DE60117143T2 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von kraftstoffmehrfacheinspritzungen in den zylindern einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von kraftstoffmehrfacheinspritzungen in den zylindern einer brennkraftmaschine Download PDF

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Motorsteuersystem und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lieferung von mehreren Brennstoffeinspritzungen in den Zylinder eines Motors während eines Brennstoffeinspritzereignisses, wobei der Vorschuss während des Einlasshubes geliefert wird, um die Versprühung des Brennstoffes zu verbessern und die Abgasemissionen zu steuern.
  • Technischer Hintergrund
  • Elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen sind in der Technik wohlbekannt, die sowohl hydraulisch betätigte, elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen als auch mechanisch betätigte, elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen aufweisen. Elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen spritzen typischerweise Brennstoff in einen speziellen Motorzylinder als eine Funktion eines Einspritzsignals ein, das von einer elektronischen Steuervorrichtung aufgenommen wurde. Diese Signale weisen Wellenformen auf, die eine erwünschte Einspritzrate anzeigen, genauso wie die erwünschte Zeitsteuerung und die Menge des Brennstoffes, die in die Zylinder eingespritzt werden soll.
  • Abgasregelungen, die sich auf Motorabgasemissionen beziehen, werden auf der gesamten Welt immer strenger, wobei sie beispielsweise Einschränkungen bezüglich der Emission von Kohlenwasserstoffen (HC), von Kohlenmonoxid, bezüglich dem Ausstoß von Partikeln und dem Ausstoß von Stickoxiden (NOx) aufweisen. Das Zuschneiden der Anzahl von Einspritzungen und der Einspritzrate des Brennstoffes in einer Brennkammer genauso wie der Menge und des Zeitpunktes von solchen Brennstoffeinspritzungen ist ein Weg, wie Emissionen zu steuern sind und solche Emissionsstandards zu erfüllen sind. Als eine Folge sind mehrere Brennstoffeinspritztechniken verwendet worden, um die Verbrennungscharakteristiken des Verbrennungsprozesses zu modifizieren, und zwar in einem Versuch, die Emissions- und Geräuschpegel zu reduzieren. Mehrere Einspritzungen weisen typischerweise das Aufteilen der gesamten Brennstoffmenge für den Zylinder während eines speziellen Einspritzereignisses in eine Vielzahl von Brennstoffeinspritzungen auf, wie beispielsweise in zwei getrennte Brennstoffeinspritzungen, wie beispielsweise eine Pilot- bzw. Voreinspritzung und eine Haupteinspritzung. Bei unterschiedlichen Motorbetriebsbedingungen kann es nötig sein, unterschiedliche Einspritzstrategien zu verwenden, um sowohl den erwünschten Betrieb des Motors als auch eine Steuerung der Emissionen zu erreichen. Wie dies in dieser Offenbarung verwendet wird, wird ein Einspritzereignis definiert als die Einspritzungen, die in einem Zylinder während eines Zyklus des Motors auftreten. Beispielsweise weist ein Zyklus für einen Vier-Takt-Motor für einen speziellen Zylinder einen Einlasshub, einen Kompressionshub, einen Expansionshub und einen Auslasshub auf. Daher weist das Einspritzereignis in einem Vier-Takt-Motor die Anzahl von Einspritzungen oder Schüssen auf, die in einem Zylinder während der vier Takte des Kolbens auftreten. Der Ausdruck Schuss, wie er in der Technik verwendet wird, kann sich auch auf die tatsächliche Brennstoffeinspritzung oder auf das Strombefehlssignal für eine Brennstoffeinspritzvorrichtung oder eine andere Brennstoffbetätigungsvorrichtung beziehen, das eine Einspritzung oder Lieferung von Brennstoff zum Motor anzeigt.
  • Die Zeitsteuerung der verschiedenen Brennstoffeinspritzungen, der Druck und die Menge des Brennstoffes, die mit jeder Brennstoffeinspritzung oder jedem Brennstoffschuss assoziiert sind, weiter die Anzahl der Einspritzungen und die Zeitverzögerung zwischen jeder Brennstoffeinspritzung oder jedem Brennstoffschuss wird die Art der Verbrennung steuern, die erreicht wurde, und die daraus resultierenden Abgasemissionen, und zwar basierend auf den speziellen Betriebsbedingungen des Motors. Wenn beispielsweise der Vorbrennstoff nicht ausreichend vor der Verbrennung oder Zündung zerstäubt bzw. versprüht wird, oder wenn der Brennstoff die Zylinderwand benetzt, kann eine nicht gleichförmige Feuerkugel oder Flammenfront während der Zündung auftreten, was eine unvollständige Verbrennung bewirkt. Dies resultiert in Kohlenwasserstoffen und anderen Emissionsbestandteilen, die in die Atmosphäre ausgestoßen werden. Das Gleiche kann der Fall sein, wenn die mehrfachen Brennstoffeinspritzungen zu nahe aneinander innerhalb eines gegebenen Brennstoffeinspritzereignisses auftreten, oder wenn die Zeitsteuersequenz zwischen den mehrfachen Einspritzungen ausreichend groß ist, um genauso eine schlechte Vermischung von Luft und Brennstoff zur Folge zu haben, weiter bei einer Benetzung der Zylinderwände mit Brennstoff, was gestattet, dass der Brennstoff über einen erwünschten Haltepunkt hinaus eingespritzt wird, und/oder bei anderen Faktoren, die eine unvollständige Verbrennung zur Folge haben. Wenn zwei Brennstoffeinspritzungen zusätzlich eng zeitlich aneinander gekoppelt sind, werden zusätzlich Ratenformungseffekte eine gelieferte Brennstoffmenge erzeugen, die eine andere sein kann als die erwünschte Brennstoffmenge. Alle diese Situationen können nachteilig Abgasemissionen und die Brennstoffausnutzung beeinflussen.
  • In der Vergangenheit ist die Steuerbarkeit von geteilten Einspritzungen in gewisser Weise durch mechanische und andere Einschränkungen eingeschränkt gewesen, die mit den speziellen Arten von verwendeten Einspritzvorrichtungen assoziiert sind. Zusätzlich ist in manchen Ausführungsbeispielen, wie beispielsweise offenbart in US 5 740 775 A , die gesamte Brennstoffmenge, die mit einer geteilten Einspritzung assoziiert ist, zugeteilt, so dass ungefähr 50% des Brennstoffes mit dem ersten Brennstoffschuss assoziiert ist, und ungefähr 50% des Brennstoffes mit dem zweiten Brennstoffschuss assoziiert ist. Unter den weiter einschränkenden Emissionsregelungen von heute ergibt diese Brennstoffaufteilungsstrategie mehr Kohlenwasserstoff als wünschenswert und eine übermäßige Brennstofflösung des Öls, auch wenn die erste Einspritzung in den frühen Teil des Kompressionshubes vorgeschoben wird, oder sogar in den Einlasshub. Auch bei weiter fortgeschrittenen elektronisch gesteuerten Einspritzvorrichtungen ist es während gewisser Motorbetriebsbedingungen manchmal schwierig, genau die Brennstofflieferung zu steuern, auch wenn man Stromsteuersignale verwendet.
  • JP 10 141124 A offenbart einen Dieselmotor, der die Erzeugung von NOx einschränken kann, und der die ausgelassene Variable des schwarzen Ru ßes absenken kann, um den Brennstoffverbrauch zu verbessern. Der Dieselmotor weist eine Einspritzvorrichtung auf, die eine vorbereitende Einspritzung zur Einspritzung von Brennstoff in einer Brennkammer zum Anfangszeitpunkt eines Ansaugprozesses direkt nach dem Schließen eines Auslassventils ausführt, weiter eine Haupteinspritzung zur Einspritzung von Brennstoff in die Brennkammer nahe dem oberen Totpunkt der Kompression, und eine Voreinspritzung zur Einspritzung einer kleinen Menge von Brennstoff vor der Haupteinspritzung. Weiterhin ist eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Einspritzvorrichtung ansprechend auf den Betriebszustand eines Motors vorgesehen. Die vorbereitende Einspritzung weist eine Menge von 0–5% der gesamten Menge des eingespritzten Brennstoffes auf, die Voreinspritzung weist eine Menge von 2–15% der gesamten Länge des eingespritzten Brennstoffes auf, und die Haupteinspritzung weist die restliche Menge der gesamten Menge des eingespritzten Brennstoffes auf, das heißt, zwischen 82 und 95%.
  • JP 2001 082151 A bezieht sich auf ein Verbrennungsverfahren für einen Vier-Takt-Diesel Motor und auf eine Verbrennungsvorrichtung zur Verringerung der Zündungsverzögerungszeit des Haupteinspritzungsbrennstoffes, um eine Drucksteigerungsrate des Zylinderinnendruckes durch Zündung des Haupteinspritzungsbrennstoffes mit einer Zusatzverbrennungsflamme zu reduzieren. In einem Einlasshub wird Zusatzeinspritzbrennstoff auf einen umlaufenden Wandstirnseitenteil mit hoher Temperatur einer Brennkammer gesprüht, um einem Brennstoffflüssigkeitsfilm auf dem umlaufenden Wandstirnseitenteil zu formen. Während einer Haupteinspritzung zu einem frühen Zeitpunkt nach der Hilfs- bzw. Zusatzeinspritzung wird der Brennstoffflüssigkeitsfilm schnell durch die enthaltene Wärme des umlaufenden Wandstirnseitenteils mit hoher Temperatur verdampft, um eine verdampfte Mischung einer angereicherten Konzentration zu bilden, und zwar innerhalb einer Verbrennungsregionen eines umlaufenden Teils der Brennkammer. In einem Kompressionshub wird die Zusatzverbrennung der verdampften Mischung der Konzentration innerhalb der Verbrennungsregion durch Kompressionswärme und durch die Zusatz- bzw. Hilfsverbrennungsflamme gestartet, die durch die Zusatzverbrennung erzeugt wird, wobei diese bis zu einem Anfangszeitpunkt einer Haupteinspritzung von Haupteinspritzungsbrennstoff gehalten wird. In einem fast beendeten Zustand des Kompressionshubes wird der Haupteinspritzungsbrennstoff, der hauptsächlich von einer Brennstoffeinspritzdüse eingespritzt wird, durch die Zusatzverbrennungsflamme gezündet, um die Verbrennung zu starten. Die Menge des zusätzlich eingespritzten Brennstoffes ist ungefähr 20–5%, vorzugsweise 15–5% und insbesondere vorzugsweise 10–5% der gesamten Menge des eingespritzten Brennstoffes.
  • Es ist daher wünschenswert, die Lieferung von mehreren Brennstoffeinspritzungen während eines einzigen Brennstoffeinspritzereignisses zu steuern, um eine bessere Brennstoffzerstäubung, eine bessere Emissionssteuerung und bessere Brennstoffausnutzung zu erreichen.
  • Entsprechend ist die vorliegende Erfindung darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein elektronisch gesteuertes Brennstoffeinspritzsystem nach Anspruch 1 vorgesehen. Das Brennstoffeinspritzsystem kann mehrere Brennstoffeinspritzungen zu einem speziellen Zylinder eines Verbrennungsmotors während eines einzigen Einspritzereignisses liefern, wie beispielsweise drei oder mehr Brennstoffschüsse, die im Allgemeinen als erster Schuss oder Pilot- bzw. Vorschuss, als zweiter Schuss oder Hauptschuss, als dritter Schuss oder Ankerschuss und als Nacheinspritzschuss bezeichnet werden. Wenn es den ersten oder Vorbrennstoffschuss liefert, liefert das vorliegende System den Vorschuss während des Einlasshubes, und vorzugsweise wenn der Zylinderkolben auf oder nahe dem Beginn des Einlasshubes gelegen ist, wenn der Kolben hoch im Zylinder ist, und wenn der Zylinderdruck relativ niedrig ist. Abhängig davon, ob der Vorbrennstoffschuss während des Einlasshubes eingespritzt oder geliefert wird, wird dieser Einspritzzeitpunkt die Möglichkeit verhindern und/oder zumindest reduzieren, dass der Brennstoff von dem Vorschuss direkt die Zylinderwand treffen wird, und ein solcher Einspritzungszeitpunkt wird eine bessere Vermischung und Zerstäubung des Brennstoffes in der Luft in dem Zylinder vorsehen, wenn sich der Kolben über sowohl den Einlass- als auch den Kompressionshub bewegt. Zusätzlich wird eine gleichförmigere Feuerkugel oder Flammenfront erreicht, wenn der Vorschuss während des Kompressionshubes gezündet wird, und zwar aufgrund einer verbesserten Zerstäubung von Brennstoff und aufgrund von anderen Faktoren. Die Haupt- und/oder Ankerbrennstoffeinspritzungen werden dann während des Kompressionshubes oder kurz danach in die gleichförmige Flammenfront mit einem geringfügig höheren Druck im Vergleich zu der Lieferung der Vorbrennstoffeinspritzung geliefert. In dieser Hinsicht werden der zweite oder Hauptbrennstoffeinspritzungsschuss genauso wie der dritte oder Ankerbrennstoffeinspritzungsschuss vorzugsweise stattfinden, wenn die Zylinderposition nahe dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes ist. In manchen Situationen können die Haupt- und/oder Ankerbrennstoffschüsse auftreten oder weiter auftreten, wenn die Zylinderposition nahe dem oberen Totpunkt während des Leistungshubes ist. Das vorliegende System weist auch Mittel auf, um den Zeitpunkt und die Brennstoffmenge zu variieren, die mit jedem Brennstoffeinspritzschuss assoziiert sind, genauso wie das Zeitintervall zwischen den verschiedenen Brennstoffeinspritzschüssen basierend auf den speziellen Betriebsbedingungen des Motors und basierend auf den erwünschten Ergebnissen.
  • Weiterhin sieht die vorliegende Erfindung ein Verfahren nach Anspruch 11 vor.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können aus den abhängigen Ansprüchen gewonnen werden.
  • Diese und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnun gen und den beigefügten Ansprüchen offensichtlich werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung sei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen die Figuren folgendes darstellen:
  • 1 ist eine typische schematische Ansicht eines elektronisch gesteuerten Einspritzvorrichtungsbrennstoffsystems, das in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
  • 2 ist ein schematisches Profil eines Brennstoffeinspritzereignisses mit drei Schüssen;
  • 3 ist ein schematisches Diagramm einer beispielhaften Stromwellenform für ein Einspritzereignis mit drei Schüssen;
  • 4 ist eine beispielhafte schematische Veranschaulichung von einem Ausführungsbeispiel eines Einspritzereignisses mit mehreren Brennstoffschüssen, die gemäß der Lehren der vorliegenden Erfindung geliefert werden; und
  • 5 ist eine Kurvendarstellung, die ein Beispiel der Einspritzstrategien für Emissionen im stetigen Zustand veranschaulicht, und zwar aufgenommen bei gewissen Motorbetriebsbedingungen basierend auf der Motordrehzahl und der Motorbelastung.
  • Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
  • Mit Bezug auf 1 ist dort ein Ausführungsbeispiel eines hydraulisch betätigten elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzsystems 10 in einer beispielhaften Konfiguration gezeigt, und zwar geeignet für einen direkt einspritzenden kompressionsgezündeten Motor 12, vorzugsweise mit einem festen Verdichtungsverhältnis. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf direkt einspritzende kompressionsgezündete bzw. verdichtungsgezündete Moto ren, die mit irgendwelchen Motordrehzahlen laufen können, die niedrige, mittlere, hohe und sehr hohe Motordrehzahlen mit einschließen. Sehr hohe Motordrehzahlen schließen Motoren ein, die bei 4000 U/min und darüber laufen. Das Brennstoffsystem 10 weist eine oder mehrere elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen 14 auf, die geeignet sind, um in einer jeweiligen Zylinderkopfbohrung des Motors 12 positioniert zu werden. Die Brennstoffeinspritzeinrichtungen sind in diesem Ausführungsbeispiel als Brennstoffeinspritzvorrichtungen veranschaulicht. Während das Ausführungsbeispiel der 1 auf einen Reihen-Sechs-Zylinder-Motor angewandt ist, sei bemerkt und vorhergesagt und verständlich dargelegt, dass die vorliegende Erfindung gleichfalls auf andere Arten von Motoren anwendbar ist, wie beispielsweise auf V-Motoren und Drehkolbenmotoren, und dass der Motor irgendeine Vielzahl von Zylindern oder Brennkammern enthalten kann. Während das Ausführungsbeispiel der 1 auch ein hydraulisch betätigtes, elektronisch gesteuertes Brennstoffeinspritzsystem veranschaulicht, sei zusätzlich genauso erwähnt und vorhergesagt, dass die vorliegende Erfindung ebenfalls auf andere Arten von Brennstoffeinspritzvorrichtungen anwendbar ist, die elektronisch gesteuerte Einspritzvorrichtungen, mechanisch betätigte elektronisch gesteuerte Einspritzeinheiten genauso wie strömungsmittelaktivierte Common-Rail-Brennstoffeinspritzsysteme mit digital gesteuerten Brennstoffventilen aufweisen.
  • Das Brennstoffsystem 10 der 1 weist eine Vorrichtung oder Mittel 16 auf, um Betätigungsströmungsmittel zu jeder Einspritzvorrichtung 14 zu liefern, weiter eine Vorrichtung oder Mittel 18, um Brennstoff zu jeder Einspritzvorrichtung zu liefern, elektronische Steuermittel 20, um das Brennstoffeinspritzsystem einschließlich der Weise und der Frequenz zu steuern, in der der Brennstoff durch die Einspritzvorrichtungen 14 eingespritzt wird, was den Zeitpunkt, die Anzahl der Einspritzungen pro Einspritzereignis, die Brennstoffmenge pro Einspritzung, die Zeitverzögerung zwischen jeder Einspritzung und das Einspritzprofil aufweist. Das System kann auch eine Vorrichtung oder Mittel 22 zur Rückzirkulation von Strömungsmittel und/oder zur Wiedergewinnung von hydraulischer Energie aus dem Betätigungsströmungsmittel aufweisen, welches jede Einspritzvorrichtung 14 mungsmittel aufweisen, welches jede Einspritzvorrichtung 14 verlässt.
  • Die Betätigungsströmungsmittelversorgungsmittel 16 weisen vorzugsweise einen Betätigungsströmungsmittelsumpf oder ein -reservoir 24, eine Betätigungsströmungsmitteltransferpumpe 26 mit relativ niedrigem Druck, einen Betätigungsströmungsmittelkühler 28, einen oder mehrere Betätigungsströmungsmittelfilter 30, eine Hochdruck-Pumpe 32 zur Erzeugung von relativ hohem Druck in dem Betätigungsströmungsmittel und mindestens eine Betätigungsströmungsmittelsammelleitung oder eine Rail 36 mit relativ hohem Druck auf. Ein Common-Rail-Durchlass 38 (Common-Rail = gemeinsame Druckleitung) ist in Strömungsmittelverbindung mit dem Auslass aus der Betätigungsströmungsmittelpumpe 32 mit relativ hohem Druck angeordnet. Ein Rail-Verzweigungsdurchlass 40 verbindet den Betätigungsströmungsmitteleinlass von jeder Einspritzvorrichtung 14 mit dem Hochdruck-Common-Rail-Durchlass 38. Im Fall einer mechanisch betätigten, elektronisch gesteuerten Einspritzvorrichtung würden die Sammelleitung 36, der Common-Rail-Durchlass 38 und die Verzweigungsdurchlässe 40 typischerweise durch eine gewisse Bauart einer Nockenbetätigungsanordnung oder durch andere mechanische Mittel zur Betätigung von solchen Einspritzvorrichtungen ersetzt. Beispiele von einer mechanisch betätigten, elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzeinheit werden offenbart in US 5 947 380 A und in US 5 407 131 A .
  • Die Vorrichtung 22 kann ein Auslasssammelströmungsmittelsteuerventil 50 für jede Einspritzvorrichtung, eine gemeinsame Rückzirkulationsleitung 52 und einen Hydraulikmotor 54 aufweisen, der zwischen der Betätigungsströmungsmittelpumpe 32 und der Rückzirkulationsleitung 52 angeschlossen ist. Betätigungsströmungsmittel, welches einen Betätigungsströmungsmittelablauf von jeder Einspritzvorrichtung 14 verlässt, würde in die Rückzirkulationsleitung 52 eintreten, die solches Strömungsmittel zu den Rückzirkulations- oder Wiedergewinnungsmitteln 22 für hydraulische Energie leitet. Ein Teil des rückzirkulierten Betätigungsströmungsmittels wird zu der Hochdruck-Betätigungsströmungsmittelpumpe 32 geleitet, und ein weiterer Teil wird zu rück zum Betätigungsströmungsmittelsumpf 24 über die Rückzirkulationsleitung 34 geleitet.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Betätigungsströmungsmittel Motorschmieröl, und der Betätigungsströmungsmittelsumpf 24 ist ein Motorschmierölsumpf. Dies gestattet, dass das Brennstoffeinspritzsystem als ein parasitäres Untersystem mit dem Motorschmierölzirkulationssystem verbunden ist. Alternativ könnte das Betätigungsströmungsmittel Brennstoff oder irgendeine andere Art einer Flüssigkeit sein.
  • In dem veranschaulichen Ausführungsbeispiel weisen die Brennstoffversorgungsmittel 18 vorzugsweise einen Brennstofftank 42, einen Brennstoffversorgungsdurchlass 44, der in Strömungsmittelverbindung zwischen dem Brennstofftank und dem Brennstoffeinlass von jeder Einspritzvorrichtung 14 angeordnet ist, eine Brennstofftransferpumpe 46 mit relativ niedrigem Druck, einen oder mehrere Brennstofffilter 48, ein Brennstoffversorgungsregulierungsventil 49 und einen Brennstoffzirkulations- und Brennstoffrückleitungsdurchlass 47 auf, der in Strömungsmittelverbindung zwischen jeder Einspritzvorrichtung 14 und dem Brennstofftank 42 angeordnet ist. In einem alternativen Ausführungsbeispiel können die Brennstoffversorgungsmittel 18 variieren, um die Notwendigkeiten von unterschiedlichen Brennstoffeinspritzvorrichtungen zu unterstützen, wie beispielsweise von digital gesteuerten Brennstoffventilen.
  • Die elektronischen Steuermittel 20 weisen vorzugsweise ein elektronisches Steuermodul (ECM) 56 auf, welches auch als eine Steuervorrichtung bezeichnet wird, deren Anwendung in der Technik wohlbekannt ist. Das elektronische Steuermodul 56 weist typischerweise Verarbeitungsmittel auf, wie beispielsweise einen Mikrocontroller oder einen Mikroprozessor, eine Regelungsvorrichtung, wie beispielsweise eine Proportional-Integral-Derivativ-Steuervorrichtung (PID-Steuervorrichtung) zur Regelung der Motordrehzahlen, und eine Schaltung, die eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung bzw. I/O-Schaltung, eine Leistungsversorgungsschaltung, eine Signalkonditionie rungsschaltung, eine Elektromagnettreiberschaltung, analoge Schaltungen und/oder programmierte Logikanordnungen genauso wie einen assoziierten Speicher aufweist. Der Speicher ist mit dem Mikrocontroller oder Mikroprozessor verbunden und speichert Anweisungssätze, Karten, Nachschautabellen, Variablen usw. Das elektronische Steuermodul 56 kann verwendet werden, um viele Aspekte der Brennstoffeinspritzung zu steuern, die (1) den Zeitpunkt der Brennstoffeinspritzung, (2) die gesamte Brennstoffeinspritzmenge während eines Einspritzereignisses, (3) den Brennstoffeinspritzdruck, (4) die Anzahl der getrennten Einspritzungen oder Brennstoffschüssen während jedes Einspritzungsereignisses, (5) die Zeitintervalle zwischen den getrennten Einspritzungen oder Brennstoffschüssen, (6) die Zeitdauer von jeder Einspritzung oder jedem Brennstoffschuss, (7) die Brennstoffmenge, die mit jeder Einspritzung oder jedem Brennstoffschuss assoziiert ist, (8) den Betätigungsströmungsmitteldruck, (9) den Strompegel der Einspritzvorrichtungswellenform und (10) irgendeine Kombination der obigen Parameter aufweisen. Jeder dieser Parameter ist variabel steuerbar, und zwar unabhängig von der Motordrehzahl und der Motorbelastung. Das elektronische Steuermodul 56 nimmt eine Vielzahl von Sensoreingangssignalen S1–S8 auf, die bekannten Sensoreingangsgrößen entsprechen, wie beispielsweise Motorbetriebsbedingungen, die die Motordrehzahlen, die Motorbelastung, die Motortemperatur, den Druck des Betätigungsströmungsmittels, die Zylinderkolbenposition usw. mit einschließen, die verwendet werden, um die präzise Kombination der Einspritzparameter für ein darauf folgendes Einspritzereignis zu bestimmen.
  • Beispielsweise ist ein Motortemperatursensor 58 in 1 als mit dem Motor 12 verbunden veranschaulicht. In einem Ausführungsbeispiel weist der Motortemperatursensor einen Motoröltemperatursensor auf. Jedoch kann ein Motorkühlmitteltemperatursensor auch verwendet werden, um die Motortemperatur zu detektieren. Der Motortemperatursensor 58 erzeugt ein Signal, welches in 1 durch S1 bezeichnet wird und in das elektronische Steuermodul 56 über die Leitung S1 eingegeben wird. In dem speziellen in 1 veranschaulichten Beispiel gibt das elektronische Steuermodul 56 das Steuersignal S9 aus, um den Betätigungsströmungsmitteldruck von der Pumpe 32 zu steuern, und ein Brennstoffeinspritzsignal S10, um einen Elektromagneten oder eine andere elektrische Betätigungsvorrichtung in jeder Brennstoffeinspritzvorrichtung zu erregen, wodurch Brennstoffsteuerventile in jeder Einspritzvorrichtung 14 gesteuert werden, und wodurch bewirkt wird, dass Brennstoff in jeden entsprechenden Motorzylinder eingespritzt wird. Jeder der Einspritzparameter ist variabel steuerbar, und zwar unabhängig von der Motordrehzahl und der Motorbelastung. Im Fall der Brennstoffeinspritzvorrichtungen 14 ist das Steuersignal S10 ein Brennstoffeinspritzsignal, welches ein von dem elektronischen Steuermodul angewiesener Strom für den Einspritzvorrichtungselektromagneten oder für andere elektrische Betätigungsvorrichtungen ist.
  • Es sei bemerkt, dass die Art der Brennstoffeinspritzung, die während irgendeines speziellen Brennstoffeinspritzereignisses erwünscht ist, typischerweise abhängig von verschiedenen Motorbetriebsbedingungen variieren wird. In einer Bemühung, die Emissionen zu verbessern, ist herausgefunden worden, dass das Liefern von mehreren getrennten Brennstoffeinspritzungen in einen speziellen Zylinder während eines Brennstoffeinspritzereignisses bei gewissen Motorbetriebsbedingungen sowohl einen erwünschten Motorbetrieb als auch eine Steuerung der Emissionen erreicht. 2 veranschaulicht eine mehrfache Einspritzung, die drei getrennte Brennstoffeinspritzungen aufweist, nämlich eine erste Brennstoffeinspritzung oder einen Vorschuss 60, eine zweite Brennstoffeinspritzung oder einen Hauptschuss 62 und eine dritte Brennstoffeinspritzung oder ein Ankerschuss bzw. Nachschuss 64. Wie in 2 veranschaulicht, wird der Vorschuss 60 in die Brennkammer um einen gewissen vorbestimmten Zeitfaktor, um einen Kurbelwellenwinkel oder eine Hauptverzögerung 61 vor dem Hauptschuss 62 eingespritzt, und der Ankerschuss bzw. Nachschuss ist sequenziell nach dem Hauptschuss 62 basierend auf einem vorbestimmten Zeitfaktor, einem Kurbelwellenwinkel oder basierend auf einer Ankerverzögerung 63 angeordnet. Basierend auf der mit der elektronischen Steuervorrichtung 56 assoziierten Programmierung, genauso wie basierend auf einer Vielzahl von unterschiedlichen Karten und/oder Nachschautabellen, die innerhalb des Speichers der Steuervorrichtung 56 gespeichert sind, die Karten und/oder Tabellen bezüglich der Motordrehzahl, der Motorbelastung, des Druckes, der mit dem Rail-Durchlass 38 assoziiert ist (Rail Druck), bezüglich der gesamten erwünschten Brennstoffmenge und bezüglich anderer Parameter aufweisen, wird die Steuervorrichtung 56 fähig sein, dynamisch die geeignete Anzahl von Brennstoffschüssen, die Menge des Brennstoffes, die für jeden Brennstoffschuss 60, 62 und 64 erforderlich ist, und die entsprechende Aufteilung davon bestimmen können, und wird den Zeitpunkt und die Dauer von jedem einzelnen Schuss genauso wie die Ankerverzögerung bzw. Nachverzögerung 63 bestimmen können. In der in 2 abgebildeten mehrfachen Einspritzung mit drei Schüssen wird ein Teil des gesamten Brennstoffes, der zu der Brennkammer geliefert werden sollte, durch den Pilot- bzw. Vorschuss 60 eingespritzt, ein Teil dieses gesamten Brennstoffes wird durch den Hauptschuss 62 eingespritzt, und der restliche Teil des gesamten Brennstoffes, der einzuspritzen ist, wird durch den Ankerschuss 64 eingespritzt. Unter gewissen Motorbetriebsbedingungen hat eine mehrfache Brennstoffeinspritzung mit drei Schüssen Vorteile bezüglich der Abgasemissionen, die reduzierte Partikelemissionen und/oder reduzierte NOx Emissionen genauso wie eine erwünschte Motorleistung aufweisen.
  • Eine beispielhafte Stromwellenform für ein Einspritzereignis mit drei Schüssen ist in 3 veranschaulicht, die ein erstes oder Vorschusssteuersignal 66, ein zweites oder Hauptschusssteuersignal 68, ein drittes oder Nach- bzw. Ankerschusssteuersignal 70, ein Hauptverzögerungssignal 72 zwischen den Vor- und Hauptschüssen und ein Ankerverzögerungssignal 74 zwischen den Haupt- und Ankerschüssen zeigt. Die Dauer jeweils vom Vorschusssteuersignal 66, vom Hauptschusssteuersignal 68 und vom Ankerschusssteuersignal 70 kann durch das elektronische Steuermodul 56 variiert werden, und die Dauer der Verzögerungen 72 und 74 kann genauso durch das elektronische Steuermodul 56 gesteuert werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden der Zeitpunkt und die Dauer der Vor- und Hauptschüsse bestimmt und von dem elektronischen Steuermodul 56 eingestellt, und der Zeitpunkt und die Dauer des Ankerschusses wird danach basierend auf der Hauptschusszeitsteuerung bestimmt. In dieser Hinsicht wird der Schusszeitpunkt basierend auf einer Zeitverzögerung basierend auf der Beendigung des Hauptschusses bestimmt werden. Andere Verfahren zur Bestimmung der verschiedenen Parameter, die mit den drei Brennstoffeinspritzschüssen assoziiert sind, werden genauso erkannt und vorhergesagt.
  • 3 veranschaulicht auch die Einzugs- und Haltestrompegel, die mit einer typischen hydraulisch betätigten elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrichtung assoziiert sind. Wenn man hydraulisch betätigte elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtungen verwendet, weist das Einspritzsignal im Allgemeinen eine Form mit zwei Ebenen auf, die einen Einzugsstrompegel und einen im Allgemeinen niedrigeren Haltestrompegel aufweist. Der höhere Einzugsstrom wird verwendet, um schnell die Brennstoffeinspritzvorrichtung zu öffnen und dadurch die Ansprechzeit zu verringern, d. h., die Zeit zwischen der Einleitung eines Brennstoffeinspritzsignals und dem Zeitpunkt, zu dem der Brennstoff tatsächlich beginnt, in den Motorzylinder einzutreten. Sobald die Brennstoffeinspritzung begonnen hat, kann ein Haltestrom mit niedrigerem Pegel verwendet werden, um die Einspritzvorrichtung für den Rest des Einspritzereignisses offen zu halten. Die Vor-, Haupt- und Ankereinzugsdauer sind jeweils in der jeweiligen Stromwellenform veranschaulicht, die in 3 abgebildet ist. Basierend auf den Motorbetriebsbedingungen, der Art des Brennstoffes und der verwendeten Brennstoffeinspritzvorrichtungen und basierend auf anderen Parametern sei bemerkt und vorhergesagt, dass die in 3 veranschaulichte Wellenform entsprechend modifiziert und verändert werden kann. Es sei auch bemerkt, dass andere Mechanismen, wie beispielsweise Verriegelungsventile, mit gewissen Arten von Brennstoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden könnten, bei denen andere Wellenformen, als jene, die in 3 abgebildet sind, erforderlich sein werden, und bei denen kein Haltestrom nötig sein wird.
  • Es ist herausgefunden worden, dass eine gleichförmigere Mischung aus Brennstoff und Luft (Zerstäubung von Brennstoff) erreicht werden kann, wenn der Vorbrennstoffschuss einer mehrfachen Brennstoffeinspritzung während des Einlasshubes geliefert wird, und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel an oder nahe dem Beginn des Einlasshubes, wenn der Zylinderkolben hoch im Zylinder ist und der Zylinderdruck niedrig ist. Dies ist am besten in 4 veranschaulicht, welche eine schematische Darstellung der Einlass-, Kompressions- und Leistungshübe eines typischen Zylinderkolbens darstellt, worin mehrere Brennstoffschüsse, wie beispielsweise der erste oder Vorschuss 60, der zweite oder Hauptschuss 62 und der dritte oder Ankerschuss 64 in die Brennkammer gemäß der Lehren eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung geliefert werden. Insbesondere, wie am besten in der Ansicht A der 4 veranschaulicht, wenn der Kolbenzylinder 76 gerade den Einlasshub begonnen hat, d. h., der Kolben 76 auf oder nahe dem oberen Totpunkt ist und beginnt, sich nach unten zu bewegen, wie veranschaulicht, ist das Lufteinlassventil offen, und das Auslassanschlussventil ist geschlossen oder wird sich bald schließen. Der Druck im Zylinder ist zu diesem Zeitpunkt niedrig, weil der größte Teil der Luft und der Abgase entfernt oder aus dem Zylinder über das Auslassanschlussventil gespült worden ist, welches während des vorherigen Auslasshubes offen war. Es gibt daher einen niedrigen Luftdruck in dem Zylinder zum Beginn des Einlasshubes. Auch wird der Rail-Druck oder der Brennstoffeinspritzdruck relativ niedrig sein, wenn der Vorschuss zu diesem Zeitpunkt eingespritzt wird, weil aufgrund der Zylinderzeitsteuerung eine Kombination aus Hauptschuss und/oder Ankerschuss bzw. Nachschuss gerade zuvor in dem anderen Zylinder aufgetreten ist, und so der Einspritzdruck nicht ausreichend Zeit haben wird, um sich vollständig bis zu dem Zeitpunkt wiederherzustellen, zu dem der Vorschuss beim Beginn des Einlasshubes geliefert wird. Alternativ kann der Rail-Druck genauso für eine kurze Zeitperiode verringert werden, falls nötig, um die Vorschusseinspritzung auszuführen.
  • Wenn der Kolben 76 seine Bewegung nach unten während des Einlasshubes beginnt, wird Luft in den Zylinder durch das offene Lufteinlassventil gezogen, und Luft kann den Zylinder füllen. Die Lieferung des Vorbrennstoff schusses gerade nach dem Beginn des Einlasshubes gestattet, dass der Brennstoff mit einem niedrigeren Einspritzungsdruck im Wesentlichen in die Kolbenschale bzw. Kolbeneinsenkung oder auf die obere Kolbenoberfläche eingespritzt wird, wodurch im Wesentlichen verhindert wird, dass dieser Brennstoff die Zylinderwand direkt trifft oder direkt auf diese gesprüht wird. Da der Kolben 76 im Zylinder hoch ist, wird es auch weniger Zylinderwand geben, die für den Brennstoffkontakt freigelegt ist. Wenn der Kolben 76 niedrig im Zylinder steht, wenn der Vorbrennstoff eingespritzt wird, kann man einen Teil der Brennstoffeinspritzung auf die Zylinderwände bekommen, was das Schmieröl lösen kann, welches diese Wände beschichtet. Ebenfalls wenn der Kolben 76 im Zylinder während des Einlasshubes niedrig steht, hat der Brennstoff eine geringere Zeitdauer, um sich mit der Luft in dem Zylinder zu vermischen, und zwar im Vergleich zu der Einleitung des Vorschusses auf oder nahe dem oberen Totpunkt. Dies kann einen weniger verbesserten Vermischung- und Verbrennungsprozess zur Folge haben. Andererseits hat bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel, wenn der erste oder Vorbrennstoffschuss auf oder nahe dem oberen Totpunkt des Einlasshubes eingeleitet wird, dieser Brennstoff den gesamten Einlasshub, um sich mit der Luft im Zylinder zu vermischen, da er von der Kolbenoberfläche verdampft, wie am besten in der Ansicht B der 4 zu sehen. Da auch der Zylinderdruck zum Beginn des Einlasshubes niedrig ist, wird die Luft, die in den Zylinder eintritt, mehr Verwirbelung oder Turbulenz haben, wenn sie sich in den Zylinder hinein und durch diesen hindurch während des Einlasshubes bewegt, was somit dem Brennstoff/Luft-Vermischungsprozess verbessert, wenn sich der Kolben 76 zur unteren Totpunktposition bewegt, wie in der Ansicht B in 4 veranschaulicht. Diese Verwirbelung oder Turbulenz zusätzlich zu der ausgedehnten Zeit für die Vermischung von Brennstoff und Luft verbessert die Zerstäubung des Brennstoffes und kann dabei helfen, Brennstoff davon abzuhalten, die Zylinderwand zu berühren. Anders gesagt verhindert die Luftturbulenz, die von der Luft erzeugt wird, die durch das Einlassventil eintritt, in Kombination mit dem niedrigen Brennstoffeinspritzdruck, der normalen Diffusion und der Tatsache, dass der Kolben 76 in dem Zylinder hoch steht, dass der Vorschussbrennstoff direkt die Zylinderwand trifft und gestat tet, dass der Vorschuss sich vollständiger mit der Luft in dem Zylinder vermischt, wenn ein solcher erster Brennstoffschuss zum Beginn des Einlasshubes eingespritzt wird oder nahe diesem beginnt. Der niedrigere Druck nahe der Kolbenoberfläche aufgrund der Kavitation, wenn der Kolben sich nach unten während des Einlasshubes bewegt, verbessert auch sowohl die Verdampfung des Brennstoffes als auch die Vermischung von Luft und Brennstoff. Obwohl die Einspritzung des ersten Schusses oder Vorbrennstoffschusses zum Beginn oder nahe dem Beginn des Einlasshubes im Allgemeinen bevorzugt wird, wird die Einleitung des Vorbrennstoffschusses irgendwo während des Einlasshubes immer noch die Zerstäubung des Brennstoffes und den gesamten Verbrennungsprozess im Vergleich zur Einleitung des Vorbrennstoffschusses während des Kompressionshubes verbessern, obwohl andere Probleme, wie beispielsweise, dass die Zylinderwände dem Brennstoff ausgesetzt sind, und möglicherweise eine Lösung des Schmieröls auftreten können.
  • Nahe dem Ende des Einlasshubes wird sich das Lufteinlassventil schließen, und der Kolben 76 wird beginnen, sich im Kompressionshub nach oben zu bewegen, wie am besten in der Ansicht C der 4 veranschaulicht. Wenn der Brennstoff und die Luft während des Kompressionshubes komprimiert werden, vermischt dieser Kompressionsdruck genauso weiter vollständig den Brennstoff und die Luft vor der Verbrennung. In dieser Hinsicht ist basierend auf einer vorbestimmten Brennstoffmenge für den ersten oder Vorschuss basierend auf den speziellen Betriebsbedingungen des Motors herausgefunden worden, dass die Vermischung aus Brennstoff und Luft während des Kompressionshubes verbrennen wird, wenn der Zylinderkolben 76 zwischen einem Bereich von ungefähr 20° bis ungefähr 12° vor dem oberen Totpunkt während eines Kompressionshubes verschoben wird. Es wurde erkannt und vorhergesagt, dass eine solche Verbrennung außerhalb dieses Bereiches aufgrund von verschiedenen Faktoren auftreten kann, die die Brennstoffmenge, die mit dem Vorschuss assoziiert ist, die Einspritzvorrichtungsstromwellenform, den Rail- oder Einspritzvorrichtungsdruck, die Motordrehzahl, die Motorbelastung und andere Parameter aufweisen. Trotzdem wird ungeachtet dessen, wo der Vorschuss während des Einlasshubes geliefert wird, und ungeachtet dessen, wo die Vorschusszündung auftritt eine gleichförmigere Flammenfront erreicht, wenn der Vorbrennstoff aufgrund der besseren Zerstäubung des Brennstoffes verbrannt wird und weniger Brennstoff auf die Zylinderwand gesprüht wird.
  • Die darauf folgenden Brennstoffschüsse, die mit einer mehrfachen Brennstoffeinspritzung assoziiert sind, wie beispielsweise der Haupt- und/oder Anker- bzw. Nachschuss können direkt in die Flammenfront des Vorschusses geliefert werden. Dies kann abhängig von den Motorbetriebsbedingungen wünschenswert sein, weil ein solcher Brennstoff vollständiger verbrennbar ist, wenn er in die Vorflammenfront eingespritzt wird. In dieser Hinsicht werden die Haupt- und Ankerbrennstoffschüsse im Allgemeinen mit einem relativ höheren Rail- oder Einspritzungsdruck im Vergleich zu dem Vorbrennstoffschuss eingespritzt, da der Rail-Druck für die Haupt- und Ankerschüsse nun ausreichend Zeit hatte, um den ordnungsgemäßen Einspritzdruck wieder zu erreichen. Dies bietet sich auch für eine besseren Zerstäubung des Brennstoffes an. Dies wird am besten in der Ansicht D der 4 veranschaulicht.
  • Obwohl der Ankerschuss 64 typischerweise in einer festen Verzögerung von dem Ende der Haupteinspritzung 62 auftritt, wie beispielsweise mit einer Verzögerung von ungefähr 0,20 bis 0,75 ms vom Ende des Hauptschusses 62, kann unter gewissen Betriebsbedingungen die Nähe der Haupt- und Ankerschüsse und die daraus resultierende innere Hydraulik der Einspritzvorrichtung zu einem Ratenformungseffekt der Anker-Einspritzung führen. Als eine Folge kann eine getrennte dritte Einspritzung nicht immer offensichtlich sein, obwohl eine Einspritzratenspur bzw. Einspritzratenform im Allgemeinen einen Abfall der Einspritzrate zwischen den Haupt- und Ankerschüssen anzeigen würde. Weil die Haupt- und Ankerschüsse typischerweise nahe aneinander auftreten, kann in dieser Situation die Dauer der Ankerverzögerung nicht ausreichend sein, um eine getrennte Aufteilung zwischen den Haupt- und Ankerschüssen zu erzeugen, das heißt eine signifikante Reduzierung der Brennstoffflussrate zwischen diesen zwei Brennstoffschüssen wird nicht realisiert. Dieses Auftreten wird als ein schuhförmiger Zustand oder ein Schuhbetriebszustand (Rampen-Quadrat-Betriebszustand) bezeichnet und ist auch als Ratenformung des Ankerbrennstoffschusses bekannt. Eine schuhförmige Brennstofflieferung erzeugt eine andere Menge von Brennstoff, die zum Zylinder geliefert wird, und zwar im Vergleich zur einer aufgetrennten geteilten Brennstofflieferung, da in einer schuhförmigen Lieferung (Rampen-Quadrat-Lieferung) die Brennstoffeinspritzflussrate nicht auf Null zwischen den jeweiligen Brennstoffschüssen herunter geht. Im Gegensatz dazu kann in einer geteilten Brennstofflieferung die Brennstoffeinspritzflussrate zwischen den jeweiligen Brennstoffschüssen auf Null gehen. Als eine Folge wird im Allgemeinen mehr Brennstoff bei einer schuhförmigen Lieferung im Vergleich zu einer geteilten Brennstofflieferung zwischen den Haupt- und Ankerbrennstoffschüssen geliefert. Abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors, von der erwünschten Motorleistung und der erwünschten Emissionsausgabe und abhängig von anderen Faktoren und/oder Parametern kann es wünschenswert und vorteilhaft sein, in gewissen Situationen die Haupt- und Ankerbrennstoffschüsse in einem geteilten Betriebszustand zu liefern, und in anderen Situationen kann es wünschenswert und vorteilhaft sein, die Haupt- und Ankerbrennstoffschüsse in einem schuhförmigen Betriebszustand (Rampen-Quadrat-Betriebszustand) zu liefern. Das vorliegende Steuersystem kann dynamisch die geeigneten Parameter bestimmen, die mit einem speziellen mehrfachen Brennstoffeinspritzereignis assoziiert sind, um entweder eine geteilte Brennstofflieferung oder eine schuhförmiger Brennstofflieferung zu erhalten, und zwar basierend auf den speziellen Motorbetriebsbedingungen.
  • Die Lieferung der Haupt- und/oder Ankerbrennstoffschüsse kann daher weiter über den oberen Totpunkt des Verbrennungshubes hinaus und in den Leistungshub gehen, um entweder eine geteilte Brennstofflieferung oder eine schuhförmige Brennstofflieferung zu erhalten, wie am besten in der Ansicht E der 4 veranschaulicht. Beispielsweise kann unter gewissen Betriebsbedingungen der Beginn der Haupteinspritzung oder der zweite Schuss 62 eingespritzt werden, wenn der Zylinderkolben 76 in einem Bereich von ungefähr 30° vor dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes bis ungefähr 30° nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes verschoben wird oder dort gelegen ist, und auch während des Leistungshubes. Der Beginn der Ankereinspritzung bzw. Nacheinspritzung oder des dritten Schusses 64 kann genauso eingespritzt werden, wenn der Zylinderkolben 76 in den Bereich von ungefähr 8° vor dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes bis ungefähr 18° nach dem oberen Totpunkt des Kompressionshubes verschoben wird oder dort gelegen ist, und auch während des Leistungshubes. Alle diese Einspritzparameter sind abhängig von den Motorbetriebsbedingungen, und obwohl es gegenwärtig bevorzugt wird, dass die Haupt- und Ankerschüsse in die Flammenfront der Verbrennung des Vorschusses geliefert werden, ist es unter gewissen Bedingungen möglich, dass der Hauptschuss entweder vor oder nach der Vorschussverbrennung geliefert wird. Auch in dieser speziellen Situation tritt immer noch eine bessere Brennstoffzerstäubung aufgrund der verlängerten Zeitperiode für die Zerstäubung des Brennstoffes auf, genauso wie der höhere Einspritzdruck von sowohl den Haupt- als auch den Ankerbrennstoffschüssen, die genauso eine bessere Zerstäubung des Brennstoffes erleichtern. Wenn der Hauptbrennstoffschuss 62 vor der Verbrennung des Vorbrennstoffschusses geliefert wird, wird die Vorbrennstoffverbrennung typischerweise kurz danach auftreten, wobei immer noch eine gleichförmigere Flammenfront erzeugt wird. Ungeachtet dessen, wann die Verbrennung des Vorbrennstoffes auftritt, tritt eine vollständigere Verbrennung aufgrund einer gleichförmigeren Flammenfront auf.
  • Es ist auch bestimmt worden, dass in einem mehrfachen Brennstoffeinspritzereignis das Zuordnen der gesamten Brennstoffmenge, die mit einem speziellen Brennstoffeinspritzereignis assoziiert ist, zu den jeweiligen Brennstoffschüssen, die mit dem speziellen Brennstoffeinspritzereignis assoziiert sind, gemäß einer speziellen Brennstoffmengenbeziehung unter den einzelnen Brennstoffschüssen eine bessere Steuerung der Emissionen ergeben wird. Insbesondere wenn die vorliegende Erfindung einen Vor-, Haupt- und Ankerschuss verwendet, ist die Brennstoffmenge, die mit dem Vorschuss assoziiert ist, größer als die Brennstoffmenge, die mit dem Hauptschuss assoziiert ist, jedoch geringer als die Brennstoffmenge, die mit dem Ankerschuss assoziiert ist. Die Beziehung, dass der Vorschuss größer als der Hauptschuss jedoch kleiner als der Ankerschuss ist, verbessert die erwünschten Emissionen. Wenn zusätzlich nur zwei Schüsse verwendet werden, beispielsweise der Haupt- und Ankerschuss bzw. Nachschuss, ist der Hauptschuss wiederum kleiner als der Ankerschuss. Anders gesagt hat der Hauptbrennstoffschuss die kleinste Brennstoffmenge, und der Anker- bzw. nach Brennstoffschuss hat die größte Brennstoffmenge, wobei die Menge des Brennstoffes, die mit dem Vorschusses assoziiert ist, im Allgemeinen dazwischen liegt.
  • 5 veranschaulicht ein Beispiel von einem Ausführungsbeispiel der Einspritzstrategien der vorliegenden Erfindung und die assoziierten Brennstoffverteilungsbeziehungen für Emissionen, im stetigen Zustand für einen ausgewählten Motor bei gewissen Motorbetriebsbedingungen basierend auf der Motordrehzahl und der Motorbelastung. Die Zahlen in 5 sind nur zu Veranschaulichungszwecken und können sich für jeden Motor und jede Nennleistung in einer gegebenen Motorfamilie verändern. Wie aus 5 zu sehen ist, offenbaren die in 5 veranschaulichen Einspritzstrategien die verschiedenen mehrfachen Einspritzereignisse, die mehrfache Ereignisse mit drei Schüssen mit einschließen, die eine erwünschte Emissionssteuerung genauso wie eine erwünschte Motorleistung bei den verschiedenen Motordrehzahlen und Motorbelastungen ergeben werden, die hier abgebildet sind. Die Motorbelastung ist die Menge an Arbeit, die von dem Motor an einem speziellen Zeitpunkt erzeugt wird und ist allgemein bezüglich der Nennmotorbelastung oder Arbeitskapazität definiert. Die Motorbelastung kann durch eine große Vielzahl von unterschiedlichen in der Technik bekannten Verfahren gemessen werden, wie beispielsweise durch Verwendung der Gesamtmenge des Brennstoffes, die an den Motor für eine spezielle Aufgabe oder einen Arbeitsvorgang geliefert wird, als eine Anzeige für die Motorbelastung. Wie in 5 bemerkt, können die Anzahl der Schüsse, die Brennstoffmenge, die mit jedem der ersten, zweiten und dritten Schüsse assoz ert ist, die Zeitverzögerungssequenz zwischen den Schüssen, der Rail-Druck und die Verschiebung oder Position des Kolbens während dem Kompressionshub und Leistungshub basierend auf der Motordrehzahl und der Motorbelastung variieren.
  • Mit Bezug auf 5 stellen die Buchstaben RP den Rail-Druck (in der Einheit MPa), die Zahlen innerhalb der Kästen stellen die Brennstoffmenge (in mm3) dar, die mit dem speziellen Brennstoffschuss assoziiert ist, die Zahlen unter der horizontalen Linie stellen die Verschiebung des Kolbens während eines speziellen Hubes dar (die positiven Zahlen beziehen sich auf die Zahl der gerade vor dem oberen Totpunkt (BTDC) und die negativen Zahlen beziehen sich auf die Anzahl der gerade nach dem oberen Totpunkt (ATDC), und die Zahl, die zwischen den und über den zweiten und dritten Schüssen gelegen sind, stellen die elektronische Zeitverzögerungen oder die Ankerverzögerung zwischen den zweiten und dritten Schüssen dar. Mit Bezug auf das mehrfache Einspritzereignis 78 (5) bei einer Motordrehzahl von ungefähr 1500 U/min und bei einer Motorbelastung von ungefähr 3/4 der Nennmotorbelastung stellt die Zahl 21, die mit dem ersten Schuss oder Vorschuss 60 assoziiert ist, 21 mm3 Brennstoff dar, der mit dem Vorschuss bei einem Rail-Druck von 12,5 MPa (Mega-Pascal) während dieses speziellen Einspritzereignisses verbunden ist, während nur 6 mm3 Brennstoff elektronisch den zweiten Schuss oder Hauptschuss 62 zugeordnet sind. Der dritte Schuss oder Ankerschuss 64 wird dann die restliche Menge des gesamten Brennstoffes aufnehmen, der für dieses spezielle Ereignis bestimmt wurde, und zwar basierend auf der Motordrehzahl, der Motorbelastung und anderen Parametern. Die Zahl 0,42 in dem Einspritzereignis 78 stellt eine Verzögerung von 0,42 ms bei dem Strom dar, der zu den Einspritzvorrichtungselektromagneten zwischen den zweiten und dritten Schüssen geliefert wird (Ankerverzögerung). Der zweite Schuss oder Hauptschuss wird stattfinden, wenn der Zylinderkolben bei 3° vor dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes gelegen ist oder ungefähr dieser Lage entspricht, und der dritte Schuss oder Ankerschuss wird stattfinden, wenn der Zylinderkolben bei 7° nach dem oberen Totpunkt während des Leistungshubes ist, oder ungefähr dieser Lage entspricht.
  • Wie aus einer Durchsicht der verschiedenen Einspritzereignisse zu sehen ist, die in 5 veranschaulicht sind, und insbesondere bei den Einspritzereignissen mit drei Schüssen, können die Menge des Brennstoffes, die jedem einzelnen Schuss zugeteilt ist, der Rail-Druck, die Ankerverzögerung und die Winkelverschiebung des Zylinderkolbens mit Bezug zu jedem einzelnen Schuss basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors variieren. Alle Einspritzereignisse, die in 5 abgebildet wurden, wurden durch ein elektronisch gesteuertes Brennstoffsystem ähnlich dem System 10 bestimmt, dass in 1 abgebildet ist, und alle diese Einspritzereignisse erzeugten verbesserte Abgasemissionen.
  • Wiederum mit Bezug auf 5 ist zu sehen, dass die Anzahl der Brennstoffeinspritzungen dynamisch während Bedingungen mit variierender Drehzahl oder variierender Last reduziert werden können. Beispielsweise können nur zwei Einspritzschüsse in einem Motorbelastungszustand von 1/4 der Nennmotorlast erwünscht sein, um erwünschte Abgasemissionen zu erreichen. In diesem Fall ist der Vorschuss eliminiert worden, und der Hauptschuss und der Ankerschuss bzw. Nachschuss sind gemäß den im 5 gezeigten Parametern in einer Sequenz angeordnet. Beispielsweise mit Bezug auf das Einspritzereignis 80, welches ein typisches Einspritzereignis für eine gegebene Motorbauart bei ungefähr 1800 U/min und einer Motorbelastung von ungefähr 1/4 der Nennmotorbelastung darstellt, werden 5,5 mm3 Brennstoff dem Hauptschuss zugeordnet, und die restliche Menge des gesamten Brennstoffes, die für dieses spezielle Ereignis bestimmt wurde, wird dem Ankerschuss zugeordnet. Brennstoff wird mit einem Rail-Druck von 13,5 MPa kahl während dieses speziellen Einspritzereignisses geliefert, und eine Verzögerung von 0,55 ms des Stroms, der zu dem Einspritzvorrichtungselektromagneten oder einer anderen elektrischen Betätigungsvorrichtung geliefert wird, wird zwischen dem Hauptschuss und dem Ankerschuss auftreten. Ebenfalls wird der Hauptschuss auftreten, wenn der Zylinderkol ben bei ungefähr 1° vor dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes liegt, oder einer solchen Lage entspricht, während der Ankerschuss stattfinden wird, wenn der Zylinderkolben bei 13° nach dem oberen Totpunkt während des Leistungshubes liegt oder ungefähr dieser Lage entspricht. Unter diesen bestimmten Betriebsbedingungen, wie sie besprochen wurden, ist es vorteilhaft und wünschenswert für die Zwecke der Emissionen, eine kleinere Brennstoffmenge dem Hauptschuss zuzuordnen, und eine größere Brennstoffmenge dem Ankerschuss bzw. Nachschuss zuzuordnen. Eine Strategie mit geteilter Einspritzung mit einem kleineren Hauptschuss und einem größeren Ankerschuss bzw. Nachschuss kann daher Vorteile bezüglich der Abgasemissionen vorsehen, was verringerte Partikelemissionen und/oder verringerte NOx-Emissionen bei relativ niedrigen Motorbelastungen aufweist, ohne zu einem Einspritzungsereignis mit drei Schüssen hin zu gehen. Tatsächlich ist herausgefunden worden, dass wenn eine Einspritzung mit drei Schüssen bei gewissen niedrigen Motorbelastungen verwendet wird, eine Steigerung der Kohlenwasserstoffe (HC) im Vergleich zu nur einem Hauptschuss und einem Ankerschuss auftritt, und zwar aufgrund des Auftreffens des Vorschusses auf den Zylinderwänden. Als eine Folge ergibt oftmals ein Verfahren mit geteilter Einspritzung (beispielsweise mit einem Hauptschuss und nur einem Ankerschuss) bessere Emissionsergebnisse in diesem Motorbetriebsbereich. Das vorliegende Steuersystem kann daher dynamisch an die Motorbetriebsbedingungen angepasst werden und dynamisch die Anzahl der Brennstoffschüsse, die Menge und die Anordnung von jedem Schuss und die anderen assoziierten Einspritzungsparameter entsprechend bestimmen.
  • Abhängig von den Betriebsbedingungen werden den Vorbrennstoffschüssen ungefähr 5% bis 40% des gesamten Brennstoffes zugeordnet, der zu den Brennstoffeinspritzvorrichtungen während eines speziellen Brennstoffeinspritzereignisses geliefert wird, den Hauptbrennstoffschüssen werden ungefähr 3% bis 40% des gesamten Brennstoffes zugeordnet, der während eines speziellen Einspritzereignisses geliefert wird, und den Ankerbrennstoffschüssen bzw. Nachbrennstoffschüssen wird der restliche gesamte Brenn stoff zugeordnet, der während eines speziellen Einspritzereignisses zu liefern ist. Beispielsweise kann bei einer mittleren bis schweren Motorbelastung (3/4 bis volle Belastung) und einer im Allgemeinen hohen Motordrehzahl eine beispielhafte Brennstoffmengenbeziehung zwischen den jeweiligen Brennstoffschüssen derart sein, dass der Vorschuss 20% des Brennstoffes haben kann, dass der Hauptschuss 10% des Brennstoffes haben kann und der Ankerschuss 70% des Brennstoffes haben kann. In einem alternativen Ausführungsbeispiel und in Übereinstimmung mit der oben besprochenen Brennstoffmengenbeziehung kann Brennstoff so zugeordnet sein, dass der Vorschusses ungefähr 15% bis 25% des gesamten gelieferten Brennstoffes aufnimmt, dass der Hauptschuss ungefähr 5% bis 10% des gesamten gelieferten Brennstoffes aufnimmt, und dass der Ankerschuss den restlichen zu liefernden Brennstoff aufnimmt, d. h. ungefähr 60% bis 80% des gesamten gelieferten Brennstoffes. Andere Verteilungsbereiche sind genauso möglich, wobei die mit dem Vorschuss assoziierte Brennstoffmenge größer als die Brennstoffmenge ist, die mit dem Hauptschuss assoziiert ist, jedoch geringer als die Brennstoffmenge, die mit dem Ankerschuss bzw. Nachschuss assoziiert ist. Diese Brennstoffaufteilungsstrategie ist wichtig, weil sie eine bessere Emissionssteuerung während variierender Motorbetriebsbedingungen vorsieht, und weil sie dies tut, ohne Abgasrückzirkulationsvorrichtungen (AGR-Vorrichtungen) oder Ausrüstungsgegenstände zu verwenden. Auch wo ein mehrfaches Einspritzereignis mit zwei Schüssen verwendet wird, beispielsweise bei niedrigen Motorbelastungen, ist es auch im Allgemeinen vorteilhaft und wünschenswert für die Zwecke der Emissionen, eine kleinere Brennstoffmenge dem Hauptschuss zuzuordnen, und eine größere Brennstoffmenge dem Ankerschuss zuzuordnen. Wie oben erwähnt kann eine Strategie mit geteilter Einspritzung mit einem kleineren Hauptschuss und einem größeren Ankerschuss bzw. Nachschuss daher Vorteile bezüglich der Abgasemissionen bieten, was verringerte Partikelemissionen und/oder verringerte NOx Emissionen bei relativ niedrigen Motorbelastungen mit einschließt, ohne zu einem Einspritzereignis mit drei Schüssen zu gehen.
  • Wenn zu viel Brennstoff dem Vorschuss zugeordnet ist, so dass sich dies 50% des Brennstoffes annähert, wird eine Steigerung der Kohlenwasserstoffe (HC) auftreten, wodurch unerwünschter Weise Emissionen gesteigert werden. Um eine erwünschte Kompression- bzw. Verdichtungszündung zu erreichen ist es noch weiterhin auch wünschenswert, dass der Vorschuss genügend Brennstoff haben sollte, der damit assoziiert ist, damit eine Vorzündung durch Verdichtung und ohne Verwendung eines Funken auftritt.
  • Wie hier verwendet ist die Motorlast die Menge an Arbeit, die von dem Motor zu einem speziellen Zeitpunkt ausgeführt ist, und ist allgemein bezüglich der Nennmotorbelastung oder der Arbeitskapazität definiert. Die Motorbelastung kann durch eine große Vielzahl von unterschiedlichen Verfahren gemessen werden, die in der Technik bekannt sind, wie beispielsweise durch Anwendung der gesamten Menge des Brennstoffes, die zum Motor für eine spezielle Aufgabe oder für einen Arbeitsvorgang geliefert wird, als Anzeige für die Motorbelastung. Das Motordrehmoment und die Drosselposition bzw. Gaspedalsposition können genauso als Anzeige zur Messung der Motorbelastung verwendet werden.
  • Die Einspritzung von Brennstoff in einen Motorzylinder gemäß den Lieferungstechniken, die oben besprochen wurden, hat bessere Verbrennungscharakteristiken während des Verbrennungsprozesses zur Folge, was zu einem besseren Brennstoffmanagement, zur besseren Emissionssteuerung und zu niedrigeren Geräuschpegeln führt.
  • Die tatsächliche Zeitsteuerung der Brennstoffeinspritzung an ist abhängig von der Einrichtung. Beispielsweise kann bei einem Ausführungsbeispiel der dritte Brennstoffschuss oder Ankerschuss ungefähr 0,20 bis 0,75 ms nach dem zweiten Brennstoffschuss auftreten. Jedoch ist diese Zeitverzögerung abhängig von der Einrichtung und wird beträchtlich abhängig von der Drehzahl des Motors variieren. Beispielsweise wird ein Motor mit einer maximalen Nennmotordrehzahl im unteren Drehzahlbereich eine andere tatsächliche Einspritzzeitsteuerung und Zeitsteuerungsverzögerung haben als ein Motor, der mit sehr hohen Drehzahlen laufen kann, beispielsweise 4000 U/min und darüber. Daher sind die vorgesehenen Zeitsteuerbeziehungen, wie beispielsweise jene, die in 5 veranschaulicht sind, für Beispielszwecke vorgesehen und werden teilweise abhängig von der verwendeten Motoreinrichtung variieren.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Die Verwendung eines Einspritzungsverfahrens und eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung sieht eine bessere Emissionssteuerung während variierender Motorbetriebsbedingungen vor, wie oben erklärt. Obwohl die spezielle Einspritzwellenform für die Lieferung von mehreren Brennstoffeinspritzung ein abhängig von den speziellen Motorbetriebsbedingungen variieren wird, kann das vorliegende System dynamisch den Zeitpunkt bestimmen, der mit jeder einzelnen Brennstoffeinspritzung assoziiert ist, weiter die Einspritzungsdauer und irgendwelche Verzögerungen zwischen den Einspritzungen und die Verschiebung des Zylinderkolbens relativ zum Beginn von jeder Einspritzung ungeachtet der Art der elektronisch gesteuerten Brennstoffeinspritzvorrichtungen oder der digital gesteuerten Ventile oder des verwendeten Common-Rail-Brennstoffsystems, ungeachtet der Art des verwendeten Motors und ungeachtet der Art des verwendeten Brennstoffes. In dieser Hinsicht können geeignete Brennstoffkarten bzw. Kennfelder mit Beziehung auf den Rail- oder Einspritzdruck, die Motordrehzahl, die Motorbelastung, die Zeitdauer der Voreinspritzung/Haupteinspritzung/Ankereinspritzung, die Brennstoffmenge der Voreinspritzung/Haupteinspritzung/Ankereinspritzung, die Ankerzeitverzögerung und andere Parameter in dem elektronischen Steuermodul 56 zur Anwendung während aller Betriebsbedingungen des Motors gespeichert sein oder in anderer Weise einprogrammiert sein. Diese Betriebskarten, Tabellen und/oder mathematischen Gleichungen, die in dem programmierbaren Speicher des elektronischen Steuermoduls gespeichert sind, bestimmen und steuern die verschiedenen Parameter, die mit den geeigneten mehrfachen Einspritzereignissen assoziiert sind, um eine erwünschte Emissionssteuerung zu erreichen.
  • Es sei auch bemerkt, dass die speziellen Umgebungsbedingungen, unter denen der Motor arbeiten wird, die Menge der Emissionen beeinflussen werden, die von dem Motor erzeugt werden. Wenn sich die Umgebungsbedingungen verändern, werden dies auch die Motoremissionen tun. Als eine Folge können die mehrfachen Brennstoffeinspritzereignisse eingestellt werden müssen, um die Motoremissionen innerhalb erwünschter Grenzen basierend auf den Umgebungsbedingungen zu halten. Diese Einstellungen können Einstellungen an dem Voreinspritzzeitpunkt und der Voreinspritzmenge, an dem Haupteinspritzzeitpunkt und der Haupteinspritzmenge, an der Verzögerung zwischen den Vor- und Haupteinspritzungen und an der Verzögerung zwischen den Haupt- und Ankereinspritzungen aufweisen, wobei alle davon vorzugsweise erreicht werden, während man die allgemeine Beziehung und Strategie bezüglich der Brennstoffmenge unter den jeweiligen Brennstoffschüssen aufrechterhält, wie oben besprochen. Umgebungsbedingungen können überwacht werden durch Vorsehen und Anschließen von geeigneten Sensoren an dem elektronischen Steuermodul 56. Eine große Höhe oder kalte Startbedingungen sind Beispiele von Umgebungsbedingungen, die Emissionen beeinflussen können, und die erfordern können, dass das elektronische Steuermodul 56 die Parameter der mehrfachen Brennstoffeinspritzereignisse eingestellt.
  • Es sei auch bemerkt, dass der Brennstoffeinspritzsprühwinkel, die Ventilbetätigung, die mit den Zylinder assoziiert ist, und andere Einspritzvorrichtung/Kolben/Zylinder-Charakteristiken modifiziert werden können, um einen engen Brennstoffsprühwinkel zu erreichen, um weiter sicher zu stellen, dass der Vorbrennstoff genauso wie der Hauptbrennstoff und/oder der Ankerbrennstoff nicht direkt auf die Zylinderwände gesprüht wird, wodurch weiter die Emissionssteuerung verbessert wird. Da eine gleichförmigere und größere Flammenfront durch Lieferung des Vorschusses während des Einlasshubes erzeugt wird, kann noch weiterhin die Einleitung der Haupt- und/oder Ankerschüsse in einem engeren Sprühwinkel genauso nicht so wichtig sein, wie in der Vergangenheit, und zwar wegen den besseren Verbrennungscharakteristiken.
  • Das Abteilen des Vorbrennstoffschusses von dem Haupt- und/oder Ankerbrennstoffschuss, wie von der vorliegenden Erfindung gelehrt, hat den zusätzlichen Vorteil, eine Gegenwirkung oder Überlappung zwischen dem Vorschuss und dem Haupt- und/oder Ankerschuss innerhalb eines einzigen Einspritzereignisses zu verhindern. Dies ist eine programmierte Art und Weise zur Verringerung der hydraulischen und mechanischen Gegenwirkungen zwischen Brennstoffschüssen, wodurch weiter sichergestellt wird, dass die erwünschte Brennstoffmenge geliefert wird. Wenn beispielsweise der Vorschuss zu einem Zylinder während des Einlasshubes geliefert wird, können der Haupt- und/oder Ankerschuss zu einem weiteren Zylinder kurz danach geliefert werden. Diese Abfolge kann in das elektronische Steuermodul 56 einprogrammiert sein. Dies setzt sich um in Fenster einer Kolbenverschiebung, die mit jedem Zylinder für jeden der jeweiligen Brennstoffeinspritzschüsse assoziiert sind. Diese zugeordneten Fenster für die jeweiligen Schüsse können dynamisch fliegend gewechselt werden, und zwar basierend auf der Programmierung, die mit dem elektronischen Steuermodul 56 assoziiert ist. Wegen dieser programmierten Trennung kann tatsächlich die Ratenformung der Gruppe aus Hauptbrennstoffschuss und Ankerbrennstoffschuss bzw. Nachbrennstoffschuss genauso nicht so wichtig sein, und zwar aufgrund der gleichförmigeren Vorbrennstoff Flammendfront, die von der vorliegenden Erfindung erreicht wird. Dies hat eine verbesserte Zeitsteuerung und eine verbesserte Genauigkeit der gelieferten Brennstoffmenge zur Folge. Andere Vorteile werden genauso erkenntlich und vorhersagbar.
  • Obwohl das Brennstoffsystem 10, dass in 1 veranschaulicht ist, als ein repräsentatives System mit sechs Einspritzvorrichtungen gezeigt worden ist, sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung in Brennstoffeinspritzsystemen vorgesehen werden könnte, die irgendeine Anzahl von Brennstoffeinspritzvorrichtungen aufweisen, genauso wie sowohl hydraulisch betätigte als auch mechanisch betätigte elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzeinheiten, genauso wie in einem strömungsmittelaktivierten Common-Rail-Brennstoffsystem. Wo mechanisch betätigte, elektronisch gesteuerte Brenn stoffeinspritzvorrichtungen verwendet werden, wird die Rail oder Sammelleitung 36 in 1 typischerweise durch einen mechanischen Bestätigungsmechanismus ersetzt, um zu bewirken, dass jede Einspritzvorrichtung Brennstoff unter Druck setzt, wie beispielsweise die Mechanismen, die in US 5 947 380 A und in US 5 407 131 A veranschaulicht sind. Andere Mechanismen, um diese Aufgabe zu erreichen, sind genauso bekannt und verfügbar.
  • Wie es aus der vorangegangenen Beschreibung offensichtlich wird, sind gewisse Aspekte der vorliegenden Erfindung nicht durch die speziellen Details der hier veranschaulichten Beispiele eingeschränkt, und es wird daher in Betracht gezogen, dass andere Modifikationen und Anwendungen oder äquivalente Ausführungen davon dem Fachmann offensichtlich werden. Es ist entsprechend beabsichtigt, dass die Ansprüche alle diese Modifikationen und Anwendungen abdecken sollen, die nicht vom Umfang der vorliegenden Erfindung abweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.

Claims (16)

  1. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) zur Einspritzung von Brennstoff in einen Zylinder eines Motors (12) während eines Brennstoffeinspritzereignisses, wobei der Zylinder einen Kolben (76) besitzt, der darin über eine Vielzahl von Kolbenhüben bewegbar ist und eine elektronisch gesteuerte Brennstoffeinspritzvorrichtung (14) besitzt, die damit assoziiert ist, wobei das Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) Folgendes aufweist: eine elektronische Steuervorrichtung (56), die mit der Brennstoffeinspritzvorrichtung (14) gekoppelt ist; mindestens einen Sensor (58), der mit der Steuervorrichtung (56) gekoppelt ist, um mindestens ein Signal (51) darin einzugeben, welches eine Betriebsbedingung des Motors (12) darstellt; wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um ein Brennstoffeinspritzsignal (510) an die Brennstoffeinspritzvorrichtung (14) auszugeben, um eine Vielzahl von ersten (60), von zweiten (62) und von dritten Brennstoffschüssen (64) an den Zylinder während eines Brennstoffeinspritzereignisses basierend auf dem mindestens einen Sensorsignal (51) zu liefern; wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um eine gesamte Brennstoffmenge, die in den Motorzylinder während des Brennstoffeinspritzereignisses eingespritzt werden soll, zwischen einer Vielzahl von Brennstoffschüssen so aufzuteilen, dass die Brennstoffmenge des ersten Schusses (60) größer ist als die Brennstoffmenge des zweiten Schusses (62), jedoch geringer als die Brennstoffmenge des dritten Schusses (64); und wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um den ersten Brennstoffschuss (60) während des Einlasshubes zu liefern, und wobei der erste Schuss (60) vor dem zweiten Schuss (62) eingespritzt wird, und wobei der dritte Schuss (64) in der Reihenfolge nach dem zweiten Schuss (62) kommt.
  2. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 1, wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um 5% bis 40% der gesamten Brennstoffmenge, die während des Brennstoffeinspritzereignisses einzuspritzen ist, an den ersten Brennstoffschuss (60) zu liefern.
  3. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um den ersten Brennstoffschuss (60) zu liefern, wenn der Zylinderkolben (76) nahe dem oberen Totpunkt während des Einlasshubes positioniert ist.
  4. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um einen zweiten Brennstoffschuss (62) zu liefern, wenn der Zylinderkolben (76) nahe dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes positioniert ist.
  5. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um einen dritten Brennstoffschuss (64) zu liefern, wenn der Zylinderkolben (76) nahe dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes ist.
  6. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung (56) betreibbar ist, um einen dritten Brennstoffschuss (64) zu liefern, wenn der Zylinderkolben (76) nahe dem oberen Totpunkt während des Leistungshubes positioniert ist.
  7. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Brennstoffschuss (60) während des Kompressionshubes verbrennt, und wobei der zweiten Brennstoffschuss (62) in die Flammenfront geliefert wird, die durch die Verbrennung des ersten Brennstoffschusses (60) gebildet wird.
  8. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 5, wobei der ers te Brennstoffschuss (60) während des Kompressionshubes zündet, und wobei der dritte Brennstoffschuss (64) in die Flammenfront geliefert wird, die durch die Zündung des ersten Brennstoffschusses (60) gebildet wird.
  9. Brennstoffeinspritzsteuersystem (10) nach Anspruch 4, wobei der zweite Brennstoffschuss (62) geliefert wird, wenn der Zylinderkolben (76) in einem Bereich von ungefähr 30° vor dem oberen Totpunkt bis ungefähr 30° nach dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes positioniert ist.
  10. Verfahren zur Lieferung eines ersten Brennstoffschusses (60), eines zweiten Brennstoffschusses (62) und eines dritten Brennstoffschusses (64) an einem Zylinder eines Motors (12) während eines speziellen Brennstoffeinspritzereignisses, wobei die Brennstoffeinspritzung durch eine Brennstoffeinspritzvorrichtung (14) vorgesehen wird, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Abfühlen einer Motordrehzahl; Einrichten einer Motorbelastung; Bestimmung der Brennstoffmenge, die mit jeweils dem ersten Brennstoffschuss (60), dem zweiten Brennstoffschuss (62) und dem dritten Brennstoffschuss (64) assoziiert ist, so dass die Brennstoffmenge des ersten Schusses (60) größer ist als die Brennstoffmenge des zweiten Schusses (62), jedoch geringer als die Brennstoffmenge des dritten Schusses (64); Lieferung eines Brennstoffeinspritzsignals an die Brennstoffeinspritzvorrichtung (14), welches den ersten Brennstoffschuss (60), den zweiten Brennstoffschuss (62) und den dritten Brennstoffschuss (64) darstellt; und Liefern des ersten Brennstoffschusses (60) während des Einlasshubes.
  11. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Brennstoffschuss (60) geliefert wird, wenn der Zylinderkolben (76) nahe dem oberen Totpunkt während des Einlasshubes verschoben wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der erste Brennstoffschuss (60) während des Kompressionshubes verbrennt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der zweite Brennstoffschuss (62) geliefert wird, wenn der Zylinderkolben (76) nahe dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes positioniert ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der zweiten Brennstoffschuss (62) geliefert wird, wenn der Zylinderkolben (76) in einem Bereich von ungefähr 30° vor dem oberen Totpunkt bis ungefähr 30° nach dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes positioniert ist.
  15. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der dritte Brennstoffschuss 64 geliefert wird, wenn der Zylinderkolben (76) nahe dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes positioniert ist.
  16. Verfahren nach Anspruch 11, wobei der dritte Brennstoffschuss (64) geliefert wird, wenn der Zylinderkolben (76) in einem Bereich zwischen ungefähr 8° vor dem oberen Totpunkt bis ungefähr 18° nach dem oberen Totpunkt während des Kompressionshubes positioniert ist.
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