­ spruchs 1 bzw. 2 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Brennstoffzuführsy­ stem.

Es ist bereits ein Brennstoffzuführsystem bekannt, (EP 0 308 467 B1), das eine an einem Zylinderkopf ange­ brachte Verteilerleiste besitzt, in welchem sowohl Brenn­ stoff als auch Luft unter Druck zu im Zylinderkopf unterge­ brachten Einblaseventilen geführt wird. Hierzu sind in der Verteilerleiste entsprechende Brennstoffleitungen und Luft­ leitungen zu den Einblaseventilen vorgesehen. Jedes Einbla­ seventil weist ein in konventioneller Weise aufgebautes, elektromagnetisch betätigbares Brennstoffeinspritzventil auf, das Brennstoff in eine innerhalb des Einblaseventils vorgesehene Gemischbildungskammer abgeben kann. Der in der Gemischbildungskammer befindliche Brennstoff wird anschlie­ ßend mit komprimierter Luft aufbereitet und in der Gemisch­ bildungskammer teilweise verdampft. Der so aufbereitete Brennstoff gelangt weiter in einen Abgabebereich des Ein­ blaseventils, der ein elektromagnetisch betätigbares Ventil aufweist. In einer Offenstellung eines Ventilschließkörpers des elektromagnetisch betätigbaren Ventils des Abgabebe­ reichs wird das in der Gemischbildungskammer befindliche Brennstoff-Luft-Gemisch anschließend mit relativ niedrigem Druck von beispielsweise 7 bis 8 bar aus einer Austritts­ öffnung des Einblaseventils direkt in die Brennkammer aus­ geblasen. Der Verteiler ist sowohl für die Brennstoff- als auch für die Luftversorgung der Einblaseventile vorgesehen.

Werden von dem bekannten Brennstoffzuführsystem bzw. von dem Einblaseventil aber große Einspritzmengen abverlangt, wie dies beispielsweise bei hohen Motorlasten der Fall ist, kann es zu Problemen bei der Güte der Gemischaufbereitung kommen, da das Einblaseventil nur eine bestimmte maximale Brennstoffmenge mit guter Aufbereitung bereitstellen kann. Dieselbe Problematik liegt auch bei einem Brennstoffzuführ­ system vor, das über Direkteinspritzventile für die Benzin- Direkteinspritzung verfügt. Direkteinspritzventile geben den Brennstoff mit relativ hohem Druck in direkter Weise in Form einer Brennstoffwolke bestehend aus feinsten Tröpfchen in einen Brennraum der Brennkraftmaschine ab. Bei abver­ langten höheren Brennstoffmengen ergibt sich aber keine vollständige Aufbereitung des vom Direkteinspritzventil ab­ gegebenen Brennstoffs und keine optimale Luftausnutzung im Brennraum. Auch bei Einblaseventilen läßt sich keine voll­ ständige Aufbereitung des vom Einblaseventil abgegebenen Brennstoff-Luft-Gemisches erhalten. All dies hat zur Folge, daß es zu einem Benetzen der Zylinderinnenwände und der Kolbenfläche mit Brennstoff kommen kann. Etwas derartiges führt aber zu einer unvollständigen Verbrennung des Brenn­ stoffs im Brennraum, wodurch es zu einem Anstieg an schäd­ lichen Bestandteilen im Abgas kommt. Besonders betroffen sind davon Brennkraftmaschinen, die über eine Aufladung der angesaugten Luft, zum Beispiel mittels Abgasturbolader, verfügen, da diese Brennkraftmaschinen bezogen auf das Zy­ lindervolumen relativ hohe Einspritzmengen an Brennstoff benötigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Brennstoffzuführsystem derart weiterzubil­ den, daß in sämtlichen Betriebsbereichen eine hinsichtlich Verbrauch und Abgasemission optimale Gemischaufbereitung in der Brennkraftmaschine erfolgt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Brennstoffzu­ führsystem mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 gelöst. Desweiteren umfaßt die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Brenn­ stoffzuführsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 7.

Das erfindungsgemäße Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 bzw. 2 hat den Vorteil, daß auch hohe Leistungen im gesamten Drehzahlbereich von der Brennkraftmaschine be­ reitgestellt werden können, ohne dabei den Anteil an schäd­ lichen Bestandteilen im Abgas wesentlich zu erhöhen.

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzsystem bietet die Möglichkeit, den zur Gemischbildung erforderlichen Brenn­ stoff neben der direkten Abgabe in den Brennraum mittels des Einblaseventils in der einen Ausgestaltung oder mittels Direkteinspritzung in der anderen vorgesehenen Ausführungs­ form zusätzlich über den Ansaugbereich der Brennkraftma­ schine zuzuführen. Eine Steuereinheit steuert dabei das dem Brennraum zugeordnete Ventil (Einblaseventil oder Direkt­ einspritzventil) und das zusätzliche Einspritzventil im An­ saugbereich in Abhängigkeit des Betriebsbereiches der Brennkraftmaschine und bestimmt deren jeweiligen Durchsatz. Besonders zweckmäßig wird dabei die zusätzliche Brennstoff­ abgabe und Zuführung über den Ansaugbereich im wesentlichen im höheren Lastbereich der Brennkraftmaschine vorgesehen. Aufgrund der vorgelagerten Kraftstoffabgabe im Ansaugbe­ reich kann das zur direkten Brennstoffabgabe in den Brenn­ raum vorgesehene Ventil mit einem günstigen Kleinst-/Größt­ mengenverhältnis (Spreizung) ausgebildet werden, da die pro Arbeitsspiel abzugebende Brennstoffmenge auf zwei Wegen zu­ führbar ist. Eine schädliche Absenkung des Kraftstoff­ druckes bei ausschließlicher Direktabgabe in den Brennraum, der insbesondere im Niedriglastbereich schädlich ist, wird dabei verhindert und so insbesondere die Gemischbildung im wichtigen Niederlastbereich verbessert. Die zur direkten Brennstoffzufuhr in den Brennraum erforderlichen Bauteile des Brennstoffzuführsystems können dabei vorteilhaft auf geringere Gesamtmassendurchsätze bei Vollast ausgelegt wer­ den, als dies bisher bei ausschließlicher Direkteinsprit­ zung oder -einblasung der Fall war. Dies reduziert die Reibleistung in der Brennstoffpumpe und bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen im Verdichter und führt daher zu einer Verringerung des Brennstoffverbrauchs. Bei dem erfindungs­ gemäßen Brennstoffzuführsystem mit einem Einblaseventil im Zylinderkopf kann das luftunterstützte Zuführsystem zusätz­ lich auf erhöhte Ausblasedrücke ausgelegt sein (mindestens 10 bar), wodurch eine freie Wahl des Einblaszeitpunktes möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß bei zeitweisem alleinigen Betrieb der Brennkraftmaschine mit einem Zusatzeinspritz­ ventil eine Temperaturerhöhung an den Einblaseventilen bzw. an den Direkteinspritzventilen erzielt werden kann, da diese in dieser abgabefreien Zeit nicht mehr vom Brennstoff gekühlt werden, so daß es durch den dann stattfindenden Temperaturanstieg an den Einblaseventilen bzw. Direktein­ spritzventilen zu einem Abbau eventuell vorhandener Ablage­ rungen kommt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 bzw. 2 angegebenen Brennstoffzuführsystems für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine möglich.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweisen Schnitt einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffzuführsystem nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 einen teilweisen Schnitt einer Brennkraftmaschine mit einem Brennstoffzuführsystem nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 ein Diagramm der von der Brennkraftmaschine abgege­ benen Leistung aufgetragen über der Drehzahl,

Fig. 4 ein Diagramm der Betriebsbereiche der Brennkraftma­ schine mit unterschiedlichen Betriebsmodi.

Die Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschi­ ne nach einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Die Brennkraftmaschine besitzt einen Zylinderkopf 1, in welchem ein Einblaseventil 2 untergebracht ist. Das Einbla­ seventil 2 weist in bekannter Weise ein nicht näher darge­ stelltes, elektromagnetisch betätigbares Brennstoffein­ spritzventil auf, das Brennstoff in eine Gemischbildungs­ kammer oder in einen Gemischbildungsbereich im Innern des Einblaseventils 2 abgeben kann. In der Gemischbildungskam­ mer bzw. im Gemischbildungsbereich wird der vorn nicht näher dargestellten Brennstoffeinspritzventil abgegebene Brenn­ stoff und ein in die Gemischbildungskammer bzw. in den Ge­ mischbildungsbereich unter Druck zugeführtes gasförmiges Medium anschließend gemischt, um so den Brennstoff in der Gemischbildungskammer bzw. im Gemischbildungsbereich teil­ weise verdampfen zu können. Der so aufbereitete Brennstoff gelangt danach, gesteuert über ein weiteres, nicht näher dargestelltes, elektromagnetisch oder piezoelektrisch betä­ tigbares Ventil, in Form eines Brennstoff-Medium-Gemisches aus einer Austrittsöffnung 5 des Einblaseventils 2 direkt in den Brennraum 7 eines Zylinders 8 der Brennkraftmaschi­ ne. In dem Zylinder 8 ist in bekannter Weise ein Kolben 10 bewegbar untergebracht. Zur Zündung des im Brennraum 7 ein­ geschlossenen Brennstoff-Medium-Gemisches ist eine Zündker­ ze 6 vorgesehen. Bei dem gasförmigen Medium kann es sich um Luft oder um Luft mit vermischtem Abgas oder aber auch um Luft mit vermischtem Brennstoff handeln. Es liegt somit ei­ ne Brennkraftmaschine mit innerer Gemischbildung in Verbin­ dung mit einem luftunterstützten Einspritzsystem vor. Der Aufbau und die Betriebsweise derartiger Einblaseventile ist dem Fachmann zum Beispiel auch aus dem SAE-Paper 98P-136, 1988, Rodney Houston, Geoffrey Cathcart, Orbital Engine Company, Perth, Western Australia, "Combustion and Emissions Characteristics of Orbital's Combustion Process Applied to Multi-Cylinder Automotive Direct Injected 4- Stroke Engines", Seiten 1-12, hinreichend bekannt.

Die Brennstoffzufuhr zu dem Einblaseventil 2 erfolgt an ei­ nem Brennstoffanschluß 15 des Einblaseventils 2 zum Bei­ spiel über einen Verteiler 20 (fuel/air-rail). In den Ver­ teiler 20 wird über eine nicht näher dargestellte Brenn­ stoffpumpe Brennstoff aus einem nicht näher dargestellten Brennstofftank gefördert. Die Zufuhr des gasförmigen Medi­ ums zu dem Einblaseventil 2 erfolgt an einem Mediumanschluß 16 des Einblaseventils 2, beispielsweise ebenfalls über den Verteiler 20. Das gasförmige Medium wird über einen nicht näher dargestellten Verdichter in den Verteiler 20 geför­ dert, der das verdichtete Medium auf die einzelnen Einbla­ seventile 2 verteilt.

Der Brennraum 7 wird von dem Kolben 10 und dem Zylinderkopf 1 begrenzt. Über beispielsweise ein einzelnes Einlaßventil 3 der Brennkraftmaschine wird beim Ansaugtakt Luft aus ei­ nem Ansaugrohr 22 in den Brennraum 7 angesaugt. Nach der Verbrennung werden die Abgase über zum Beispiel ein einzel­ nes Auslaßventil 4 in ein Abgasrohr 23 abgegeben. Selbst­ verständlich können zwei oder mehr Einlaßventile 3 und zwei oder mehr Auslaßventile 4 pro Zylinder 8 vorgesehen sein.

Bei der Brennkraftmaschine kann es sich um eine aufgeladene Brennkraftmaschine handeln, bei welcher Luft unter Druck in das Ansaugrohr 22 der Brennkraftmaschine gefördert wird. Hierzu kann beispielsweise ein Abgasturbolader verwendet werden.

Erfindungsgemäß verfügt die Brennkraftmaschine über zumin­ dest ein Zusatzeinspritzventil 25, das Brennstoff in einen Ansaugbereich 26 der Brennkraftmaschine abgeben kann. Bei dem Zusatzeinspritzventil 25 kann es sich um ein konventio­ nelles, beispielsweise elektromagnetisch betätigbares Nie­ derdruck-Einspritzventil 25 bekannter Bauart handeln. Der Ansaugbereich 26 wird vom Inneren des Ansaugrohres 22 ge­ bildet, in welchem Luft und der vom Zusatzeinspritzventil 25 abgegebene Brennstoff bei offenem Einlaßventil 3 in den Brennraum 7 strömen kann. Der Brennstoff wird vom Zusatz­ einspritzventil 25 zum Beispiel in Richtung des Einlaßven­ tils 3 der Brennkraftmaschine abgegeben. Das Zusatzein­ spritzventil 25 befindet sich beispielsweise stromab einer drehbar in das Ansaugrohr 22 untergebrachten Drosselklappe 27 und ist zur Brennstoffversorgung über seinen Brennstoff­ anschluß 17 beispielsweise auch an den Verteiler 20 ange­ schlossen. Es ist möglich, für jeden Zylinder 8 der Brenn­ kraftmaschine jeweils ein Zusatzeinspritzventil 25 vorzuse­ hen. Diese können direkt in den Einlaßkanälen angeordnet sein. Dem Fachmann ist diese Einspritzweise unter dem Be­ griff der Multipoint-Einspritzung hinreichend bekannt. Mög­ lich ist aber auch, nur ein einzelnes Zusatzeinspritzventil 25 für alle oder zumindest für eine Teilanzahl der Zylinder 8 einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine vorzusehen. Das Zusatzeinspritzventil 25 gibt dabei den Brennstoff stromauf einer Verzweigung des Ansaugrohres 22 für die einzelnen Zy­ linder 8 in das noch unverzweigte Ansaugrohr 22 ab, der sich anschließend in den Verzweigungen auf die einzelnen Zylinder 8 gleichmäßig aufteilt. Dem Fachmann ist diese Einspritzweise unter dem Begriff der Singlepoint-Einsprit­ zung hinreichend bekannt.

Die Abgabe von Brennstoff mittels des Zusatzeinspritzven­ tils 25 ist erfindungsgemäß zusätzlich zur Abgabe des Brennstoff-Medium-Gemisches mittels des Einblaseventils 2 vorgesehen. Die Abgabe von zusätzlichem Brennstoff mit dem Zusatzeinspritzventil 25 ist dabei im wesentlichen im obe­ ren Teillastbereich bis einschließlich der Vollast der Brennkraftmaschine vorgesehen. Die zusätzliche Abgabe von Brennstoff kann über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, sobald höhere La­ sten von der Brennkraftmaschine abverlangt werden. Über ein elektronisches Steuergerät 30 kann die Steuerung der Brenn­ stoffabgabe des Zusatzeinspritzventils 25 und des Einblase­ ventils 2 abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftma­ schine durchgeführt werden. Vorgesehen ist aber auch, zeit­ weise einen alleinigen Betrieb der Brennkraftmaschine durch Abgabe von Brennstoff mittels des Zusatzeinspritzventils 25 durchzuführen. Das Einblaseventil 2 gibt in dieser Zeit kein Brennstoff-Medium-Gemisch ab, mit der Folge, daß das Einblaseventil 2 nicht von Brennstoff durchströmt und ge­ kühlt wird, so daß es zu einer Temperaturerhöhung am Ein­ blaseventil 2 aufgrund der weiterhin stattfindenden Ver­ brennung im Brennraum 7 kommt. Der zeitweise alleinige Be­ trieb mit dem Zusatzeinspritzventil 25 ermöglicht eine Rei­ nigung des Einblaseventils 2 von Ablagerungen, da Verkokun­ gen oder dergleichen durch die relativ hohe Temperatur am Einblaseventil 2 abgebrannt werden. Der Betrieb der Brenn­ kraftmaschine mit ausschließlicher Brennstoffzufuhr kann für vorgegebene Reinigungsintervalle turnusmäßig unabhängig vom vorliegenden Lastbereich vorgesehen sein.

Die Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschi­ ne nach einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbei­ spiel, bei dem alle gleichen oder gleichwirkenden Teile mit denselben Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 gekennzeichnet sind. In Abwandlung zum ersten Ausführungsbeispiel besitzt die Brennkraftmaschine kein Einblaseventil 2, sondern ist anstelle des Einblaseventils 2 mit einem Direkteinspritzventil 32 zur Benzin-Direktein­ spritzung ausgestattet. Die Abgabe von zusätzlichem Brenn­ stoff mittels des Zusatzeinspritzventils 25 ist dabei in gleicher Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel vorgese­ hen. Bei dem Direkteinspritzventil 32 wird der Brennstoff mit relativ hohem Druck von etwa 70 bar oder mehr in direk­ ter Weise in Form einer Brennstoffwolke bestehend aus fein­ sten Tröpfchen in den Brennraum 7 des Zylinders 8 der Brennkraftmaschine abgegeben. Die Zündung des in den Brenn­ raum 7 eingebrachten Brennstoffs erfolgt in bekannter Weise über die Zündkerze 6. Die Zündelektroden 12 der Zündkerze befinden sich dabei in unmittelbarer Nähe eines äußeren Randes 14 eines vom Direkteinspritzventil 32 abgegebenen Kegelstrahls 19 oder teilweise in dem Kegelstrahl 19. Bei dem Kegelstrahl 19 kann es sich um einen Hohlkegelstrahl oder um einen Vollkegelstrahl handeln. Das Direkteinspritz­ ventil kann dabei elektromagnetisch oder piezoelektrisch betätigbar sein. Der Aufbau und die Wirkungsweise derarti­ ger Ventile 32 ist dem Fachmann zum Beispiel aus der DE 195 48 526 A1 bekannt. Es ist auch möglich, im Unter­ schied zur Darstellung in Fig. 2 das Direkteinspritzventil 32 nicht zentral, sondern in seitlicher Lage anzuordnen, so daß eine seitliche Einspritzung in den Brennraum 7 erfolgt. Die Zündkerze befindet sich dabei dann zum Beispiel in zen­ traler, insbesondere senkrechter Lage im Brennraum 7.

Bei einem Einsatz eines Direkteinspritzventils 32 kann der Mediumabschluß 16 nach Fig. 1 entfallen, da derartige Ven­ tile lediglich einen Brennstoffanschluß 15 benötigen. In gleicher Weise wie bei dem beschriebenen Einblaseventil 2 kann auch hier ein gemeinsamer Verteiler 20 (Common-Rail) zur Brennstoffversorgung der einzelnen Direkteinspritzven­ tile 32 vorgesehen werden.

Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine pme aufgetragen über der Drehzahl n. nmin stellt dabei die Minimaldrehzahl und nmax die Maximal­ drehzahl der Brennkraftmaschine dar. Die Linie I zeigt den Verlauf der maximal möglichen Leistungsabgabe der Brenn­ kraftmaschine, die bei einer Brennstoffabgabe mit nur dem Einblaseventil 2 oder mit nur dem Direkteinspritzventil 32 erzielt werden kann. Die Linie II zeigt den Verlauf der ma­ ximal möglichen Leistungsabgabe der Brennkraftmaschine, die mit der Abgabe des Brennstoff-Medium-Gemisches des Einbla­ seventils 2 oder des Direkteinspritzventils 32 und mit der zusätzlichen Saugrohreinspritzung mittels des Zusatzein­ spritzventils 25 möglich ist. Wie die Linie II zeigt, läßt sich mit der zusätzlichen Einspritzung des Zusatzeinspritz­ ventils 25 eine über die Drehzahl im wesentlichen gleichmä­ ßige Steigerung der Leistung der Brennkraftmaschine erzie­ len.

Mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzuführsystem stehen zum Betrieb der Brennkraftmaschine zwei Prinzipien zur Gemisch­ bildung zur Verfügung, nämlich zum einen die innere Ge­ mischbildung mit direkter Brennstoffabgabe in den Brennraum und andererseits die Zuführung außerhalb des Brennraumes aufbereiteten Gemisches mittels Saugrohreinspritzung. Durch Kombination der Gemischbildungsprinzipien ist in jedem Be­ triebsbereich der Brennkraftmaschine eine optimale Gemisch­ bildung realisierbar im Hinblick auf niedrige Schadstoffe­ missionen und geringen Kraftstoffverbrauch. Dabei ist ins­ besondere in höheren Lastbereichen die zusätzliche Gemisch­ zuführung über den Ansaugbereich vorgesehen. In den unteren Lastbereichen wird innere Gemischbildung bevorzugt, wobei mittels Kraftstoffzumessung während des Kompressionstaktes geschichtete Gemischbildung erfolgt. Im Schichtladungsbe­ rieb kann die Brennkraftmaschine weitgehend ungedrosselt und über die Brennstoffmenge qualitätsgeregelt betrieben werden, wobei Vorteile im Kraftstoffverbrauch erzielt wer­ den.

Fig. 4 zeigt in einem Diagramm mit der über der Drehzahl n der Brennkraftmaschine aufgetragenen Brennstoffmenge pme ein Beispiel für verschiedene Betriebsmodi der Brennkraft­ maschine, bei denen innere Gemischbildung KHDE, SHDE und Saugrohreinspritzung SRE entsprechend dem Lastbereich kom­ biniert sind. Im Leerlaufbereich BM1 sowie im Niedriglast­ bereich BM2 der Brennkraftmaschine ist ein Schichtladungs­ betrieb mit innerer Gemischbildung vorgesehen. Im Schicht­ ladungsbetrieb wird im Brennraum eine geschichtete Gemisch­ wolke mit örtlich unterschiedlichen Brennstoffkonzentratio­ nen gebildet. Die Gemischwolke wird einem örtlichen Bereich mit zündfähiger Gemischzusammensetzung gezündet, wodurch die Brennkraftmaschine insgesamt mit magerer Gemischbildung und geringem Kraftstoffverbrauch betrieben wird.

Im mittleren Lastbereich BM3 ist zusätzlich zur inneren Ge­ mischbildung die Zuführung mageren homogenen Gemisches über den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine vorgesehen. Das durch Saugrohreinspritzung SRE mittels des Zusatzeinspritz­ ventils gebildete Gemisch wird im Brennraum durch die di­ rekt eingebrachte Brennstoffmenge auf ein zündfähiges Maß angereichert. Die direkte Abgabe von Brennstoff mittels Kraftstoffeinspritzung oder Gemischeinblasung erfolgt wäh­ rend des Kompressionstaktes KHDE in geringem Abstand vor dem Zündzeitpunkt. Durch das direkt dem Brennraum zugeord­ nete Ventil, das heißt dem Einblaseventil oder dem Direkt­ einspritzventil, erfolgt also eine Zündeinspritzung einer Brennstoffmenge zur örtlichen Gemischanfettung. Auf diese Weise ist im mittleren Lastbereich BM3 eine sehr magere Verbrennung im Zusammenhang mit einer späten Zündeinleitung möglich. Eine weitere Abmagerung des Gemisches wird durch Aufladung erzielt. Mit der kombinierten Gemischbildung mit Saugrohreinspritzung SRE und innerer Gemischbildung mit Kraftstoffabgabe während des Kompressionstaktes KHDE können niedrige Stickoxidemissionen erreicht werden, wie sie bei bisherigen Verfahren zur inneren Gemischbildung nur mit Ab­ gasrückführung erreichbar waren. Mit dem erfindungsgemäßen Brennstoffzuführsystem können somit aufgrund der möglichen Reduzierung der Abgasrückführungsrate bzw. Verzicht auf Ab­ gasrückführung Vorteile im Instationärbetrieb der Brenn­ kraftmaschine erreicht werden. Desweiteren tritt in diesem Betriebsmodus BM3 der Brennkraftmaschine mit kombinierter Gemischbildung SRE + KHDE eine Absenkung der Abgastempera­ tur ein, wodurch die Wirksamkeit einer Abgasnachbehandlung bei magerer Verbrennung erheblich gesteigert wird.

Im Hochlastbereich BM4 erfolgt die Gemischbildung über Saugrohreinspritzung SRE und direkte Kraftstoffabgabe in den Brennraum während des Ansaugtaktes SHDE, wobei im Brennraum homogenes Gemisch gebildet wird. Möglich ist da­ bei auch, die homogene Brennraumladung ausschließlich über Saugrohreinspritzung SRE aufzubereiten.

Die Kombination von Saugrohreinspritzung und innerer Ge­ mischbildung gestattet auch im Falle eines Ausfalls insbe­ sondere der Direkteinspritzventile den Betrieb des Motors in einem im Steuergerät abgelegten Notbetriebsmodus. Damit ist für einen zuverlässigen Motorbetrieb eine zusätzliche Sicherheit gegeben.

Claims (16)

1. Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brenn­ kraftmaschine, das zumindest ein in oder an einem Zy­ linderkopf (1) angeordnetes Einblaseventil (2) besitzt, dem Brennstoff und ein gasförmiges Medium unter Druck zugeführt wird, um mittels des Einblaseventils (2) ein Brennstoff-Medium-Gemisch direkt in einen Brennraum (7) der Brennkraftmaschine abzugeben, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiteres Ein­ spritzventil (25) in einem Ansaugbereich (26) der Brennkraftmaschine zur zusätzlichen Brennstoffabgabe vorgesehen ist, wobei das Einblaseventil (2) und das Einspritzventil (25) im Ansaugbereich (26) einem ge­ meinsamen Steuergerät zugeordnet sind und aufeinander abgestimmt freigebbar sind.

2. Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brenn­ kraftmaschine, das zumindest ein in oder an einem Zy­ linderkopf (1) angeordnetes Direkteinspritzventil (32) besitzt, dem Brennstoff unter Druck zugeführt wird, um mittels des Direkteinspritzventils (32) Brennstoff di­ rekt in einen Brennraum (7) der Brennkraftmaschine ab­ zugeben, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiteres Ein­ spritzventil (25) in einem Ansaugbereich (26) der Brennkraftmaschine zur zusätzlichen Brennstoffabgabe vorgesehen ist, wobei das Direkteinspritzventil (32) und das Einspritzventil (25) im Ansaugbereich (26) ei­ nem gemeinsamen Steuergerät zugeordnet sind und aufein­ ander abgestimmt freigebbar sind.

3. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine aufgeladene Brennkraftmaschine handelt, bei welcher Luft unter Druck in den Ansaugbereich (26) der Brennkraftmaschine gefördert wird.

4. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß pro Zylinder (8) der Brenn­ kraftmaschine jeweils ein Einspritzventil (25) vorgese­ hen ist (Multipoint-Einspritzung).

5. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Zylinder (8) der Brennkraftmaschine ein gemeinsames Einspritzventil (25) vorgesehen ist (Singlepoint-Einspritzung).

6. Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansaugbereich (26) vom Inneren eines Ansaugrohres (22) gebildet ist.

7. Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraft­ maschine mit einem Brennstoffzuführsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (30) das dem Brennraum (7) zugeordnete Ventil (2, 32) und das zusätzliche Einspritzventil (25) im Ansaugbereich (26) in Abhängigkeit des Betriebsbereiches der Brennkraftma­ schine ansteuert und deren jeweiligen Durchsatz be­ stimmt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß im gesamten Lastbereich der Brennkraftmaschine die Abgabe von Brennstoff mittels des Einspritzventils (25) vorgesehen ist und dem Brenn­ raum (7) zusätzliches Brennstoffgemisch (SRE) über den Ansaugbereich (26) zugeführt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabe von Brennstoff mittels des Einspritzventils (25) und die zusätzliche Gemischzuführung (SRE) über den Ansaugbereich (26) zum Brennraum (7) im wesentlichen in höheren Lastbereichen der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch einen Schichtladungsbetrieb der Brennkraftmaschine im Leerlaufbereich und in unteren bis mittleren Lastbereichen, wobei das dem Brennraum (7) zugeordnete Ventil (2, 32) zum direkten Brennstoff­ eintrag (KHDE) im Brennraum (7) während des Kompressi­ onstaktes des jeweiligen Zylinders (8) geöffnet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Leerlaufbereich und in unteren Lastbereichen die Gemischbildung überwiegend oder ausschließlich über direkte Zumessung im Brennraum (7) während des Kompressionstaktes erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in mittleren Lastbereichen ein mageres Brennstoffgemisch über den Ansaugbereich (26) zugeführt und durch direkte Zumessung (KHDE) wäh­ rend des Kompressionstaktes im Brennraum ein geschich­ tetes, zündfähiges Gemisch gebildet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in höheren Lastbereichen ein direkter Brennstoffeintrag (SHDE) in den Brennraum (7) während des Ansaugtaktes des jeweiligen Zylinders (8) erfolgt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in höheren Lastbereichen der Brennkraftmaschine bis zur Vollast direkter Brenn­ stoffeintrag (SHDE) und zusätzliche Brennstoffzuführung (SRE) über den Ansaugbereich (26) vorgesehen ist.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in höheren Lastbereichen und bei Vollast der Brennkraftmaschine dem Brennraum (7) ausschließlich vom Einspritzventil (25) in den An­ saugbereich (26) abgegebener Brennstoff zugeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine be­ darfsweise für ein Reinigungsintervall unabhängig vom vorliegenden Lastbereich mit ausschließlicher Brenn­ stoffzufuhr (SRE) über den Ansaugbereich (26) mittels Kraftstoffabgabe durch das Zusatzeinspritzventil (25) betrieben wird.