EP2659123A1 - Injection device for two fuels containing ethanol, internal combustion engine and method for operating an injection device - Google Patents

Injection device for two fuels containing ethanol, internal combustion engine and method for operating an injection device

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EP2659123A1
EP2659123A1 EP11782590.1A EP11782590A EP2659123A1 EP 2659123 A1 EP2659123 A1 EP 2659123A1 EP 11782590 A EP11782590 A EP 11782590A EP 2659123 A1 EP2659123 A1 EP 2659123A1
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EP
European Patent Office
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fuel
injection
injection valve
inlet opening
fuel composition
Prior art date
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Application number
EP11782590.1A
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German (de)
French (fr)
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EP2659123B1 (en
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Andreas Gutscher
Andreas Posselt
Marko Lorenz
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3094—Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M43/00—Fuel-injection apparatus operating simultaneously on two or more fuels, or on a liquid fuel and another liquid, e.g. the other liquid being an anti-knock additive
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10177—Engines having multiple fuel injectors or carburettors per cylinder
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    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
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    • F02M35/104—Intake manifolds
    • F02M35/108—Intake manifolds with primary and secondary intake passages
    • F02M35/1085—Intake manifolds with primary and secondary intake passages the combustion chamber having multiple intake valves

Definitions

  • the invention relates to an injection device according to the preamble of claim 1.
  • a fuel supply system which supplies composite fuel containing alcohol and gasoline to a plurality of cylinders of an internal combustion engine.
  • the combined fuel contains so-called main fuel and sub-fuel, with the sub-fuel having a lower alcohol concentration than the main fuel.
  • the sub-fuel is in each case injected by means of two separate first fuel injection valves or by means of a single second fuel injection valve in the direction of a first and second intake valve of each cylinder.
  • the main fuel is about the two separate first fuel injection valves or by means of a single second fuel injection valve in the direction of a first and second intake valve of each cylinder.
  • the main fuel is about the two separate first
  • Fuel injection valves are injected toward a first and second intake valve of each cylinder.
  • the two injection valves thus serve alternatively for injecting main or sub-fuel. Disclosure of the invention
  • the injection device according to the invention, the internal combustion engine according to the invention and the inventive method for operating an injection device according to the independent claims have the advantage over the prior art, on the one hand achieved a reduction in exhaust emissions and on the other hand, an increase in the performance of the internal combustion engine becomes.
  • the injectors By separating the injectors into those which inject only fuel based on ethanol, and those which inject only a gasoline-based fuel, the high demands on the available flow rate range of the respective injection valve are easily achieved. Injection of gasoline-based fuel is particularly needed during the start-up and warm-up phases, since injection of ethanol-based fuel to start the engine is either not possible at all or very inefficient (depending on the ambient temperature).
  • the second injection device is therefore operated in the start and warm-up phase, and preferably at full load, it is throttled or completely switched off.
  • the improved burn-through and higher smoothness achieved thereby allows lower idle speed, which in turn reduces exhaust emissions when operating on fuel of the second fuel composition.
  • the second injection arrangement is switched off and the internal combustion engine is fed with the ethanol-based fuel, whereby a comparatively high performance with low exhaust emissions and low fuel consumption is achieved.
  • the second and third injection valves are preferably each dimensioned for a lower fuel flow range than the at least one first injection valve.
  • the second and third injection valve each have a Einstrahl
  • the second injection valve has in particular only a single second injection port
  • the third injection valve in particular has only a single third injection port.
  • the internal combustion engine according to the invention preferably comprises a gasoline engine with Saugrohrein- injection for a motor vehicle, preferably an automobile.
  • the internal combustion engine preferably further comprises more than one cylinder.
  • the distance between the second injection valve and the first inlet opening and the distance between the third injection valve and the second inlet opening are each smaller than between the first injection valve and the first or second inlet opening.
  • the distance between the second injection assembly and the combustion chamber is chosen to be comparatively small, so that shorten the flight times of the injected fuel according to the second fuel composition. The evaporation of the fuel thus takes place in the combustion chamber, whereby the combustion chamber is cooled. The anti-knocking therefore increases, so that in particular in a full load phase larger services can be queried.
  • This embodiment is therefore suitable for the construction of a particularly powerful internal combustion engine.
  • the distance between the second injection valve and the first inlet opening and the distance between the third injection valve and the second inlet opening are each greater than between the first injection valve and the first or second inlet opening.
  • the distance between the second injection assembly and the combustion chamber is comparatively large, so that the flight times of the injected fuel according to the second fuel composition increase.
  • the second injection valve is provided for injecting fuel of the second fuel composition into a first intake passage opening into the first intake port
  • the third injection valve for injecting fuel of the second fuel composition into a second intake passage opening into the second intake port is provided.
  • the second and third injection valve are further arranged separately from each other and in particular also separately controllable. It is also conceivable that in each case only one of the two injection valves is activated.
  • the first injection valve has a two-jet characteristic and in particular two first injection openings for injecting fuel of the first fuel composition so that upon injection, the fuel of the first fuel composition reaches both the first and second inlet ports.
  • the first injection valve is arranged in an intake pipe, which opens into the first and second intake duct.
  • the first injection arrangement comprises two first injectors, which each have a Einstrahl characterizing, ie, for example, each only comprise a first injection port, and which are arranged in the intake manifold or in the first and second intake passage.
  • the second and the third injection valve are dimensioned differently such that different amounts of fuel of the second fuel composition are injected through the second and third injection valves.
  • the Kraftstoffzumess Scheme can be significantly increased, for example, if only that of the two injectors is driven, which is dimensioned for a smaller flow rate.
  • Another object of the present invention is an internal combustion engine having an injection device according to the invention.
  • Another object of the present invention is a method for operating an injection device according to the invention, wherein with the at least one first injection valve fuel of the first composition, which comprises a higher proportion of ethanol than the second composition, both in the direction of the first inlet opening, as well as in direction is injected with the second injection port having a Einstrahl second fuel injector of the second composition only in the direction of the first inlet port and with the Einstrahl third injection valve fuel of the second composition only in the direction of the second inlet opening.
  • the above-mentioned advantages of the exhaust gas reduction, as well as the increase in performance are achieved.
  • only the fuel of the first fuel composition is injected with the at least one first injection valve, and only the fuel of the second fuel composition is injected with the second and third injection valves, so that a maximum amount of available fuel is injected
  • Flow rate range is reached.
  • mainly fuel of the second composition is injected by the second and third injection valve and that in a load phase mainly fuel of the first composition is injected through the first injection valve.
  • the fuel of the second fuel composition of the second injection assembly is supplied under higher pressure than fuel of the first fuel composition of the first injection assembly is supplied, and / or that the pressure under which the fuel of the second fuel composition of the second injection assembly is supplied, is set in dependence on operating parameters of the internal combustion engine.
  • different pressures in the two fuel supply systems can be implemented.
  • a higher pressure in the fuel supply system for the predominantly gasoline-containing fuel of the second fuel composition compared to the pressure in the fuel supply system for the predominantly ethanol-containing fuel of the first fuel composition is provided, whereby in particular the combustion characteristics in the starting phase of the internal combustion engine can be improved.
  • an operating point-dependent variation of the pressure of at least one of the two fuel supply systems is conceivable.
  • Figure 1 shows a schematic plan view of an internal combustion engine with an injection device according to a first embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a schematic plan view of an internal combustion engine with an injection device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 shows a schematic sectional representation of an injection device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic plan view of an internal combustion engine 1 with an injection device V according to a first embodiment of the present invention, which has a cylinder which comprises a combustion chamber 2 and in which a piston 2 'moves.
  • the wall of the combustion chamber 2 has a first and a second inlet opening 10, 20, through which in each case an air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 2 and a first and second outlet opening 30, 31, through which the raw exhaust gases of the combusted air Fuel mixture from the combustion chamber 2 in first and second outlet channels 32, 33 are ejected.
  • the internal combustion engine 1 has a first inlet valve 10 ', which is provided for closing the first inlet opening 10 and is arranged between a first inlet channel 11 and the combustion chamber 2.
  • the internal combustion engine 1 also has a second inlet valve 20 ', which is provided for closing the second inlet opening 20 and is arranged between a second inlet channel 21 and the combustion chamber 2.
  • the first and the second intake duct 1 1, 21 open on a side facing away from the combustion chamber 2 in a common intake pipe 9, (not shown) sucked through the suction pipe 9 in the direction of the combustion chamber 2 through a arranged in the intake manifold 9 a metered amount of fresh air becomes.
  • the injection device 1 ' has a first and a second injection arrangement 3, 5, which are provided for injecting fuel 4, 6 in the direction of the first and second inlet openings 10, 20 and in the first and second intake channel 1 1, 21.
  • the first injection arrangement 3 comprises a first injection valve 7, which generates two partial beams.
  • the first injection valve 7 has, in particular, two injection valves. Openings 8, through which fuel 4 of a first fuel composition simultaneously in both the first and in the direction of the second inlet port 10, 20 is injected.
  • the first fuel composition has a high proportion of ethanol, which ensures comparatively efficient combustion, ie with low consumption, low emissions and high performance, during load operation of the internal combustion engine 1. Since the start-up and warm-up phase with an ethanol-based fuel is very inefficient, the injection device V still has the second injection arrangement 5, which is provided for injecting fuel 6 of a second fuel composition.
  • the second fuel composition has less or no ethanol content than the first fuel composition, and particularly includes conventional gasoline.
  • the second injection arrangement 5 comprises a second and a separate third injection valve 12, 22.
  • the second injection valve 12 has a Einstrahl characterizing, ie the second injection valve 12 has in particular only a single second injection port 14, whereby the fuel 6 of the second fuel composition substantially is injected exclusively in the direction of the first inlet opening 10.
  • the third injection valve 22 has a Einstrahl characterizing, ie the third injection valve 22 preferably has only a single third injection port 24, whereby the fuel 6 of the second fuel composition is injected substantially exclusively in the direction of the second inlet port 20.
  • the first, second and third injection valve 7, 12, 22 are controlled separately.
  • the distance between the second inlet valve 12 and the first inlet opening 10, and between the third inlet valve 22 and the second inlet opening 20 is greater than between the first inlet valve 7 and the first or second inlet opening 10, 20.
  • the time of flight during injection of fuel 6 of the second fuel composition is thus increased, whereby the injected fuel 6 evaporates already in the first and second intake duct 1 1, 21 and thus results in a better ignitability in the combustion chamber 2.
  • the combustion thus takes place at higher temperatures, so that in a start and warm-up phase of the internal combustion engine 1, a downstream catalyst not shown is heated faster by the hotter exhaust gases and thus reaches its operating temperature faster.
  • the second and third injection valves 12, 22 are each dimensioned for a lower fuel flow area than the at least one first injection valve 7, since during injection of Ethanol-based fuel 4 compared to injecting gasoline-based fuel 6 larger quantities must be injected.
  • the first injection valve 7 therefore serves exclusively to inject fuel 4 of the first fuel composition, while only the fuel 6 of the second fuel composition is injected by the second and third injection valves 12, 22. Injection of fuel 6 of the second fuel composition occurs mainly in the starting and warm-up phases of internal combustion engine 1. However, fuel injection 4 of the first fuel composition occurs mainly in the load and full load phases.
  • the first, second and third injection valves 7, 12, 22 are controlled depending on the respective operating parameters, so that the ratio between the injected amount of the fuel 4 of the first fuel composition and the injected amount of the fuel 6 of the second fuel composition as needed and in particular continuously regulated in order to achieve the lowest possible emissions with sufficient power.
  • the internal combustion engine 1 preferably has a plurality of such cylinders.
  • the internal combustion engine 1 preferably comprises a gasoline engine for an automobile.
  • FIG. 2 shows a schematic plan view of an internal combustion engine 1 with an injection device V according to a second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment is substantially similar to the first embodiment illustrated in FIG. 1, in which, unlike the first embodiment, the first injector 7 in the second embodiment is a greater distance from the first and second inlet apertures 10, 20 than respectively the distance between the second injector 12 and the second injector In other words, the second and third injection valves 12, 22 are arranged closer to the combustion chamber 2, as the first injection valve 7. This shortens the time of flight for fuel 6 according to the second fuel composition, which is injected from the second and third injection valves 12, 22, whereby the fuel 6 is evaporated in the combustion chamber 2 and the combustion chamber 2 is cooled. In full-load operation, this results in a higher knock resistance.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of an injection device V according to a third embodiment of the present invention, the third embodiment being identical to the first embodiment illustrated in FIG.
  • the second and third injection valves 12, 22 are arranged on a lower side of the first and second intake passages 11, 21, ie on a wall of the first and second intake passages 11, 21 facing the combustion chamber 2.
  • the first injection valve 7 is arranged on an upper side of the intake pipe 9, ie on a wall facing away from the combustion chamber 2 wall of the intake manifold 9.
  • the first, second and third injection valve 7, 12, 22 respectively on the top or on the bottom of the intake pipe 9, the first intake port 11 and the second intake port 21 are arranged.
  • an arrangement in which the second and third injection valve 12, 22 are on the top of the first and second intake ports 1 1, 21 and the first injection valve 7 is arranged on the underside of the intake pipe 9, would be conceivable.

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Abstract

The invention relates to an injection device (1') for an internal combustion engine (1), comprising a first injection assembly (3) for injecting fuel (4) of a first fuel composition, and a second injection assembly (5) for injecting fuel (6) of a second fuel composition having a lower ethanol content than the first fuel composition, the first injection assembly (3) comprising at least one first injection valve (7) for injecting fuel (4) of the first fuel composition both in the direction of a first inlet opening (10) of a combustion chamber (2) of the internal combustion engine (1) and in the direction of a second inlet opening (20) of the combustion chamber (2), wherein the injection device is characterized in that the second injection assembly (5) comprises a second injection valve (12) for injecting fuel (6) of the second fuel composition essentially only in the direction of the first inlet opening (10) and a separate third injection valve (22) for injecting fuel (6) of the second fuel combination essentially only in the direction of the second inlet opening (20).

Description

Beschreibung  description
Titel title
EINSPRIT VORRICHTUNG FÜR ZWEI KRAFTSTOFFE MIT ETHANOL, BRENNKRAFTMASCHINE UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER EINSPRITZVORRICHTUNG EINSPRIT DEVICE FOR TWO FUELS WITH ETHANOL, INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR OPERATING AN INJECTION DEVICE
Stand der Technik State of the art
Die Erfindung geht aus von einer Einspritzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . The invention relates to an injection device according to the preamble of claim 1.
Solche Einspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen sind allgemein bekannt. Such injectors for internal combustion engines are well known.
Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2009 000 894 A1 ein Kraftstoffzufuhrsystem bekannt, welches zusammengesetzten Kraftstoff, der Alkohol und Benzin enthält, mehreren Zylindern einer Brennkraftmaschine zuführt. Der zu- sammengesetzte Kraftstoff enthält so genannten Hauptkraftstoff und Subkraftstoff, wobei der Subkraftstoff eine niedrigere Alkoholkonzentration als der Hauptkraftstoff aufweist. Der Subkraftstoff wird dabei jeweils mittels zweier getrennter erster Kraftstoffeinspritzventile oder mittels eines einzigen zweiten Kraftstoff ei n- spritzventils in Richtung eines ersten und zweiten Einlassventils eines jeden Zy- linders eingespritzt. Der Hauptkraftstoff wird über die zwei getrennten ersterFor example, from document DE 10 2009 000 894 A1 a fuel supply system is known which supplies composite fuel containing alcohol and gasoline to a plurality of cylinders of an internal combustion engine. The combined fuel contains so-called main fuel and sub-fuel, with the sub-fuel having a lower alcohol concentration than the main fuel. The sub-fuel is in each case injected by means of two separate first fuel injection valves or by means of a single second fuel injection valve in the direction of a first and second intake valve of each cylinder. The main fuel is about the two separate first
Kraftstoffeinspritzventile in Richtung eines ersten und zweiten Einlassventils eines jeden Zylinders eingespritzt. Die zweien Einspritzventile dienen somit alternativ dem Einspritzen von Haupt- oder Subkraftstoff. Offenbarung der Erfindung Fuel injection valves are injected toward a first and second intake valve of each cylinder. The two injection valves thus serve alternatively for injecting main or sub-fuel. Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung, die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Einspritzvorrichtung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass einerseits eine Verringerung der Abgasemissionen und andererseits eine Erhöhung der Leistung der Brennkraftmaschine erzielt wird. Dies wird dadurch erzielt, dass der Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung, dessen Hauptbestandteil vorzugsweise Ethanol ist, ausschließlich durch die erste Einspritzanordnung eingespritzt wird, während der Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzungen, dessen Hauptbestandteil vorzugsweise Benzin ist, ausschließlich durch die zwei separate Einspritzventile aufweisende zweite Einspritzanordnung eingespritzt wird. Es hat sich gezeigt, dass ein besonderes abgasarmer Betrieb der Brennkraftmaschine erzielt wird, wenn beim Starten und im Niedriglastbereich der Brennkraftanlage ein Betrieb mit Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung und bei erhöhter Last bzw. Volllast ein Be- trieb mit Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung erfolgt. Bei Betrieb mit einem auf Ethanol basierenden Kraftstoff muss im Vergleich zum Betrieb mit einem auf Benzin basierenden Kraftstoff jedoch wesentlich mehr Kraftstoffvolumen durch das jeweilige Einspritzventil gefördert werden, so dass die Anforderungen an den verfügbaren Durchflussmengenbereich des jeweiligen Einspritzventils vergleichsweise hoch ist. Durch die Trennung der Einspritzventile in solche, die ausschließlich auf Ethanol basierenden Kraftstoff einspritzen, und in solche, die ausschließlich einen auf Benzin basierenden Kraftstoff einspritzen, werden in einfacher Weise die hohen Anforderungen an den verfügbaren Durchflussmengenbereich des jeweiligen Einspritzventils erreicht. Die Einspritzung von auf Benzin basierenden Kraftstoff wird insbesondere in der Start- und Warmlaufphase benötigt, da eine Einspritzung von auf Ethanol basierenden Kraftstoff zum Starten des Motors entweder überhaupt nicht möglich oder sehr ineffizient ist (abhängig von der Umgebungstemperatur). Die zweite Einspritzvorrichtung wird daher gerade in der Start- und Warmlaufphase betrieben und bei Volllast vorzugsweise gedros- seit oder ganz abgeschaltet. Durch die Verwendung zweier separater Einspritzventile, das zweite und dritte Einspritzventil, wird nun gerade in der Start- und Warmlaufphase eine homogene und stabile Durchbrennung des eingespritzten Kraftstoffs begünstigt, da jedes Einspritzventil nur eine verminderte Durchflussmenge von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung einzuspritzen braucht, wodurch eine geringere Spraydichte erzielt wird, d.h. dass sich die charakteristische Tröpfchengröße, insbesondere der Sauter-Durchmesser, des zerstäubten Kraftstoffs in vorteilhafter Weise verringert, wodurch eine schnellere und stabilere Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum erzielt wird. Auf diese Weise werden Mängel im Verbrennungsverlauf, Zündaussetzer oder eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffgemischs vermieden und eine Reduktion der Rohabgase erzielt. Insbesondere in der Start- und Warmlaufphase, d.h. bei einem kalten, noch nicht (vollständig) konvertierenden Katalysator führt dies zu einer Verringerung der Abgasemissionen am Katalysatorausgang. Die bessere Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum führt ferner zu einer erhöhten Temperatur im Brennraum und somit auch zu heißeren Rohabgasen. Hierdurch wird in der Start- und Warmlaufphase der Katalysator schneller aufgewärmt und erreicht schneller die Anspringtemperatur, ab welcher der Katalysator effizient arbeitet. Durch die Verwendung der zwei separaten Einspritzventile fallen somit insgesamt deutlich weniger Rohabgase in der Start- und Warmlaufphase an. Vorteilhafterweise kann aufgrund der Rohabgasreduktion der Katalysator kleiner dimensioniert und ein Teil der für den Katalysator benötigten Edelmetalle eingespart werden. Die verbesserte Durchbrennung und die hierdurch erzielte höhere Laufruhe ermöglicht darüber hinaus eine geringere Leerlaufdrehzahl, welche wiederum die Abgasemissionen beim Betrieb mit Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung reduziert. Bei hoher Last wird die zweite Einspritz- anordnung abgeschaltet und die Brennkraftmaschine wird mit dem auf Ethanol basierenden Kraftstoff gespeist, wodurch eine vergleichsweise hohe Leistung bei niedrigen Abgasemissionen und niedrigem Kraftstoffverbrauch erreicht wird. Das zweite und dritte Einspritzventil sind bevorzugt jeweils für einen niedrigeren Kraftstoffdurchflussbereich als das wenigstens eine erste Einspritzventil dimensi- oniert. Vorzugsweise weist das zweite und dritte Einspritzventil jeweils ein Einstrahlverhalten auf, das zweite Einspritzventil weist insbesondere nur eine einzige zweite Einspritzöffnung auf, während das das dritte Einspritzventil insbesondere nur eine einzige dritte Einspritzöffnung aufweist. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise einen Ottomotor mit Saugrohrein- spritzung für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Automobil. Die Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise ferner mehr als einen Zylinder. The injection device according to the invention, the internal combustion engine according to the invention and the inventive method for operating an injection device according to the independent claims have the advantage over the prior art, on the one hand achieved a reduction in exhaust emissions and on the other hand, an increase in the performance of the internal combustion engine becomes. This is achieved by injecting the fuel of the first fuel composition, whose main constituent is preferably ethanol, exclusively through the first injector assembly, while the fuel of the second fuel compositions, the main constituent of which is preferably gasoline, is injected exclusively through the second injector assembly having two separate injectors , It has been found that a particular low-emission operation of the internal combustion engine is achieved when operating with fuel of the second fuel composition at startup and in the low-load range of the internal combustion engine and operating with fuel of the first fuel composition under increased load or full load. However, when operating with an ethanol-based fuel, compared to operation with a gasoline-based fuel, much more fuel volume must be delivered through the respective injector, so that the demands on the available flow rate range of the respective injector is comparatively high. By separating the injectors into those which inject only fuel based on ethanol, and those which inject only a gasoline-based fuel, the high demands on the available flow rate range of the respective injection valve are easily achieved. Injection of gasoline-based fuel is particularly needed during the start-up and warm-up phases, since injection of ethanol-based fuel to start the engine is either not possible at all or very inefficient (depending on the ambient temperature). The second injection device is therefore operated in the start and warm-up phase, and preferably at full load, it is throttled or completely switched off. The use of two separate injection valves, the second and third injection valve, now homogeneous and stable combustion of the injected fuel is favored just in the start and warm-up phase, since each injector needs only a reduced flow rate of fuel of the second fuel composition needs to inject, creating a lower Spray density is achieved, that is, the characteristic droplet size, in particular the Sauter diameter of the atomized fuel advantageously decreases, whereby a faster and more stable combustion of the fuel mixture is achieved in the combustion chamber. In this way, deficiencies in the combustion process, misfiring or incomplete combustion of the fuel mixture are avoided and achieved a reduction of the raw exhaust gases. Especially in the start and warm-up phase, ie in a cold, not yet (completely) converting catalyst, this leads to a reduction of exhaust emissions at the catalyst outlet. The better burning of the fuel mixture in the combustion chamber also leads to an increased temperature in the combustion chamber and thus also to hot Rohabgasen. As a result, the catalyst is warmed up faster in the start and warm-up phase and reaches the light-off temperature faster, from which the catalyst works efficiently. Through the use of the two separate injection valves thus accumulate significantly less raw exhaust gases in the start and warm-up phase. Advantageously, due to the raw gas reduction, the catalyst can be made smaller and a portion of the precious metals required for the catalyst can be saved. In addition, the improved burn-through and higher smoothness achieved thereby allows lower idle speed, which in turn reduces exhaust emissions when operating on fuel of the second fuel composition. At high load, the second injection arrangement is switched off and the internal combustion engine is fed with the ethanol-based fuel, whereby a comparatively high performance with low exhaust emissions and low fuel consumption is achieved. The second and third injection valves are preferably each dimensioned for a lower fuel flow range than the at least one first injection valve. Preferably, the second and third injection valve each have a Einstrahlverhalten, the second injection valve has in particular only a single second injection port, while the third injection valve in particular has only a single third injection port. The internal combustion engine according to the invention preferably comprises a gasoline engine with Saugrohrein- injection for a motor vehicle, preferably an automobile. The internal combustion engine preferably further comprises more than one cylinder.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar. Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil und der ersten Einlassöffnung und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil und der zweiten Einlassöffnung jeweils kleiner als zwischen dem ersten Einspritzventil und der ersten oder zweiten Einlassöffnung sind. Der Abstand zwischen der zweiten Einspritzanordnung und dem Brennraum ist vergleichsweise klein gewählt, so dass sich die Flugzeiten des eingespritzten Kraftstoffs gemäß der zweiten Kraftstoffzusammensetzung verkürzen. Die Verdampfung des Kraftstoffs findet somit im Brennraum statt, wodurch der Brennraum gekühlt wird. Die Klopffestigkeit nimmt daher zu, so dass insbesondere in einer Volllastphase größere Leistungen abgefragt werden können. Diese Ausführungsform eignet sich daher zum Bau einer besonders leistungsfähigen Brennkraftmaschine. According to a preferred embodiment, it is provided that the distance between the second injection valve and the first inlet opening and the distance between the third injection valve and the second inlet opening are each smaller than between the first injection valve and the first or second inlet opening. The distance between the second injection assembly and the combustion chamber is chosen to be comparatively small, so that shorten the flight times of the injected fuel according to the second fuel composition. The evaporation of the fuel thus takes place in the combustion chamber, whereby the combustion chamber is cooled. The anti-knocking therefore increases, so that in particular in a full load phase larger services can be queried. This embodiment is therefore suitable for the construction of a particularly powerful internal combustion engine.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil und der ersten Einlassöffnung und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil und der zweiten Einlassöffnung jeweils größer als zwischen dem ersten Einspritzventil und der ersten oder zweiten Einlassöffnung sind. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen der zweiten Einspritzanordnung und dem Brennraum vergleichsweise groß, so dass sich die Flugzeiten des eingespritzten Kraftstoffs gemäß der zweiten Kraftstoffzusammensetzung vergrößern. Dies hat den Vorteil, dass schon im Saugrohr eine effiziente Verdampfung der Tröpfchen einsetzt und so im Brennraum eine vergleichsweise stabile und heiße Verbrennung erzielt wird. Hierdurch wird insbesondere in der Start- und Wärmphase eine verbesserter Zündfähigkeit, sowie ein schnelleres Aufwärmen des Katalysators erzielt. Die Abgasemissionen werden somit verringert. Diese Ausführungsform eignet sich daher zum Bau einer besonders emissionsarmen Brennkraftmaschine. According to an alternative preferred embodiment, it is provided that the distance between the second injection valve and the first inlet opening and the distance between the third injection valve and the second inlet opening are each greater than between the first injection valve and the first or second inlet opening. In this way, the distance between the second injection assembly and the combustion chamber is comparatively large, so that the flight times of the injected fuel according to the second fuel composition increase. This has the advantage that an efficient evaporation of the droplets already begins in the intake manifold and thus a comparatively stable and hot combustion is achieved in the combustion chamber. As a result, an improved ignitability, as well as a faster warm-up of the catalyst is achieved, especially in the start and heat phase. The exhaust emissions are thus reduced. This embodiment is therefore suitable for the construction of a particularly low-emission internal combustion engine.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung in einen in die erste Einlassöffnung mündenden ersten Ansaugkanal vorgesehen ist und dass das dritte Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung in einen in die zweite Einlassöffnung mündenden zweiten Ansaugkanal vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise sind das zweite und dritte Einspritzventil ferner getrennt voneinander angeordnet und insbesondere auch getrennt voneinander ansteuerbar. Es ist auch denkbar, dass jeweils nur eines der beiden Einspritzventile angesteuert wird. According to a preferred embodiment, it is provided that the second injection valve is provided for injecting fuel of the second fuel composition into a first intake passage opening into the first intake port, and the third injection valve for injecting fuel of the second fuel composition into a second intake passage opening into the second intake port is provided. Advantageously, the second and third injection valve are further arranged separately from each other and in particular also separately controllable. It is also conceivable that in each case only one of the two injection valves is activated.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Ein- spritzventil eine Zweistrahlcharakteristik und insbesondere zwei erste Einspritzöffnungen zum Einspritzen von Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung aufweist, so dass beim Einspritzen der Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung sowohl zur ersten, als auch zur zweiten Einlassöffnung gelangt. Vorzugsweise ist das erste Einspritzventil dabei in einem Ansaugrohr angeordnet, welches in den ersten und zweiten Ansaugkanal mündet. Alternativ ist natürlich auch denkbar, dass die erste Einspritzanordnung zwei erste Einspritzventile um- fasst, welche jeweils eine Einstrahlcharakteristik aufweisen, d.h. beispielsweise jeweils nur eine erste Einspritzöffnung umfassen, und welche im Ansaugrohr oder im ersten und zweiten Ansaugkanal angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite und das dritte Einspritzventil derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung durch das zweite und dritte Einspritzventil eingespritzt werden. Auf diese Weise kann der Kraftstoffzumessbereich erheblich vergrößert werden, beispielsweise wenn nur dasjenige der beiden Einspritzventile angesteuert wird, welches für eine kleinere Durchflussmenge dimensioniert ist. According to a preferred embodiment, it is provided that the first injection valve has a two-jet characteristic and in particular two first injection openings for injecting fuel of the first fuel composition so that upon injection, the fuel of the first fuel composition reaches both the first and second inlet ports. Preferably, the first injection valve is arranged in an intake pipe, which opens into the first and second intake duct. Alternatively, of course, it is also conceivable that the first injection arrangement comprises two first injectors, which each have a Einstrahlcharakteristik, ie, for example, each only comprise a first injection port, and which are arranged in the intake manifold or in the first and second intake passage. According to a preferred embodiment, it is provided that the second and the third injection valve are dimensioned differently such that different amounts of fuel of the second fuel composition are injected through the second and third injection valves. In this way, the Kraftstoffzumessbereich can be significantly increased, for example, if only that of the two injectors is driven, which is dimensioned for a smaller flow rate.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine aufweisend eine erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung. Another object of the present invention is an internal combustion engine having an injection device according to the invention.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung, wobei mit dem wenigstens einem ersten Einspritzventil Kraftstoff der ersten Zusammensetzung, welche einen höheren Ethanol-Anteil als die zweite Zusammensetzung umfasst, sowohl in Richtung der ersten Einlassöffnung, als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung eingespritzt wird, wobei mit dem ein Einstrahlverhalten aufweisendem zweiten Einspritzventil Kraftstoff der zweiten Zusammensetzung nur in Richtung der ersten Einlassöffnung und mit dem ein Einstrahlverhalten aufweisendem dritten Einspritzventil Kraftstoff der zweiten Zusammensetzung nur in Richtung der zwei- ten Einlassöffnung eingespritzt wird. In vorteilhafter Weise werden somit die oben genannten Vorteile der Abgasreduktion, sowie der Leistungssteigerung erzielt. Vorzugsweise wird mit dem wenigstens einem ersten Einspritzventil ausschließlich Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung und mit dem zweiten und dritten Einspritzventil jeweils ausschließlich Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzu- sammensetzung eingespritzt wird, so dass ein maximal großer verfügbarerAnother object of the present invention is a method for operating an injection device according to the invention, wherein with the at least one first injection valve fuel of the first composition, which comprises a higher proportion of ethanol than the second composition, both in the direction of the first inlet opening, as well as in direction is injected with the second injection port having a Einstrahlverhalten second fuel injector of the second composition only in the direction of the first inlet port and with the Einstrahlverhalten third injection valve fuel of the second composition only in the direction of the second inlet opening. Advantageously, thus the above-mentioned advantages of the exhaust gas reduction, as well as the increase in performance are achieved. Preferably, only the fuel of the first fuel composition is injected with the at least one first injection valve, and only the fuel of the second fuel composition is injected with the second and third injection valves, so that a maximum amount of available fuel is injected
Durchflussmengenbereich erreicht wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einer Start oder Warmlaufphase der Brennkraftmaschine hauptsächlich Kraftstoff der zweiten Zusammensetzung durch das zweite und dritte Einspritzventil eingespritzt wird und dass in einer Lastphase hauptsächlich Kraftstoff der ersten Zusammensetzung durch das erste Einspritzventil eingespritzt wird. Auf diese Weise werden die Kraftstoffe der unterschiedlichen Zusammensetzungen für die jeweiligen Anforderungen mit maximaler Effizienz eingesetzt. Flow rate range is reached. According to a preferred embodiment it is provided that in a start or warm-up phase of the internal combustion engine mainly fuel of the second composition is injected by the second and third injection valve and that in a load phase mainly fuel of the first composition is injected through the first injection valve. In this way, the fuels of the different compositions are used for the respective requirements with maximum efficiency.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung unter höherem Druck zugeführt wird, als Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung der ersten Einspritzanordnung zugeführt wird, und/oder dass der Druck, unter weichem der Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung zugeführt wird, in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Auf diese Weise sind unterschiedliche Drücke in den beiden Kraftstoffversorgungssystemen umsetzbar. Insbesondere ist ein höherer Druck im Kraftstoffversorgungssystem für den überwiegend benzin- haltigen Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Vergleich zum Druck im Kraftstoffversorgungssystem für den überwiegend ethanolhaltigen Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung vorgesehen, wodurch insbesondere die Verbrennungscharakteristiken in der Startphase der Brennkraftmaschine verbessert werden können. Ferner ist eine betriebspunktabhängige Variation des Drucks von mindestens einem der beiden Kraftstoffversorgungssysteme denkbar. According to a preferred embodiment, it is provided that the fuel of the second fuel composition of the second injection assembly is supplied under higher pressure than fuel of the first fuel composition of the first injection assembly is supplied, and / or that the pressure under which the fuel of the second fuel composition of the second injection assembly is supplied, is set in dependence on operating parameters of the internal combustion engine. In this way, different pressures in the two fuel supply systems can be implemented. In particular, a higher pressure in the fuel supply system for the predominantly gasoline-containing fuel of the second fuel composition compared to the pressure in the fuel supply system for the predominantly ethanol-containing fuel of the first fuel composition is provided, whereby in particular the combustion characteristics in the starting phase of the internal combustion engine can be improved. Furthermore, an operating point-dependent variation of the pressure of at least one of the two fuel supply systems is conceivable.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Es zeigen Show it
Figur 1 zeigt eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Figur 2 eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Figure 1 shows a schematic plan view of an internal combustion engine with an injection device according to a first embodiment of the present invention and Figure 2 is a schematic plan view of an internal combustion engine with an injection device according to a second embodiment of the present invention and
Figur 3 zeigt eine schematische Schnittbilddarstellung einer Einspritzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.  FIG. 3 shows a schematic sectional representation of an injection device according to a third embodiment of the present invention.
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt. In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.
In Figur 1 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine 1 mit einer Einspritzvorrichtung V gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche einen Zylinder aufweist, welcher einen Brennraum 2 umfasst und in welchem sich ein Kolben 2' bewegt. Die Wandung des Brennraums 2 weist eine erste und eine zweite Einlassöffnung 10, 20 auf, durch welche jeweils ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammer 2 angesaugt wird und eine erste und zweite Auslassöffnung 30, 31 , durch welche die Rohabgase des verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemischs aus der Brennkammer 2 in erste und zweite Auslasskanäle 32, 33 ausgestoßen werden. Die Brennkraftmaschine 1 weist ein erstes Einlassventil 10' auf, welches zum Verschließen der ersten Einlassöffnung 10 vorgesehen ist und zwischen einem ersten Ansaugkanal 11 und der Brennkammer 2 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner ein zweites Einlassventil 20' auf, welches zum Verschließen der zweiten Einlassöffnung 20 vorgesehen ist und zwischen einem zweiten Ansaugkanal 21 und der Brennkammer 2 angeordnet ist. Der erste und der zweite Ansaugkanal 1 1 , 21 münden auf einer der Brennkammer 2 abgewandten Seite in ein gemeinsames Ansaugrohr 9, wobei durch eine im Ansaugrohr 9 angeordnete Drosselklappe (nicht dargestellt) eine dosierte Menge Frischluft durch das Ansaugrohr 9 in Richtung der Brennkammer 2 angesaugt wird. Die Einspritzvorrichtung 1 ' weist eine erste und eine zweite Einspritzanordnung 3, 5 auf, welche zum Einspritzen von Kraftstoff 4, 6 in Richtung der ersten und zweiten Einlassöffnungen 10, 20 bzw. in den ersten und zweiten Ansaugkanal 1 1 , 21 vorgesehen sind. Die erste Einspritzanordnung 3 umfasst ein erstes Einspritzventil 7, welches zwei Teilstrahlen erzeugt. Das erste Einspritzventil 7 weist hierzu insbesondere zwei Einspritz- Öffnungen 8 auf, durch welche Kraftstoff 4 einer ersten Kraftstoffzusammensetzung simultan sowohl in Richtung der ersten, als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung 10, 20 eingespritzt wird. Die erste Kraftstoffzusammensetzung weist insbesondere einen hohen Ethanol-Anteil auf, welche im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 eine vergleichsweise effiziente Verbrennung, d.h. mit niedrigem Verbrauch, niedrigen Emissionen und hoher Leistung, gewährleistet. Da die Start- und Aufwärmphase mit einem auf Ethanol basierenden Kraftstoff sehr ineffizient ist, weist die Einspritzvorrichtung V noch die zweite Einspritzanordnung 5 auf, welche zum Einspritzen von Kraftstoff 6 einer zweiten Kraftstoffzu- sammensetzung vorgesehen ist. Die zweite Kraftstoffzusammensetzung weist einen geringeren oder keinen Ethanol-Anteil als die erste Kraftstoffzusammensetzung auf und umfasst insbesondere herkömmliches Benzin. Die zweite Einspritzanordnung 5 umfasst hierzu ein zweites und ein separates drittes Einspritzventil 12, 22. Das zweite Einspritzventil 12 weist eine Einstrahlcharakteristik auf, d.h. das zweite Einspritzventil 12 weist insbesondere nur eine einzige zweite Einspritzöffnung 14 auf, wodurch der Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen ausschließlich in Richtung der ersten Einlassöffnung 10 eingespritzt wird. Analog weist das dritte Einspritzventil 22 eine Einstrahlcharakteristik auf, d.h. das dritte Einspritzventil 22 weist vorzugsweise nur eine einzige dritte Einspritzöffnung 24 auf, wodurch der Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen ausschließlich in Richtung der zweiten Einlassöffnung 20 eingespritzt wird. Das erste, zweite und dritte Einspritzventil 7, 12, 22 sind getrennt voneinander ansteuerbar. Im vorliegenden Beispiel ist der Abstand zwischen dem zweiten Einlassventil 12 und der ersten Einlassöffnung 10, sowie zwischen dem dritten Einlassventil 22 und der zweiten Einlassöffnung 20 jeweils größer als zwischen dem ersten Einlassventil 7 und der ersten oder zweiten Einlassöffnung 10, 20. Die Flugzeit beim Einspritzen von Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung wird somit vergrößert, wodurch der eingespritzte Kraftstoff 6 schon im ersten und zweiten Ansaugkanal 1 1 , 21 verdampft und sich somit eine bessere Zündfähigkeit im Brennraum 2 ergibt. Die Verbrennung findet somit bei höheren Temperaturen statt, so dass in einer Start- und Aufwärmphase der Brennkraftmaschine 1 ein nicht dargestellter nachgeschalteter Katalysator von den heißeren Abgasen schneller aufgeheizt wird und somit schneller seine Betriebstemperatur erreicht. Das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind jeweils für einen niedrigeren Kraftstoffdurchflussbereich als das wenigstens eine erste Einspritzventil 7 dimensioniert, da beim Einspritzen von auf Ethanol basierenden Kraftstoff 4 im Vergleich zum Einspritzen von auf Benzin basierenden Kraftstoff 6 größere Mengen eingespritzt werden müssen. Das erste Einspritzventil 7 dient daher ausschließlich dem Einspritzen von Kraftstoff 4 der ersten Kraftstoffzusammensetzung, während von dem zweiten und dritten Einspritzventil 12, 22 jeweils ausschließlich Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung eingespritzt wird. Das Einspritzen von Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung erfolgt hauptsächlich in der Start- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine 1. Das Einspritzen von Kraftstoff 4 der ersten Kraftstoffzusammensetzung erfolgt hingegen hauptsächlich in der Last- und Volllastphase. Vorzugsweise wird durch eine geeignete Steuerung das erste, zweite und dritte Einspritzventil 7, 12, 22 in Abhängigkeit der entsprechenden Betriebsparameter gesteuert, so dass das Verhältnis zwischen der eingespritzten Menge des Kraftstoffs 4 der ersten Kraftstoffzusammensetzung und der eingespritzten Menge des Kraftstoffs 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung bedarfsgerecht und insbesondere kontinuierlich geregelt wird, um möglichst niedrige Emissionen bei ausreichender Leistung zu erzielen. Die Brennkraftmaschine 1 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von solchen Zylindern auf. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst vorzugsweise einen Ottomotor für ein Automobil. 1 shows a schematic plan view of an internal combustion engine 1 with an injection device V according to a first embodiment of the present invention, which has a cylinder which comprises a combustion chamber 2 and in which a piston 2 'moves. The wall of the combustion chamber 2 has a first and a second inlet opening 10, 20, through which in each case an air-fuel mixture is sucked into the combustion chamber 2 and a first and second outlet opening 30, 31, through which the raw exhaust gases of the combusted air Fuel mixture from the combustion chamber 2 in first and second outlet channels 32, 33 are ejected. The internal combustion engine 1 has a first inlet valve 10 ', which is provided for closing the first inlet opening 10 and is arranged between a first inlet channel 11 and the combustion chamber 2. The internal combustion engine 1 also has a second inlet valve 20 ', which is provided for closing the second inlet opening 20 and is arranged between a second inlet channel 21 and the combustion chamber 2. The first and the second intake duct 1 1, 21 open on a side facing away from the combustion chamber 2 in a common intake pipe 9, (not shown) sucked through the suction pipe 9 in the direction of the combustion chamber 2 through a arranged in the intake manifold 9 a metered amount of fresh air becomes. The injection device 1 'has a first and a second injection arrangement 3, 5, which are provided for injecting fuel 4, 6 in the direction of the first and second inlet openings 10, 20 and in the first and second intake channel 1 1, 21. The first injection arrangement 3 comprises a first injection valve 7, which generates two partial beams. For this purpose, the first injection valve 7 has, in particular, two injection valves. Openings 8, through which fuel 4 of a first fuel composition simultaneously in both the first and in the direction of the second inlet port 10, 20 is injected. In particular, the first fuel composition has a high proportion of ethanol, which ensures comparatively efficient combustion, ie with low consumption, low emissions and high performance, during load operation of the internal combustion engine 1. Since the start-up and warm-up phase with an ethanol-based fuel is very inefficient, the injection device V still has the second injection arrangement 5, which is provided for injecting fuel 6 of a second fuel composition. The second fuel composition has less or no ethanol content than the first fuel composition, and particularly includes conventional gasoline. For this purpose, the second injection arrangement 5 comprises a second and a separate third injection valve 12, 22. The second injection valve 12 has a Einstrahlcharakteristik, ie the second injection valve 12 has in particular only a single second injection port 14, whereby the fuel 6 of the second fuel composition substantially is injected exclusively in the direction of the first inlet opening 10. Similarly, the third injection valve 22 has a Einstrahlcharakteristik, ie the third injection valve 22 preferably has only a single third injection port 24, whereby the fuel 6 of the second fuel composition is injected substantially exclusively in the direction of the second inlet port 20. The first, second and third injection valve 7, 12, 22 are controlled separately. In the present example, the distance between the second inlet valve 12 and the first inlet opening 10, and between the third inlet valve 22 and the second inlet opening 20 is greater than between the first inlet valve 7 and the first or second inlet opening 10, 20. The time of flight during injection of fuel 6 of the second fuel composition is thus increased, whereby the injected fuel 6 evaporates already in the first and second intake duct 1 1, 21 and thus results in a better ignitability in the combustion chamber 2. The combustion thus takes place at higher temperatures, so that in a start and warm-up phase of the internal combustion engine 1, a downstream catalyst not shown is heated faster by the hotter exhaust gases and thus reaches its operating temperature faster. The second and third injection valves 12, 22 are each dimensioned for a lower fuel flow area than the at least one first injection valve 7, since during injection of Ethanol-based fuel 4 compared to injecting gasoline-based fuel 6 larger quantities must be injected. The first injection valve 7 therefore serves exclusively to inject fuel 4 of the first fuel composition, while only the fuel 6 of the second fuel composition is injected by the second and third injection valves 12, 22. Injection of fuel 6 of the second fuel composition occurs mainly in the starting and warm-up phases of internal combustion engine 1. However, fuel injection 4 of the first fuel composition occurs mainly in the load and full load phases. Preferably, by suitable control, the first, second and third injection valves 7, 12, 22 are controlled depending on the respective operating parameters, so that the ratio between the injected amount of the fuel 4 of the first fuel composition and the injected amount of the fuel 6 of the second fuel composition as needed and in particular continuously regulated in order to achieve the lowest possible emissions with sufficient power. The internal combustion engine 1 preferably has a plurality of such cylinders. The internal combustion engine 1 preferably comprises a gasoline engine for an automobile.
In Figur 2 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine 1 mit einer Einspritzvorrichtung V gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die zweite Ausführungsform gleicht im Wesentlichen der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform, wobei im Unterschied zur ersten Ausführungsform das erste Einspritzventil 7 in der zweiten Ausführungsform einen größeren Abstand zum ersten und zweiten Einlassöffnung 10, 20 als jeweils der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil 12 und der ersten Einlassöffnung 10 bzw. der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil 22 und der zweiten Einlassöffnung 20. Mit anderen Worten: Das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind näher am Brennraum 2 angeordnet, als das erste Einspritzventil 7. Hierdurch verkürzt sich die Flugzeit für Kraftstoff 6 gemäß der zweiten Kraftstoffzusammensetzung, welcher vom zweiten und dritten Einspritzventil 12, 22 eingespritzt wird, wodurch der Kraftstoffs 6 im Brennraum 2 verdampft und der Brennraum 2 gekühlt wird. Im Volllastbetrieb ergibt sich hieraus eine höhere Klopffestigkeit. In Figur 3 ist eine schematische Schnittbilddarstellung einer Einspritzvorrichtung V gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform identisch der in Figur 2 illustrierten ersten Ausführungsform ist. Das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind auf einer Unterseite des ersten und zweiten Ansaugkanals 11 , 21 , d.h. auf einer dem Brennraum 2 zugewandten Wandung des ersten und zweiten Ansaugkanals 1 1 , 21 angeordnet. Das erste Einspritzventil 7 ist auf einer Oberseite des Ansaugrohrs 9 angeordnet, d.h. auf einer dem Brennraum 2 abgewandten Wandung des Ansaugrohrs 9. Alternativ wäre aber auch denkbar, dass das erste, zweite und dritten Einspritzventil 7, 12, 22 jeweils auf der Oberseite oder auf der Unterseite des Ansaugrohrs 9, des ersten Ansaugkanals 11 und des zweiten Ansaugkanals 21 angeordnet sind. Auch eine Anordnung, in welcher das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind auf der Oberseite des ersten und zweiten Ansaugkanals 1 1 , 21 und das erste Einspritzventil 7 ist auf der Unterseite des Ansaugrohrs 9 angeordnet sind, wäre denkbar. 2 shows a schematic plan view of an internal combustion engine 1 with an injection device V according to a second embodiment of the present invention. The second embodiment is substantially similar to the first embodiment illustrated in FIG. 1, in which, unlike the first embodiment, the first injector 7 in the second embodiment is a greater distance from the first and second inlet apertures 10, 20 than respectively the distance between the second injector 12 and the second injector In other words, the second and third injection valves 12, 22 are arranged closer to the combustion chamber 2, as the first injection valve 7. This shortens the time of flight for fuel 6 according to the second fuel composition, which is injected from the second and third injection valves 12, 22, whereby the fuel 6 is evaporated in the combustion chamber 2 and the combustion chamber 2 is cooled. In full-load operation, this results in a higher knock resistance. FIG. 3 shows a schematic sectional illustration of an injection device V according to a third embodiment of the present invention, the third embodiment being identical to the first embodiment illustrated in FIG. The second and third injection valves 12, 22 are arranged on a lower side of the first and second intake passages 11, 21, ie on a wall of the first and second intake passages 11, 21 facing the combustion chamber 2. The first injection valve 7 is arranged on an upper side of the intake pipe 9, ie on a wall facing away from the combustion chamber 2 wall of the intake manifold 9. Alternatively, it would also be conceivable that the first, second and third injection valve 7, 12, 22 respectively on the top or on the bottom of the intake pipe 9, the first intake port 11 and the second intake port 21 are arranged. Also, an arrangement in which the second and third injection valve 12, 22 are on the top of the first and second intake ports 1 1, 21 and the first injection valve 7 is arranged on the underside of the intake pipe 9, would be conceivable.

Claims

Ansprüche claims
1 . Einspritzvorrichtung (V) für eine Brennkraftmaschine (1) aufweisend eine erste Einspritzanordnung (3) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) einer ersten Kraftstoffzusammensetzung und eine zweite Einspritzanordnung (5) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) einer einen geringeren Ethanol-Anteil als die erste Kraftstoffzusammensetzung aufweisenden zweiten Kraftstoffzusammensetzung, wobei die erste Einspritzanordnung (3) wenigstens ein erstes Einspritzventil (7) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung sowohl in Richtung einer ersten Einlassöffnung (10) eines Brennraums (2) der Brennkraftmaschine (1), als auch in Richtung einer zweiten Einlassöffnung (20) des Brennraums (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einspritzanordnung (5) ein zweites Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der ersten Einlassöffnung (10) und ein se- parates drittes Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) aufweist. 1 . An injection apparatus (V) for an internal combustion engine (1) comprising a first injection arrangement (3) for injecting fuel (4) of a first fuel composition and a second injection arrangement (5) for injecting fuel (6) of a lower proportion of ethanol than the first Wherein the first injection arrangement (3) comprises at least one first injection valve (7) for injecting fuel (4) of the first fuel composition both in the direction of a first inlet opening (10) of a combustion chamber (2) of the internal combustion engine (1) also in the direction of a second inlet opening (20) of the combustion chamber (2), characterized in that the second injection arrangement (5) comprises a second injection valve (12) for injecting fuel (6) of the second fuel composition substantially only in the direction of the first inlet opening (10) and a separate third injection valve (12) z for injecting fuel (6) of the second fuel composition substantially only in the direction of the second inlet opening (20).
2. Einspritzvorrichtung (1 ') nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil (12) und der ersten Einlassöffnung (10) und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil (22) und der zweiten Einlassöffnung (20) jeweils kleiner als der Abstand zwischen dem wenigstens einen ersten Einspritzventil (7) und der ersten oder zweiten Einlassöffnung (10, 20) sind. 2. Injection device (1 ') according to claim 1, characterized in that the distance between the second injection valve (12) and the first inlet opening (10) and the distance between the third injection valve (22) and the second inlet opening (20) each smaller as the distance between the at least one first injection valve (7) and the first or second inlet opening (10, 20).
3. Einspritzvorrichtung (1 ') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung in einen in die erste Einlassöffnung (10) mündenden ersten Ansaugkanal (1 1 ) vorgesehen ist und dass das dritte Ein- spritzventil (22) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzu- sammensetzung in einen in die zweite Einlassöffnung (20) mündenden zweiten Ansaugkanal (21) vorgesehen ist. 3. Injection device (1 ') according to claim 2, characterized in that the second injection valve (12) for injecting fuel (6) of the second fuel composition in a first inlet opening (10) opening into the first intake passage (1 1) is provided and in that the third injection valve (22) for injecting fuel (6) of the second fuel supply composition is provided in a second intake passage (21) opening into the second inlet opening (20).
Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einspritzventil (7) eine Zweistrahlcharakteristik und insbesondere zwei erste Einspritzöffnungen (8) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung aufweist und/oder dass das erste Einspritzventil (7) in einem Ansaugrohr (9) angeordnet ist, welches in den ersten und zweiten Ansaugkanal (1 1 , 21) mündet. Injection device (1 ') according to one of the preceding claims, characterized in that the first injection valve (7) has a two-jet characteristic and in particular two first injection openings (8) for injecting fuel (4) of the first fuel composition and / or that the first injection valve ( 7) is arranged in an intake pipe (9) which opens into the first and second intake duct (1 1, 21).
Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil (12) und der ersten Einlassöffnung (10) und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil (22) und der zweiten Einlassöffnung (20) jeweils größer als der Abstand zwischen dem ersten Einspritzventil (7) und der ersten oder zweiten Einlassöffnung (10, 20) sind. Injection device (1 ') according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between the second injection valve (12) and the first inlet opening (10) and the distance between the third injection valve (22) and the second inlet opening (20) each larger than the distance between the first injection valve (7) and the first or second inlet opening (10, 20).
Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und das dritte Einspritzventil (12, 22) derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung durch das zweite und dritte Einspritzventil (12, 22) eingespritzt werden und/oder dass das zweite und dritte Einspritzventil (12, 22) unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Injection device (1 ') according to one of the preceding claims, characterized in that the second and the third injection valve (12, 22) are dimensioned differently such that different amounts of fuel (6) of the second fuel composition by the second and third injection valve (12 , 22) are injected and / or that the second and third injection valve (12, 22) are independently controllable.
Einspritzvorrichtung (1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und dritte Einspritzventil (12, 22) jeweils für einen niedrigeren Kraftstoffdurchflussbereich als das wenigstens eine erste Einspritzventil (7) dimensioniert sind. Injection device (1 ') according to one of the preceding claims, characterized in that the second and third injection valve (12, 22) are each dimensioned for a lower fuel flow area than the at least one first injection valve (7).
Brennkraftmaschine (1) aufweisend eine Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Internal combustion engine (1) comprising an injection device (1 ') according to one of the preceding claims.
Verfahren zum Betrieb einer Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einen ersten Einspritzventil (7) Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung, welche einen höheren Ethanol-Anteil als die zweite Kraftstoffzusam- mensetzung umfasst, sowohl in Richtung der ersten Einlassöffnung (10), als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) eingespritzt wird, wobei mit dem zweiten Einspritzventil (12) Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der ersten Einlassöffnung (10) und mit dem dritten Einspritzventil (22) Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) eingespritzt wird. Method for operating an injection device (1 ') according to one of claims 1 to 7, characterized in that with the at least one first injection valve (7), fuel (4) of the first fuel composition, which has a higher ethanol content than the second fuel composition. composition is injected both in the direction of the first inlet opening (10), and in the direction of the second inlet opening (20), wherein the second injection valve (12) fuel (6) of the second fuel composition substantially only in the direction of the first inlet opening ( 10) and with the third injection valve (22) fuel (6) of the second fuel composition is injected substantially only in the direction of the second inlet opening (20).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einem ersten Einspritzventil (7) ausschließlich Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung eingespritzt wird und dass mit dem zweiten und dritten Einspritzventil (12, 22) jeweils ausschließlich Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung eingespritzt wird. 10. The method according to claim 9, characterized in that with the at least one first injection valve (7) only fuel (4) of the first fuel composition is injected and that with the second and third injection valve (12, 22) each exclusively fuel (6) second fuel composition is injected.
1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Startphase der Brennkraftmaschine (1 ) hauptsächlich Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung mittels des zweiten und dritten Einspritzventils (12, 22) eingespritzt wird und dass in einer Lastphase hauptsächlich Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung mittels des ers- ten Einspritzventils (7) eingespritzt wird. 1 1. Method according to one of claims 9 or 10, characterized in that in a starting phase of the internal combustion engine (1) mainly fuel (6) of the second fuel composition by means of the second and third injection valve (12, 22) is injected and that in a load phase mainly fuel ( 4) of the first fuel composition is injected by means of the first injection valve (7).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung (5) unter höherem Druck zugeführt wird, als Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung der ersten Einspritzanordnung (3) zugeführt wird, und/oder dass der Druck, unter welchem der Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung (5) zugeführt wird, in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (1 ) eingestellt wird. 12. The method according to any one of claims 9 or 1 1, characterized in that the fuel (6) of the second fuel composition of the second injection assembly (5) is supplied under higher pressure than fuel (4) of the first fuel composition of the first injection assembly (3) is supplied, and / or that the pressure at which the fuel (6) of the second fuel composition of the second injection assembly (5) is supplied, in dependence on operating parameters of the internal combustion engine (1) is adjusted.
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