DE202015100444U1 - Motor und Kraftfahrzeug - Google Patents

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    • F02M69/04Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • F02M69/046Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into both the combustion chamber and the intake conduit
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Abstract

Motor (11) mit einer Brennkammer (15), einem der Brennkammer (15) zugeordneten Einlasskanal (12) zur Versorgung der Brennkammer (15) mit Zuluft (17), einem, den Einlasskanal (12) zur Brennkammer (15) hin in einer ersten Stellung zu verschließen und in einer zweiten Stellung einen Ringspalt (16) breit freizugeben, ausgebildeten Einlassventil (13), und einem der Brennkammer (15) zugeordneten Injektor (14) zum Einspritzen von Kraftstoff (18), dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (14) in dem Einlasskanal (12) angeordnet ist und ausgebildet ist, den Kraftstoff (18) aus dem Einlasskanal (12) durch den Ringspalt (16) in die Brennkammer (15) zu spritzen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Motor mit einer Brennkammer, einem der Brennkammer zugeordneten Einlasskanal zur Versorgung der Brennkammer mit Zuluft, einem, den Einlasskanal zur Brennkammer in einer ersten Stellung zu verschließen und in einer zweiten Stellung einen Ringspalt breit freizugeben, ausgebildeten Einlassventil, und einem der Brennkammer zugeordneten Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, sowie ein Kraftfahrzeug mit diesem Motor.
  • Im Stand der Technik sind Motoren beziehungsweise Brennkraftmaschinen mit einer in einem Ansaugkanal angeordneten Einspritzvorrichtung bekannt. So zeigt die DE 10 2008 044 244 A1 eine Brennkraftmaschine die mindestens einen von einem Einlassventil abschließbaren Brennraum und mindestens einen zum Einlassventil führenden Luft-Ansaugkanal sowie eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung aufweist, die in Zuordnung zu dem mindestens einen Brennraum ein erstes und ein zweites Einspritzventil zum dosierten Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Ansaugkanal besitzt. Zur Erzielung einer Gemischaufbereitung und Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches im Brennraum sind die beiden Einspritzventile so ausgebildet, dass das erste Einspritzventil einen breit aufgefächerten Spraykegel mit großem Kegelwinkel und das zweite Einspritzventil einen nur wenig aufgefächerten Spraykegel mit deutlich kleinerem Kegelwinkel abspritzt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hinsichtlich der Einspritzung verbesserten Motor bereitzustellen und ein Kraftfahrzeug mit diesem.
  • Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Motor nach Anspruch 1 sowie einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
  • Der erfindungsgemäße Motor umfasst eine Brennkammer, einen der Brennkammer zugeordneten Einlasskanal zur Versorgung der Brennkammer mit Zuluft, ein, den Einlasskanal zur Brennkammer hin in einer ersten Stellung zu verschließen und in einer zweiten Stellung einen Ringspalt breit freizugeben, ausgebildetes Einlassventil, und einen der Brennkammer zugeordneten Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff. Erfindungsgemäß ist der Injektor in dem Einlasskanal angeordnet und ausgebildet, den Kraftstoff aus dem Einlasskanal durch den Ringspalt in die Brennkammer zu spritzen. Der Injektor ist bevorzugt ein Hohlkegelinjektor, der ausgebildet ist, den Kraftstoff in einer Formation, die die Geometrie eines Hohlkegels aufweist, auszuspritzen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist es ermöglicht, dass der Kraftstoff effektiver verwendet werden kann. In Verbindung mit einer erhöhten Luftbewegung ist mehr Zeit vorhanden, in der sich der Kraftstoff mit der Zuluft durchmischen kann bevor das Gemisch in der Brennkammer gezündet wird. Zudem ist eine Einspritzung ermöglicht, die Oberflächen des Einlasskanals oder des Einlassventils oder der Brennkammer oder des Kolbens nicht ungewünscht benetzt.
  • Mittels des Hohlkegelinjektors ist es ermöglicht, den gesamten Ringspalt für das Einspritzen des Kraftstoffs zu nutzen. Es kann dadurch eine größere Menge an Kraftstoff mittels des Einspritzverfahrens in die Brennkammer eingebracht werden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Motors weist der Motor einen Mehrlochinjektor auf, der zusätzlich der Brennkammer zugeordnet ist.
  • Damit ist es ermöglicht, eine Menge des Kraftstoffs einzubringen, die die Kapazität des Injektors übersteigt. Der Motor kann damit für einen umfänglicheren Betriebsbereich ausgelegt werden.
  • Der Mehrlochinjektor ist insbesondere im Einlasskanal stromaufwärts des Injektors angeordnet. Alternativ kann der Mehrlochinjektor in einem der Brennkammer zugeordneten zweiten Einlasskanal angeordnet sein. Auch ist es möglich, den Mehrlochinjektor in der Weise anzuordnen, dass dieser in die Brennkammer ragt, und ausgebildet ist, Kraftstoff direkt in die Brennkammer zu spritzen.
  • Mit den verschiedenen Anordnungen ist es ermöglicht die Verteilung des Kraftstoffs in der Zuluft und der Brennkammer entsprechend den Anforderungen zu modellieren. Auch hierdurch ist eine Auslegung des Motors für einen umfänglicheren Betriebsbereich ermöglicht.
  • Der erfindungsgemäße Motor ist in allen genannten Ausgestaltungen bevorzugt in ein Kraftfahrzeug integriert.
  • Die Vorteile des Motors kommen somit dem Kraftfahrzeug zugute.
  • Ausgestaltungsbeispiele und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer beispielhaften Ausgestaltung;
  • 2 ein erfindungsgemäßer Motor in einer beispielhaften ersten Ausgestaltung;
  • 3 der erfindungsgemäße Motor in einer zweiten beispielhaften Ausgestaltung;
  • 4 der erfindungsgemäße Motor in einer dritten beispielhaften Ausgestaltung;
  • 5 der erfindungsgemäße Motor in einer vierten beispielhaften Ausgestaltung; und
  • 6 ein Einspritzverfahren in einer beispielhaften Ausführung.
  • In der 1 ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 in einer beispielhaften Ausgestaltung skizziert. Das Kraftfahrzeug 10 weist zum Antreiben einen Motor 11, der ein Hubkolbenverbrennungsmotor 11 ist, auf.
  • In den 2 bis 5 ist der Motor 11 in verschiedenen Ausgestaltungen dargestellt. Der Motor 11 weist zumindest eine Brennkammer 15 auf. Der Brennkammer 15 ist zumindest ein Einlasskanal 12, ein Einlassventil 13 und ein Injektor 14 zugeordnet.
  • Der Einlasskanal 12 ist, wie es im Stand der Technik üblich ist, ausgebildet, Zuluft 17 in die Brennkammer 15 zu leiten. Der Einlasskanal 12 mündet in die Brennkammer 15. An der Mündung des Einlasskanals 12 in die Brennkammer 15 ist das Einlassventil 13 positioniert.
  • Das Einlassventil 13 verschließt in einer ersten Stellung den Einlasskanal 12. Ein Fluidstrom aus dem Einlasskanal 12 in die Brennkammer 15 ist in der ersten Stellung nicht möglich. In einer zweiten Stellung gibt das Einlassventil 13 den Einlasskanal 12 frei. In der zweiten Stellung ist das Einlassventil 13 in den 2 bis 5 dargestellt. In der zweiten Stellung kann ein Fluid aus dem Einlasskanal 12 in die Brennkammer 15 strömen. Zwischen dem Einlassventil 13 und einem Zylinderkopf 19 des Motors 11 besteht in der zweiten Stellung eine Öffnung in Form eines Ringspalts 16. Durch diesen Ringspalt 16 hindurch ist der Fluidstrom ermöglicht.
  • Der Injektor 14 ist, wie es im Stand der Technik üblich ist, ausgebildet, Kraftstoff 18 abzugeben. Der Injektor 14 ist in der Weise im Einlasskanal 12 angeordnet, dass zumindest der Bereich des Injektors 14, in welchem der Kraftstoff 18 den Injektor 14 verlässt, in den Einlasskanal 12 ragt. Der Injektor 14 ist in der Weise positioniert und ausgerichtet, dass der vom
  • Injektor 14 abgegebene Kraftstoff 18 durch den Ringspalt 16 in die Brennkammer 15 spritzbar ist, bevorzugt ohne den Einlasskanal 12 oder das Einlassventil 13 zu benetzen. Der Kraftstoff 18 gelangt somit ohne den Einlasskanal 12 oder das Einlassventil 13 zu berühren aus dem Einlasskanal 12 heraus durch den Ringspalt 16 hindurch in die Brennkammer 15 hinein. Der Injektor 14 ist bevorzugt ein Hohlkegelinjektor 14. Der Hohlkegelinjektor 14 ist im Sinne dieser Erfindung ein Injektor, der ausgebildet ist, den Kraftstoff 18 in einer Formation, die die Geometrie eines Hohlkegels aufweist, abzugeben. In dem Hohlraum des Hohlkegels befindet sich während der Kraftstoffabgabe das Einlassventil 13. Der Kraftstoff 18 wird somit als ein Ringstrahl abgegeben, der sich mit der Entfernung zum Injektor 14 weitet und an der Stelle des Ringspalts 16 denselben mittleren Durchmesser wie der Ringspalt 16 aufweist. In dieser Weise ist es in den 2 bis 5 dargestellt.
  • Der Motor 11 umfasst insbesondere eine Steuereinheit 22 zum Steuern des Injektors 14. Die Steuereinheit 22 ist ausgebildet, ein Abgeben des Kraftstoffs 18 mittels des Injektors 14 zu initiieren während das Einlassventil 13 geöffnet ist, sich also in der zweiten Stellung befindet, und ein Abgeben des Kraftstoffs 18 mittels des Injektors 14 zu unterbinden während das Einlassventil 13 geschlossen ist, sich also in der ersten Stellung befindet. Die Steuereinheit 22 kann beispielsweise eine Motorsteuereinheit (ECU) oder ein an eine Ventilbetätigung gekoppelter Mechanismus sein.
  • Zusätzlich zum Injektor 14 kann der Motor 11 einen Mehrlochinjektor 20 aufweisen, der ebenfalls der Brennkammer 15 zugeordnet ist. In dieser Wiese ist es in den 3 bis 5 gezeigt. Dabei sind verschiedene Anordnungen des Mehrlochinjektors 20 denkbar. Der Mehrlochinjektor 20 ist dabei insbesondere in der Weise angeordnet und ausgerichtet, dass auch von dem vom Mehrlochinjektor 20 abgegebenen Kraftstoff 18 ein möglichst großer Anteil durch den Ringspalt 16 in die Brennkammer 15 gespritzt wird. Der Mehrlochinjektor 20 ist insbesondere ausgebildet, bei Motorlasten, die einen vordefinierten Wert übersteigen, zusätzlichen Kraftstoff 18 einzubringen.
  • In der in der 3 dargestellten Ausgestaltung ist der Mehrlochinjektor 20 im selben Einlasskanal 12 wie der Injektor 14 angeordnet. Der Mehrlochinjektor 20 ist dabei stromaufwärts des Injektors 14 positioniert.
  • In der in der 4 dargestellten Ausgestaltung ist der Mehrlochinjektor 20 in einem zweiten Einlasskanal 21 angeordnet, der ebenfalls ausgebildet ist, Zuluft 17 zur Brennkammer 15 zu befördern.
  • In der in der 5 dargestellten Ausgestaltung ist der Mehrlochinjektor 20 direkteinspritzend im Zylinderkopf 19 angeordnet. Der Mehrlochinjektor 20 ist hierbei in der Weise ausgebildet, Kraftstoff 18 in die Brennkammer 15 hinein abzugeben.
  • Der Motor 11 ist ausgebildet, das Einspritzverfahren 30 auszuführen, welches in der 6 in einem Flussdiagramm in einer beispielhaften Ausführung von einem Start 31 bis zu einem Ende 38 dargestellt ist.
  • Bei dem Einspritzverfahren 30 wird Kraftstoff 18 mittels des Injektors 14 in einem Einspritzvorgang 37 eingespritzt. Der Einspritzvorgang 37 wird nur bei geöffnetem Einlassventil 13 durchgeführt. Der Kraftstoff 18 wird aus dem Einlasskanal 12 durch den Ringspalt 16 in die Brennkammer 15 gespritzt. Insbesondere wird der Kraftstoff 18 einer Formation, die die Form eines hohlen Kegels aufweist, eingespritzt.
  • Um die Stellung des Einlassventils 13 zu ermitteln, wird die gegenwärtige Stellung des Einlassventils 13 insbesondere in einer Stellungserfassung 35 erfasst und anschließend in einer Stellungsprüfung 36 überprüft. Ergibt die Stellungsprüfung 36, dass die gegenwärtige Stellung des Einlassventils 13 die zweite Stellung ist, das Einlassventil 13 also geöffnet ist, wird der Einspritzvorgang 37 vorgenommen. Ergibt die Stellungsprüfung 36, dass die gegenwärtige Stellung des Einlassventils 13 nicht die zweite Stellung ist, wird der Einspritzvorgang 37 nicht vorgenommen. Die Stellungsermittlung kann in einer Schleife vorgenommen werden bis das Ergebnis der Stellungsprüfung 36 positiv ist.
  • Der Einspritzvorgang 37 weist bevorzugt eine Dauer auf, die kürzer oder gleich der Öffnungsdauer des Einlassventils 13 ist, sodass der Einspritzvorgang beendet ist, bevor das Einlassventil 13 wieder schließt.
  • Zusätzlich zum Einspritzvorgang 37 kann das Einspritzverfahren 30 einen Zusatzeinspritzvorgang 34 umfassen. Im Zusatzeinspritzvorgang 34 wird mittels des Mehrlochinjektors 20 zusätzlicher Kraftstoff 18 eingebracht. Der Zusatzeinspritzvorgang 34 kann in den Einlasskanal 12 hinein vorgenommen werden, siehe 3. Alternativ kann die der Zusatzeinspritzvorgang 34 in den zweiten Einlasskanal 12 hinein vorgenommen werden, siehe 4. Es ist zudem möglich, den Zusatzeinspritzvorgang 34 direkt in die Brennkammer 15 direkt hinein vorzunehmen, siehe 5. Der Zusatzeinspritzvorgang 34 kann gleichzeitig zum Einspritzvorgang 37 durchgeführt werden. Es ist auch möglich, das der Zusatzeinspritzvorgang 34 früher startet oder auch später endet als der Einspritzvorgang 37.
  • Der Zusatzeinspritzvorgang 34 wird insbesondere in Abhängigkeit einer gegenwärtigen Motorlast ausgeführt. Die gegenwärtige Motorlast kann insbesondere in einer Lasterfassung 32 erfasst und anschließend in einer Lastprüfung 33 geprüft werden. Übersteigt die gegenwärtige Motorlast beispielsweise einen vordefinierten Wert, wird der Zusatzeinspritzvorgang 34 ausgeführt. Übersteigt die gegenwertige Motorlast den vordefinierten Wert nicht, wird der Zusatzeinspritzvorgang 34 nicht ausgeführt und der Kraftstoff 18 wird im Einspritzvorgang 37 allein mittels des Injektors 14 eingebracht.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Kraftfahrzeug
    11
    Motor
    12
    Einlasskanal
    13
    Einlassventil
    14
    Hohlkegelinjektor
    15
    Brennkammer
    16
    Ringspalt
    17
    Zuluft
    18
    Kraftstoff
    19
    Zylinderkopf
    20
    Mehrlochinjektor
    21
    Zweiter Einlasskanal
    22
    Steuereinheit
    30
    Einspritzverfahren
    31
    Start
    32
    Lasterfassung
    33
    Lastprüfung
    34
    Zusatzeinspritzvorgang
    35
    Stellungserfassung
    36
    Stellungsprüfung
    37
    Einspritzvorgang
    38
    Ende
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008044244 A1 [0002]

Claims (7)

  1. Motor (11) mit einer Brennkammer (15), einem der Brennkammer (15) zugeordneten Einlasskanal (12) zur Versorgung der Brennkammer (15) mit Zuluft (17), einem, den Einlasskanal (12) zur Brennkammer (15) hin in einer ersten Stellung zu verschließen und in einer zweiten Stellung einen Ringspalt (16) breit freizugeben, ausgebildeten Einlassventil (13), und einem der Brennkammer (15) zugeordneten Injektor (14) zum Einspritzen von Kraftstoff (18), dadurch gekennzeichnet, dass der Injektor (14) in dem Einlasskanal (12) angeordnet ist und ausgebildet ist, den Kraftstoff (18) aus dem Einlasskanal (12) durch den Ringspalt (16) in die Brennkammer (15) zu spritzen.
  2. Motor (11) nach Anspruch 1, wobei der Injektor (14) ein Hohlkegelinjektor (14) ist, der ausgebildet ist, den Kraftstoff (18) in einer Formation, die die Geometrie eines Hohlkegels aufweist, auszuspritzen.
  3. Motor (11) nach Anspruch 2, wobei der Motor (11) einen Mehrlochinjektor (20) aufweist, der zusätzlich der Brennkammer (15) zugeordnet ist.
  4. Motor (11) nach Anspruch 3, wobei der Mehrlochinjektor (20) im Einlasskanal (12) stromaufwärts des Injektors (14) angeordnet ist.
  5. Motor (11) nach Anspruch 3, wobei der Mehrlochinjektor (20) in einem der Brennkammer (15) zugeordneten zweiten Einlasskanal (21) angeordnet ist.
  6. Motor (11) nach Anspruch 3, wobei der Mehrlochinjektor (20) in der Weise angeordnet ist, dass dieser in die Brennkammer (15) ragt, und ausgebildet ist, Kraftstoff (18) direkt in die Brennkammer (15) zu spritzen.
  7. Kraftfahrzeug (10) mit einem Motor (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
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