WO2002079622A1 - Method of operating a self-ignited internal combustion engine - Google Patents

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WO2002079622A1
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Abstract

The invention relates to a method of operating an internal combustion engine (1), especially a motor vehicle. In order to allow for a safe and reliable self-ignition of the fuel-air mixture present in a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1), the air present in a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) is heated up and fuel is directly injected into the combustion chamber (4) during a compression phase of the internal combustion engine (1) where it forms a self-ignited fuel-air mixture with the compressed, heated up air. The inventive method further suggests measures supplementary to the heating up of air, such as an increased compression ratio, exhaust gas recirculation or pressure charging.

Description

       

  



  VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER   SELBSZÜNDENDEN    BRENNKRAFTMASCHINE Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs.



  Die Erfindung betrifft ausserdem ein Speicherelement für ein Steuergerät einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Auf dem Speicherelement ist ein Computerprogramm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist. Das Speicherelement ist bspw. als. ein Read-Only-Memory, ein Random-Access-Memory oder als ein Flash-Memory ausgebildet.



  Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist.



  Die Erfindung betrifft auch ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Das Steuergerät dient zur Steuerung und/oder Regelung der Einspritzung von Benzin in einen Brennraum der Brennkraftmaschine.



  Schliesslich betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine weist ein Kraftstoffeinspritzsystem zum direkten Einspritzen von Benzin in einen Brennraum der  Brennkraftmaschine auf.



  Stand der Technik Aus dem Stand der Technik sind für Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung Ansätze zum Erzeugen einer   selbstzündfähigen. Benzin-Luft-Gemischladung    bekannt, bei denen ein Benzin-Luft-Gemisch von dem Kolben der Brennkraftmaschine angesaugt wird und unter Einbeziehung von Zusatzmassnahmen, die der Aufheizung des Gemisches in dem Brennraum dienen, zur Selbstzündung zu bringen.



  Als Zusatzmassnahmen zum Aufheizen des Gemisches sind bekannt : 1. Variation der Füllung des Brennraums über einen variablen Ventiltrieb. Ab einer definierten Luftmenge, die über die Öffnungszeiten der Einlassventile beeinflusst werden kann, erhitzt sich das komprimierte
Benzin-Luftgemisch. Diese Massnahme weist jedoch Hub zu-Hub Streuungen der jeweiligen Einzelzylinder auf, sowie zylinderindividuelle Abweichungen einer
Brennkraftmaschine. Ausserdem können die Brennbeginne der jeweiligen Arbeitszyklen und der einzelnen
Zylinder nur schwer kontrolliert werden.



  2. Hohe Abgasrückführungsrate. Durch die Rückführung heisser Abgase in den Brennraum kann die Temperatur des in dem Brennraum eingeschlossenen Kraftstoff
Brennluft-Gemisches vor dem Einsetzen der Verbrennung deutlich erhöht werden. Die eigentliche
Verbrennungstemperatur während der Verbrennung des
Benzin-Luft-Gemisches wird durch die Abgasrückführung jedoch verringert, da durch das Abgas der
Sauerstoffgehalt in dem Brennraum reduziert wird.



   Dadurch wird die Stickoxidemission verringert. Das
Abgas dient als Inertgas, durch das die Temperatur der
Brennluft erhöht wird und das sich zwar während der 
Verbrennung in dem Brennraum befindet, an der eigentlichen Verbrennungsreaktion jedoch kaum beteiligt ist. Der Nachteil dieser Massnahme besteht darin, dass die geeignete Abgasmenge nur schwer zu steuern ist. Es handelt sich um eine träges System, das Hub-zu-Hub Streuungen und eine ungleichmässige
Verteilung auf die Brennräume aller Zylinder aufweist.



  3. Aufladung der Brennluft. Durch die Aufladung wird die
Brennluft verdichtet und ihre Temperatur erhöht.



   Nachteilig ist jedoch auch bei dieser Massnahme, dass es sich um ein relativ träges System handelt, das
Füllungsunterschiede in den Brennräumen der einzelnen
Zylinder aufweist.



  Bei aus dem Stand der Technik bekannten   direkteinspritzenden    Benzin-Brennkraftmaschinen wird Benzin direkt in den Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine eingespritzt. Das in dem Brennraum komprimierte Benzin-Luft-Gemisch wird anschliessend durch Zünden eines Zündfunkens in dem Brennraum entzündet. Das Volumen des entzündeten Benzin-Luft-Gemisches dehnt sich explosionsartig aus und versetzt einen in dem Zylinder hinund herbewegbaren Kolben in Bewegung. Die Hin-und Herbewegung des Kolbens wird auf eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine übertragen.



  Direkteinspritzende Brennkraftmaschinen können in verschiedenen Betriebsarten betrieben werden. Als eine erste Betriebsart ist ein sog. Schichtbetrieb bekannt, der insbesondere bei kleineren Lasten verwendet wird. Als eine zweite Betriebsart ist ein sog. Homogenbetrieb bekannt, der bei grösseren, an der Brennkraftmaschine anliegenden Lasten zur Anwendung kommt. Die verschiedenen Betriebsarten unterscheiden sich insbesondere in dem Einspritzzeitpunkt und der Einspritzdauer sowie in dem Zündzeitpunkt. 



  Im Schichtbetrieb wird das Benzin während der Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine in den Brennraum derart eingespritzt, dass sich im Zeitpunkt der Zündung eine Kraftstoffwolke in unmittelbarer Umgebung einer Zündkerze befindet. Diese Einspritzung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So ist es möglich, dass die eingespritzte Kraftstoffwolke sich bereits während bzw. unmittelbar nach der Einspritzung bei der Zündkerze befindet und von dieser entzündet wird. Ebenfalls ist es möglich, dass die eingespritzte Kraftstoffwolke durch eine Ladungsbewegung zu der Zündkerze geführt und dann erst entzündet wird. Bei beiden Brennverfahren liegt keine gleichmässige Kraftstoffverteilung in dem Brennraum vor, sondern eine Schichtladung.



  Der Vorteil des Schichtbetriebs liegt darin, dass mit einer sehr geringen Kraftstoffmenge die anliegenden kleineren Lasten von der Brennkraftmaschine ausgeführt werden können.



  Grössere Lasten können allerdings nicht durch den Schichtbetrieb erfüllt werden.



  Bei der Benzin-Direkteinspritzung nach dem strahlgeführten Brennverfahren kann auch Volllast im Schichtbetrieb bei stöchiometrischem Kraftstoff-Luft-Gemisch gefahren werden.



  In diesem Fall bedeutet Schichtbetrieb-wie im Tiellastbetrieb-Einspritzung in der Nähe des Zündzeitpunkts.



  In dem für derartige grössere Lasten vorgesehenen Homogenbetrieb wird das Benzin während der Ansaugphase der Brennkraftmaschine eingespritzt, so dass eine Verwirbelung und damit eine Verteilung des Benzins in dem Brennraum noch vor der Zündung noch ohne Weiteres erfolgen kann. Insoweit entspricht der Homogenbetrieb in etwa der Betriebsweise von Brennkraftmaschinen, bei denen in herkömmlicher Weise Kraftstoff in das Ansaugrohr eingespritzt wird. Bei Bedarf kann auch bei kleineren Lasten der Homogenbetrieb eingesetzt werden.



  Im Schichtbetrieb wird eine Drosselklappe in einem zu dem Brennraum führenden Ansaugrohr weit geöffnet und die Verbrennung wird im Wesentlichen nur durch die einzuspritzende Kraftstoffmasse gesteuert und/oder geregelt. Im Homogenbetrieb wird die Drosselklappe in Abhängigkeit von dem angeforderten Moment geöffnet bzw. geschlossen und die einzuspritzende Kraftstoffmasse wird in Abhängigkeit von der angesaugten Luftmasse gesteuert und/oder geregelt.



  In beiden Betriebsarten, also im Schichtbetrieb und im Homogenbetrieb, wird die einzuspritzende Kraftstoffmasse zusätzlich in Abhängigkeit von einer Mehrzahl weiterer Betriebsgrössen auf einen im Hinblick auf Kraftstoffeinsparung, Abgasreduzierung, Lärmverminderung und dergleichen optimalen Wert gesteuert und/oder geregelt.



  Die Steuerung und/oder Regelung ist dabei in den beiden Betriebsarten unterschiedlich.



  Bei Brennkraftmaschinen mit einer Kraftstoffeinspritzung direkt in den Brennraum treten im sog. Klopfbetrieb unkontrollierte   Selbstzündungseffekte    auf, die durch Druckwellen einer regulären, von einer Zündkerze ausgelösten Flammenfront verursacht werden. Dabei werden die unverbrannten Gase von der Flammenfront in einen Zwickelbereich zwischen dem Kolben und der Zylinderwand gedrückt. Mit zunehmender Energieumsetzung nimmt der Brennraumdruck zu und die unverbrannten Gase gelangen zur Selbstzündung.



  Das Klopfen entsteht hauptsächlich in niederen Drehzahlund Lastbereichen, wenn die Brenngeschwindigkeit zu niedrig ist, so dass sich im unverbrannten Gemischanteil ein so hoher Druck aufbauen kann, dass eine unkontrollierte Selbstzündung eintritt, noch bevor die Flammenfront das restliche unverbrannte Benzin-Luft-Gemisch erfassen kann.



  Ist die Brenngeschwindigkeit schnell genug, erfasst die Flammenfront auch diesen Endgasbereich, noch bevor sich dieser hohe Selbstzündungsdruck in der unverbrannten Zone aufbauen kann.



  Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Brennkraftmaschine durch geeignete Zusatzmassnahmen unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik die Zündfähigkeit eines Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Brennraum der Brennkraftmaschine zu erhöhen und zumindest nach Erreichen der Betriebstemperatur der Brennkraftmaschine eine sichere und zuverlässige Selbstentzündung des Gemisches zu ermöglichen.



  Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von dem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vor, dass in einem Brennraum der Brennkraftmaschine befindliche Luft aufgeheizt wird und Kraftstoff während einer Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine direkt in den Brennraum eingespritzt wird, wo er zusammen mit der verdichteten, aufgeheizten Luft ein selbstentzündbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet.



  Vorteile der Erfindung Die vorliegende Erfindung ist nicht nur für mit Benzin betriebene Brennkraftmaschinen,   sonderen. auch    für solche Brennkraftmaschinen geeignet, die mit anderen flüssigen Kraftstoffen, die bei bisherigen Anwendungen auf Fremdzündung angewiesen sind, z. B. Kraftstoffe auf Alkoholbasis wie Methanol, Äthanol o. ä. oder Flüssiggas.



  Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine deutliche Verbesserung der   Zündfähigkeit    eines Kraftstoff Luft-Gemisches. Dadurch ist es zumindest nach Erreichen der Betriebstemperatur einer Brennkraftmaschine erstmals möglich, die Brennkraftmaschine auch mit solchen Kraftstoffen mit Selbstzündung zu betreiben, für die bisher eine Fremdzündung vorgesehen werden musste. Entscheidend ist dabei das Vorhandensein von Brennluft in einem abgeschlossenen Brennraum, die durch Aufheizen so hoch erhitzt wird, dass durch den zeitgerecht eingespritzten Kraftstoff in die erhitzte Brennluft eine Selbstentzündung eintritt. Der Zeitpunkt der Einspritzung bestimmt den Zeitpunkt der Entflammung.

   Der Kraftstoff kann so zeitgerecht eingespritzt werden, dass dabei auch die Voraussetzungen für eine gute thermodynamische Verbrennungslage (Schwerpunkt der Energieumsetzung kurz nach dem oberen Zündtotpunkt) erfüllt werden können.



  Im Unterschied zur   Zündauslösung    über eine Zündkerze findet keine punktuelle Entflammung mit   klassischer      Flammenfrontbildung    statt, sondern das Kraftstoff-Luft Gemisch zündet dort, wo sich auch der Kraftstoff befindet.



  Durch die Entzündung des Kraftstoff-Luft-Gemisches ohne Flammenfront werden extrem hohe Temperaturen bei der Verbrennung vermieden, wodurch die Bildung von Stickoxiden deutlich reduziert werden kann.



  Erfindungsgemäss wird eine Möglichkeit für eine exakte   Zünd-    und Verbrennungseinleitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches mit Hilfe einer zeitgerechten Kraftstoff-Direkteinspritzung in den Verdichtungstakt unter gleichzeitiger Aufheizung der Brennluft vorgeschlagen. Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht einen kontrollierten Selbstzündungsvorgang, der den Einsatz einer Zündkerze bzw. der kompletten Zündanlage überflüssig machen kann. Mit der kontrollierten Selbstzündung kann der Gütegrad, d.   h.    die Qualität der Verbrennung deutlich verbessert werden.

   Dies gelingt durch die Tatsache, dass die Verbrennung nicht mehr von der Zündkerze eingeleitet wird und sich in einer Flammenfront von der Zündkerze ausgehend ausbreitet, sondern allein durch die Aufheizung eines in dem Brennraum eingeschlossenen Kraftstoff-Luft-Gemisches.



  Die Verbrennungseinleitung über Selbstzündung besitzt die Eigenschaften einer überwiegend vorgemischten Verbrennung mit geringen Diffusionsanteilen. Dabei entstehen gleichzeitig mehrere   Zündquellen,    die im gesamten Brennraum verteilt sein können und zwar dort, wo sich ein gut aufbereitetes zündfähiges Kraftstoff-Luft-Gemisch befindet.



  Die weitere Flammenausbreitung wird durch die Luftvorwärmung auch in eventuell vorhandenen extrem mageren   Gemischzonen    unterstützt. Dieses zündfähige Benzin-Luft Gemisch kann mit den heutigen Mitteln der Einspritztechnik problemlos erzeugt werden (z. B. kleiner Spritzlochdurchmesser eines Einspritzventils im Bereich von 0,12mm,   Mehrfacheinspritzung,    Variation des Raildrucks oder Aufheizung des Kraftstoffs kurz vor der Einspritzung).



  Es gibt verschiedene Möglichkeiten, im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Verbrennungsluft in dem Brennraum aufzuheizen, von denen nachfolgend einige näher erläutert werden.



  Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass zum Aufheizen der in dem Brennraum befindlichen Luft ein höheres Verdichtungsverhältnis vorgesehen wird. Das erhöhte Verdichtungsverhältnis stellt sicher, dass die Verbrennung unter Berücksichtigung eines geringen   Zündverzugs    unmittelbar nach der Einspritzung stattfinden kann. Durch die späte Einspritzung kurz vor dem oberen   Zündtotpunkt    wird ein motorschädigendes Klopfen wirksam unterbunden, da kein Kraftstoff in die Zwickelräume zwischen Kolben und  Zylinderwand gelangen kann. Ausserdem vermeidet die späte Einspritzung das Entstehen von Glüh-bzw. Frühzündungen, die ebenfalls die Brennkraftmaschine schädigen können.



  Durch die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses kann die in dem Brennraum enthaltene Brennluft mit einem besonderes geringen Aufwand erhitzt werden. Ausserdem kann die Brennluft so aufbereitet werden, dass jede Einspritzung von Benzin auch aussetzerfrei zur Selbstzündung gelangt.



  Vorteilhafterweise wird ein höheres geometrisches Kompressionsverhältnis vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein höheres effektives Kompressionsverhältnis vorgesehen werden. Unter dem geometrischen Verdichtungsverhältnis egeom versteht man das Verhältnis der Summe aus dem Hubvolumen Vh und dem Kompressionsvolumen Vc zum Kompressionsvolumen Vc (egeom =   (Vh+Vc)/Vc).    Es ist insbesondere an eine Anhebung des geometrischen Verdichtungsverhältnisses auf   egeom     >  14 gedacht. Das effektive Verdichtungsverhältnis Eeff ist das tatsächliche Druckverhältnis im Zylinder, wenn der Kolben im oberen Kompressionstotpunkt steht bzw. sich vor der Kompressionsphase im unteren Totpunkt befindet (Eeff = pOT/pUT). Das effektive Verdichtungsverhältnis kann bspw. über Aufladung der Brennkraftmaschine erzeugt werden.



  Gemäss einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass zum Aufheizen der in dem Brennraum befindlichen Luft während einer Ansaugphase der Brennkraftmaschine zum Teil verbrannte Abgase in den Brennraum gesaugt werden. Durch die Rückführung heisser Abgase in den Brennraum kann die Temperatur der in dem Brennraum eingeschlossenen Brennluft vor dem Einsetzen der Verbrennung deutlich erhöht werden.



  Die eigentliche Verbrennungstemperatur während der Verbrennung des Benzin-Luft-Gemisches wird durch die Abgasrückführung jedoch verringert, da durch das Abgas der  Sauerstoffgehalt in dem Brennraum reduziert wird. Dadurch wird die Stickoxidemission verringert.



  Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass zum Aufheizen der in dem Brennraum befindlichen Luft während einer Ansaugphase der Brennkraftmaschine vorverdichtete Luft in den Brennraum gesaugt wird. Durch die Aufladung wird die Brennluft verdichtet und dadurch ihre Temperatur erhöht.



  Die Bildung einer Flammenfront während der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in dem Brennraum kann insbesondere dadurch verhindert werden, dass der Kraftstoff fein verteilt in den Brennraum eingespritzt wird.



  Vorteilhafterweise wird der Kraftstoff mit Hilfe eines in Durchlassrichtung öffnenden A-Ventils in den Brennraum eingespritzt. Alternativ kann der Kraftstoff mit Hilfe eines entgegen der Durchlassrichtung öffnenden   I-Ventils    mit mehreren, vorzugsweise mit mindestens sechs, Spritzlöchern in den Brennraum eingespritzt werden, die auf einer Ellipsenlinie oder einer Kreislinie mit der Injektorspitze als Mittelpunkt oder einer sonst geeigneten Form in Abstimmung zur Brennraumgeometrie angeordnet sind.



  Die Spritzlöcher sind vorzugsweise derart angeordnet, dass der Kraftstoff möglichst gleichmässig in dem Brennraum verteilt werden kann. Damit kann eine gleichmässige Verteilung des Kraftstoffs in dem Brennraum und eine zuverlässige Verbrennung erreicht werden. Dadurch kann sich ein Flammenkern, der sich im Bereich des Einspritzstrahls gebildet hat, unmittelbar auf benachbarte Zonen ausbreiten, ohne dass die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit durch mehr oder weniger grosse Magerzonen verzögert wird. Die Ausgestaltung des Lochbildes der Einspritzventile entspricht weitgehend dem Lochbild für strahlgeführte Brennverfahren (vgl."Kraftfahrtechnisches   Taschenbuch/Bosch",    22. Aufl., Springer-Verlag, 1998, S.



  369), worauf ausdrücklich Bezug genommen wird.



  Gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Kraftstoff über einen Injektor in den Brennraum eingespritzt wird, dessen Kegelöffnungswinkel mindestens   60     beträgt. Die Einspritzstrahlen spannen eine angenäherte Mantelfläche eines Einspritzkegels auf. Je mehr Einspritzstrahlen bei Mehrlochinjektoren vorhanden sind, desto vollkommener ist der Kegelmantel ausgebildet. Mit Mehrlochventilen kann auch ein variabler Strahlkegel dargestellt werden, der in Motorlängsrichtung einen anderen Kegelwinkel besitzt als in Motorquerrichtung. Diese Eigenschaft ist bei dachförmigen Brennräumen wichtig, da aufgrund einer intensiven Strahlbelüftung in Richtung des Dachfirstes ein grösserer Kegelwinkel vorteilhafter ist als in Richtung der Dachneigung.

   Statt   Mehrlochinjektoren    können bspw. auch nach aussen öffnende Schirmstrahldüsen eingesetzt werden, die einen vollkommenen Strahlkegel aufbauen.



  Die Aufheizung der in dem Brennraum befindlichen Brennluft kann noch dadurch verbessert werden, dass in den Brennraum eine Glühstiftkerze ragt, die bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine aktiviert wird. Dadurch kann selbst bei einem Kaltstart bei extrem niedrigen Umgebungstemperaturen eine sichere und zuverlässige Zündung und Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches sichergestellt werden. Mit Hilfe der Glühstifkerze kann die Selbstentzündung des Kraftstoff Luft-Gemisches zusätzlich unterstützt werden. Die Glühstiftkerze kann deaktiviert werden, sobald die Brennkraftmaschine rund läuft.



  Schliesslich wird gemäss einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass vor der Einspritzung von Kraftstoff während der Verdichtungsphase eine geringe Menge Kraftstoff direkt in den Brennraum der Brennkraftmaschine voreingespritzt wird.



  Mit der Voreinspritzung kann bspw.



  Verbrennungsdruckverläufen mit einem hohen Druckgradienten, die zu lauten Verbrennungsgeräuschen führen, wirksam begegnet werden. Ausserdem kann durch eine Voreinspritzung und eine anschliessende Entzündung des voreingespritzten Kraftstoffs die umgebende Verbrennungsluft aufgeheizt werden, wodurch der Zündverzug (Differenz zwischen Einspritzzeitpunkt, Ansteuerbeginn und Verbrennungsbeginn) für die Haupteinspritzung verkürzt werden kann.



  Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemässen Verfahrens in der Form eines   Speicherelements,    das für ein Steuergerät einer Benzin Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Dabei ist auf dem Speicherelement ein Computerprogramm abgespeichert, das auf einem Rechengerät, insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist.



  In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein auf dem Speicherelement abgespeichertes Computerprogramm realisiert, so dass dieses mit dem Computerprogramm versehene Speicherelement in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Computerprogramm geeignet ist. Als Speicherelement kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, bspw. ein Read-Only-Memory, ein Random-Access Memory oder ein Flash-Memory.



  Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm der eingangs genannten Art, das zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignet ist, wenn es auf dem Rechengerät abläuft. Besonders bevorzugt ist dabei, wenn das Computerprogramm auf einem Speicherelement, insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.



  Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird ausgehend von. dem Steuergerät der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass das Steuergerät eine Aufheizung von in dem Brennraum der Brennkraftmaschine befindlicher Luft und eine Einspritzung des Kraftstoffs während einer Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine direkt in den Brennraum veranlasst, wo er zusammen mit der verdichteten, aufgeheizten Luft ein selbstentzündbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet.



  Schliesslich wird als noch eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ausgehend von der Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine Mittel zum Aufheizen von in dem Brennraum der Brennkraftmaschine befindlicher Luft aufweist und das Kraftstoffeinspritzsystem Kraftstoff während einer Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine direkt in den Brennraum einspritzt, wo es zusammen mit der verdichteten, aufgeheizten Luft ein selbstentzündbares Kraftstoff-Luft Gemisch bildet.



  Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschine Mittel zum Aufheizen des Kraftstoffs in dem Kraftstoffeinspritzsystem aufweist und das Kraftstoffeinspritzsystem den aufgeheizten Kraftstoff in den Brennraum einspritzt.



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



  Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung. Es zeigen : Figur 1 eine erfindungsgemässe direkteinspritzende
Brennkraftmaschine gemäss einer bevorzugten
Ausführungsform ; Figur 2 ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemässen
Verfahrens gemäss einer bevorzugten
Ausführungsform ; und Figur 3 ein Beispiel für einen zeitlichen Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens aus Figur 2 in
Abhängigkeit von einer Drehwinkelstellung    KW    einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine.



  Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Fig. 1 ist eine erfindungsgemässe direkteinspritzende Benzin-Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, bei der ein Kolben 2 in einem Zylinder 3 hin und her bewegbar ist. Die vorliegende Erfindung ist nicht nur für mit Benzin betriebene Brennkraftmaschinen   1,    sonderen auch für solche Brennkraftmaschinen geeignet, die mit anderen flüssigen Kraftstoffen, die bei bisherigen Anwendungen auf Fremdzündung angewiesen sind, z. B.



  Kraftstoffe auf   Alkoholbasis    wie Methanol, Äthanol o. ä. oder Flüssiggas. Der Zylinder 3 ist mit einem Brennraum 4 versehen, der unter anderem durch den Kolben 2, ein Einlassventil 5 und ein Auslassventil 6 begrenzt ist. Es können auch mehrere   Einlassventile    5 und/oder mehrere  Auslassventile 6 je Brennraum 4 vorgesehen sein. Mit dem Einlassventil 5 ist ein Ansaugrohr 7 und mit dem   Auslassventil    ein Abgasrohr 8 gekoppelt.



  Im Bereich des Einlassventils 5 und des Auslassventils 6 ragt ein Einspritzventil 9 in den Brennraum 4. Über das Einspritzventil 9 kann Benzin in den Brennraum 4 eingespritzt werden.



  In dem Ansaugrohr 7 ist eine drehbare Drosselklappe 11 untergebracht, über die dem Ansaugrohr 7 Luft zuführbar ist. Die Menge der zugeführten Luft ist abhängig von der Winkelstellung der Drosselklappe 11. In dem Abgasrohr 8 ist ein Katalysator 12 untergebracht, der der Reinigung der durch die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches entstehenden Abgase dient.



  Der Kolben 2 wird durch die Verbrennung des Kraftstoff Luft-Gemisches 4 in eine Hin-und Herbewegung versetzt, die auf eine nicht dargestellte Kurbelwelle übertragen wird und auf diese ein Drehmoment ausübt. An der Oberseite des Kolbens 2 ist eine Brennraummulde 23 vorgesehen. Das Einspritzventil 9 ist zentrisch zu der Brennraummulde 23 angeordnet und weist eine Mehrloch-Düse auf. Durch die Brennraummulde 23 und das besonders ausgebildete Einspritzventil 9 kann ein strahlgeführtes Brennverfahren realisiert werden. Die Brennkraftmaschine 1 wird im Schichtbetrieb betrieben.



  Ein Steuergerät 18 zur Steuerung und/oder Regelung der direkteinspritzenden Brennkraftmaschine 1 ist von Eingangssignalen 19 beaufschlagt, die mittels Sensoren gemessene Betriebsgrössen der Brennkraftmaschine 1 darstellen. Bspw. ist das Steuergerät 18 mit einem Luftmassensensor, einem Lambda-Sensor, einem Drehzahlsensor und dergleichen verbunden. Des Weiteren ist das Steuergerät 18 mit einem Fahrpedalsensor verbunden, der ein Signal erzeugt, das die Stellung eines von einem Fahrer betätigbaren Fahrpedals und damit das angeforderte Drehmoment angibt. Das Steuergerät 18 erzeugt Ausgangssignale 20, mit denen über Aktoren bzw. Steller das Verhalten der Brennkraftmaschine 1 beeinflusst werden kann.



  Bspw. ist das Steuergerät 18 mit dem Einspritzventil 9 (Steuersignal EW), der Drosselklappe 11 und dergleichen verbunden und erzeugt die zu deren Ansteuerung erforderlichen Signale.



  Unter anderem ist das Steuergerät 18 dazu vorgesehen, die Betriebsgrössen der Brennkraftmaschine 1 zu steuern und/oder zu regeln. Bspw. wird die von dem Einspritzventil 9 in dem Brennraum 4 eingespritzte Kraftstoffmasse von dem Steuergerät 18 insbesondere im Hinblick auf einen geringen Kraftstoffverbrauch, eine geringe Schadstoffentwicklung und/oder eine geringe Lärmverursachung gesteuert und/oder geregelt. Zu diesem Zweck ist das Steuergerät 18 mit einem Mikroprozessor 21 versehen, der in einem Flash-Memory 22 ein Computerprogramm abgespeichert hat, das dazu geeignet ist, die genannte Steuerung und/oder Regelung durchzuführen und das nachfolgend im Detail erläuterte erfindungsgemässe Verfahren auszuführen.



  Die Brennkraftmaschine 1 aus Fig.   1    wird vorzugsweise in einem Schichtbetrieb betrieben. Im Schichtbetrieb wird der Kraftstoff während der Verdichtungsphase von dem Einspritzventil 9 direkt in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine 1 eingespritzt. Damit ist bei der Entzündung kein homogenes Gemisch im Brennraum 4 vorhanden, sondern eine Kraftstoffschichtung. Die Drosselklappe 11 kann, abgesehen von Anforderungen z. B. einer Abgasrückführung und/oder einer Tankentlüftung vollständig geöffnet und die Brennkraftmaschine 1 damit entdrosselt betrieben werden. Das zu erzeugende Moment wird im  Schichtbetrieb weitgehend über die Kraftstoffmasse eingestellt. Mit dem Schichtbetrieb kann die Brennkraftmaschine 1 insbesondere im Leerlauf und bei Teillast betrieben werden.

   Da es sich um ein strahlgeführtes Brennverfahren handelt, kann die Brennkraftmaschine auch bei Volllast im Schichtbetrieb gefahren werden.



  In Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm eines erfindungsgemässen Verfahrens dargestellt. Das Verfahren beginnt in einem Funktionsblock 30. In einem Funktionsblock 31 wird Luft aus dem Ansaugrohr 7 über das Einlassventil 5 in den Brennraum 4 der Brennkraftmaschine gesaugt. In einem Funktionsblock 32 wird die angesaugte Brennluft erhitzt. Das kann auf unterschiedliche Weise erfolgen, bspw. durch ein erhöhtes Verdichtungsverhältnis, durch eine Aufladung oder durch eine Abgasrückführung. In einem Funktionsblock 33 wird dann über das Einspritzventil 9 Benzin in die komprimierte und erwärmte Brennluft eingespritzt. Das Benzin bildet zusammen mit der Brennluft ein   selbstzündfähiges    Benzin-Luft Gemisch, das sich nach einem kurzen Zündverzug selbst entzündet.

   Zur Verkürzung des   Zündverzugs    kann bspw. eine Glühstiftkerze in dem Brennraum 4 angeordnet werden, die bei Bedarf für eine zusätzliche Erwärmung der Brennluft zugeschaltet wird. Der Zündverzug kann auch durch eine vorteilhafte Ausgestaltung des Einspritzventils, bspw. einen Mehrlochventil oder eine nach aussen öffnende Schirmstrahldüse, verringert werden. In einem Funktionsblock 34 wird das erfindungsgemässe Verfahren dann beendet.



  In Fig. 3 ist ein Beispiel für einen zeitlichen Ablauf des erfindungsgemässen Verfahrens. aus Fig. 2 in Abhängigkeit von einer Drehwinkelstellung    KW    der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 1 dargestellt. Die genauen Zeiten für Ansteuerbeginn und Ansteuerende hängen vom Injektor und der  Brennraumgestaltung ab. Die durchgezogene Linie 40 stellt den Kolbenhubverlauf dar. Der maximale Kolbenhub ist durch eine gestrichelte Linie 41 dargestellt und beträgt in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel 86,6 mm. Der obere Zündtotpunkt ZOT liegt bei   0 KW.    Bei   etwa-30 KW    liegt der Ansteuerbeginn ASB, wo mit dem Einspritzen von Benzin in den Brennraum 4 begonnen wird.

   Bei   etwa-20 KW    liegt das Ansteuerende ASE, wo die Einspritzung beendet ist. Über den Zeitpunkt von Einspritzbeginn und Einspritzende wird der Zündverzug so bemessen, dass der Verbrennungsbeginn kurz nach dem oberen   Zündtotpunkt    ZOT liegt. Unter Zündverzug versteht man die Zeit zwischen Einspritzbeginn und Brennbeginn. Das Benzin wird also so zeitgerecht in den Brennraum 4 eingespritzt, dass die Voraussetzungen für eine gute thermodynamische Verbrennungslage (Schwerpunkt der Energieumsetzung kurz nach dem oberen   Zündtotpunkt      ZOT)    erfüllt werden können.



  



  METHOD FOR OPERATING A AUTO IGNITION INTERNAL COMBUSTION ENGINE The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle.



  The invention also relates to a memory element for a control unit of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle. A computer program is stored on the memory element and can be run on a computing device, in particular on a microprocessor. The storage element is, for example, as. a read-only memory, a random access memory or as a flash memory.



  The present invention further relates to a computer program that can run on a computing device, in particular on a microprocessor.



  The invention also relates to a control device for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle. The control unit is used to control and / or regulate the injection of gasoline into a combustion chamber of the internal combustion engine.



  Finally, the present invention relates to an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle. The internal combustion engine has a fuel injection system for injecting gasoline directly into a combustion chamber of the internal combustion engine.



  PRIOR ART For internal combustion engines with intake manifold injection, approaches for producing a self-ignitable are known from the prior art. Gasoline-air mixture charge is known, in which a gasoline-air mixture is sucked in by the piston of the internal combustion engine and, with the inclusion of additional measures which serve to heat the mixture in the combustion chamber, to self-ignite.



  Additional measures for heating the mixture are known: 1. Varying the filling of the combustion chamber via a variable valve train. The compressed air heats up from a defined air volume that can be influenced via the opening times of the inlet valves
Fuel-air mixture. This measure, however, shows stroke-to-stroke scattering of the individual cylinders, as well as cylinder-specific deviations
Internal combustion engine. In addition, the firing starts of the respective work cycles and the individual
Cylinders are difficult to control.



  2. High exhaust gas recirculation rate. By returning hot exhaust gases into the combustion chamber, the temperature of the fuel enclosed in the combustion chamber can
Combustion air mixture must be increased significantly before the onset of combustion. The real one
Combustion temperature during the combustion of the
Gasoline-air mixture is reduced by the exhaust gas recirculation, however, because of the exhaust gas
Oxygen content in the combustion chamber is reduced.



   This reduces nitrogen oxide emissions. The
Exhaust serves as an inert gas, through which the temperature of the
Combustion air is increased and that during the
Combustion is located in the combustion chamber, but is hardly involved in the actual combustion reaction. The disadvantage of this measure is that the suitable amount of exhaust gas is difficult to control. It is a sluggish system, the stroke-to-stroke scatter and an uneven one
Distribution over the combustion chambers of all cylinders.



  3. Charging the combustion air. By charging the
Combustion air compresses and its temperature increases.



   However, a disadvantage of this measure is that it is a relatively slow system, the
Differences in filling in the combustion chambers of the individual
Has cylinder.



  In direct-injection gasoline internal combustion engines known from the prior art, gasoline is injected directly into the combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine. The gasoline-air mixture compressed in the combustion chamber is then ignited by igniting an ignition spark in the combustion chamber. The volume of the ignited gasoline-air mixture expands explosively and sets a piston that can be moved back and forth in the cylinder in motion. The reciprocating movement of the piston is transmitted to a crankshaft of the internal combustion engine.



  Direct-injection internal combustion engines can be operated in various operating modes. A so-called shift operation is known as a first operating mode, which is used in particular for smaller loads. A so-called homogeneous operation is known as a second operating mode, which is used for larger loads applied to the internal combustion engine. The different operating modes differ in particular in the injection timing and the injection duration and in the ignition timing.



  In stratified operation, the gasoline is injected into the combustion chamber during the compression phase of the internal combustion engine in such a way that a cloud of fuel is in the immediate vicinity of a spark plug at the time of ignition. This injection can take place in different ways. It is thus possible that the injected fuel cloud is already at the spark plug during or immediately after the injection and is ignited by the latter. It is also possible that the injected fuel cloud is guided to the spark plug by a charge movement and only then ignited. In both combustion processes, there is no uniform fuel distribution in the combustion chamber, but a stratified charge.



  The advantage of shift operation is that the applied smaller loads can be carried out by the internal combustion engine with a very small amount of fuel.



  However, larger loads cannot be met by shift operation.



  With gasoline direct injection using the jet-guided combustion process, full load can also be operated in shift operation with a stoichiometric fuel-air mixture.



  In this case, shift operation, as in target load operation, means injection near the ignition point.



  In the homogeneous operation provided for such larger loads, the gasoline is injected during the intake phase of the internal combustion engine, so that swirling and thus distribution of the gasoline in the combustion chamber can take place easily before the ignition. In this respect, the homogeneous operation corresponds approximately to the operating mode of internal combustion engines, in which fuel is injected into the intake pipe in a conventional manner. If necessary, homogeneous operation can also be used for smaller loads.



  In stratified operation, a throttle valve in an intake pipe leading to the combustion chamber is opened wide and the combustion is essentially only controlled and / or regulated by the fuel mass to be injected. In homogeneous operation, the throttle valve is opened or closed depending on the requested torque and the fuel mass to be injected is controlled and / or regulated depending on the air mass drawn in.



  In both operating modes, that is to say in shift operation and in homogeneous operation, the fuel mass to be injected is additionally controlled and / or regulated to an optimum value with regard to fuel savings, exhaust gas reduction, noise reduction and the like, depending on a plurality of further operating variables.



  The control and / or regulation is different in the two operating modes.



  In internal combustion engines with a fuel injection directly into the combustion chamber, uncontrolled auto-ignition effects occur in the so-called knocking operation, which are caused by pressure waves from a regular flame front triggered by a spark plug. The unburned gases are pressed from the flame front into a gusset area between the piston and the cylinder wall. With increasing energy conversion, the combustion chamber pressure increases and the unburned gases auto-ignite.



  Knocking occurs mainly in low speed and load ranges, when the burning speed is too low, so that pressure can build up in the unburned mixture proportion that uncontrolled self-ignition occurs before the flame front can detect the remaining unburned gasoline-air mixture.



  If the burning speed is fast enough, the flame front also detects this end gas area before this high auto-ignition pressure can build up in the unburned zone.



  The present invention is based on the object of increasing the ignitability of a fuel-air mixture in a combustion chamber of the internal combustion engine in a combustion engine by means of suitable additional measures while avoiding the disadvantages of the prior art, and at least after reaching the operating temperature of the internal combustion engine a safe and reliable self-ignition of the mixture.



  To achieve this object, the invention proposes, starting from the method for operating an internal combustion engine of the type mentioned, that air in a combustion chamber of the internal combustion engine is heated and fuel is injected directly into the combustion chamber during a compression phase of the internal combustion engine, where it is combined with the compressed, heated air forms a self-ignitable fuel-air mixture.



  Advantages of the Invention The present invention is not only for gasoline powered internal combustion engines, but also. also suitable for such internal combustion engines that with other liquid fuels that have relied on spark ignition in previous applications, e.g. B. alcohol-based fuels such as methanol, ethanol or the like or liquid gas.



  An essential aspect of the present invention is a significant improvement in the ignitability of a fuel-air mixture. As a result, at least after the operating temperature of an internal combustion engine has been reached, it is possible for the first time to operate the internal combustion engine with self-igniting fuels for which previously spark ignition had to be provided. The decisive factor here is the presence of combustion air in a closed combustion chamber, which is heated to such a high level by heating that self-ignition occurs in the heated combustion air as a result of the timely injected fuel. The time of the injection determines the time of the ignition.

   The fuel can be injected in a timely manner so that the requirements for a good thermodynamic combustion situation (focus on energy conversion shortly after the top ignition point) can also be met.



  In contrast to the ignition triggering via a spark plug, there is no selective ignition with classic flame front formation, but the fuel-air mixture ignites where the fuel is also located.



  By igniting the fuel-air mixture without a flame front, extremely high temperatures during combustion are avoided, which can significantly reduce the formation of nitrogen oxides.



  According to the invention, a possibility for an exact initiation of ignition and combustion of the fuel-air mixture is proposed with the aid of a timely direct fuel injection into the compression stroke with simultaneous heating of the combustion air. The method according to the invention enables a controlled auto-ignition process, which can make the use of a spark plug or the complete ignition system superfluous. With controlled auto-ignition, the grade, i.e. H. the quality of the combustion can be significantly improved.

   This is achieved by the fact that the combustion is no longer initiated by the spark plug and spreads in a flame front starting from the spark plug, but only by heating a fuel-air mixture enclosed in the combustion chamber.



  The initiation of combustion via self-ignition has the properties of a predominantly premixed combustion with low diffusion fractions. This creates several ignition sources at the same time, which can be distributed throughout the combustion chamber, where there is a well-prepared ignitable fuel-air mixture.



  The further flame propagation is supported by the air preheating even in extremely lean mixture zones. This ignitable gasoline-air mixture can be easily generated with today's injection technology (e.g. small injection hole diameter of an injection valve in the range of 0.12mm, multiple injection, variation of the rail pressure or heating of the fuel shortly before the injection).



  There are various possibilities within the scope of the present invention to heat the combustion air in the combustion chamber, some of which are explained in more detail below.



  According to an advantageous development of the present invention, it is proposed that a higher compression ratio be provided for heating the air in the combustion chamber. The increased compression ratio ensures that the combustion can take place immediately after the injection, taking into account a slight ignition delay. The late injection shortly before the upper ignition dead point effectively prevents knocking, which is damaging to the engine, since no fuel can get into the gusset spaces between the piston and the cylinder wall. In addition, the late injection prevents the occurrence of glow or. Early ignition, which can also damage the internal combustion engine.



  By increasing the compression ratio, the combustion air contained in the combustion chamber can be heated with particularly little effort. In addition, the combustion air can be processed in such a way that every injection of gasoline is misfire without ignition.



  A higher geometric compression ratio is advantageously provided. Alternatively or additionally, a higher effective compression ratio can also be provided. The geometric compression ratio egeom is the ratio of the sum of the stroke volume Vh and the compression volume Vc to the compression volume Vc (egeom = (Vh + Vc) / Vc). In particular, an increase in the geometric compression ratio to egeom> 14 is intended. The effective compression ratio Eeff is the actual pressure ratio in the cylinder when the piston is at the top dead center of compression or before the compression phase is at bottom dead center (Eeff = pOT / pUT). The effective compression ratio can be generated, for example, by supercharging the internal combustion engine.



  According to another advantageous development of the present invention, it is proposed that, in order to heat up the air in the combustion chamber, partially burned exhaust gases are drawn into the combustion chamber during an intake phase of the internal combustion engine. By returning hot exhaust gases to the combustion chamber, the temperature of the combustion air enclosed in the combustion chamber can be increased significantly before the onset of combustion.



  However, the actual combustion temperature during the combustion of the gasoline-air mixture is reduced by the exhaust gas recirculation, since the oxygen content in the combustion chamber is reduced by the exhaust gas. This reduces nitrogen oxide emissions.



  According to a preferred embodiment of the present invention, it is proposed that pre-compressed air is sucked into the combustion chamber to heat up the air in the combustion chamber during a suction phase of the internal combustion engine. Charging compresses the combustion air and increases its temperature.



  The formation of a flame front during the combustion of the fuel-air mixture in the combustion chamber can in particular be prevented by injecting the fuel into the combustion chamber in a finely divided manner.



  The fuel is advantageously injected into the combustion chamber with the aid of an A valve that opens in the forward direction. Alternatively, the fuel can be injected into the combustion chamber with the help of an I-valve that opens against the direction of flow with several, preferably with at least six, spray holes, which are on an elliptical line or a circular line with the injector tip as the center or another suitable shape in coordination with the combustion chamber geometry are arranged.



  The spray holes are preferably arranged such that the fuel can be distributed as evenly as possible in the combustion chamber. This enables a uniform distribution of the fuel in the combustion chamber and reliable combustion to be achieved. As a result, a flame core, which has formed in the region of the injection jet, can spread directly to adjacent zones without the flame propagation speed being delayed by more or less large lean zones. The design of the hole pattern of the injection valves largely corresponds to the hole pattern for jet-guided combustion processes (cf. "Kraftfahrtechnisches Taschenbuch / Bosch", 22nd edition, Springer-Verlag, 1998, p.



  369), to which express reference is made.



  According to another preferred embodiment of the present invention, it is proposed that the fuel is injected into the combustion chamber via an injector, the cone opening angle of which is at least 60. The injection jets span an approximate lateral surface of an injection cone. The more injection jets there are in multi-hole injectors, the more perfect the cone jacket is. With multi-hole valves, a variable jet cone can also be represented, which has a different cone angle in the longitudinal direction of the engine than in the transverse direction of the engine. This property is important for roof-shaped combustion chambers, since a larger cone angle is more advantageous than in the direction of the roof pitch due to intensive jet ventilation in the direction of the roof ridge.

   Instead of multi-hole injectors, it is also possible, for example, to use outwardly opening screen jet nozzles which build up a complete jet cone.



  The heating of the combustion air located in the combustion chamber can be further improved in that a glow plug protrudes into the combustion chamber and is activated when the internal combustion engine is cold started. This ensures safe and reliable ignition and ignition of the fuel-air mixture even during a cold start at extremely low ambient temperatures. With the help of the glow plug, the self-ignition of the fuel-air mixture can be additionally supported. The glow plug can be deactivated as soon as the internal combustion engine runs smoothly.



  Finally, according to another preferred embodiment of the present invention, it is proposed that a small amount of fuel be pre-injected directly into the combustion chamber of the internal combustion engine before the injection of fuel during the compression phase.



  With the pilot injection, for example.



  Combustion pressure profiles with a high pressure gradient, which lead to loud combustion noises, can be effectively countered. In addition, the surrounding combustion air can be heated up by pre-injection and subsequent ignition of the pre-injected fuel, thereby shortening the ignition delay (difference between injection timing, start of control and start of combustion) for the main injection.



  Of particular importance is the implementation of the method according to the invention in the form of a storage element which is provided for a control unit of a gasoline internal combustion engine, in particular a motor vehicle. In this case, a computer program is stored on the memory element, which is executable on a computing device, in particular on a microprocessor, and is suitable for executing the method according to the invention.



  In this case, the invention is therefore implemented by a computer program stored on the memory element, so that this memory element provided with the computer program represents the invention in the same way as the method for the execution of which the computer program is suitable. In particular, an electrical storage medium can be used as the storage element, for example a read-only memory, a random access memory or a flash memory.



  The invention also relates to a computer program of the type mentioned at the outset, which is suitable for executing the method according to the invention when it runs on the computing device. It is particularly preferred if the computer program is stored on a memory element, in particular on a flash memory.



  As a further solution to the object of the present invention, starting from. Proposed to the control device of the type mentioned at the outset that the control device causes heating of air located in the combustion chamber of the internal combustion engine and injection of the fuel directly into the combustion chamber during a compression phase of the internal combustion engine, where, together with the compressed, heated air, it generates a self-igniting fuel. Air mixture forms.



  Finally, as yet another solution to the object of the present invention, starting from the internal combustion engine of the type mentioned at the outset, it is proposed that the internal combustion engine have means for heating air located in the internal combustion engine's combustion chamber and the fuel injection system delivers fuel directly into the internal combustion chamber during a compression phase of the internal combustion engine injects where it forms a self-igniting fuel-air mixture together with the compressed, heated air.



  According to an advantageous development of the present invention, it is proposed that the internal combustion engine have means for heating the fuel in the fuel injection system and the fuel injection system injects the heated fuel into the combustion chamber.



  DRAWINGS Further features, possible applications and advantages of the invention result from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are shown in the drawing. All of the described or illustrated features, alone or in any combination, form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the patent claims or their relationship, and regardless of their formulation or



  Representation in the description or in the drawing. FIG. 1 shows a direct injection according to the invention
Internal combustion engine according to a preferred
Embodiment; Figure 2 is a flow chart of an inventive
Method according to a preferred
Embodiment; and FIG. 3 shows an example of a chronological sequence of the method according to the invention from FIG. 2 in
Dependence on an angular position KW of a crankshaft of the internal combustion engine.



  DESCRIPTION OF THE EXEMPLARY EMBODIMENTS FIG. 1 shows a direct-injection gasoline internal combustion engine 1 according to the invention of a motor vehicle, in which a piston 2 can be moved back and forth in a cylinder 3. The present invention is not only suitable for petrol-operated internal combustion engines 1, but also for those internal combustion engines which are compatible with other liquid fuels which have relied on spark ignition in previous applications, e.g. B.



  Alcohol-based fuels such as methanol, ethanol or the like or liquid gas. The cylinder 3 is provided with a combustion chamber 4, which is delimited inter alia by the piston 2, an inlet valve 5 and an outlet valve 6. A plurality of intake valves 5 and / or a plurality of exhaust valves 6 per combustion chamber 4 can also be provided. An intake pipe 7 is coupled to the inlet valve 5 and an exhaust pipe 8 is coupled to the outlet valve.



  In the area of the inlet valve 5 and the outlet valve 6, an injection valve 9 projects into the combustion chamber 4. Gasoline can be injected into the combustion chamber 4 via the injection valve 9.



  In the intake pipe 7, a rotatable throttle valve 11 is accommodated, via which air can be fed to the intake pipe 7. The amount of air supplied is dependent on the angular position of the throttle valve 11. A catalytic converter 12 is accommodated in the exhaust pipe 8 and serves to clean the exhaust gases resulting from the combustion of the fuel-air mixture.



  The combustion of the fuel-air mixture 4 causes the piston 2 to move back and forth, which is transmitted to a crankshaft (not shown) and exerts a torque thereon. A combustion chamber trough 23 is provided on the top of the piston 2. The injection valve 9 is arranged centrally to the combustion chamber trough 23 and has a multi-hole nozzle. A jet-guided combustion process can be implemented by the combustion chamber trough 23 and the specially designed injection valve 9. The internal combustion engine 1 is operated in shift operation.



  A control device 18 for controlling and / or regulating the direct-injection internal combustion engine 1 is acted upon by input signals 19, which represent operating variables of the internal combustion engine 1 measured by sensors. For example. the control unit 18 is connected to an air mass sensor, a lambda sensor, a speed sensor and the like. Furthermore, the control unit 18 is connected to an accelerator pedal sensor, which generates a signal that indicates the position of an accelerator pedal that can be actuated by a driver and thus the requested torque. The control unit 18 generates output signals 20 with which the behavior of the internal combustion engine 1 can be influenced via actuators or actuators.



  For example. the control unit 18 is connected to the injection valve 9 (control signal EW), the throttle valve 11 and the like and generates the signals required to control it.



  Among other things, the control unit 18 is provided to control and / or regulate the operating variables of the internal combustion engine 1. For example. The fuel mass injected into the combustion chamber 4 by the injection valve 9 is controlled and / or regulated by the control unit 18, in particular with regard to low fuel consumption, low pollutant development and / or low noise generation. For this purpose, the control unit 18 is provided with a microprocessor 21, which has stored a computer program in a flash memory 22, which is suitable for carrying out the control and / or regulation mentioned and for carrying out the inventive method explained in detail below.



  The internal combustion engine 1 from FIG. 1 is preferably operated in a shift operation. In stratified operation, the fuel is injected from the injection valve 9 directly into the combustion chamber 4 of the internal combustion engine 1 during the compression phase. This means that there is no homogeneous mixture in the combustion chamber 4 during ignition, but rather a fuel stratification. The throttle valve 11 can, apart from requirements such. B. an exhaust gas recirculation and / or a tank ventilation completely open and the engine 1 can be operated dethrottled. The torque to be generated is largely set via the fuel mass in shift operation. With stratified operation, the internal combustion engine 1 can be operated, in particular, when idling and at partial load.

   Since it is a jet-guided combustion process, the internal combustion engine can also be operated in full shift operation at full load.



  2 shows a flow chart of a method according to the invention. The method begins in a function block 30. In a function block 31, air is drawn from the intake pipe 7 via the inlet valve 5 into the combustion chamber 4 of the internal combustion engine. The sucked-in combustion air is heated in a function block 32. This can be done in different ways, for example by an increased compression ratio, by charging or by exhaust gas recirculation. In a function block 33, gasoline is then injected into the compressed and heated combustion air via the injection valve 9. Together with the combustion air, the gasoline forms a self-igniting gasoline-air mixture that ignites itself after a short delay in ignition.

   To shorten the ignition delay, for example, a glow plug can be arranged in the combustion chamber 4, which is switched on if necessary for additional heating of the combustion air. The ignition delay can also be reduced by an advantageous embodiment of the injection valve, for example a multi-hole valve or an umbrella jet nozzle opening outwards. The method according to the invention is then ended in a function block 34.



  3 shows an example of a chronological sequence of the method according to the invention. 2 as a function of an angular position KW of the crankshaft of the internal combustion engine 1. The exact times for the start and end of activation depend on the injector and the design of the combustion chamber. The solid line 40 represents the piston stroke curve. The maximum piston stroke is represented by a broken line 41 and is 86.6 mm in the present exemplary embodiment. The upper ignition dead center ZOT is 0 KW. The activation start ASB is around 30 kW, where the injection of gasoline into the combustion chamber 4 begins.

   At about-20 KW the control end ASE is where the injection has ended. The ignition delay is measured so that the start of combustion is shortly after the top ignition dead center ZOT. Ignition delay is the time between the start of injection and the start of combustion. The gasoline is thus injected into the combustion chamber 4 in such a timely manner that the conditions for a good thermodynamic combustion position (focus of the energy conversion shortly after the top ignition dead center ZOT) can be met.


    

Claims

Ansprüche Expectations
1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Brennraum (4) der Brennkraf maschine (1) befindliche Luft aufgeheizt wird und Kraftstoff während einer Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine (1) direkt in den Brennraum (4) eingespritzt wird, wo er zusammen mit der verdichteten, aufgeheizten Luft ein selbstentzundbares Kraftstoff-Lu t-Gemisch bildet.1. A method for operating an internal combustion engine (1), in particular a motor vehicle, characterized in that air located in a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) is heated and fuel is injected directly into the combustion chamber (4) during a compression phase of the internal combustion engine (1) ) is injected, where it forms a self-ignitable fuel-air mixture together with the compressed, heated air.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufheizen der in dem Brennraum (4) befindlichen2. The method according to claim 1, characterized in that for heating the located in the combustion chamber (4)
Luft ein höheres Verdichtungsverhältnis vorgesehen wird.Air a higher compression ratio is provided.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein höheres geometrisches Kompressionsverhältnis (egeom) vorgesehen wird.3. The method according to claim 2, characterized in that a higher geometric compression ratio (egeom) is provided.
. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet, dass ein höheres effektives Kompressionsverhältnis (eeff) vorgesehen wird., A method according to claim 2 or 3, characterized in that a higher effective compression ratio (eeff) is provided.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufheizen der in dem Brennraum (4i befindlichen Luft während einer Ansaugphase der Brennkraftmaschine (1) zum Teil verbrannte Abgase in den Brennraum (4) gesaugt werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that partially burned exhaust gases are sucked into the combustion chamber (4) for heating the air in the combustion chamber (4i) during a suction phase of the internal combustion engine (1).
S. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufheizen der in dem Brennraum (4) befindlichen Luft während einer Ansaugphase der Brennkraftmaschine (1) vorverdichtete Luft in den Brennraum (4) gesaugt wird. S. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that for heating the air located in the combustion chamber (4) during a suction phase of the internal combustion engine (1) pre-compressed air is sucked into the combustion chamber (4).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff fein verteilt in den Brennraum (4) eingespritzt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the fuel is injected finely divided into the combustion chamber (4).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff mit Hilfe eines in Durchlassrichtung öffnenden A-Ventils in den Brennraum (4) eingespritzt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the fuel is injected into the combustion chamber (4) with the aid of an A valve opening in the forward direction.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff mit Hilfe eines entgegen der Durchlassrichtung öffnenden I-Ventils mit mehreren, vorzugsweise mit mindestens' sechs, Spritzlöchern in den Brennraum (4) eingespritzt wird, die auf einer Ellipsenlinie oder einer Kreislinie mit der Injektorspitze als Mittelpunkt angeordnet sind.9. The method according to claim 7, characterized in that the fuel is injected into the combustion chamber (4) with the aid of an I-valve opening counter to the passage direction with several, preferably with at least ' six, spray holes, which are on an ellipse or a circular line the injector tip are arranged as the center.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff über einen Injektor in den Brennraum eingespritzt wird, dessen Kegelöffnungswinkel mindestens 60° beträgt.10. The method according to any one of claims 7 to 9, characterized in that the fuel is injected into the combustion chamber via an injector, the cone opening angle of which is at least 60 °.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Brennraum eine Glühstiftkerze ragt, die bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine (1) aktiviert wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that a glow plug protrudes into the combustion chamber, which is activated when the internal combustion engine (1) is cold started.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Einspritzung von Kraftstoff während der Verdichtungsphase eine geringe Menge Kraftstoff direkt in den Brennraum (4) der Brennkraftmaschine (1) voreingespritzt wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that before the injection of fuel during the compression phase, a small amount of fuel directly into the combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) is pre-injected.
13. Speicherelement (22), insbesondere Read-Only-Memory, Random-Access-Memory oder Flash-Memory, für ein Steuergerät (18) einer Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf dem ein Computerprogramm abgespeichert ist, das auf einem Rechengerät (21), insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig und zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 geeignet ist.13. Memory element (22), in particular read-only memory, random access memory or flash memory, for a control device (18) of an internal combustion engine (1), in particular a motor vehicle, on which a computer program is stored, which is stored on a computing device (21), in particular on a microprocessor, is executable and suitable for executing a method according to one of claims 1 to 12.
14. Computerprogramm, das auf einem Rechengerät (21), insbesondere auf einem Mikroprozessor, ablauffähig ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 geeignet ist, wenn es auf dem Rechengerät (21) abläuft.14. Computer program that can run on a computing device (21), in particular on a microprocessor, characterized in that the computer program is suitable for executing a method according to one of claims 1 to 12 when it runs on the computing device (21).
15. Computerprogramm nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Computerprogramm auf einem Speicherelement (22), insbesondere auf einem Flash-Memory, abgespeichert ist.15. Computer program according to claim 14, characterized in that the computer program is stored on a memory element (22), in particular on a flash memory.
16. Steuergerät (18) für eine Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs zur Steuerung und/oder Regelung der Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum (4) der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (18) eine Aufheizung von in dem Brennraum (4) der Brennkraftmaschine (1) befindlicher Luft und eine Einspritzung des Kraftstoffs während einer Verdichtungsphase der Brennkraftmaschine (1) direkt in den Brennraum (4) veranlasst, wo es zusammen mit der verdichteten, aufgeheizten Luft ein selbstentzündbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet.16. Control unit (18) for an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, for controlling and / or regulating the injection of fuel into a combustion chamber (4) of the internal combustion engine, characterized in that the control unit (18) heats up in the combustion chamber ( 4) of the internal combustion engine (1) and an injection of the fuel during a compression phase of the internal combustion engine (1) directly into the combustion chamber (4), where it forms a self-ignitable fuel-air mixture together with the compressed, heated air.
17. Brennkraftmaschine (1) insbesondere eines Kraftfahrzeugs, wobei die Brennkraftmaschine (1) ein17. Internal combustion engine (1), in particular a motor vehicle, the internal combustion engine (1) being a
Kraftstoffeinspritzsystem zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (4) der Brennkraftmaschine (1) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) Mittel zum Aufheizen von in dem Brennraum (4) der Brennkraftmaschine (1) befindlicher Luft aufweist und das Kraftstoffeinspritzsystem der Kraftstoff während einer Verdichtungsphase der Brennkra tmaschine (1) direkt in den Brennraum (4) einspritzt, wo es zusammen mit der verdichteten, aufgeheizten Luft ein selbstentzündbares Kraftstoff-Luft-Gemisch bildet.Fuel injection system for direct injection of Fuel in a combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1), characterized in that the internal combustion engine (1) has means for heating air in the combustion chamber (4) of the internal combustion engine (1) and the fuel injection system of the fuel during a compression phase of the Brennkra tmaschine (1) injected directly into the combustion chamber (4), where it forms a self-ignitable fuel-air mixture together with the compressed, heated air.
18. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) Mittel zum Aufheizen des Kraftstoffs in dem Kraftstoffeinspritzsystem aufweist und das Kraftstoffeinspritzsystem den aufgeheizten Kraftstoff in den Brennraum (4) einspritzt. 18. Internal combustion engine (1) according to claim 17, characterized in that the internal combustion engine (1) has means for heating the fuel in the fuel injection system and the fuel injection system injects the heated fuel into the combustion chamber (4).
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