EP2697499A1 - Ansaug- und einspritzvorrichtung, system und brennkraftmaschine - Google Patents

Ansaug- und einspritzvorrichtung, system und brennkraftmaschine

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EP2697499A1
EP2697499A1 EP12709582.6A EP12709582A EP2697499A1 EP 2697499 A1 EP2697499 A1 EP 2697499A1 EP 12709582 A EP12709582 A EP 12709582A EP 2697499 A1 EP2697499 A1 EP 2697499A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
intake
injection
valve
combustion chamber
inlet opening
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12709582.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Posselt
Marko Lorenz
Andreas Gutscher
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2697499A1 publication Critical patent/EP2697499A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M35/1085—Intake manifolds with primary and secondary intake passages the combustion chamber having multiple intake valves
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    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00—Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/02—Arrangements having two or more sparking plugs
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • 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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    • 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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    • F02M35/16—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines characterised by use in vehicles
    • F02M35/162—Motorcycles; All-terrain vehicles, e.g. quads, snowmobiles; Small vehicles, e.g. forklifts

Definitions

  • the invention relates to an intake and injection device for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1. Basically, devices for injecting and igniting fuel for
  • the document DE 10 2008 044 244 A1 discloses an internal combustion engine having at least one combustion chamber, wherein the combustion chamber has two fuel inlet openings, which can each be closed by an inlet valve.
  • the internal combustion engine further has a fuel injection device which, in association with the at least one combustion chamber, has a first and a separate second injection valve for the metered injection of fuel into at least one intake passage of the combustion chamber.
  • the injectors spray the fuel while atomized in the form of spray cones in the direction of the intake valves.
  • a throttle valve is also arranged, which, depending on the requested power to a
  • Rotary axis is pivotable and thus allows depending on the requested performance, the suction of a corresponding amount of air into the combustion chamber.
  • the inventive intake and injection device for an internal combustion engine, the system according to the invention for sucking, injecting and igniting fuel of an internal combustion engine and the internal combustion engine according to the independent claims have the advantage over the prior art that the internal combustion engine with an increased smoothness and reduced exhaust emissions is operable.
  • the throttle the intake and injection device according to the invention is arranged rotated about 90 degrees relative to the known from the prior art throttle, so that the axis of rotation is substantially parallel to the intermediate plane. This has the advantage that the sucked in the direction of the first and second inlet opening air flow is divided somewhat asymmetrically by a partially open throttle and swirled more.
  • the air flow is so swirled that different air flows and preferably also different amounts of air are sucked in the direction of the first and second inlet openings.
  • an increased mixing of the air-fuel mixture is achieved in the combustion chamber.
  • Such increased mixing improves the ignition and burning of the air-fuel mixture in the combustion chamber, whereby the smoothness of the internal combustion engine is increased and deficiencies in the combustion process, misfiring or incomplete combustion of the fuel mixture are avoided.
  • the compatibility increases for remaining in the combustion chamber exhaust gas of the previous combustion.
  • the catalyst can be made smaller and a smaller
  • the internal combustion engine preferably comprises more than one cylinder, wherein each of the cylinders comprises a combustion chamber each with two inlet valves and one respective throttle flap pivotable about an axis of rotation, with each cylinder the axis of rotation being substantially parallel to an intermediate plane extending between the first and second inlet opening extends centrally through the intake pipe.
  • the intake and injection device comprises in particular a cylinder head of the internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is in particular the internal combustion engine of a motorcycle.
  • the injection valve arrangement injects fuel preferably in the context of an upstream injection or an intake-synchronous injection, wherein the Preceding injection is particularly preferably combined with optimized spray targeting. In this way, reduced exhaust emissions can be achieved in the cold start phase.
  • the intake synchronous injection increased filling and a reduced tendency to knock the engine is achieved in normal operation at full load (cooling of the fresh charge in the combustion chamber due to lower Saugrohr- and cylinder wall wetting).
  • the throttle valve is designed such that a first air quantity sucked in through the partially opened throttle valve in the direction of the first intake opening is not equal to a second air quantity sucked in through the partially opened throttle valve in the direction of the second inlet opening and / or Throttle valve is designed such that a through the partially opened the throttle valve in the intake pipe is arranged such that when opening the throttle valve, a first wing of the throttle moves to a first inlet opening and a second wing of the throttle moves away from the second inlet opening.
  • a throttle valve basically has two wings separated from each other by the axis of rotation, with one of the vanes moving in the direction of the combustion chamber and the other wing moving in the opposite direction during pivoting of the throttle in the intake manifold, for example when requesting a higher amount of air ("accelerating")
  • the one wing which moves in the direction of the combustion chamber allows a larger air flow rate than the other wing
  • the larger air flow rate is distributed to both inlet openings since the latter moves in the direction of the combustion chamber
  • the larger air flow rate on one of the wings advantageously benefits only one of the two inlet openings, while the other inlet opening is supplied with less air.
  • pass through the first and second inlet openings different amounts of air-fuel mixture in the combustion chamber, whereby the with the above-mentioned advantages associated improved mixing of the air-fuel mixture is achieved in the combustion chamber.
  • the injection valve arrangement has a first injection valve for injecting fuel both in the direction of the first inlet opening, and in the direction of the second inlet opening.
  • a comparatively synchronous injection is achieved by the use of only a single injection valve through the first and second inlet opening.
  • the first injection valve preferably has two separate injection cones, through which two separate injection cones are generated. One of the injection cone is directed to the first inlet opening, while the other injection cone is directed to the second inlet opening.
  • the injection valve arrangement has a first injection valve for injecting fuel in the direction of the first inlet opening and a second injection valve for injecting fuel in the direction of the second inlet opening.
  • the burn through is facilitated by the use of two separate injectors, since each injector only needs to inject a reduced flow rate of fuel and at the same time allows more freedom of design of the spray cone, thus achieving optimized spray targeting and lower spray density, i. that the characteristic droplet size, in particular the Sauter diameter, of the atomized fuel is advantageously reduced.
  • the use of two separate injection valves also has the
  • each individual injection valve must be designed for a lower flow of fuel, as if only a single injector would inject the entire amount of fuel, and thereby advantageously reduces the smallest amount that can still be injected from the injectors with high accuracy .
  • the turn-on times for each of the intake valves increase to inject the same amount of fuel. In this way, the precision of the injection process is significantly increased and the risk that the first injector operates in the non-linear range eliminated.
  • the intake and injection device thus allows a very accurate injection of the required amount of fuel even in dynamic operating conditions, which result from large load changes. will call.
  • the engine power is increased during load changes, for example, from idle to full load or from a small load to a large load, or reduced unsteady mixture deviations.
  • Setting a near-optimal air-fuel mixture also promotes mixing and burn-through, resulting in improved smoothness and reduced fuel consumption
  • C0 2 emission can be achieved during load changes.
  • the first and the second injection valve can be controlled separately. In this way, an individual control of the injection valves to optimize the
  • Fuel in internal combustion engines with intake manifold injection usually takes place before the intake stroke. Now, if the throttle valve suddenly opens sharply in time after the injection, for example because the driver requests an increased torque, more air flows into the combustion chamber than was originally assumed in order to calculate the required fuel quantity.
  • Injectors can still be injected with high accuracy, and at a lower flow, the turn-on times for each of the injectors extend to inject the same amount of fuel, so that a longer turn-on pulse is needed to re-inject the additional fuel. In this way, the precision of the Nachspitzvorgangs is significantly increased and the risk that one of the injectors during re-injection in nonlinear The area is working away.
  • the first and second injection valves are controlled in parallel.
  • the first and the second injection valve are dimensioned differently such that different amounts of fuel are injected through the first and the second injection valve.
  • the minimum discharge amount can be further reduced and the increase in the precision of the fuel injection can be increased.
  • different amounts of fuel can be injected, resulting in an additional increased turbulence of the air-fuel mixture in the combustion chamber, which further improves the mixing.
  • the fuel quantities can be adapted individually to the differently distributed air flow and improve the homogeneity of the mixture flowing into the combustion chamber.
  • the intake pipe in an end portion facing the combustion chamber has an intermediate wall which divides the intake pipe into a first channel section leading to the first inlet opening and a second channel leading to the second inlet opening
  • Channel section is divided, wherein the intermediate plane and the intermediate wall are arranged substantially parallel to each other.
  • the spray cone of each injection valve can thus be adapted in a simple manner to the respective channel section, as well as the respective inlet opening, so that, on the one hand, a wetting of the outer walls of the suction tube, as well as one
  • a further subject matter of the present invention is a system for intake, injection and ignition of fuel of an internal combustion engine, in particular of a motorcycle, comprising an intake and injection device according to the invention and at least one combustion chamber whose wall has a first inlet opening which can be closed by a first inlet valve a second inlet opening closable by a second inlet valve, the device having a first spark plug associated with the first intake valve and a second spark plug associated with the second intake valve.
  • the use of the two separate spark plugs causes the air-fuel mixture passing through the first and second intake ports into the combustion chamber to be ignited at two different ignition points, thereby achieving faster and more stable combustion of the fuel mixture in the combustion chamber.
  • deficiencies in the combustion process, misfiring or incomplete combustion of the fuel mixture are avoided and achieved a reduction of the raw exhaust gases.
  • the thus improved ignition and combustion of the fuel mixture in the combustion chamber thus leads to a higher combustion stability and also a later ignition timing to an increased temperature in the combustion chamber at the time of opening the exhaust valve (or the exhaust valves) and thus also to hot Rohhabgasen.
  • 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. This also leads to a reduction of exhaust emissions.
  • the first spark plug is arranged in the combustion chamber such that a fuel injected from the first injection valve through the first intake valve into the combustion chamber is ignited substantially by the first spark plug
  • the second spark plug is arranged in the combustion chamber in that a fuel injected from the second injection valve through the second inlet valve into the combustion chamber is ignited essentially by the second spark plug.
  • the fuel mixture passing through the first injection valve into the combustion chamber is directly ignited by means of the first spark plug and the fuel mixture passing through the second injection valve into the combustion chamber by means of the second spark plug, so that a uniformly and continuously migrating from the cylinder head in the direction of the piston Flame front is achieved.
  • the combustion chamber is divided substantially into two halves, wherein the first injection valve, the first inlet valve and the first spark plug for the combustion in the one NEN half and the second injection valve, the second intake valve and the second spark plug for combustion in the other half are provided.
  • the combustion is advantageously started at two points of the combustion chamber, as a result of which the burn-through behavior can be optimized, in particular in large-volume combustion chambers.
  • Another object of the present invention is an internal combustion engine, especially for a motorcycle, comprising a system according to the invention for the intake, injection and ignition of fuel.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a suction and injection device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows a schematic view of a suction and injection device according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a schematic view of a suction and injection apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic view of a suction and injection device according to a fourth embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a schematic view of a suction, injection and ignition system according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a schematic view of an intake and injection device 1 'for an internal combustion engine 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • the internal combustion engine 1 which in the present Example has only one cylinder, comprises a combustion chamber 2, 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 40, 50, through which the raw gases of the burned air-fuel
  • the internal combustion engine 1 has a first inlet valve 1 1, which is provided for closing the first inlet opening 10 and is arranged between a first channel section 14 of an intake pipe 9 and the combustion chamber 2.
  • the internal combustion engine 1 further has a second inlet valve 21, which is provided for closing the second inlet opening 20 and is arranged between a second channel section 21 of the intake pipe 9 and the combustion chamber 2.
  • the intake pipe 9 is subdivided into an end section facing the combustion chamber 2 through an intermediate wall 9 'into the first and second channel sections 14, 24. Through the intake pipe 9 is
  • an injection valve assembly 3 is arranged, which comprises only a first injection valve 12.
  • the first injection valve 12 sprays fuel 4 in the form of two spray cones both in the direction of the first inlet opening 10, and in the direction of the second inlet opening 20, whereby an inflammable air-fuel mixture is formed in the combustion chamber 2.
  • a throttle valve 30 is arranged in the intake pipe 9.
  • the throttle valve 30 is designed to regulate the amount of air sucked about a plane perpendicular to the plane of rotation 31 pivotally.
  • the axis of rotation 31 is aligned parallel to an intermediate plane 100.
  • the intermediate plane 100 extends centrally between the first and second inlet openings through the intake pipe 9.
  • the throttle valve 30 consists of a first and a second wing 32, 33, which are separated by the rotation axis 31 from each other. With a closed throttle valve 9 is the first
  • Wing 32 is arranged on a side corresponding to the first channel section 14 side of the intake pipe 9, while the second wing 33 is disposed on a side of the intake pipe 9 corresponding to the second channel section 24.
  • the specific orientation of the axis of rotation 31 causes the opening of the throttle valve 30, the first wing 32 is moved toward the first inlet port 10 and the second wing 33 from the second inlet port 20th moved away.
  • a first air quantity drawn in the region of the first wing 32 through the partially opened throttle flap 30 in the direction of the first inlet opening 10 is greater than a second air flow drawn in the region of the second wing 33 through the partially opened throttle flap 30 in the direction of the second inlet opening for fluidic reasons because sucked air which flows centrally on the throttle valve 30 is deflected in the direction of the first wing 32.
  • the air-fuel mixture passes through this asymmetry with great turbulence in the combustion chamber 2, whereby a particularly good mixing of the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is achieved.
  • a spark plug 60 is arranged, which generates a defined spark in the combustion chamber 2 for the initial ignition of the injected air-fuel mixture.
  • the intake pipe 9 is preferably formed by a pipe component, which is connected to a nozzle of a cylinder head, wherein the cylinder head is fixed to a cylinder block having the engine block to close the cylinder.
  • the first injection valve 12 is preferably attached to the pipe component and in particular at an upper wall portion (which faces away from the combustion chamber 2) of the intake pipe 9 is arranged. It is conceivable for the fuel 4 to be injected once per combustion cycle by means of the first injection valve 12. It is conceivable that in this case an intake-synchronous injection takes place, ie a part of the fuel
  • the injected fuel jet is aligned in the direction of the channel bottom of the first and second channel sections 14, 24, so that the aspirated air-fuel mixture is displaced in the direction of the combustion chamber center, thus preventing wetting of the wall of the cylinder opposite the inlet openings 10, 20 , At the same time wetting of the channel bottom and thus wall film formation in the suction pipe 9 (or in the first and second channel section 14,
  • FIG. 2 shows a schematic view of a suction and injection device V according to a second embodiment of the present invention, wherein the second embodiment substantially similar to the illustrated in Figure 1 the first embodiment, wherein the injection assembly 3 of the intake and
  • Injector V is designed such that different amounts of fuel in the direction of the first inlet port 10 and in the direction of the second inlet port 20 are injected. It is conceivable that the injection assembly 3 is designed for a different fuel flow rate of the two beam cone. Due to the asymmetry of the fuel injection, the mixing of the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is further promoted.
  • FIG. 3 shows a schematic view of an intake and injection device 1 'according to a third embodiment of the present invention, wherein the third embodiment substantially similar to the illustrated in Figure 1 first embodiment, wherein the injection assembly 3 of the intake and injection device V according to the third Embodiment, a first injection valve 12 for injecting fuel 4 substantially exclusively in the direction of the first inlet port 10 and a separate second injection valve 22 for injecting fuel 4 substantially exclusively in the direction of the second inlet port 20 has.
  • the use of two separate injection valves 12, 22 has the advantage that the spray density of the spray cone is reduced, since each injection valve 12, 22 need only inject a reduced and in particular a halved flow rate of fuel 4, so that the characteristic droplet size, in particular the Sauter Diameter of the atomized fuel 4 advantageously reduced.
  • a reduced diameter Sauter causes better burning of the fuel mixture in the combustion chamber 2 and thus to an elevated temperature in the combustion chamber 2, which can be improved in particular the cold start characteristics of the internal combustion engine 1.
  • FIG. 4 shows a schematic view of an intake and injection device V according to a fourth embodiment of the present invention, the fourth embodiment being substantially similar to the third embodiment illustrated in FIG. 3, the first and second injection valves 12, 22 so differently dimensioned that different amounts of fuel 4 are injected through the first and the second injection valve 12, 22.
  • the first and the second injection valve 12, 22 are also individually controllable, so that at different times fuel 4 can be injected. In this way, an asymmetrical fuel injection can be realized by which the mixing of the air-fuel mixture in the combustion chamber 2 is further promoted.
  • the individual control of the first and second injection valves 12, 22 is combined with a camshaft adjustment, so that advantageously the effect of a fresh air scavenging in the low speed range can be increased at high load.
  • FIG 5 shows a schematic view of a system 1 "for sucking, injecting and igniting fuel 4 of an internal combustion engine 1 according to a fifth embodiment of the present invention, wherein the system 1" an intake and injection device V for an internal combustion engine 1 according to the in FIG 4, and wherein the system 1 "further comprises a first spark plug 13 associated with the first intake valve 11 and a second spark plug 23 associated with the second intake valve 21.
  • the first spark plug 13 is adjacent to the first intake port in the combustion chamber 2 10, while the second spark plug 23 is disposed in the combustion chamber 2 adjacent to the second intake port 20.
  • a fuel 4 injected into the combustion chamber 2 from the first injector 12 through the first intake valve 11 is therefore ignited substantially by the first spark plug 13 while a from the two Th fuel injector 22 is ignited by the second inlet valve 21 into the combustion chamber 2 injected fuel 4 substantially through the second spark plug 23.
  • the first and the second spark plug 13, 23 are preferably controlled separately from each other. It is also conceivable that the first and second injection valve 12, 22 are controlled separately from each other.

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Abstract

Es wird eine Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1') für eine Brennkraftanlage (1), insbesondere eines Motorrades, vorgeschlagen aufweisend eine Einspritzventilanordnung (3), welche in einem zu einem Brennraum (2) der Brennkraftmasche führenden Ansaugrohr (9) angeordnet ist, wobei die Einspritzventilanordnung zum Einspritzen von Kraftstoff (4) sowohl in Richtung einer ersten Einlassöffnung (20) des Brennraums, als auch in Richtung einer zweiten Einlassöffnung des Brennraums ausgebildet ist, wobei die Ansaug- und Einspritzvorrichtung ferner eine im Ansaugrohr angeordnete Drosselklappe (30) aufweist, welche um eine Drehachse (31) schwenkbar ist, und wobei die Ansaug-und Einspritzvorrichtung derart ausgebildet ist, dass die Drehachse im Wesentlichen parallel zu einer Zwischenebene (100) verläuft, welche sich zwischen der ersten und zweiten Einlassöffnung (10,20) mittig durch das Ansaugrohr erstreckt.

Description

Beschreibung
Titel
Ansauq- und Einspritzvorrichtunq, System und Brennkraftmaschine Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Grundsätzlich sind Vorrichtungen zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff für
Brennkraftmaschinen allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2008 044 244 A1 eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Brennraum bekannt, wobei der Brennraum zwei Kraftstoff-Einlassöffnungen aufweist, welche jeweils durch ein Einlassventil verschließbar sind. Die Brennkraftmaschi- ne weist ferner eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf, die in Zuordnung zu dem wenigstens einen Brennraum ein erstes und ein separates zweites Einspritzventil zum dosierten Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Ansaugkanal des Brennraums aufweist. Die Einspritzventile spritzen den Kraftstoff dabei zerstäubt in Form von Spraykegeln in Richtung der Einlassventile. Im Ansaugrohr ist ferner eine Drosselklappe angeordnet, welche je nach angeforderter Leistung um eine
Drehachse verschwenkbar ist und so in Abhängigkeit der angeforderten Leistung das Ansaugen einer entsprechenden Luftmenge in den Brennraum erlaubt.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Ansaug- und Einspritzvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, das erfindungsgemäße System zum Ansaugen, Einspritzen und Zünden von Kraftstoff einer Brennkraftmaschine und die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Brennkraftmaschine mit einer gesteigerten Laufruhe und reduzierten Abgasemissionen betreibbar ist. Die Drosselklappe der erfindungsgemäßen Ansaug- und Einspritzvorrichtung ist gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Drosselklappe um ca. 90 Grad gedreht angeordnet, so dass die Drehachse im Wesentlichen parallel zur Zwischenebene verläuft. Dies hat den Vorteil, dass der in Richtung der ersten und zweiten Einlass- Öffnung angesaugte Luftstrom durch eine teilweise geöffnete Drosselklappe etwas unsymmetrisch aufgeteilt und stärker verwirbelt wird. Beim Einspritzen des Kraftstoffs durch die Einspritzvorrichtung kommt es somit zu einer besseren Durchmischung von Luft und Kraftstoff, so dass ein homogeneres Luft-Kraftstoff- Gemisch erzeugt wird. Insbesondere wird der Luftstrom derart verwirbelt, dass unterschiedliche Luftströmungen und vorzugsweise auch unterschiedliche Luftmengen in Richtung der ersten und zweiten Einlassöffnung angesaugt werden. Auf diese Weise wird eine gesteigerte Vermischung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Brennraum erzielt. Eine solche gesteigerte Vermischung verbessert die Entflammung und Durchbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Brennraum, wo- durch die Laufruhe der Brennkraftmaschine gesteigert wird und Mängel im Verbrennungsverlauf, Zündaussetzer oder eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffgemischs vermieden werden. Auf diese Weise wird ferner eine Reduktion der Rohabgase erzielt. Zudem erhöht sich die Verträglichkeit für im Brennraum verbleibendes Abgas der vorherigen Verbrennung. 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 Treibhausgasemissionen reduziert. Ferner ist es aufgrund der optimierten Durchmi- schung des Luft-Kraftstoffgemischs im Brennraum möglich im Teillastbereich mit einem erhöhten Restgasanteil zu fahren, wodurch sich der Kraftstoffverbrauch reduziert. Die Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise mehr als einen Zylinder, wobei jeder der Zylinder einen Brennraum jeweils mit zwei Einlassventilen und jeweils einer um eine Drehachse schwenkbare Drosselklappe umfasst, wo- bei bei jedem Zylinder die Drehachse im Wesentlichen parallel zu einer Zwischenebene verläuft, welche sich zwischen der ersten und zweiten Einlassöffnung mittig durch das Ansaugrohr erstreckt. Die Ansaug- und Einspritzvorrichtung umfasst insbesondere einen Zylinderkopf der Brennkraftanlage, wobei die Brennkraftanlage insbesondere die Brennkraftanlage eines Motorrads ist. Die Einspritzventilanordnung spritzt Kraftstoff vorzugsweise im Rahmen einer vorgelagerten Einspritzung oder einer saugsynchronen Einspritzung ein, wobei die vorgelagerte Einspritzung besonders bevorzugt mit optimierten Spray-Targeting kombiniert wird. Auf diese Weise sind reduzierte Abgasemissionen in der Kaltstartphase zu erzielen. Bei der saugsynchronen Einspritzung wird eine erhöhte Füllung und eine reduzierte Klopfneigung der Brennkraftmaschine im Normalbetrieb an der Volllast erzielt (Kühlung der Frischladung in der Brennkammer aufgrund von geringerer Saugrohr- und Zylinderwandbenetzung). .
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Drosselklappe derart ausgebildet ist, dass eine durch die teilweise geöffnete Drosselklappe in Richtung der ersten Einlassöffnung angesaugte erste Luftmenge ungleich einer durch die teilweise geöffnete Drosselklappe in Richtung der zweiten Einlassöffnung angesaugte zweite Luftmenge ist und/oder dass die Drosselklappe derart ausgebildet ist, dass eine durch die teilweise geöffnete die Drosselklappe im Ansaugrohr derart angeordnet ist, dass sich beim Öffnen der Drosselklappe ein erster Flügel der Drosselklappe zu einer ersten Einlassöffnung hin bewegt und sich ein zweiten Flügel der Drosselklappe von der zweiten Einlassöffnung weg bewegt. Eine Drosselklappe hat grundsätzlich zwei durch die Drehachse voneinander getrennte Flügel, wobei sich beim Verschwenken der Drosselklappe im Ansaugrohr, beispielsweise beim Anfordern einer höheren Luftmenge („Gasgeben"), einer der Flügel in Richtung Brennraum und der andere Flügel in entgegengesetzte Richtung bewegt. Durch diese Geometrie bedingt, erlaubt derjenige Flügel, welcher sich in Richtung Brennraum bewegt, einen größeren Luftdurchsatz, als der andere Flügel. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung der Drosselklappe verteilt sich der größere Luftdurchsatz auf beide Einlassöffnungen, da sich der in Richtung Brennraum bewegende Flügel gleichermaßen in Richtung erster und zweiter Einlassöffnung bewegt. Bei der erfindungsgemäßen Ansaug- und Einspritzvorrichtung kommt der größere Luftdurchsatz an einem der Flügel vorteilhafterweise nur einer der beiden Einlassöffnungen zu Gute, während die andere Einlassöffnung mit weniger Luft versorgt wird. Hierdurch gelangen durch die erste und zweite Einlassöffnung unterschiedliche Mengen von Luft-Kraftstoff-Gemisch in den Brennraum, wodurch die mit den oben genannten Vorteilen verbundene verbesserte Durchmischung des Luft- Kraftstoff-Gemischs im Brennraum erzielt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Einspritz- ventilanordnung ein erstes Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff sowohl in Richtung der ersten Einlassöffnung, als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung aufweist. Vorteilhafterweise wird durch die Verwendung nur eines einzigen Einspritzventils eine vergleichsweise synchrone Einspritzung durch die erste und zweite Einlassöffnung erzielt. Das erste Einspritzventil weist vorzugsweise zwei separate Einspritzkegel auf, durch welche zwei separate Einspritzkegel erzeugt werden. Einer der Einspritzkegel ist dabei auf die erste Einlassöffnung gerichtet, während der andere Einspritzkegel auf die zweite Einlassöffnung gerichtet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Einspritzventilanordnung ein erstes Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in Richtung der ersten Einlassöffnung und ein zweites Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in Richtung der zweiten Einlassöffnung aufweist. Die Durchbrennung wird durch die Verwendung von zwei separaten Einspritzventilen begünstigt, da jedes Einspritzventil nur eine verminderte Durchflussmenge von Kraftstoff einzuspritzen braucht und zugleich mehr Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Spraykegel ermöglicht, wodurch ein optimiertes Spray-Targeting und eine geringere Spraydichte erzielt wird, d.h. dass sich die charakteristische Tröpfchengröße, insbesondere der Sauter-Durchmesser, des zerstäubten Kraftstoffs vorteilhafter- weise verringert. Die Verwendung zweier separater Einspritzventile hat ferner den
Vorteil, dass jedes einzelne Einspritzventil für einen geringeren Durchfluss von Kraftstoff ausgebildet sein muss, als wenn nur ein einziges Einspritzventil die gesamte Kraftstoffmenge einspritzen müsste, und sich hierdurch in vorteilhafterweise die Kleinstmenge reduziert, welche von den Einspritzventilen mit hoher Genau- igkeit noch eingespritzt werden kann. Bei einem niedrigeren Durchfluss verlängern sich ferner die Einschaltzeiten für jedes der Einlassventile, um die gleiche Menge an Kraftstoff einzuspritzen. Auf diese Weise wird die Präzision des Einspritzvorgangs erheblich erhöht und die Gefahr, dass das erste Einspritzventil im nichtlinearen Bereich arbeitet ausgeräumt. Die Ansaug- und Einspritzvorrichtung erlaubt somit eine sehr genaue Einspritzung der benötigten Kraftstoffmenge auch bei dynamischen Betriebszuständen, welche durch große Lastwechsel hervorge- rufen werden. Hierdurch wird die Motorleistung bei Lastwechseln, beispielsweise von Leerlauf auf Volllast bzw. von kleiner Last auf eine große Last, erhöht bzw. instationäre Gemischabweichungen verringert. Durch die Einstellung eines nahezu optimalen Luft-Kraftstoff-Gemischs wird ferner die Durchmischung und Durch- brennung begünstigt, wodurch eine verbesserte Laufruhe und eine reduzierte
C02-Emission bei Lastwechseln erzielt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Einspritzventil getrennt voneinander ansteuerbar sind. Auf diese Wei- se ist eine individuelle Ansteuerung der Einspritzventile zur Optimierung des
Verbrennungsprozesses im Brennraum möglich. Beispielsweise ist der im nachfolgend erklärte Nachspritzvorgang realisierbar: Aus dem Stand der Technik ist bekannt, mittels Lastprädiktionsverfahren die zukünftig benötigte Kraftstoffmenge zu berechnen und das Einspritzventil zur Einspritzung der berechneten Kraft- stoffmenge in das Saugrohr entsprechend zu steuern. Die Einspritzung des
Kraftstoffs erfolgt bei Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung üblicherweise zeitlich vor dem Ansaugtakt. Wenn nun zeitlich nach der Einspritzung die Drosselklappe plötzlich stark geöffnet wird, beispielsweise weil der Fahrer ein erhöhtes Drehmoment anfordert, strömt mehr Luft in den Brennraum ein, als zur Berechnung der benötigten Kraftstoffmenge ursprünglich angenommen wurde.
Da der Einspritzvorgang zu diesem Zeitpunkt bereits abgeschlossen ist, kann die Menge des Kraftstoffs nicht mehr an die größere Luftmenge angepasst werden, so dass das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum abgemagert wird und somit die Gefahr eines Leistungseinbruchs bis hin zu Verbrennungsaussetzern besteht. Dieses Problem wird dadurch gelöst, dass ein Nachspritzen von weiterem Kraftstoff durchgeführt wird, solange das Einlassventil noch geöffnet ist. Durch die Verwendung zweier separater Einspritzventile, die getrennt voneinander ansteuerbar sind, ist ein vergleichsweise präzises Nachspritzen einer kleinen Menge von weiterem Kraftstoff möglich, da sich durch die Verwendung der zwei separa- ten Einspritzventile für jedes Ventil die Kleinstmenge reduziert, welche von den
Einspritzventilen mit hoher Genauigkeit noch eingespritzt werden kann, und sich bei einem niedrigeren Durchfluss die Einschaltzeiten für jedes der Einspritzventile verlängern, um die gleiche Menge an Kraftstoff einzuspritzen, so dass ein längerer Einschaltimpuls zum Nachspritzen des weiteren Kraftstoffs benötigt wird. Auf diese Weise wird die Präzision des Nachspitzvorgangs erheblich erhöht und die Gefahr, dass das eines der Einspritzventile beim Nachspritzen im nichtlinea- ren Bereich arbeitet ausgeräumt. Alternativ ist denkbar, dass das erste und zweite Einspritzventil parallel angesteuert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Einspritzventil derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff durch das erste und das zweite Einspritzventil eingespritzt werden. Auf diese Weise kann die Kleinstabgabemenge weiter reduziert und die Steigerung der Präzision bei der Kraftstoffeinspritzung gesteigert werden. Ferner sind mit dem ersten und zweiten Einspritzventil, insbesondere trotz paralleler Ansteuerung, unterschiedliche Kraftstoffmengen einspritzbar, wodurch sich eine zusätzlich gesteigerte Verwirbelung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Brennraum ergibt, wodurch sich die Durchmischung weiter verbessert. Ferner lassen sich die Kraftstoffmengen individuell an den unterschiedlich verteilten Luftstrom anpassen und Homogenität des in den Brennraum einströmenden Gemischs verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ansaugrohr in einem dem Brennraum zugewandten Endabschnitt eine Zwischenwand aufweist, welche das Ansaugrohr in einen zur ersten Einlassöffnung führenden ersten Kanalabschnitt und einen zur zweiten Einlassöffnung führenden zweiten
Kanalabschnitt unterteilt, wobei die Zwischenebene und die Zwischenwand im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. In vorteilhafter Weise lässt sich somit der Spraykegel jedes Einspritzventils in einfacher Weise auf den jeweiligen Kanalabschnitt, sowie die jeweilige Einlassöffnung anpassen, so dass einerseits eine Benetzung der Außenwandungen des Ansaugrohrs, als auch eine
Benetzung einer Trennwand zwischen der ersten und zweiten Einlassöffnung wirksam unterbunden wird.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Ansau- gen, Einspritzen und Zünden von Kraftstoff einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Motorrads, aufweisend eine erfindungsgemäße Ansaug- und Einspritzvorrichtung und wenigstens einen Brennraum, dessen Wandung eine von einem ersten Einlassventil verschließbare erste Einlassöffnung und eine von einem zweiten Einlassventil verschließbare zweite Einlassöffnung aufweist, wobei die Vorrichtung eine dem ersten Einlassventil zugeordnete erste Zündkerze und eine dem zweiten Einlassventil zugeordnete zweite Zündkerze aufweist. Auf diese Weise wird eine Reduktion der Abgasemissionen beim Betrieb der Brenn- kraftmaschine und insbesondere in der Start- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine erzielt. Die Verwendung der zwei separaten Zündkerzen führt dazu, dass das durch die erste und die zweite Einlassöffnung in den Brennraum gelangende Luft-Kraftstoff-Gemisch an zwei verschiedenen Entflammungspunkten entzündet wird, wodurch eine schnellere und stabilere Durchbrennung des Kraft- stoffgemischs 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 (voll- ständig) konvertierenden Katalysator führt dies zu einer Verringerung der Abgasemissionen am Katalysatorausgang. Die auf diese Weise verbesserte Entflammung und Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum führt somit zu einer höheren Verbrennungsstabilität und ferner über ein späteres Zündungs- Timing zu einer erhöhten Temperatur im Brennraum zum Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils (oder der Auslassventile) 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. Dies führt ebenfalls zu einer Reduktion der Abgasemissionen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Zündkerze derart im Brennraum angeordnet ist, dass ein vom ersten Einspritzventil durch das erste Einlassventil in den Brennraum eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die erste Zündkerze entzündet wird, und dass die zweite Zündkerze derart im Brennraum angeordnet ist, dass ein vom zweiten Einspritzventil durch das zweite Einlassventil in den Brennraum eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die zweite Zündkerze entzündet wird. In vorteilhafter Weise wird das durch das erste Einspritzventil in den Brennraum gelangende Kraftstoffgemisch mittels der ersten Zündkerze und das durch das zweite Einspritz- ventil in den Brennraum gelangende Kraftstoffgemisch mittels der zweiten Zündkerze unmittelbar entzündet, so dass eine gleichmäßig und kontinuierlich vom Zylinderkopf in Richtung Kolben wandernde Flammenfront erzielt wird. Auf diese Weise wird eine sichere Entzündung, sowie eine stabile und gleichmäßige Durchbrennung des Brennraums gewährleistet. Vorzugsweise wird dabei der Brennraum im Wesentlichen in zwei Hälften geteilt, wobei das erste Einspritzventil, das erste Einlassventil und die erste Zündkerze für die Verbrennung in der ei- nen Hälfte und das zweite Einspritzventil, das zweite Einlassventil und die zweite Zündkerze für die Verbrennung in der anderen Hälfte vorgesehen sind. In vorteilhafter Weise wird hierdurch die Verbrennung an zwei Stellen des Brennraumes gestartet, wodurch sich das Durchbrennverhalten insbesondere in großvolumigen Brennräumen optimieren lässt.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Motorrad, aufweisend ein erfindungsgemäßes System zum Ansaugen, Einspritzen und Zünden von Kraftstoff.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
Figur 1 eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 3 eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
Figur 4 eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und
Figur 5 eine schematische Ansicht eines Systems zum Ansaugen, Einspritzen und Zünden gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung
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 Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung 1 ' für eine Brennkraftanlage 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 , welche im vorliegenden Beispiel nur einen Zylinder aufweist, umfasst einen Brennraum 2, 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 Aus- lassöffnung 40, 50, durch welche die Rohabgase des verbrannten Luft-Kraftstoff-
Gemischs aus der Brennkammer 2 in erste und zweite Auslasskanäle ausgestoßen werden. Die Brennkraftmaschine 1 weist ein erstes Einlassventil 1 1 auf, welches zum Verschließen der ersten Einlassöffnung 10 vorgesehen ist und zwischen einem ersten Kanalabschnitt 14 eines Ansaugrohrs 9 und der Brennkam- mer 2 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner ein zweites Einlassventil 21 auf, welches zum Verschließen der zweiten Einlassöffnung 20 vorgesehen ist und zwischen einem zweiten Kanalabschnitt 21 des Ansaugrohrs 9 und der Brennkammer 2 angeordnet ist. Das Ansaugrohr 9 wird auf in einem der Brennkrammer 2 zugewandten Endabschnitt durch eine Zwischenwand 9' in den ersten und zweiten Kanalabschnitt 14, 24 unterteilt. Durch das Ansaugrohr 9 wird
Frischluft durch das Saugrohr in Richtung der Brennkammer 2 angesaugt. Im Ansaugrohr 9 ist eine Einspritzventilanordnung 3 angeordnet, welche lediglich ein erstes Einspritzventil 12 umfasst. Das erste Einspritzventil 12 sprüht Kraftstoff 4 in Form von zwei Sprühkegeln sowohl in Richtung der ersten Einlassöffnung 10, als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung 20 ein, wodurch sich im Brennraum 2 ein entzündliches Luft-Kraftstoff-Gemisch bildet. Zur Regulierung der angesaugten Luftmenge ist im Ansaugrohr 9 eine Drosselklappe 30 angeordnet. Die Drosselklappe 30 ist zur Regulierung der angesaugten Luftmenge um eine zur Zeichenebene senkrechte Drehachse 31 schwenkbar ausgebildet. Die Dreh- achse 31 ist dabei parallel zu einer Zwischenebene 100 ausgerichtet. Die Zwischenebene 100 verläuft mittig zwischen der ersten und zweiten Einlassöffnung durch das Ansaugrohr 9. Die Zwischenebene 100 und die Zwischenwand 9' sind ebenfalls parallel zueinander ausgebildet. Die Drosselklappe 30 besteht aus einem ersten und einem zweiten Flügel 32, 33, welche durch die Drehachse 31 voneinander getrennt sind. Bei einer geschlossenen Drosselklappe 9 ist der erste
Flügel 32 auf einer zum ersten Kanalabschnitt 14 korrespondierenden Seite des Ansaugrohres 9 angeordnet, während der zweiten Flügel 33 auf einer zum zweiten Kanalabschnitt 24 korrespondierenden Seite des Ansaugrohres 9 angeordnet ist. Die spezielle Orientierung der Drehachse 31 führt dazu, dass beim Öffnen der Drosselklappe 30 sich der erste Flügel 32 zur ersten Einlassöffnung 10 hin bewegt wird und sich der zweite Flügel 33 von der zweiten Einlassöffnung 20 weg bewegt. Eine im Bereich des ersten Flügels 32 durch die teilweise geöffnete Drosselklappe 30 in Richtung der ersten Einlassöffnung 10 angesaugte erste Luftmenge ist dabei aus strömungstechnischen Gründen größer als eine im Bereich des zweiten Flügels 33 durch die teilweise geöffnete Drosselklappe 30 in Richtung der zweiten Einlassöffnung angesaugte zweite Luftmenge, da angesaugt Luft, welche zentral auf die Drosselklappe 30 strömt in Richtung des ersten Flügels 32 abgelenkt wird. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch gelangt durch diese Asymmetrie unter großen Verwirbelungen in den Brennraum 2, wodurch eine besonders gute Durchmischung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Brennraum 2 er- zielt wird. Im Innern des Brennraums 2 ist eine Zündkerze 60 angeordnet, welche zur initialen Zündung des eingespritzten Luft-Kraftstoff-Gemischs einen definierten Funken im Brennraum 2 erzeugt. Das Ansaugrohr 9 wird vorzugsweise von einem Rohrbauteil, welcher mit einem Stutzen eines Zylinderkopfes verbunden ist, gebildet, wobei der Zylinderkopf an einem den Zylinder aufweisendem Motor- block befestigt ist, um den Zylinder zu schließen. Das erste Einspritzventil 12 ist dabei vorzugsweise am Rohrbauteil befestigt und insbesondere an einem oberen Wandungsabschnitt (welcher dem Brennraum 2 abgewandt ist) des Ansaugrohres 9 angeordnet. Denkbar ist, dass die pro Verbrennungszyklus jeweils einmal Kraftstoff 4 mittels des ersten Einspritzventils 12 eingespritzt wird. Denkbar ist, dass hierbei eine saugsynchrone Einspritzung erfolgt, d.h. ein Teil des Kraftstoffs
4 an eine den Einlassöffnungen 10, 20 gegenüberliegende Wandung des Zylinders transportiert wird. Dieser Kraftstofffilm verdunstet an der Zylinderwand und führt somit zu einer Abkühlung der Brennraumtemperatur, wodurch die Klopfneigung der Brennkraftmaschine 1 reduziert wird. Alternativ erfolgt eine vorgelagerte Einspritzung, um insbesondere im Kaltstart, die Bildung eines Kraftstofffilms an der den Einlassöffnungen 10, 20 gegenüberliegende Wandung des Zylinders zu verhindern und somit eine Reduktion der Rohabgase zu erzielen. Zusätzlich zur vorgelagerten Einspritzung kann in Kombination mit optimalem Spray-Targeting die HC-Emissionen im Kaltstart weiter verringert werden. Der eingespritzte Kraft- stoffstrahl wird hierzu in Richtung Kanalboden des ersten und zweiten Kanalabschnitts 14, 24 ausgerichtet, so dass sich das angesaugte Luft-Kraftstoff- Gemisch in Richtung Brennraummitte verlagert und somit eine Benetzung der den Einlassöffnungen 10, 20 gegenüberliegende Wandung des Zylinders verhindert wird. Gleichzeitig wird eine Benetzung des Kanalbodens und somit eine Wandfilmbildung im Saugrohr 9 (bzw. im ersten und zweiten Kanalabschnitt 14,
24) erzielt. In Figur 2 ist eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung V gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform gleicht, wobei die Einspritzanordnung 3 der Ansaug- und
Einspritzvorrichtung V gemäß der zweiten Ausführungsform derart ausgebildet ist, dass unterschiedliche Kraftstoffmengen in Richtung der ersten Einlassöffnung 10 und in Richtung der zweiten Einlassöffnung 20 eingespritzt werden. Denkbar ist, dass die Einspritzanordnung 3 für einen unterschiedlichen Kraftstoffdurchsatz der beiden Strahlkegel ausgebildet ist. Durch die Asymmetrie der Kraftstoffeinspritzung wird die Durchmischung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Brennraum 2 weiter begünstigt.
In Figur 3 eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung 1 ' gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform im Wesentlichen der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform gleicht, wobei die Einspritzanordnung 3 der Ansaug- und Einspritzvorrichtung V gemäß der dritten Ausführungsform ein erstes Einspritzventil 12 zum Einspritzen von Kraftstoff 4 im Wesentlichen ausschließlich in Rich- tung der ersten Einlassöffnung 10 und ein separates zweites Einspritzventil 22 zum Einspritzen von Kraftstoff 4 im Wesentlichen ausschließlich in Richtung der zweiten Einlassöffnung 20 aufweist. Die Verwendung zweier separater Einspritzventile 12, 22 hat den Vorteil, dass sich die Spraydichte der Spraykegel verringert, da jedes Einspritzventil 12, 22 nur eine verminderte und insbesondere eine halbierte Durchflussmenge von Kraftstoff 4 einzuspritzen braucht, so dass sich die charakteristische Tröpfchengröße, insbesondere der Sauter-Durchmesser, des zerstäubten Kraftstoffs 4 vorteilhafterweise reduziert. Ein reduzierter Sauter- Durchmesser bewirkt eine bessere Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum 2 und somit zu einer erhöhten Temperatur im Brennraum 2, wodurch sich insbesondere die Kaltstart-Eigenschaften der Brennkraftmaschine 1 verbessern lassen.
In Figur 4 eine schematische Ansicht einer Ansaug- und Einspritzvorrichtung V gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die vierte Ausführungsform im Wesentlichen der in Figur 3 illustrierten dritten Ausführungsform gleicht, wobei das erste und das zweite Einspritzventil 12, 22 derart unterschiedlich dimensioniert, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff 4 durch das erste und das zweite Einspritzventil 12, 22 eingespritzt werden. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Einspritzventil 12, 22 ferner einzeln ansteuerbar sind, so dass zu unterschiedlichen Zeitpunkten Kraftstoff 4 einge- spritzt werden kann. Auf diese Weise ist eine asymmetrische Kraftstoffeinspritzung realisierbar, durch welche die Durchmischung des Luft-Kraftstoff-Gemischs im Brennraum 2 weiter begünstigt wird. Denkbar ist ferner, dass die individuelle Ansteuerung des ersten und zweiten Einspritzventils 12, 22 mit einer Nockenwellenverstellung kombiniert wird, so dass vorteilhafterweise der Effekt einer Frisch- luftspülung (Scavenging) im niederen Drehzahlbereich bei hoher Last gesteigert werden kann.
In Figur 5 eine schematische Ansicht eines Systems 1 " zum Ansaugen, Einspritzen und Zünden von Kraftstoff 4 einer Brennkraftmaschine 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei das System 1 " eine Ansaug- und Einspritzvorrichtung V für eine Brennkraftmaschine 1 gemäß der in Figur 4 illustrierten vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist und wobei das System 1 " ferner eine dem ersten Einlassventil 1 1 zugeordnete erste Zündkerze 13 und eine dem zweiten Einlassventil 21 zugeordnete zweite Zündkerze 23 aufweist. Die erste Zündkerze 13 ist dabei im Brennraum 2 benachbart zur ersten Einlassöffnung 10 angeordnet, während die zweite Zündkerze 23 im Brennraum 2 benachbart zur zweiten Einlassöffnung 20 angeordnet ist. Ein vom ersten Einspritzventil 12 durch das erste Einlassventil 1 1 in den Brennraum 2 eingespritzter Kraftstoff 4 wird daher im Wesentlichen durch die erste Zündkerze 13 entzündet, während ein vom zweiten Einspritzventil 22 durch das zweite Einlassventil 21 in den Brennraum 2 eingespritzter Kraftstoff 4 im Wesentlichen durch die zweite Zündkerze 23 entzündet wird. Die erste und die zweite Zündkerze 13, 23 sind dabei vorzugsweise getrennt voneinander ansteuerbar. Ferner ist denkbar, dass das erste und zweite Einspritzventil 12, 22 getrennt voneinander ansteuerbar sind. Auf diese Weise sind besonders bevorzugt der Vorgang Einspritzung von Kraftstoff 4 mittels des ersten Einspritzventils 12 und Entzündung dieses eingespritzten Kraftstoffs 4 mittels der ersten Zündkerze 13 einerseits und der Vorgang Einspritzung von Kraftstoff 4 mittels des zweiten Einspritzventils 22 und Entzündung dieses eingespritzten Kraftstoffs mittels der zweiten Zündkerze 23 andererseits parallel, individuell oder als Kombination von beiden ansteuerbar. Ferner wird eine betriebsabhängige Ansteuerung, beispiels- weise in Abhängigkeit der Drosselklappeneinstellung und/oder der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine 1 , ermöglicht.

Claims

Ansprüche
Ansaug- und Einspritzvorrichtung (V) für eine Brennkraftanlage (1 ), insbesondere eines Motorrads, aufweisend eine Einspritzventilanordnung (3), welche in einem zu einem Brennraum (2) der Brennkraftmasche (1 ) führenden Ansaugrohr (9) angeordnet ist, wobei die Einspritzventilanordnung (3) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) sowohl in Richtung einer ersten Einlassöffnung (10) des Brennraums (2), als auch in Richtung einer zweiten Einlassöffnung (20) des Brennraums
(2) ausgebildet ist, wobei die Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') ferner eine im Ansaugrohr (9) angeordnete Drosselklappe (30) aufweist, welche um eine Drehachse (31 ) schwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') derart ausgebildet ist, dass die Drehachse (31 ) im Wesentlichen parallel zu einer Zwischenebene (100) verläuft, welche sich zwischen der ersten und zweiten Einlassöffnung (10, 20) mittig durch das Ansaugrohr (9) erstreckt.
Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') nach Anspruch 1 , wobei die Drosselklappe (30) derart ausgebildet ist, dass eine durch die teilweise geöffnete Drosselklappe (30) in Richtung der ersten Einlassöffnung (10) angesaugte erste Luftmenge ungleich einer durch die teilweise geöffnete Drosselklappe (30) in Richtung der zweiten Einlassöffnung angesaugte zweite Luftmenge ist und/oder wobei die Drosselklappe (30) im Ansaugrohr (9) derart angeordnet ist, dass sich beim Öffnen der Drosselklappe (30) ein erster Flügel (32) der Drosselklappe (30) zur ersten Einlassöffnung (10) hin bewegt und sich ein zweiten Flügel (33) der Drosselklappe (30) von der zweiten Einlassöffnung (20) weg bewegt.
3. Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Einspritzventilanordnung (3) ein erstes Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) sowohl in Richtung der ersten Einlass- Öffnung (10), als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) aufweist.
Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Einspritzventilanordnung (3) ein erstes Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) in Richtung der ersten Einlassöffnung (10) und ein zweites Einspritzventil (22) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) aufweist.
Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') nach Anspruch 4, wobei das erste und das zweite Einspritzventil (12, 22) getrennt voneinander ansteuerbar sind.
Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das erste und das zweite Einspritzventil (12, 22) derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff (4) durch das erste und das zweite Einspritzventil (12, 22) eingespritzt werden.
Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ansaugrohr (9) in einem dem Brennraum (2) zugewandten Endabschnitt eine Zwischenwand (9') aufweist, welche das Ansaugrohr (9) in einen zur ersten Einlassöffnung (10) führenden ersten Kanalabschnitt (14) und einen zur zweiten Einlassöffnung (20) führenden zweiten Kanalabschnitt (24) unterteilt, wobei die Zwischenebene (100) und die Zwischenwand (9') im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
System (1 ") zum Ansaugen, Einspritzen und Zünden von Kraftstoff einer Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere eines Motorrads, aufweisend eine Ansaug- und Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einen Brennraum (2), dessen Wandung eine von einem ersten Einlassventil (1 1 ) verschließbare erste Einlassöffnung (10) und eine von einem zweiten Einlassventil (21 ) verschließbare zweite Einlassöffnung (20) aufweist, wobei die Vorrichtung eine dem ersten Einlassventil (1 1 ) zugeordnete erste Zündkerze (13) und eine dem zweiten Einlassventil (21 ) zugeordnete zweite Zündkerze (23) aufweist. System (1 ") nach Anspruch 8, wobei die erste Zündkerze (13) derart im Brennraum (2) angeordnet ist, dass ein vom ersten Einspritzventil (12) durch das erste Einlassventil (1 1 ) in den Brennraum (2) eingespritzter Kraftstoff (4) im Wesentlichen durch die erste Zündkerze (13) entzündet wird, und dass die zweite Zündkerze (23) derart im Brennraum (2) angeordnet ist, dass ein vom zweiten Einspritzventil (22) durch das zweite Einlassventil (21 ) in den Brennraum (2) eingespritzter Kraftstoff (4) im Wesentlichen durch die zweite Zündkerze (23) entzündet wird.
Brennkraftmaschine (1 ), insbesondere für ein Motorrad, aufweisend ein System (1 ") zum Ansaugen, Einspritzen und Zünden von Kraftstoff (4) nach einem der Ansprüche 8 oder 9.
EP12709582.6A 2011-04-14 2012-03-12 Ansaug- und einspritzvorrichtung, system und brennkraftmaschine Withdrawn EP2697499A1 (de)

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