EP1386075B1 - Method of operating a direct fuel injected internal combustion engine - Google Patents

Method of operating a direct fuel injected internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
EP1386075B1
EP1386075B1 EP02717946A EP02717946A EP1386075B1 EP 1386075 B1 EP1386075 B1 EP 1386075B1 EP 02717946 A EP02717946 A EP 02717946A EP 02717946 A EP02717946 A EP 02717946A EP 1386075 B1 EP1386075 B1 EP 1386075B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
injection
internal combustion
combustion engine
spark
ignition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02717946A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1386075A1 (en
Inventor
Manfred Vogel
Werner Herden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1386075A1 publication Critical patent/EP1386075A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1386075B1 publication Critical patent/EP1386075B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/3011Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P3/00Other installations
    • F02P3/02Other installations having inductive energy storage, e.g. arrangements of induction coils
    • F02P3/04Layout of circuits
    • F02P3/045Layout of circuits for control of the dwell or anti dwell time
    • F02P3/0453Opening or closing the primary coil circuit with semiconductor devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P9/00Electric spark ignition control, not otherwise provided for
    • F02P9/002Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression
    • F02P9/007Control of spark intensity, intensifying, lengthening, suppression by supplementary electrical discharge in the pre-ionised electrode interspace of the sparking plug, e.g. plasma jet ignition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder

Definitions

  • the present invention relates to a method for Operating a direct injection gasoline engine in particular a motor vehicle. at The process is gasoline in a combustion chamber of the Internal combustion engine injected directly and a spark in ignited the combustion chamber.
  • the invention also relates to a storage element for a Control unit of a direct-injection gasoline internal combustion engine in particular a motor vehicle.
  • a storage element for a Control unit of a direct-injection gasoline internal combustion engine in particular a motor vehicle.
  • On the memory element is a computer program stored, that on a computing device, especially on one Microprocessor, is executable.
  • the memory element is for example as a read-only memory, a random access memory or formed as a flash memory.
  • the present invention further relates to Computer program running on a computing device, in particular on a microprocessor, is executable.
  • the invention relates to a control device for a direct injection gasoline engine in particular of a motor vehicle.
  • the control unit is used for control the injection of gas into a combustion chamber of the Brennkraftmaschine.und the ignition of a spark in the Combustion chamber.
  • Direct injection gasoline engines become gasoline directly into the combustion chamber of a cylinder Internal combustion engine injected. That in the combustion chamber compressed gasoline-air mixture is subsequently passed through Igniting a spark ignited in the combustion chamber. The Volume of ignited gasoline-air mixture expands explosive and displaces one in the cylinder. and movable piston in motion. The back and forth Movement of the piston is on a crankshaft Internal combustion engine transmitted.
  • Direct injection internal combustion engines can be used in operated different modes.
  • Shift mode known, the especially for smaller loads.
  • second mode is a so-called.
  • Homogenous operation known, the for larger, applied to the internal combustion engine loads is used.
  • the different operating modes differ in particular in the injection time and the duration of injection as well as in the ignition time.
  • the gasoline during the Compression phase of the internal combustion engine in the combustion chamber so injected that at the time of ignition a cloud of fuel in the immediate vicinity of a Spark plug is located.
  • This injection can be on done in different ways. So it is possible that the injected fuel cloud already during or immediately after injection at a spark plug is located and ignited by this. It is the same possible that the injected fuel cloud by a Charge movement led to the spark plug and then only is ignited. There is none for both combustion processes uniform fuel distribution in the combustion chamber, but a layer charge.
  • the advantage of the shift operation is that with a very small amount of fuel the adjacent smaller ones Loads from the internal combustion engine can be executed. However, larger loads can not by the Shift operation can be met.
  • Homogenous operation corresponds approximately to the operation of Internal combustion engines, in which conventional manner Fuel is injected into the intake manifold. If necessary can even with smaller loads of homogeneous operation be used.
  • a throttle in a to the Combustion chamber leading intake manifold wide open and the Burning is essentially only through the Controlled fuel mass and / or controlled regulated.
  • the throttle valve In homogeneous operation, the throttle valve is in Depending on the requested moment closed and the fuel mass to be injected is in Dependent on the intake air mass controlled and / or regulated.
  • the present invention is therefore the task underlying the safe and reliable inflammation of a Gasoline-air mixture in a combustion chamber of a direct injection internal combustion engine at a relative low ignition voltage with a spark plug with a allow significantly increased electrode spacing.
  • the invention proposes starting of the method of operating a direct injection Gasoline internal combustion engine of the type mentioned above, that the spark ignited before the start of the injection and a spark duration until beyond the end of the injection stops out.
  • the spark becomes such an early one Time ignited that the voltage applied to the spark plug Ignition voltage despite a large electrode gap because of the then still relatively low density in the Combustion chamber is sufficient.
  • the piston is still relatively far from removed his top dead center and in the combustion chamber contained volume is not very strong yet compressed. The spark will then be up over the end of the after that injection. Because the Firing voltage of a spark plug significantly lower than that Ignition voltage is sufficient, the voltage applied to the spark plug conventional voltage of about 30 kV despite the significant increased spark gap to the spark strengthen and then burn with increasing density to let.
  • the for the combustion of the gasoline-air mixture Required temperature will not be within the shortest time Time, due to a short-term spark applied. Rather, the required accumulates Ignition energy over a longer period of time, namely from the ignition of the spark before the beginning of the Injection until reaching the "physical" Time range following the end of the injection.
  • the internal combustion engine in one Shift mode is operated. Furthermore, will suggested that the internal combustion engine beamed is operated. Additional information about that spray-guided BDE combustion process can the "Automotive Handbook / Bosch" 22nd ed., Springer-Verlag, 1998, p. 369. To this Publication is expressly referred to.
  • the Spark duration lasts until the geometric end of a Injection jet has passed the ignition point.
  • this Further education takes into account the fact that the Gasoline-air mixture can only blow through successfully, when the radiant end is lit. When the radiant one the ignition point has happened can, for example.
  • a in the combustion chamber projecting ion current probe can be determined.
  • the "Kraftfahrisches Taschenbuch / Bosch", op. cit., p. 442 be removed. On this publication will be expressly referred to.
  • Memory element used for a control unit direct injection gasoline engine in particular a motor vehicle is provided. It is on the Memory element stored on a computer program a computing device, especially on a microprocessor, executable and for the execution of the invention Method is suitable. In this case, so will the Invention by a stored on the memory element Computer program realized, so this with the Computer program provided memory element in the same Way the invention represents as the method, to whose Execution the computer program is suitable.
  • Memory element may in particular an electrical Storage medium are used, for example, a read-only memory, a random access memory or a flash memory.
  • the invention also relates to a computer program of of the type mentioned in the introduction method according to the invention is suitable when it is on the Calculator expires. It is particularly preferred if the computer program on a storage element, especially on a flash memory, is stored.
  • control unit for a direct injection gasoline engine of the beginning mentioned type proposed that the control unit a Ignition of the spark before the start of the injection and a radio duration beyond the end of the injection causes.
  • FIG. 1 is a direct injection according to the invention Gasoline internal combustion engine 1 of a motor vehicle shown in which a piston 2 in a cylinder 3 hin- and is movable.
  • the cylinder 3 is mit.einem combustion chamber 4 provided, inter alia, by the piston 2, a Inlet valve 5 and an exhaust valve 6 is limited.
  • the intake valve 5 is an intake pipe 7 and with the Exhaust valve coupled to an exhaust pipe 8.
  • a rotatable throttle valve 11th accommodated, via the intake pipe 7 air supplied is.
  • the amount of air supplied depends on the Angular position of the throttle valve 11.
  • a catalyst 12 the cleaning of the by the combustion of the fuel-air mixture resulting exhaust gases used.
  • the piston 2 is due to the combustion of the fuel-air mixture 4 in a float, the is transmitted to a crankshaft, not shown, and on this a torque exerts.
  • a control unit 18 for controlling and / or regulating the direct injection internal combustion engine 1 is of Input signals 19 acted upon by means of sensors measured operating variables of the internal combustion engine 1 represent.
  • the controller 18 with a Air mass sensor, a lambda sensor, a speed sensor and the like connected.
  • the control unit 18 connected to an accelerator pedal sensor, which is a signal This creates the position of one of a driver operable accelerator pedal and thus the requested Indicates torque.
  • the controller 18 generates Output signals 20, with which via actuators or
  • the control unit 18 with the injection valve. 9 (Control signal EW), the spark plug 10 (control signal ZV), the Throttle valve 11 and the like connected and generates the necessary for their control signals.
  • the controller 18 is provided to the Control operating variables of the internal combustion engine 1 and / or to regulate.
  • the injection valve 9 in the Combustion chamber 4 injected fuel mass of the Control unit 18, in particular with regard to a small Fuel consumption, low pollutant development and / or a low level of noise control and / or regulated.
  • the control unit 18 with a Microprocessor 21, which in a flash memory 22 has saved a computer program that is suitable is to perform said control and / or regulation and the invention explained in detail below Perform procedure.
  • the internal combustion engine 1 of FIG. 1 may be in a plurality operated different modes. That's the way it is possible, the internal combustion engine 1 in a homogeneous operation, a shift operation, a homogeneous lean operation or to operate like.
  • homogeneous operation the fuel during the intake phase of the injection valve 9 directly in the combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 is injected. Of the Fuel is thus still largely until the ignition swirled, so that in the combustion chamber 4 a substantially homogeneous fuel-air mixture is formed. That too generating moment is essentially about the Position of the throttle valve 11 from the controller 18th set.
  • the operating variables the internal combustion engine 1 controlled and / or regulated that lambda 1. The homogeneous operation is especially used at full load.
  • the homogeneous lean operation largely corresponds to the Homogenous operation, however, it will set the lambda to a value set greater than 1.
  • the fuel during the Compression phase of the injection valve 9 directly into the Combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 injected.
  • the throttle valve 11 may, apart of requirements z. B. an exhaust gas recirculation and / or a tank vent completely open and the Internal combustion engine 1 to be operated entschrosselt. The moment to be generated becomes extensive during shift operation adjusted via the fuel mass. With the Shift operation, the internal combustion engine 1 in particular be operated at idle and at partial load.
  • the injection valve 9 is centric to the Burner trough 23 is arranged and has a 6- to 8-hole nozzle on. Through the combustion chamber 23 and the particular trained injection valve 9 may be a jet-guided Burning process can be realized.
  • the internal combustion engine 1 is operated in shift mode.
  • the gasoline-air mixture is immediately before the exit of the injection valve 9, so at the beam root, detonated.
  • the spark plug 10 has On electrodes, between which after ignition of the Spark plug 10 forms a spark gap. Of the Electrode distance is a few millimeters, and is thus significantly above the usual electrode distance of about 1 mm.
  • the relatively large electrode spacing has the Advantage that in an injection valve 9 with a Multi-hole nozzle many individual beams are ignited together or that across the jet root of a gasoline injection jet 51 (see Figure 4) can be ignited.
  • Fig. 4 is an injection nozzle 52 of the injection valve 9 and the injected into the combustion chamber 4 gasoline injection jet 51 is shown with its geometric beam end 50.
  • the Spark gap is located in the area of the jet root.
  • the spark plug 10 is so from the controller 18 controlled that a spark before the start of gasoline injection is ignited and the spark gap at least until the geometric end of radiation 50 (cf. 4) of the injection jet 51 passes the spark gap Has.
  • Fig. 3 the timing of the method of Fig. 2 is shown.
  • 40 of the injection curve with the ignition timing 42 and 43 denotes an angular position ° CA of the crankshaft of the internal combustion engine 1.
  • the spark duration of the spark is 44 and the duration of injection 45.
  • t phy which is closely coupled to the end 41 of the injection 45, is decisive for a successful ignition of the gasoline-air mixture.
  • the gasoline-air mixture can burn through successfully only when the geometric beam end 50 (see Fig. 4) is ignited.
  • the "physical" time range t phy must be covered by the burning time 44 of the spark gap, which is also the case in the method according to the invention.
  • a relatively small influence on the combustion of the gasoline-air mixture has the beginning and end of the burning time 44, ie whether the spark is ignited much earlier than the physical time range t phy or the spark gap burns until much later.
  • the relatively long burning time 44 has an advantageous effect on the ignition voltage for the spark plug 10.
  • a relatively high ignition voltage of, for example, 50 kV or more which rests only briefly on the spark plug 10
  • a much lower voltage of, for example, 25 to 30 kV is sufficient to ignite the spark.
  • the lower burning voltage typically ⁇ 2 KV but is for a longer period at the spark plug 10th
  • Ignition systems are particular to the present invention advantageous in which the burning time 44 of the spark or the spark gap is controllable.
  • ignition systems are, for example, Pulszugzündonne, Pulszugzündungen with Energy transfer in the charging phase, AC ignitions or RF ignitions.
  • Fig. 2 is a flow chart of an inventive Process illustrated.
  • the procedure starts in one Function block 30.
  • a function block 31 is a Spark ignited from the spark plug 10 and burning held.
  • a function block 32 is gasoline in the Combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 injected.
  • the burning time 44 of FIG Spark gap ended.
  • it is waited until a geometrical end 50 of the injection jet 51 (cf. Fig. 4) has passed the ignition.
  • one Function block 34 then becomes the inventive method completed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird Benzin in einen Brennraum der Brennkraftmaschine direkt eingespritzt und ein Zündfunke in dem Brennraum gezündet.The present invention relates to a method for Operating a direct injection gasoline engine in particular a motor vehicle. at The process is gasoline in a combustion chamber of the Internal combustion engine injected directly and a spark in ignited the combustion chamber.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Speicherelement für ein Steuergerät einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Auf dem Speicherelement ist ein Computerprogramm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist. Das Speicherelement ist bspw. als ein Read-Only-Memory, ein Random-Access-Memory oder als ein Flash-Memory ausgebildet.The invention also relates to a storage element for a Control unit of a direct-injection gasoline internal combustion engine in particular a motor vehicle. On the memory element is a computer program stored, that on a computing device, especially on one Microprocessor, is executable. The memory element is for example as a read-only memory, a random access memory or formed as a flash memory.

Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist.The present invention further relates to Computer program running on a computing device, in particular on a microprocessor, is executable.

Schließlich betrifft die Erfindung ein Steuergerät für eine direkteinspritzende Benzin-Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät dient zur Steuerung der Einspritzung von Benzin in einen Brennraum der Brennkraftmaschine.und der Zündung eines Zündfunkens in dem Brennraum.Finally, the invention relates to a control device for a direct injection gasoline engine in particular of a motor vehicle. The control unit is used for control the injection of gas into a combustion chamber of the Brennkraftmaschine.und the ignition of a spark in the Combustion chamber.

Stand der TechnikState of the art

Bei aus dem Stand der Technik bekannten direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschinen wird Benzin direkt in den Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine eingespritzt. Das in dem Brennraum komprimierte Benzin-Luft-Gemisch wird anschließend durch Zünden eines Zündfunkens in dem Brennraum entzündet. Das Volumen des entzündeten Benzin-Luft-Gemisches dehnt sich explosionsartig aus und versetzt einen in dem Zylinder hin- und herbewegbaren Kolben in Bewegung. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens wird auf eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine übertragen.In known from the prior art Direct injection gasoline engines become gasoline directly into the combustion chamber of a cylinder Internal combustion engine injected. That in the combustion chamber compressed gasoline-air mixture is subsequently passed through Igniting a spark ignited in the combustion chamber. The Volume of ignited gasoline-air mixture expands explosive and displaces one in the cylinder. and movable piston in motion. The back and forth Movement of the piston is on a crankshaft Internal combustion engine transmitted.

Direkteinspritzende Brennkraftmaschinen können in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Als eine erste Betriebsart ist ein sog. Schichtbetrieb bekannt, der insbesondere bei kleineren Lasten verwendet wird. Als eine zweite Betriebsart ist ein sog. Homogenbetrieb bekannt, der bei größeren, an der Brennkraftmaschine anliegenden Lasten zur Anwendung kommt. Die verschiedenen Betriebsarten unterscheiden sich insbesondere in dem Einspritzzeitpunkt und der Einspritzdauer sowie in dem Zündzeitpunkt.Direct injection internal combustion engines can be used in operated different modes. As one first mode is a so-called. Shift mode known, the especially for smaller loads. As one second mode is a so-called. Homogenous operation known, the for larger, applied to the internal combustion engine loads is used. The different operating modes differ in particular in the injection time and the duration of injection as well as in the ignition time.

Im Schichtbetrieb wird das Benzin während der Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine in den Brennraum derart eingespritzt, dass sich im Zeitpunkt der Zündung eine Kraftstoffwolke in unmittelbarer Umgebung einer Zündkerze befindet. Diese Einspritzung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So ist es möglich, dass die eingespritzte Kraftstoffwolke sich bereits während bzw. unmittelbar nach der Einspritzung bei der Zündkerze befindet und von dieser entzündet wird. Ebenfalls ist es möglich, dass die eingespritzte Kraftstoffwolke durch eine Ladungsbewegung zu der Zündkerze geführt und dann erst entzündet wird. Bei beiden Brennverfahren liegt keine gleichmäßige Kraftstoffverteilung in dem Brennraum vor, sondern eine Schichtladung.In shift operation, the gasoline during the Compression phase of the internal combustion engine in the combustion chamber so injected that at the time of ignition a cloud of fuel in the immediate vicinity of a Spark plug is located. This injection can be on done in different ways. So it is possible that the injected fuel cloud already during or immediately after injection at a spark plug is located and ignited by this. It is the same possible that the injected fuel cloud by a Charge movement led to the spark plug and then only is ignited. There is none for both combustion processes uniform fuel distribution in the combustion chamber, but a layer charge.

Der Vorteil des Schichtbetriebs liegt darin, dass mit einer sehr geringen Kraftstoffmenge die anliegenden kleineren Lasten von der Brennkraftmaschine ausgeführt werden können. Größere Lasten können allerdings nicht durch den Schichtbetrieb erfüllt werden.The advantage of the shift operation is that with a very small amount of fuel the adjacent smaller ones Loads from the internal combustion engine can be executed. However, larger loads can not by the Shift operation can be met.

In dem für derartige große Lasten vorgesehenen Homogenbetrieb wird das Benzin während der Ansaugphase der Brennkraftmaschine eingespritzt, so dass eine Verwirbelung und damit eine Verteilung des Benzins in dem Brennraum noch vor der Zündung noch ohne Weiteres erfolgen kann. Insoweit entspricht der Homogenbetrieb in etwa der Betriebsweise von Brennkraftmaschinen, bei denen in herkömmlicher Weise Kraftstoff in das Ansaugrohr eingespritzt wird. Bei Bedarf kann auch bei kleineren Lasten der Homogenbetrieb eingesetzt werden.In which provided for such large loads Homogenous operation is the gasoline during the intake phase of the Internal combustion engine injected, causing a turbulence and thus a distribution of gasoline in the combustion chamber yet before the ignition can be done without further notice. in this respect Homogenous operation corresponds approximately to the operation of Internal combustion engines, in which conventional manner Fuel is injected into the intake manifold. If necessary can even with smaller loads of homogeneous operation be used.

Im Schichtbetrieb wird eine Drosselklappe in einem zu dem Brennraum führenden Ansaugrohr weit geöffnet und die Verbrennung wird im Wesentlichen nur durch die einzuspritzende Kraftstoffmasse gesteuert und/oder geregelt. Im Homogenbetrieb wird die Drosselklappe in Abhängigkeit von dem angeforderten Moment geöffnet bzw. geschlossen und die einzuspritzende Kraftstoffmasse wird in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse gesteuert und/oder geregelt.In stratified operation, a throttle in a to the Combustion chamber leading intake manifold wide open and the Burning is essentially only through the Controlled fuel mass and / or controlled regulated. In homogeneous operation, the throttle valve is in Depending on the requested moment closed and the fuel mass to be injected is in Dependent on the intake air mass controlled and / or regulated.

In beiden Betriebsarten, also im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb, wird die einzuspritzende Kraftstoffmasse zusätzlich in Abhängigkeit von einer Mehrzahl weiterer Betriebsgrößen auf einen im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung, Abgasreduzierung, Lärmverminderung und dergleichen optimalen Wert gesteuert und/oder geregelt. Die Steuerung und/oder Regelung ist dabei in den beiden Betriebsarten unterschiedlich.In both modes, ie in shift operation and in the Homogenous operation, the fuel mass to be injected additionally depending on a plurality of others Operating sizes on a with regard to Fuel saving, exhaust reduction, noise reduction and the like optimal value controlled and / or regulated. The control and / or regulation is in the two Operating modes different.

Bei strahlgeführten BDE-Brennverfahren im Schichtbetrieb ist es sinnvoll, unmittelbar vor einer Einspritzdüse, also an der Strahlwurzel, zu zünden. Das kann dadurch sicher erreicht werden, dass die Funkenstrecke einer Zündkerze im Bereich der Strahlwurzel angeordnet ist und der Zündfunke zu einem Zeitpunkt brennt, zu dem das geometrische Strahlende des eingespritzten Benzinstrahls die Funkenstrecke passiert. Da beim strahlgeführten BDE-Brennverfahren sehr spät eingespritzt wird, der Kolben sich also schon nahe des oberen Totpunktes befindet, ist die Dichte des in dem Brennraum befindlichen Benzin-Luft-Gemisches sehr hoch. Das hat einen hohen Zündspannungsbedarf, typischerweise etwa 25 kV bei einem Elektrodenabstand von 1 mm, zur Folge. Elektrodenabstände von deutlich mehr als 1 mm sind mit einer heute zur Verfügung stehenden Zündspannung von etwa 30 kV nicht realisierbar.In spray-guided BDE combustion processes in stratified operation it makes sense, just before an injection nozzle, so at the ray root, to ignite. This can be sure be achieved that the spark gap of a spark plug in the Area of the jet root is located and the spark burns at a time when the geometric Radiant of the injected gas jet the Spark gap happened. As with the spray-guided BDE combustion process injected very late, the piston itself that is already near top dead center, is the Density of the gasoline-air mixture in the combustion chamber very high. That has a high Ignition voltage requirement, typically about 25 kV at one Electrode distance of 1 mm, the result. electrode spacings of significantly more than 1 mm are with a today for Not available ignition voltage of about 30 kV realizable.

Es besteht jedoch insbesondere bei dem strahlgeführten BDE-Brennverfahren der Wunsch, Elektrodenabstände von deutlich mehr als 1 mm, z. B. von 5 mm oder mehr, realisieren zu können, um z. B. eine Vielzahl von Einzelstrahlen einer Mehrlochdüse gemeinsam oder um einmal quer durch die Strahlwurzel des Einspritzstahls zünden zu können. Derart große Elektrodenabstände würden zum Entzünden des Benzin-Luft-Gemisches jedoch Zündspannungen von deutlich mehr als 50 kV erfordern, die aus Gründen der Baugröße, des erforderlichen Isolationsaufwandes sowie der hohen Kosten nicht realisierbar sind. However, it exists in particular with the spray-guided BDE combustion process the desire to electrode distances of significantly more than 1 mm, z. B. of 5 mm or more, to realize can, for. B. a plurality of individual beams of a Multi-hole nozzle together or once across the Ignite the jet root of the injection steel. so large electrode distances would ignite the gasoline-air mixture However, ignition voltages of significantly more than 50 kV, which, for reasons of size, the required isolation effort and high costs are not feasible.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die sichere und zuverlässige Entzündung eines Benzin-Luft-Gemisches in einem Brennraum einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine bei einer relativ niedrigen.Zündspannung mit einer Zündkerze mit einem deutlich erhöhten Elektrodenabstand zu ermöglichen.The present invention is therefore the task underlying the safe and reliable inflammation of a Gasoline-air mixture in a combustion chamber of a direct injection internal combustion engine at a relative low ignition voltage with a spark plug with a allow significantly increased electrode spacing.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren zum Betreiben einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vor, dass der Zündfunke vor dem Beginn der Einspritzung gezündet und eine Funkendauer bis über das Ende der Einspritzung hinaus anhält.To solve this problem, the invention proposes starting of the method of operating a direct injection Gasoline internal combustion engine of the type mentioned above, that the spark ignited before the start of the injection and a spark duration until beyond the end of the injection stops out.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Erfindungsgemäß wird der Zündfunke zu einem so frühen Zeitpunkt gezündet, dass die an der Zündkerze anliegende Zündspannung trotz eines großen Elektrodenabstandes aufgrund der dann noch relativ niedrigen Dichte in dem Brennraum ausreicht. Zum Zeitpunkt der Zündung des Zündfunkens befindet sich der Kolben noch relativ weit von seinem oberen Totpunkt entfernt und das in dem Brennraum enthaltene Volumen ist noch nicht besonders stark komprimiert. Der Zündfunke wird dann bis über das Ende der danach erfolgenden Einspritzung hinaus brennen. Da die Brennspannung einer Zündkerze deutlich niedriger als die Zündspannung ist, reicht die an der Zündkerze anliegende herkömmliche Spannung von etwa 30 kV trotz des deutlich vergrößerten Elektrodenabstandes aus, um den Funken zu stärken und danach bei zunehmender Dichte brennen zu lassen.According to the invention, the spark becomes such an early one Time ignited that the voltage applied to the spark plug Ignition voltage despite a large electrode gap because of the then still relatively low density in the Combustion chamber is sufficient. At the time of ignition of the Zündfunkens the piston is still relatively far from removed his top dead center and in the combustion chamber contained volume is not very strong yet compressed. The spark will then be up over the end of the after that injection. Because the Firing voltage of a spark plug significantly lower than that Ignition voltage is sufficient, the voltage applied to the spark plug conventional voltage of about 30 kV despite the significant increased spark gap to the spark strengthen and then burn with increasing density to let.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass insbesondere bei einem strahlgeführten Brennverfahren im Schichtbetrieb der für eine erfolgreiche Entflammung des Benzin-Luft-Gemisches erforderliche "physikalische" Zeitbereich eng an das Ende der Einspritzung gekoppelt ist, da das Gemisch nur dann erfolgreich durchbrennen kann, wenn das Strahlende angezündet wird. Dies bedeutet, dass es lediglich wichtig ist, diesen "physikalischen" Zeitbereich von der Brenndauer des Zündfunkens abzudecken. Es ist jedoch ohne Bedeutung, wenn der Zündfunke deutlich früher gezündet wird oder bis deutlich später brennt. Die thermodynamisch relevante zeitliche Lage des Schwerpunkts der Verbrennung ist also insbesondere abhängig von dem Beginn und der Dauer der Einspritzung.According to the invention it has been recognized that, in particular a spray-guided combustion process in the shift operation of for a successful ignition of the gasoline-air mixture required "physical" time range close to the end the injection is coupled since the mixture only can burn through successfully when the radiant is lit. This means that it only matters is, this "physical" time range of the burning time to cover the spark. It is irrelevant, if the spark is ignited much earlier or until burns much later. The thermodynamically relevant temporal position of the center of gravity of the combustion is so depending in particular on the beginning and the duration of the Injection.

Die für die Verbrennung des Benzin-Luft-Gemisches erforderliche Temperatur wird nicht innerhalb kürzester Zeit, durch einen kurzzeitig anliegenden Zündfunken aufgebracht. Vielmehr akkumuliert sich die erforderliche Zündenergie über einen längeren Zeitraum hinweg, nämlich von der Zündung des Zündfunken vor dem Beginn der Einspritzung bis zum Erreichen des "physikalischen" Zeitbereichs im Anschluss an das Ende der Einspritzung.The for the combustion of the gasoline-air mixture Required temperature will not be within the shortest time Time, due to a short-term spark applied. Rather, the required accumulates Ignition energy over a longer period of time, namely from the ignition of the spark before the beginning of the Injection until reaching the "physical" Time range following the end of the injection.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine in einem Schichtbetrieb betrieben wird. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine strahlgeführt betrieben wird. Zusätzliche Informationen zu dem strahlgeführten BDE-Brennverfahren können dem "Kraftfahrtechnischen Taschenbuch/Bosch" 22. Aufl., Springer-Verlag, 1998, S. 369 entnommen werden. Auf diese Veröffentlichung wird ausdrücklich Bezug genommen.According to an advantageous embodiment of the invention is suggested that the internal combustion engine in one Shift mode is operated. Furthermore, will suggested that the internal combustion engine beamed is operated. Additional information about that spray-guided BDE combustion process can the "Automotive Handbook / Bosch" 22nd ed., Springer-Verlag, 1998, p. 369. To this Publication is expressly referred to.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Funkendauer anhält, bis das geometrische Ende eines Einspritzstrahls die Zündstelle passiert hat. Gemäß dieser Weiterbildung wird der Tatsache Rechnung getragen, dass das Benzin-Luft-Gemisch nur dann erfolgreich durchbrennen kann, wenn das Strahlende angezündet wird. Wann das Strahlende die Zündstelle passiert hat, kann bspw. mittels einer in den Brennraum ragenden Ionenstromsonde ermittelt werden. Weitere Informationen zu dem Ionenstrommessverfahren können dem "Kraftfahrtechnischen Taschenbuch/Bosch", aaO., S. 442 entnommen werden. Auf diese Veröffentlichung wird ausdrücklich Bezug genommen.According to another advantageous embodiment of The present invention proposes that the Spark duration lasts until the geometric end of a Injection jet has passed the ignition point. According to this Further education takes into account the fact that the Gasoline-air mixture can only blow through successfully, when the radiant end is lit. When the radiant one the ignition point has happened can, for example. By means of a in the combustion chamber projecting ion current probe can be determined. For more information on the ion current measurement method the "Kraftfahrisches Taschenbuch / Bosch", op. cit., p. 442 be removed. On this publication will be expressly referred to.

Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Speicherelements, das für ein Steuergerät einer direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Speicherelement ein Computerprogramm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Speicherelement abgespeichertes Computerprogramm realisiert, so dass dieses mit dem Computerprogramm versehene Speicherelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist. Als Speicherelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, bspw. ein Read-Only-Memory, ein Random-Access-Memory oder ein Flash-Memory.Of particular importance is the realization of the inventive method in the form of a Memory element used for a control unit direct injection gasoline engine in particular a motor vehicle is provided. It is on the Memory element stored on a computer program a computing device, especially on a microprocessor, executable and for the execution of the invention Method is suitable. In this case, so will the Invention by a stored on the memory element Computer program realized, so this with the Computer program provided memory element in the same Way the invention represents as the method, to whose Execution the computer program is suitable. When Memory element may in particular an electrical Storage medium are used, for example, a read-only memory, a random access memory or a flash memory.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm der eingangs genannten Art, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf dem Rechengerät abläuft. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Computerprogramm auf einem Speicherelement, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.The invention also relates to a computer program of of the type mentioned in the introduction method according to the invention is suitable when it is on the Calculator expires. It is particularly preferred if the computer program on a storage element, especially on a flash memory, is stored.

Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von dem Steuergerät für eine direkteinspritzende Benzin-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät eine Zündung des Zündfunkens vor dem Beginn der Einspritzung und eine Funkdauer bis über das Ende der Einspritzung hinaus veranlasst.As a further solution to the problem of the present Invention is based on the control unit for a direct injection gasoline engine of the beginning mentioned type proposed that the control unit a Ignition of the spark before the start of the injection and a radio duration beyond the end of the injection causes.

Schließlich wird als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend von der direkteinspritzenden Benzin-Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Zündanlage den Zündfunken vor dem Beginn der Einspritzung zündet und eine Funkendauer bis über das Ende der Einspritzung hinaus liefert.Finally, as yet another solution is the task the present invention, starting from the direct injection gasoline engine of the beginning mentioned type proposed that the ignition system Ignition spark ignites before the start of the injection and a Spark duration beyond the end of the injection supplies.

Zeichnungendrawings

Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es zeigen:

Figur 1
eine erfindungsgemäße direkteinspritzende BenzinBrennkraftmaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 2
ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
Figur 3
einen zeitlichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens aus Figur 2 in Abhängigkeit von einer Drehwinkelstellung °KW einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine; und
Figur 4
eine Düse eines Einspritzventils der Brennkraftmaschine aus Figur 1 und einen von dem Einspritzventil eingespritzten Einspritzstrahl.
Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated in the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing. Show it:
FIG. 1
a direct injection gasoline engine according to a preferred embodiment of the invention;
FIG. 2
a flow diagram of a method according to the invention according to a preferred embodiment;
FIG. 3
a timing of the inventive method of Figure 2 in response to a rotational angle position ° KW a crankshaft of the internal combustion engine; and
FIG. 4
a nozzle of an injection valve of the internal combustion engine of Figure 1 and an injected from the injection valve injection jet.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße direkteinspritzende Benzin-Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin- und herbewegbar ist. Der Zylinder 3 ist mit.einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Mit dem Einlassventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem Auslassventil ein Abgasrohr 8 gekoppelt.In Fig. 1 is a direct injection according to the invention Gasoline internal combustion engine 1 of a motor vehicle shown in which a piston 2 in a cylinder 3 hin- and is movable. The cylinder 3 is mit.einem combustion chamber 4 provided, inter alia, by the piston 2, a Inlet valve 5 and an exhaust valve 6 is limited. With the intake valve 5 is an intake pipe 7 and with the Exhaust valve coupled to an exhaust pipe 8.

Im Bereich des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6 ragen ein Einspritzventil 9 und eine Zündkerze 10 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Benzin in den Brennraum 4 eingespritzt werden. Mit der Zündkerze 10 kann das Benzin-Luft-Gemisch in dem Brennraum 4 entzündet werden.In the area of the intake valve 5 and the exhaust valve 6 protrude an injection valve 9 and a spark plug 10 in the Brennraum 4. About the injection valve 9, gasoline in the Combustion chamber 4 are injected. With the spark plug 10 can ignites the gasoline-air mixture in the combustion chamber 4 become.

In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entstehenden Abgase dient.In the intake pipe 7 is a rotatable throttle valve 11th accommodated, via the intake pipe 7 air supplied is. The amount of air supplied depends on the Angular position of the throttle valve 11. In the exhaust pipe 8 is housed a catalyst 12, the cleaning of the by the combustion of the fuel-air mixture resulting exhaust gases used.

Der Kolben 2 wird durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches 4 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, die auf eine nicht dargestellte Kurbelwelle übertragen wird und auf diese ein Drehmoment ausübt.The piston 2 is due to the combustion of the fuel-air mixture 4 in a float, the is transmitted to a crankshaft, not shown, and on this a torque exerts.

Ein Steuergerät 18 zur Steuerung und/oder Regelung der direkteinspritzenden Brennkraftmaschine 1 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Bspw. ist das Steuergerät 18 mit einem Luftmassensensor, einem Lambda-Sensor, einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden. Des Weiteren ist das Steuergerät 18 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden kann. Bspw. ist das Steuergerät 18 mit dem Einspritzventil 9 (Steuersignal EW), der Zündkerze 10 (Steuersignal ZV), der Drosselklappe 11 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.A control unit 18 for controlling and / or regulating the direct injection internal combustion engine 1 is of Input signals 19 acted upon by means of sensors measured operating variables of the internal combustion engine 1 represent. For example. is the controller 18 with a Air mass sensor, a lambda sensor, a speed sensor and the like connected. Furthermore, the control unit 18 connected to an accelerator pedal sensor, which is a signal This creates the position of one of a driver operable accelerator pedal and thus the requested Indicates torque. The controller 18 generates Output signals 20, with which via actuators or Steller the Behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced. For example. is the control unit 18 with the injection valve. 9 (Control signal EW), the spark plug 10 (control signal ZV), the Throttle valve 11 and the like connected and generates the necessary for their control signals.

Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Bspw. wird die von dem Einspritzventil 9 in den Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 18 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch, eine geringe Schadstoffentwicklung und/oder eine geringe Lärmverursachung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor 21 versehen, der in einem Flash-Memory 22 ein Computerprogramm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen und das nachfolgend im Detail erläuterte erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.Among other things, the controller 18 is provided to the Control operating variables of the internal combustion engine 1 and / or to regulate. For example. is the of the injection valve 9 in the Combustion chamber 4 injected fuel mass of the Control unit 18, in particular with regard to a small Fuel consumption, low pollutant development and / or a low level of noise control and / or regulated. For this purpose, the control unit 18 with a Microprocessor 21, which in a flash memory 22 has saved a computer program that is suitable is to perform said control and / or regulation and the invention explained in detail below Perform procedure.

Die Brennkraftmaschine 1 aus Fig. 1 kann in einer Vielzahl unterschiedlicher Betriebsarten betrieben werden. So ist es möglich, die Brennkraftmaschine 1 in einem Homogenbetrieb, einem Schichtbetrieb, einem homogenen Magerbetrieb oder dergl. zu betreiben. Im Homogenbetrieb wird der Kraftstoff während der Ansaugphase von dem Einspritzventil 9 direkt in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Der Kraftstoff wird dadurch bis zur Zündung noch weitgehend verwirbelt, so dass im Brennraum 4 ein im Wesentlichen homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Das zu erzeugende Moment wird dabei im Wesentlichen über die Stellung der Drosselklappe 11 von dem Steuergerät 18 eingestellt. Im Homogenbetrieb werden die Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 1 derart gesteuert und/oder geregelt, dass Lambda = 1 ist. Der Homogenbetrieb wird insbesondere bei Volllast angewendet.The internal combustion engine 1 of FIG. 1 may be in a plurality operated different modes. That's the way it is possible, the internal combustion engine 1 in a homogeneous operation, a shift operation, a homogeneous lean operation or to operate like. In homogeneous operation, the fuel during the intake phase of the injection valve 9 directly in the combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 is injected. Of the Fuel is thus still largely until the ignition swirled, so that in the combustion chamber 4 a substantially homogeneous fuel-air mixture is formed. That too generating moment is essentially about the Position of the throttle valve 11 from the controller 18th set. In homogeneous operation, the operating variables the internal combustion engine 1 controlled and / or regulated that lambda = 1. The homogeneous operation is especially used at full load.

Der homogene Magerbetrieb entspricht weitgehend dem Homogenbetrieb, es wird jedoch das Lambda auf einen Wert größer 1 eingestellt.The homogeneous lean operation largely corresponds to the Homogenous operation, however, it will set the lambda to a value set greater than 1.

Im Schichtbetrieb wird der Kraftstoff während der Verdichtungsphase von dem Einspritzventil 9 direkt in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Damit ist bei der Zündung durch die Zündkerze 10 kein homogenes Gemisch im Brennraum 4 vorhanden, sondern eine Kraftstoffschichtung. Die Drosselklappe 11 kann, abgesehen von Anforderungen z. B. einer Abgasrückführung und/oder einer Tankentlüftung vollständig geöffnet und die Brennkraftmaschine 1 damit entdrosselt betrieben werden. Das zu erzeugende Moment wird im Schichtbetrieb weitgehend über die Kraftstoffmasse eingestellt. Mit dem Schichtbetrieb kann die Brennkraftmaschine 1 insbesondere im Leerlauf und bei Teillast betrieben werden.In shift operation, the fuel during the Compression phase of the injection valve 9 directly into the Combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 injected. In order to is not homogeneous when ignited by the spark plug 10 Mixture in the combustion chamber 4 available, but a Fuel stratification. The throttle valve 11 may, apart of requirements z. B. an exhaust gas recirculation and / or a tank vent completely open and the Internal combustion engine 1 to be operated entschrosselt. The moment to be generated becomes extensive during shift operation adjusted via the fuel mass. With the Shift operation, the internal combustion engine 1 in particular be operated at idle and at partial load.

Zwischen den genannten Betriebsarten der Brennkraftmaschine 1 kann hin- und her- bzw. umgeschaltet werden. Derartige Umschaltungen werden von dem Steuergerät 18 durchgeführt.Between the mentioned operating modes of the internal combustion engine 1 can be switched back and forth. such Switches are performed by the controller 18.

An der Oberseite des Kolbens 2 ist eine Brennraummulde 23 vorgesehen. Das Einspritzventil 9 ist zentrisch zu der Brennraummulde 23 angeordnet und weist eine 6- bis 8-Loch-Düse auf. Durch die Brennraummulde 23 und das besonders ausgebildete Einspritzventil 9 kann ein strahlgeführtes Brennverfahren realisiert werden. Die Brennkraftmaschine 1 wird im Schichtbetrieb betrieben. Das Benzin-Luft-Gemisch wird unmittelbar vor dem Austritt des Einspritzventils 9, also an der Strahlwurzel, gezündet. Die Zündkerze 10 weist Elektroden auf, zwischen denen sich nach Zündung der Zündkerze 10 eine Funkenstrecke ausbildet. Der Elektrodenabstand beträgt einige Millimeter, und liegt somit deutlich oberhalb dem üblichen Elektrodenabstand von etwa 1 mm. Der relativ große Elektrodenabstand hat den Vorteil, dass bei einem Einspritzventil 9 mit einer Mehrlochdüse viele Einzelstrahlen gemeinsam gezündet werden können oder dass quer durch die Strahlwurzel eines Benzin-Einspritzstrahls 51 (vgl. Figur 4) gezündet werden kann. In Fig. 4 ist eine Einspritzdüse 52 des Einspritzventils 9 und der in den Brennraum 4 eingespritzte Benzin-Einspritzstrahl 51 mit seinem geometrischen Strahlende 50 dargestellt. Die Funkenstrecke ist im Bereich der Strahlwurzel angeordnet. Die Zündkerze 10 wird von dem Steuergerät 18 derart angesteuert, dass ein Zündfunke vor Beginn der BenzinEinspritzung gezündet wird und die Funkenstrecke zumindest so lange brennt, bis das geometrische Strahlende 50 (vgl. Figur 4) des Einspritzstrahls 51 die Funkenstrecke passiert hat.At the top of the piston 2 is a combustion bowl 23rd intended. The injection valve 9 is centric to the Burner trough 23 is arranged and has a 6- to 8-hole nozzle on. Through the combustion chamber 23 and the particular trained injection valve 9 may be a jet-guided Burning process can be realized. The internal combustion engine 1 is operated in shift mode. The gasoline-air mixture is immediately before the exit of the injection valve 9, so at the beam root, detonated. The spark plug 10 has On electrodes, between which after ignition of the Spark plug 10 forms a spark gap. Of the Electrode distance is a few millimeters, and is thus significantly above the usual electrode distance of about 1 mm. The relatively large electrode spacing has the Advantage that in an injection valve 9 with a Multi-hole nozzle many individual beams are ignited together or that across the jet root of a gasoline injection jet 51 (see Figure 4) can be ignited. In Fig. 4 is an injection nozzle 52 of the injection valve 9 and the injected into the combustion chamber 4 gasoline injection jet 51 is shown with its geometric beam end 50. The Spark gap is located in the area of the jet root. The spark plug 10 is so from the controller 18 controlled that a spark before the start of gasoline injection is ignited and the spark gap at least until the geometric end of radiation 50 (cf. 4) of the injection jet 51 passes the spark gap Has.

Da früh, d.h. bei niedriger Dichte gezündet wird, reicht trotz des relativ großen Elektrodenabstands eine herkömmliche Zündspannung von etwa 25 - 30 kV aus. Die Entflammung wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass der von der Zündkerze 10 erzeugte Funken über einen relativ langen Zeitraum in dem Brennraum 4 brennt. Dieser Zeitraum beginnt vor dem Beginn der Einspritzung und endet erst nach dem Ende der Einspritzung. Für die Erzeugung der für die Entflammung des Benzin-Luft-Gemisches erforderlichen Temperatur steht also ein relativ langer Zeitraum zur Verfügung. Durch das Einspritzen des Benzins in den Brennraum 4 wird dann die Verbrennung ausgelöst.Since early, i. ignited at low density, is enough despite the relatively large electrode spacing a conventional ignition voltage of about 25 - 30 kV. The Ignition is in accordance with the present invention thereby reaches that spark generated by the spark plug 10 over a relatively long period of time in the combustion chamber 4 burning. This period begins before the beginning of the Injection and ends only after the end of the injection. For the production of the for the ignition of the gasoline-air mixture required temperature is therefore a relative long period available. By injecting the Gasoline in the combustion chamber 4 then becomes the combustion triggered.

In Fig. 3 ist der zeitliche Ablauf des Verfahrens aus Fig. 2 dargestellt. Mit 40 ist der Einspritzverlauf, mit 42 der Zündverlauf und mit 43 eine Drehwinkelstellung °KW der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 bezeichnet. Die Brenndauer des Zündfunkens ist mit 44 und die Einspritzdauer mit 45 bezeichnet. Bei einem strahlgeführten Brennverfahren im Schichtbetrieb ist entscheidend für eine erfolgreiche Entflammung des Benzin-Luft-Gemisches ein sog. "physikalischer" Zeitbereich tphy, der eng an das Ende 41 der Einspritzung 45 gekoppelt ist. Das Benzin-Luft-Gemisch kann nur dann erfolgreich durchbrennen, wenn das geometrische Strahlende 50 (vgl. Fig. 4) angezündet wird. Das bedeutet, dass insbesondere der "physikalische" Zeitbereich tphy von der Brenndauer 44 der Funkenstrecke abgedeckt sein muss, was bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch der Fall ist. Einen relativ geringen Einfluss auf die Verbrennung des Benzin-Luft-Gemisches hat der Anfang und das Ende der Brenndauer 44, d. h. ob der Zündfunke deutlich früher.als der physikalische Zeitbereich tphy gezündet wird oder die Funkenstrecke bis deutlich später brennt. Die relativ lange Brenndauer 44 wirkt sich jedoch vorteilhaft auf die Zündspannung für die Zündkerze 10 aus. Statt einer relativ hohen Zündspannung von bspw. 50 kV oder mehr, die nur kurzzeitig an der Zündkerze 10 anliegt, reicht eine wesentlich niedrigere Spannung von bspw. 25 bis 30 kV aus, um den Funken zu entzünden. Die niedrigere Brennspannung von typisch < 2 KV liegt dafür aber für einen längeren Zeitraum an der Zündkerze 10.In Fig. 3, the timing of the method of Fig. 2 is shown. With 40 of the injection curve, with the ignition timing 42 and 43 denotes an angular position ° CA of the crankshaft of the internal combustion engine 1. The spark duration of the spark is 44 and the duration of injection 45. In a spray-guided combustion process in stratified operation , a so-called "physical" time range t phy , which is closely coupled to the end 41 of the injection 45, is decisive for a successful ignition of the gasoline-air mixture. The gasoline-air mixture can burn through successfully only when the geometric beam end 50 (see Fig. 4) is ignited. This means that in particular the "physical" time range t phy must be covered by the burning time 44 of the spark gap, which is also the case in the method according to the invention. A relatively small influence on the combustion of the gasoline-air mixture has the beginning and end of the burning time 44, ie whether the spark is ignited much earlier than the physical time range t phy or the spark gap burns until much later. However, the relatively long burning time 44 has an advantageous effect on the ignition voltage for the spark plug 10. Instead of a relatively high ignition voltage of, for example, 50 kV or more, which rests only briefly on the spark plug 10, a much lower voltage of, for example, 25 to 30 kV is sufficient to ignite the spark. The lower burning voltage of typically <2 KV but is for a longer period at the spark plug 10th

Für die vorliegende Erfindung sind Zündanlagen besonders vorteilhaft, bei denen die Brenndauer 44 des Zündfunkens bzw. der Funkenstrecke steuerbar ist. Solche Zündanlagen sind bspw. Pulszugzündungen, Pulszugzündungen mit Energieübertrag in der Ladephase, Wechselstromzündungen oder HF-Zündungen.Ignition systems are particular to the present invention advantageous in which the burning time 44 of the spark or the spark gap is controllable. Such ignition systems are, for example, Pulszugzündungen, Pulszugzündungen with Energy transfer in the charging phase, AC ignitions or RF ignitions.

In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Verfahren beginnt in einem Funktionsblock 30. In einem Funktionsblock 31 wird ein Zündfunke von der Zündkerze 10 gezündet und am Brennen gehalten. In einem Funktionsblock 32 wird Benzin in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Der Funktionsblock 32 umfasst die gesamte Benzineinspritzung, vom Anfang bis zum Ende. Nach dem Ende der Einspritzung 45 wird in einem Funktionsblock 33 die Brenndauer 44 der Funkenstrecke beendet. Vorzugsweise wird abgewartet, bis ein geometrisches Ende 50 des Einspritzstrahls 51 (vgl. Fig. 4) die Zündstelle passiert hat. In einem Funktionsblock 34 wird das erfindungsgemäße Verfahren dann beendet.In Fig. 2 is a flow chart of an inventive Process illustrated. The procedure starts in one Function block 30. In a function block 31 is a Spark ignited from the spark plug 10 and burning held. In a function block 32 is gasoline in the Combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 injected. Of the Function block 32 includes all gasoline injection, from start to finish. After the end of the injection 45 In a functional block 33, the burning time 44 of FIG Spark gap ended. Preferably, it is waited until a geometrical end 50 of the injection jet 51 (cf. Fig. 4) has passed the ignition. In one Function block 34 then becomes the inventive method completed.

Claims (9)

  1. Method for operating a direct-injection petrol internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, in which petrol is injected directly into a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) and an ignition spark is ignited in the combustion chamber (4), characterized in that the ignition spark is ignited before the injection (45) begins, and the spark duration (44) lasts beyond the end of the injection (45).
  2. Method according to Claim 1, characterized in that the internal combustion engine (1) is operated in a stratified mode.
  3. Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the internal combustion engine (1) is operated in jet-controlled mode.
  4. Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the spark duration (44) lasts until the geometric end (50) of an injection jet (51) has passed the ignition location.
  5. Memory element (22), in particular read only memory, random access memory or flash memory, for a control unit (18) of a direct-injection petrol internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, on which a computer program is stored, which can run on a computer unit, in particular on a microprocessor (21), and is suitable for carrying out a method according to one of Claims 1 to 4.
  6. Computer program which can run on a computer unit, in particular on a microprocessor (21), characterized in that the computer program is suitable for carrying out a method according to one of Claims 1 to 4 when it runs on the computer unit.
  7. Computer program according to Claim 6, characterized in that the computer program is stored on a memory element (22), in particular on a flash memory.
  8. Control unit (18) for a direct-injection petrol internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, for controlling and/or regulating the injection of petrol into a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) and igniting an ignition spark in the combustion chamber (4), characterized in that the control unit (18) causes the ignition spark to be ignited before the injection (45) begins and causes the spark duration (44) to last beyond the end of the injection (45).
  9. Direct-injection petrol internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, the internal combustion engine (1) having a fuel injection system for the direct injection of petrol into a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) and an ignition system for igniting an ignition spark in the combustion chamber (4), characterized in that the ignition system ignites the ignition spark before the injection (45) begins and provides a spark duration which lasts beyond the end of the injection (45).
EP02717946A 2001-03-29 2002-02-13 Method of operating a direct fuel injected internal combustion engine Expired - Lifetime EP1386075B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10115597 2001-03-29
DE10115597A DE10115597A1 (en) 2001-03-29 2001-03-29 Method for operating a direct-injection gasoline internal combustion engine
PCT/DE2002/000498 WO2002079642A1 (en) 2001-03-29 2002-02-13 Method of operating a direct fuel injected internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1386075A1 EP1386075A1 (en) 2004-02-04
EP1386075B1 true EP1386075B1 (en) 2005-10-12

Family

ID=7679568

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02717946A Expired - Lifetime EP1386075B1 (en) 2001-03-29 2002-02-13 Method of operating a direct fuel injected internal combustion engine

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6814049B2 (en)
EP (1) EP1386075B1 (en)
JP (1) JP4225788B2 (en)
KR (1) KR100846922B1 (en)
DE (2) DE10115597A1 (en)
WO (1) WO2002079642A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1559889B1 (en) * 2004-01-28 2010-03-17 Nissan Motor Co., Ltd. Direct fuel injection/spark ignition engine control device
US7455688B2 (en) 2004-11-12 2008-11-25 Con Interventional Systems, Inc. Ostial stent
US8323333B2 (en) 2005-03-03 2012-12-04 Icon Medical Corp. Fragile structure protective coating
US7540995B2 (en) 2005-03-03 2009-06-02 Icon Medical Corp. Process for forming an improved metal alloy stent
JP2009115010A (en) * 2007-11-07 2009-05-28 Denso Corp Control device of direct injection internal combustion engine

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4349008A (en) * 1979-11-09 1982-09-14 Wainwright Basil E Apparatus for producing spark ignition of an internal combustion engine
USRE33270E (en) * 1982-09-16 1990-07-24 Bkm, Inc. Pressure-controlled fuel injection for internal combustion engines
US5170760A (en) * 1990-11-13 1992-12-15 Yamaha Hatsudoki Babushiki Kaisha Ignition system for two cycle engine
JP3479379B2 (en) * 1995-04-27 2003-12-15 ヤマハ発動機株式会社 In-cylinder injection engine
DE19708154C2 (en) * 1997-02-28 1998-12-17 Daimler Benz Ag Otto engine
JPH1137030A (en) 1997-07-14 1999-02-09 Yamaha Motor Co Ltd Ignition device for internal combustion engine
DE19730908C2 (en) * 1997-07-18 2002-11-28 Daimler Chrysler Ag Method for operating a direct-injection Otto engine
US5913302A (en) * 1997-09-19 1999-06-22 Brunswick Corporation Ignition coil dwell time control system
JPH11182283A (en) 1997-12-22 1999-07-06 Sanshin Ind Co Ltd Control device for cylinder fuel injection type two-cycle engine
US6131555A (en) * 1998-04-20 2000-10-17 Cummins Engine Company, Inc. System for controlling ignition energy of an internal combustion engine
US6035838A (en) * 1998-04-20 2000-03-14 Cummins Engine Company, Inc. Controlled energy ignition system for an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004518898A (en) 2004-06-24
JP4225788B2 (en) 2009-02-18
EP1386075A1 (en) 2004-02-04
DE50204536D1 (en) 2006-02-23
KR20030007732A (en) 2003-01-23
US20040025833A1 (en) 2004-02-12
US6814049B2 (en) 2004-11-09
DE10115597A1 (en) 2002-10-10
KR100846922B1 (en) 2008-07-17
WO2002079642A1 (en) 2002-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1537316B1 (en) Method for operating an internal combustion engine with direct fuel injection
DE60034837T2 (en) Starting device for internal combustion engine with direct injection and control method therefor
DE102010008464B4 (en) Methodology for extending the limit of HCCI operation at high load by adjusting the injection timing and spark timing
DE60114736T2 (en) Self-ignited internal combustion engine
EP2004975B1 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102016008911A1 (en) Engine operating with premix charge and compression ignition, controller therefor, method of controlling an engine, and computer program product
DE102016008912A1 (en) Direct injection internal combustion engine, control device therefor, method of controlling an engine and computer program product
DE10305941A1 (en) Ignition operating method for a spark-ignition internal combustion engine with direct fuel injection feeds combustion air to a combustion chamber to ignite a fuel-air mixture at a set time
DE19755348A1 (en) Exhaust gas temperature rise system for a cylinder internal injection internal combustion engine
DE4415073A1 (en) IC engine using alcohol-based fuel with spark ignition and direct fuel injection
DE102016008916B4 (en) Premixed charge compression ignition engine, controller therefor, method of controlling an engine and computer program product
DE102012220600A1 (en) laser heating system
DE19936201A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102016008914A1 (en) Internal combustion engine, control device therefor, method of controlling an engine and computer program product
DE102018109348A1 (en) Control device for an internal combustion engine
DE112014001974T5 (en) Control device for a spark ignition engine
DE102019201344A1 (en) Device and method for controlling the start of an internal combustion engine
EP1543228A1 (en) Self-igniting internal combustion engine
EP1386075B1 (en) Method of operating a direct fuel injected internal combustion engine
DE60133064T2 (en) Internal combustion engine with external support for stable auto-ignition
WO2002029222A1 (en) Method and computer programme for operating an internal combustion engine and an internal combustion engine
DE10148651C1 (en) Automobile internal combustion engine operating method with switching between two operating modes for fuel injection during compression phase or suction phase
DE102021209139A1 (en) IGNITION SYSTEM FOR TWO-STAGE IGNITION AND ENGINE WITH THIS SYSTEM
DE102017201805A1 (en) Method for injecting an additional medium into the cylinder of a spark-ignited internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method
DE10115608A1 (en) Method for operating an internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20031029

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR GB IT

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20060131

REF Corresponds to:

Ref document number: 50204536

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20060223

Kind code of ref document: P

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

ET Fr: translation filed
26N No opposition filed

Effective date: 20060713

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R084

Ref document number: 50204536

Country of ref document: DE

Effective date: 20110701

Ref country code: DE

Ref legal event code: R084

Ref document number: 50204536

Country of ref document: DE

Effective date: 20110504

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20120223

Year of fee payment: 11

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20130315

Year of fee payment: 12

Ref country code: GB

Payment date: 20130219

Year of fee payment: 12

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20140213

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20141031

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20140213

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20140228

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20140213

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20190423

Year of fee payment: 18

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R119

Ref document number: 50204536

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20200901