WO2005047683A1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

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Götz Brachert
Rüdiger Herweg
Kai Kanning
Matthias Pfau
Jochen SCHÄFLEIN
Hans-Jürgen WEIMANN
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Daimlerchrysler Ag
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a supercharged internal combustion engine according to the preamble of claim 1, in particular a self-igniting internal combustion engine with direct injection
  • HCCI or PCCI internal combustion engines also known as internal combustion engines with space ignition combustion
  • a lean basic mixture of air, fuel and retained exhaust gas is generally formed and self-ignited at part load.
  • a stoichiometric mixture is often formed and spark-ignited at full load.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method for operating a supercharged internal combustion engine, in which an efficiency-optimized / adopted operation is ensured both in a compression-ignition mode and in a spark-ignition mode.
  • the method according to the invention is characterized in that in the combustion chamber of a supercharged internal combustion engine, which is operated with compression ignition or with spark ignition depending on the operating point and at which a boost pressure of the fresh air supplied to the combustion chamber can be set, exhaust gas is retained during a charge change in the compression ignition mode, which during a charge change is compressed, optionally a first amount of fuel being injected into the retained exhaust gas. A second quantity of fuel is then fed to the combustion chamber, so that a homogeneous fuel / air mixture is formed in the combustion chamber.
  • the amount of exhaust gas retained in the combustion chamber is corrected in the event of a deviation of the center of combustion from a target value as a result of a change in the boost pressure of the fresh air and / or as a result of a change in the fresh air temperature such that the center of combustion position is shifted in the direction of the target value.
  • the compression ignition operating range can be varied by varying the charge pressure Internal combustion engine can be expanded to higher loads while maintaining an optimized efficiency. If, for example, the boost pressure is increased depending on the load point, the mixture composition consequently changes, since more fresh air is supplied to the combustion chamber. This shifts the focus of combustion.
  • the focus of the combustion corresponds to a crank angle specification, in which a 50% conversion of the fuel quantity involved in the combustion has taken place.
  • the center of gravity can be shifted in the direction of a desired value. A shift in the center of gravity results from room ignition combustion due to a change in the fresh air temperature, which could result, for example, from charge air cooling.
  • Such a shift in the center of gravity can also be compensated for by varying the amount of exhaust gas retained.
  • a correction of the amount of exhaust gas retained for shifting the center of gravity in the direction of a setpoint value in the event of a change in the exhaust gas back pressure, which has a negative influence on the combustion, can preferably be achieved.
  • the method according to the invention achieves an increase in the air-fuel ratio at high loads, as a result of which a reduction in fuel consumption and exhaust gas emissions, in particular nitrogen oxide emissions, is achieved during operation that is optimized for efficiency.
  • a compression ignition mode of the fuel / air mixture formed from the first and the second fuel quantity is set as a function of a quantitative ratio of the first to the second fuel quantity during the compression ignition mode.
  • the injection of the first amount of fuel into the retained exhaust gas results in optimal homogenization or preconditioning of the first amount of fuel, which leads to leads to an increase in a mixture reactivity of the fuel / air mixture formed from the first and the second fuel quantity. This promotes the onset of auto-ignition, particularly at operating points with a low exhaust gas temperature.
  • the quantitative ratio of the first to the second fuel quantity is set from 1: 100 to 2: 1, in particular from 1: 5 to 1: 3.
  • the preconditioning effect can be adapted to the operating point driven using the first fuel quantity.
  • the injection of the second fuel quantity preferably takes place in synchronism with the suction, so that the mixture reactivity set by the first fuel quantity is neither increased nor decreased.
  • the second quantity of fuel is thus primarily used to set a desired load.
  • a center of gravity of the combustion is set by means of an injection of a third fuel quantity, which is carried out after the end of the injection of the second fuel quantity and preferably before an upper ignition dead center.
  • the third quantity of fuel is aimed at reducing the reactivity of the total cylinder charge, particularly at high loads. This is intended to reduce high burning speeds or high pressure increases in the combustion chamber.
  • Fig. 1 is a representation of profiles of different air-fuel ratios in a supercharged internal combustion engine as a function of a load and a boost pressure ratio and 2 shows a schematic diagram of nitrogen oxide profiles as a function of the load and the boost pressure ratio.
  • An exemplary supercharged internal combustion engine with space ignition combustion preferably comprises four or more cylinders in which a piston which is held in a longitudinally displaceable manner is guided and a combustion chamber for the combustion of a fuel / air mixture is formed.
  • the combustion chamber of the internal combustion engine is closed at the top by a cylinder head, the piston limiting the combustion chamber at the bottom.
  • the internal combustion engine comprises at least one inlet valve, at least one outlet valve, a fuel injector and an ignition source per combustion chamber, which is preferably designed as a spark plug.
  • the internal combustion engine according to the invention comprises an air delivery device, preferably designed as an exhaust gas turbocharger, in which a boost pressure of the fresh air supplied to the combustion chamber can be set.
  • a mechanical charger can replace the exhaust gas turbocharger.
  • the internal combustion engine works according to the 4-stroke principle, whereby depending on the load point, it is ottomotor, i.e. can be operated with spark ignition or in a self-ignition mode.
  • one stroke corresponds to a full piston stroke.
  • the four-cycle work cycle of the internal combustion engine corresponds to a combustion cycle, a combustion cycle beginning with a first intake stroke at an upper charge-change dead center, in which the piston moves downward to a lower dead center.
  • combustion air is supplied to the combustion chamber, a certain amount of exhaust gas being retained in the combustion chamber according to the invention in a push-out cycle of a previous work cycle.
  • the method according to the invention aims to improve the self-ignition operating range of the internal combustion engine by varying the boost pressure in the direction of higher loads To maintain an optimized efficiency.
  • the boost pressure can be increased, so that higher load points according to FIG. 1 can also be driven with a lean mixture, for example with high air-fuel ratios ⁇ > l, in auto-ignition mode. Since the mixture composition consequently changes due to the fresh air supplied to the combustion chamber, the focus of the combustion shifts away from a desired value. As a result, the efficiency of the internal combustion engine deteriorates and the nitrogen oxide emission can increase.
  • the center of gravity can be shifted back in the direction of the desired value and thus an optimized efficiency can be maintained while minimizing nitrogen oxide emissions. This means that the shift in the center of gravity can be almost quickly compensated for with little effort.
  • an increase in the air-fuel ratio is achieved at high loads, as a result of which the nitrogen oxide emissions can be considerably reduced according to FIG. 2.
  • the internal combustion engine can nevertheless be operated with a petrol engine at very high loads, in particular in the full load range, i.e. the cylinder charge is ignited.
  • a certain mixture reactivity of a fuel / air mixture formed from the first and a subsequent second fuel quantity is set during the compression ignition operation by means of a first injection, which is introduced into the combustion chamber filled with retained exhaust gas.
  • a first injection which is introduced into the combustion chamber filled with retained exhaust gas.
  • the first quantity of fuel means that a higher energy or temperature level is available for subsequent main combustion, as a result of which energy loss due to the smaller converted fuel can be compensated for when realizing low engine loads. This increases the operating range driven with compression ignition, so that further improved exhaust emissions can be achieved, for example, when idling.
  • the first fuel injection is preferably carried out between the closing of the exhaust valve and the opening of the intake valve.
  • the first quantity of fuel can be injected into the exhaust gas retained in the combustion chamber during the extension stroke of the internal combustion engine between the closing of the exhaust valve and 270 ° KW before an upper ignition dead center.
  • the first quantity of fuel can be introduced into the combustion chamber in a region between the closing of the exhaust valve and a dead center of the gas exchange. This increases the reaction-like reactions during the first fuel injection.
  • the injection of the first amount of fuel leads to reaction-like reactions with which the final mixture temperature is influenced.
  • the auto-ignition timing can be influenced.
  • the first amount of fuel is preferably between 0% and 30% of the total amount of fuel, and the second amount of fuel can be between 40% and 100% of the total amount of fuel.
  • the main mixture By introducing the second quantity of fuel into the combustion chamber, the main mixture is formed, which is compressed in the compression cycle. During the compression stroke, the piston moves in an upward motion from bottom dead center to top ignition dead center. The main mixture formed is ignited in a region of the top ignition dead center by the present compression.
  • the auto-ignition timing of the fuel / air mixture formed from the first and the second fuel quantity can be set as a function of a quantitative ratio of the first to the second fuel quantity. A particularly advantageous preconditioning of the main mixture occurs at a ratio between 1: 5 and 1: 3.
  • the second quantity of fuel is preferably injected into the combustion chamber in a range between 300 ° KW and 120 ° KW before the top ignition dead center.
  • the center of gravity of the combustion can be optimized according to the load point by means of an injection of a third fuel quantity.
  • the variation of the retained exhaust gas quantity in combination with the injection of a third fuel quantity primarily serves to optimize the auto-ignition mode while maintaining an almost ideal efficiency, especially with very small and high loads, since optimized auto-ignition mode of homogeneous mixtures is not easy to regulate in these operating areas ,
  • the third fuel quantity is optionally injected before or after the onset of auto-ignition, injection preferably before top ignition dead center, so that the reactivity of the main mixture or the total cylinder charge can be reduced or changed.
  • the third fuel injection can advantageously control the duration of the combustion depending on its injection timing and / or its quantity. This prevents steep pressure rises in the combustion chamber and thus achieves better exhaust emissions.
  • the third fuel quantity is preferably between 10% and 30% of the total fuel quantity.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass im Brennraum einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, die betriebspunktabhängig mit Kompressionszündung oder mit Fremdzündung betrieben wird und bei der ein Ladedruck der dem Brennraum zugeführten Frischluft einstellbar ist, Abgas während eines Ladungswechsels im Kompressionszündungsmodus zurückgehalten wird, welches während eines Ladungswechsels komprimiert wird, wobei wahlweise eine erste Kraftstoffmenge in das zurückgehaltene Abgas eingespritzt wird. Nachfolgend wird dem Brennraum eine zweite Kraftstoffmenge zugeführt, so dass im Brennraum ein homogenes Kraftstoff/Luft-Gemisch gebildet wird. Erfindungsgemäss wird die zurückgehaltene Abgasmenge im Brennraum bei einer Abweichung der Verbrennungsschwerpunktlage von einem Sollwert infolge einer Veränderung des Ladedrucks der Frischluft und/oder infolge einer Veränderung der Frischlufttemperatur derart korrigiert, dass die Verbrennungsschwerpunktlage in Richtung des Sollwertes verschoben wird.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere eine selbstzündende Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
Bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen mit Selbstzündung werden oftmals homogene magere Kraftstoff/Luft-Gemische zur Selbstzündung gebracht, so dass hohe Wirkungsgrade und verbesserte Abgasemissionen erzielt werden. Bei solchen sogenannten HCCI- bzw. PCCI-Brennkraftmaschinen, auch als Brennkraftmaschinen mit Raumzündverbrennung bekannt, wird in der Regel bei Teillast ein mageres Grundgemisch aus Luft, Kraftstoff und zurückgehaltenem Abgas gebildet und selbstgezündet. Dagegen wird bei Volllast häufig ein stöchiometrisches Gemisch gebildet und fremdgezündet. Zur Optimierung solcher Brennkraftmaschinen wird versucht, den Betrieb mit Raumzündverbrennung bzw. den Kennfeldbereich im Kompressionszündungs- betrieb zu höheren Lasten zu erweitern. Eine solche Erweiterung des Betriebsbereichs mit Raumzündverbrennung wird dennoch durch einen physikalisch bedingten Luftmangel eingeschränkt, da die Einbringungsmδglichkeiten ausreichender Frischluftmengen zur Umsetzung hoher Kraftstoffeinspritzmengen insbesondere im Vollastbereich bei hohen Drehzahlen bei einem vorgegebenen Gesamtwirkungsgrad begrenzt sind. Eine Möglichkeit zur Überwindung eines solchen Luftmangels kann mittels einer Aufladung der dem Motor zugeführten Frischluft bewirkt werden. Nach heutigem Stand der Technik ist eine Steuerung einer Raumzündverbrennung bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen nur schwer zu erreichen, da der- Zeitpunkt der Selbstzündung sehr stark von den motorischen Parametern und den Umgebungsbedingungen abhängt .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine zu schaffen, bei dem ein wirkungsgr/adoptimierter Betrieb sowohl in einem Selbstzündungsmodus als auch in einem Fremdzündungsmo- dus gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass im Brennraum einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, die betriebspunktabhängig mit Kompressionszündung oder mit Fremdzündung betrieben wird und bei der ein Ladedruck der dem Brennraum zugeführten Frischluft einstellbar ist, Abgas während eines Ladungswechsels im Kompressionszündungsmodus zurückgehalten wird, welches während eines Ladungswechsels komprimiert wird, wobei wahlweise eine erste Kraftstoffmenge in das zurückgehaltene Abgas eingespritzt wird. Nachfolgend wird dem Brennraum eine zweite Kraftstoffmenge zugeführt, so dass im Brennraum ein homogenes Kraftstoff/Luft-Gemisch gebildet wird. Erfindungsgemäß wird die zurückgehaltene Abgas- menge im Brennraum bei einer Abweichung der Verbrennungs- schwerpunktlage von einem Sollwert infolge einer Veränderung des Ladedrucks der Frischluft und/oder infolge einer Veränderung der Frischlufttemperatur derart korrigiert, dass die Verbrennungsschwerpunktlage in Richtung des Sollwertes verschoben wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann mittels einer Variation des Ladedruckes der Selbstzündungsbetriebsbereich der Brennkraftmaschine zu höheren Lasten bei Beibehaltung eines optimierten Wirkungsgrads erweitert werden. Wenn beispielsweise eine Erhöhung des Ladedrucks lastpunktabhängig vorgenommen wird, dann ändert sich infolgedessen die Gemischzusammensetzung, da dem Brennraum mehr Frischluft zugeführt wird. Hierdurch verschiebt sich der Schwerpunkt der Verbrennung. Der Schwerpunkt der Verbrennung entspricht einer Kurbelwinkelangabe, bei der eine 50%-Umsetzung der an der Verbrennung beteiligten Kraftstoffmenge stattgefunden hat. Durch die erfindungsgemäße Veränderung der zurückgehaltenen Abgasmenge kann die Verschiebung der Schwerpunktlage in Richtung eines Sollwertes vorgenommen werden. Eine Verschiebung der Schwerpunktlage ergibt sich bei Raumzündverbrennung durch eine Veränderung der Frischlufttemperatur, die sich beispielsweise durch eine Ladeluftkühlung ergeben könnte. Eine derartige Verschiebung der Schwerpunktläge kann ebenfalls mittels einer Variation der zurückgehaltenen Abgasmenge ausgeglichen werden. Vorzugsweise kann eine Korrektur der zurückgehaltenen Abgasmenge zur Verschiebung der Schwerpunktläge in Richtung eines Sollwertes bei einer Veränderung des Abgasgegendrucks erreicht werden, welche die Verbrennung negativ beeinflusst .
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Erhöhung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei hohen Lasten erzielt, wodurch eine Verminderung des Kraftstoffverbrauchs und der Abgasemissionen, insbesondere der Stickoxidemissionen, bei einem wirkungsgradoptimierten Betrieb erreicht wird.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird während des Kom- pressionszündungsmodus ein SelbstzündungsZeitpunkt des aus der ersten und der zweiten Kraftstoffmenge gebildeten Kraftstoff/Luft-Gemisches in Abhängigkeit von einem Mengenverhältnis der ersten zur zweiten Kraftstoffmenge eingestellt.
Die Einspritzung der ersten Kraftstoffmenge ins zurückgehaltene Abgas bewirkt eine optimale Homogenisierung bzw. eine Vorkonditionierung der ersten KraftStoffmenge, welche zu ei- ner Erhöhung einer Gemischreak ivität des aus der ersten und der zweiten Kraftstoffmenge gebildeten Kraftstoff/Luft- Gemisches führt. Hierdurch wird das Einsetzen der Selbstzündung, insbesondere bei Betriebspunkten mit geringer Abgastemperatur begünstigt.
In einer weiteren Ausgestaltung; der Erfindung wird das Mengenverhältnis der ersten zur zweiten Kraftstoffmenge von 1:100 bis 2:1, insbesondere von 1:5 bis 1:3 eingestellt. Hierdurch kann der Vorkonditionierungseffekt mittels der ersten Kraftstoffmenge dem gefahrenen Betriebspunkt angepasst werden. Vorzugsweise findet die Einspritzung der zweiten Kraftstoffmenge saugsynchron statt, so dass die durch die erste Kraftstoffmenge eingestellte Gemischreaktivität weder erhöht noch vermindert wird. Die zweite Kraftstoffmenge dient somit in erster Linie zur Einstellung einer gewünschten Last.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird eine Schwerpunktläge der Verbrennung mittels einer Einspritzung einer dritten Kraftstoffmenge eingestellt, die nach Beendigung der Einspritzung der zweiten Kraftstoffmenge und vorzugsweise vor einem oberen Zünd-Totpunkt vorgenommen wird. Die dritte Kraftstoffmenge zielt insbesondere bei hohen Lasten auf eine Minderung der Reaktivität der Gesamtzylinderladung ab. Hierdurch sollen große Brenngeschwindigkeiten bzw. hohe Druckanstiege im Brennraum vermindert werden.
Weitere Merkmale und MerkmalsKombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung von Verläufen unterschiedlicher Luft-Kraftstoff-Verhältnisse bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einer Last und einem Ladedruckverhältnis und Fig. 2 ein schematisches Diagramm von Stickoxidverläufen in Abhängigkeit von der Last und dem Ladedruckverhältnis .
Eine beispielhafte aufgeladene Brennkraftmaschine mit Raumzündverbrennung umfasst vorzugsweise vier oder mehr Zylinder, in denen ein längsverschieblich gehaltener Kolben geführt und ein Brennraum zur Verbrennung eines Kraftstoff/Luft-Gemisches gebildet ist . Der Brennraum der Brennkraftmaschine wird von einem Zylinderkopf nach oben hin abgeschlossen, wobei der Kolben den Brennraum nach unten hin begrenzt. Die Brennkraftmaschine umfasst pro Brennraum mindestens ein Einlassventil, mindestens ein Auslassventil, einen KraftstoffInjektor und eine Zündquelle, die vorzugsweise als eine Zündkerze ausgebildet ist . Weiterhin umfasst die Brennkraftmaschine erfindungsgemäß eine Luftfördereinrichtung, vorzugsweise als ein Abgasturbolader ausgebildet, bei der ein Ladedruck der dem Brennraum zugeführten Frischluft einstellbar ist. Alternativ kann ein mechanischer Lader den Abgasturbolader ersetzten.
Die Brennkraftmaschine arbeitet nach dem 4-Takt-Prinzip, wobei sie lastpunktabhängig ottomotorisch, d.h. mit Fremdzündung, oder in einem Selbst zündungsmodus betrieben werden kann. Bei einem 4-Takt-Verfahren entspricht ein Takt einem vollen Kolbenhub. Das aus vier Takten bestehende Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine entspricht einem Verbrennungszyklus, wobei ein Verbrennungszyklus mit einem ersten Ansaugtakt bei einem oberen Ladungswechsel -Totpunkt beginnt, bei dem sich der Kolben in einer Abwärtsbewegung bis zu einem unteren Totpunkt bewegt . Beim Ansaugtakt wird dem Brennraum Verbrennungsluft zugeführt, wobei erfindungsgemäß in einem Ausschiebetakt eines vorherigen Arbeitsspiels eine bestimmte Menge an Abgas im Brennraum zurückgehalten wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zielt darauf ab, den Selbst- Zündungsbetriebsbereich der Brennkraftmaschine mittels einer Variation des Ladedruckes in Richtung zu höherer Lasten bei Beibehaltung eines optimierten Wirkungsgrads zu erweitern. Durch den Einsatz des Abgasturboladers kann eine Erhöhung des Ladedrucks vorgenommen werden, so dass höhere Lastpunkte gemäß Fig. 1 ebenfalls mit einem mageren Gemisch, beispielsweise mit hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnissen λ>l, in einem Selbstzündungsbetrieb gefahren werden können. Da sich infolgedessen die Gemischzusammensetzung aufgrund der dem Brennraum mehr zugeführten Frischluft ändert, verschiebt sich der Schwerpunkt der Verbrennung von einem Sollwert hinweg. Hierdurch verschlechtert sich der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine und die Stickoxidemission kann zunehmen. Durch die erfindungsgemäße Veränderung der zurückgehaltenen Abgasmenge kann die Verschiebung der Schwerpunktläge zurück in Richtung des Sollwertes vorgenommen werden und somit die Beibehaltung eines optimierten Wirkungsgrads bei gleichzeitiger Minimierung der Stickoxidemission erzielt werden. Demnach kann die Verschiebung der Schwerpunktläge ohne großen Aufwand schnell und gezielt nahezu ausgeglichen werden. Hierdurch wird gemäß der Erfindung eine Erhöhung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses bei hohen Lasten erzielt, wodurch gemäß Fig. 2 die Stickoxidemissionen erheblich gesenkt werden können.
Alternativ kann die Brennkraftmaschine dennoch bei sehr hohen Lasten, insbesondere im Volllastbereich ottomotorisch betrieben werden, d.h. die Zylinderladung wird fremdgezündet.
Erfindungsgemäß wird während des Kompressionszündungsbetriebs mittels einer ersten Einspritzung, die in den mit zurückgehaltenem Abgas gefüllten Brennraum eingebracht wird, eine bestimmte Gemischreaktivität eines aus der ersten und einer nachfolgenden zweiten Kraftstoffmenge gebildeten Kraftstoff/Luft-Gemisches eingestellt. Hierdurch wird das Einsetzen der Selbstzündung geregelt bzw. gesteuert. Dies ist insbesondere bei Betriebspunkten mit geringer Abgastemperatur vorteilhaft, da für den Erfolg der Aufladung bestimmte Ladedruckverhältnisse benötigt werden. Somit wird ein zuverlässi- ger Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung auch in unteren Drehzahl- und Lastbereichen ermöglicht.
Durch die erste Kraftstoffmenge steht für eine anschließende Hauptverbrennung ein höheres Energie- bzw. Temperaturniveau zur Verfügung, wodurch ein Energieverlust aufgrund der kleineren umgesetzten Kraftstoff enge bei der Realisierung niedriger Motorlasten kompensiert werden kann. Dadurch wird der mit Kompressionszündung gefahrene Betriebsbereich vergrößert, so dass weiterhin verbesserte Abgasemissionen beispielsweise bei Leerlauf erzielt werden können. Vorzugsweise wird die erste Kraftstoffeinspritzung zwischen dem Schließen des Auslassventils und dem Öffnen des Einlassventils vorgenommen. Alternativ kann die erste Kraftstoffmenge in das im Brennraum zurückgehaltene Abgas während des Ausschiebetakts der Brennkraftmaschine zwischen dem Schließen des Auslassventils und 270°KW vor einem oberen Zünd-Totpunkt eingespritzt werden.
Alternativ kann die erste Kraftstoffmenge in einem Bereich zwischen dem Schließen des Auslassventils und einem Ladungswechsel-Totpunkt in den Brennraum eingebracht werden. Hierdurch werden die Umsetzungsartigen Reaktionen bei der ersten Kraftstoffeinspritzung erhöht. Die Einspritzung der ersten Kraftstoffmenge führt zu umsetzungsartigen Reaktionen, mit denen die Gemischendtemperatur beeinflusst wird. Somit kann der Selbstzündzeitpunkt beeinflusst werden. Vorzugsweise beträgt die erste Kraftstoffmenge zwischen 0% und 30% der Gesamtkraftstoffmenge, wobei die zweite Kraftstoffmenge zwischen 40% und 100% der Gesamtkraftstoffmenge betragen kann.
Durch die Einbringung der zweiten KraftStoffmenge in den Brennraum wird das Hauptgemisch gebildet, das im Kompressionstakt verdichtet wird. Während des Kompressionstaktes bewegt sich der Kolben in einer Aufwärtsbewegung vom unteren Totpunkt bis zum oberen Zünd-Totpunkt. Das gebildete Hauptgemisch wird in einem Bereich des oberen Zünd-Totpunkts durch die vorliegende Kompression gezündet. Erfindungsgemäß kann der Selbstzündungszeitpunkt des aus der ersten und der zweiten Kraftstoffmenge gebildeten Kraftstoff/Luft-Gemischs in Abhängigkeit von einem Mengenverhältnis der ersten zur zweiten Kraftstoffmenge eingestellt werden. Eine besonders vorteilhafte Vorkonditionierung des Hauptgemisches stellt sich bei einem Mengenverhältnis zwischen 1:5 und 1:3 ein. Vorzugsweise wird die zweite Kraftstoffmenge in einem Bereich zwischen 300°KW und 120°KW vor dem oberen Zünd-Totpunkt in den Brennraum eingespritzt.
Während der noch laufenden Verbrennung des Hauptgemisches expandiert der Kolben in einer Abwärtsbewegung bis zu einem unteren Totpunkt . Die Schwerpunktläge der Verbrennung kann erfindungsgemäß lastpunktabhängig mittels einer Einspritzung einer dritten Kraftstoffmenge optimiert werden. Die Variation der zurückgehaltenen Abgasmenge in Kombination mit der Einspritzung einer dritten Kraftstoffmenge dient in erster Linie einer Optimierung des Selbstzündungsbetriebs bei Beibehaltung eines nahezu idealen Wirkungsgrads, insbesondere bei sehr kleinen und hohen Lasten, da in diesen Betriebsbereichen ein optimierter Selbstzündungsbetrieb homogener Gemische nicht leicht zu regeln ist.
Wahlweise findet die Einspritzung der dritten Kraftstoffmenge vor oder nach dem Einsetzen der Selbstzündung statt, wobei vorzugsweise vor dem oberen Zünd-Totpunkt eingespritzt wird, so dass die Reaktivität des Hauptgemisches bzw. der Gesamtzy- linderladung vermindert bzw. verändert werden kann. Die dritte Kraftstoffeinspritzung kann in vorteilhafter Weise die Dauer der Verbrennung in Abhängigkeit von ihrem Einspritzzeitpunkt und/oder ihrer Menge steuern. Hierdurch werden steile Druckanstiege im Brennraum verhindert und somit bessere Abgasemissionen erzielt. Vorzugsweise beträgt die dritte Kraftstoffmenge zwischen 10% und 30% der Gesamtkraftstoffmenge .

Claims

Patentansprüche
Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einem Zylinder, einem Zylinderkopf, in dem mindestens ein Einlass- und ein Auslassventil angeordnet sind, einem Kolben und einem zwischen dem Zylinderkopf und dem Kolben begrenzten Brennraum, dem Frischluft über eine Luftfördereinrichtung zugeführt wird, wobei ein Ladedruck der dem Brennraum zugeführten Frischluft einstellbar ist, bei dem - die Brennkraftmaschine betriebspunktabhängig mit Kompressionszündung oder mit Fremdzündung betrieben wird, wobei - während eines Kompressionszündungsmodus im Brennraum Abgas zurückgehalten und während eines Ladungswechsels komprimiert wird, und - wahlweise eine erste Kraftstoffmenge in das zurückgehaltene Abgas eingespritzt wird, wobei nachfolgend dem Brennraum eine zweite Kraftstoffmenge zugeführt wird, so dass im Brennraum ein homogenes Kraftstoff/Luft-Gemisch gebildet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s - die zurückgehaltene Abgasmenge im Brennraum bei einer Abweichung der Verbrennungsschwerpunktlage von einem Sollwert infolge einer Veränderung des Ladedrucks der Frischluft und/oder infolge einer Veränderung der Frischlufttemperatur derart korrigiert wird, dass die Verbrennungsschwerpunktlage in Richtung des Sollwertes verschoben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s ein Selbstzündungszeitpunkt des aus der ersten und der zweiten Kraftstoffmenge' gebildeten Kraftstoff/Luft- Gemischs in Abhängigkeit von einem Mengenverhältnis der ersten zur zweiten Kraftstoffmenge eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Mengenverhältnis der ersten zur zweiten Kraftstoffmenge zwischen 1:100 und 2:1, insbesondere zwischen 1:5 und 1:3 eingestellt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die Schwerpunktlage der Verbrennung mittels einer Einspritzung einer dritten Kraftstoffmenge eingestellt wird, die nach Beendigung der Einspritzung der zweiten Kraftstoffmenge und vor einem oberen Zünd-Totpunkt vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s eine Dauer der Verbrennung in Abhängigkeit von der dritten Kraftstoffmenge und/oder ihrem Einspritzzeitpunkt eingestellt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die erste Kraftstoffmenge 0% bis 30% der Gesamtkraftstoffmenge beträgt .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die zweite Kraftstoffmenge 40% bis 100% der Gesamtkraftstoffmenge beträgt . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s die dritte Kraftstoffmenge 10% bis 30% der Gesamtkraft- stoffmenge beträgt .
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