WO2017088960A1 - Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftwagens - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftwagens Download PDF

Info

Publication number
WO2017088960A1
WO2017088960A1 PCT/EP2016/001906 EP2016001906W WO2017088960A1 WO 2017088960 A1 WO2017088960 A1 WO 2017088960A1 EP 2016001906 W EP2016001906 W EP 2016001906W WO 2017088960 A1 WO2017088960 A1 WO 2017088960A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
injector
fuel
combustion chamber
injection
internal combustion
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/001906
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Nils Laudenbach
Markus Fenzl
Original Assignee
Daimler Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler Ag filed Critical Daimler Ag
Priority to CN201680069065.9A priority Critical patent/CN108368793A/zh
Priority to US15/778,197 priority patent/US20180347501A1/en
Publication of WO2017088960A1 publication Critical patent/WO2017088960A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F02D41/047—Taking into account fuel evaporation or wall wetting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/401—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/12—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D2041/389—Controlling fuel injection of the high pressure type for injecting directly into the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M69/00—Low-pressure fuel-injection apparatus ; Apparatus with both continuous and intermittent injection; Apparatus injecting different types of fuel
    • F02M69/04—Injectors peculiar thereto
    • F02M69/042—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit
    • F02M69/045—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the combustion chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.
  • Internal combustion engine at least one combustion chamber.
  • Internal combustion engine is designed for example as a reciprocating internal combustion engine, so that the combustion chamber is formed for example as a cylinder.
  • the internal combustion engine comprises at least one inlet valve assigned to the combustion chamber.
  • an inlet valve is a gas exchange valve, which between a closed position and at least one open position, in particular a plurality
  • the inlet valve is used to control the gas exchange.
  • the inlet valve is used to control, ie adjust, an inflow of at least air into the combustion chamber.
  • the inlet valve for example, associated with at least one inlet channel, which is at least traversed by air. If the inlet valve is in the closed position, then the inlet channel is fluidly blocked, so that no air can flow through the inlet channel and can flow from the inlet channel into the combustion chamber. If the inlet valve is open, then at least air can flow through the inlet channel and flow from the inlet channel into the combustion chamber.
  • the combustion chamber is also assigned at least one injector. As part of the combustion chamber, the combustion chamber is also assigned at least one injector.
  • Method is fuel, in particular liquid fuel, for operating the
  • a direct fuel injection is provided, which is also referred to as direct injection, wherein in the context of the direct injection of the
  • Fuel is injected by means of the injector directly into the combustion chamber.
  • a fuel-air mixture is produced in the combustion chamber, which can be ignited and burned, for example by means of an ignition device.
  • DE 102 31 582 A1 discloses a method for forming an ignitable fuel-air mixture in a combustion chamber of a direct injection
  • Internal combustion engine in particular a spark-ignited internal combustion engine, with a fuel injector having a closure body.
  • the fuel injector is part of an injector.
  • Fuel injector moves from a closed position to an operating position by means of a control device, wherein an operating stroke and a fuel injection duration are variably adjustable. It is envisaged that during a
  • the closure body between the closed position and the operating position is moved with a varying acceleration such that different speeds are set up to the setting of the predetermined operating stroke.
  • Object of the present invention is to develop a method of the type mentioned in such a way that a particularly consumption and low-emission operation of the internal combustion engine can be realized.
  • the fuel injected by the injector into the combustion chamber, in particular injected directly is by performing at least a partial lift of the injector while the intake valve is open. It is preferably provided that the partial stroke is carried out completely while the inlet valve is opened.
  • the injector has a fuel injector, in which the fuel or a part of the fuel is receivable.
  • the fuel injection nozzle in this case has at least one outlet opening, which is also referred to as injection opening, outlet opening or injection hole and is formed as a passage opening. It is through the
  • Fuel injector limited at least one receiving space for receiving the fuel in the injector.
  • the injection port is on the one hand fluidly with the
  • the injection opening thus opens into the combustion chamber, so that at least a part of the fuel taken up in the receiving space of the injector is hosed out via the injection opening from the receiving space or from the injector and thus directly into the
  • Combustion chamber can be injected.
  • the injector comprises at least one valve element, which relative to the
  • Fuel injector in particular translationally, is movable. Furthermore, that is
  • Valve element at least partially in the fuel injector or injector
  • valve element is designed as a needle or valve needle.
  • the valve element is movable between a closed position and at least two of the closed position and different open positions. In its closed position, the valve element is located on a valve seat of
  • Fuel injector on and separates the injection ports from the receiving space. In its open position, the valve element is lifted from its valve seat and
  • Injection openings and receiving space are fluidly connected.
  • Fuel injector formed so moves the valve member on its way from the closed position into the respective open position of the fuel injector or from the valve seat away and into the combustion chamber. If the injector is designed as an inwardly opening injector with an inwardly opening fuel injection nozzle, the valve element moves on its way from the closed position into the respective one
  • the injector has a flow cross section, via which the fuel received in the injector can be sprayed out of the receiving space or out of the injector and thereby injected directly into the combustion chamber.
  • This Flow area is formed in the outwardly opening fuel injector through the injection port and in the inwardly opening fuel injector through the injection openings and a cross section between the valve element and its valve seat as a whole. In the closed position is the injection port or
  • Combustion chamber is injected.
  • the closed position is a first end position of the valve element.
  • a first of the open positions is a second end position of the valve element, wherein the valve element can be moved maximally between the first end position and the second end position.
  • the valve element can be moved in a maximum adjustment range, wherein the adjustment is limited by the end positions. If the valve element is moved from the closed position into the first open position and then back from the first open position back into the closed position, then the valve element or the injector executes its full stroke
  • valve element In the first open position, the valve element is at least a first part of the flow cross-section, so that fuel can be ejected from the injector via the released first part and thus injected directly into the combustion chamber. It is intended that the
  • Valve element completely releases the flow cross-section in the first open position.
  • the second open position belongs to the adjustment range and is based on the
  • Adjustment range arranged between the two end positions. If the valve element from the closed position in the second open position and then moved back from the second open position back into the closed position, wherein a movement of the
  • Valve element from the second open position is omitted in the first open position, the valve element or the injector performs a total of its partial stroke or a partial lift of the valve element and thus the injector in total is effected or carried out.
  • the second open position that gives
  • Valve element a comparison with the full stroke smaller flow cross-section freely.
  • a period of time during which the valve element is moved from the closed position to the respective open position and then back from the respective open position back into the closed position is also referred to as opening time, injection time or injection duration, since the valve element or the injector is opened during the injection time so that fuel, in particular liquid fuel, is injected directly into the combustion chamber by means of the injector during the injection time. Since - as described - the released second part is lower than the released first part, at the same pressure of the fuel and at the same injection time by means of the full stroke, a larger amount of fuel is injected into the combustion chamber than in the partial stroke.
  • the amount of fuel injected by the injector is also known as
  • Injection quantity called. it is now provided to inject the fuel directly into the combustion chamber by the partial stroke and not the full stroke of the injector is performed while the inlet valve is open.
  • the cylinder designed as a combustion chamber may be associated with two inlet valves, it is preferably provided that the fuel is injected into the combustion chamber by the at least one partial stroke of the injector is performed while the inlet valve or all, the combustion chamber associated intake valves are open.
  • the respective inlet valve is associated with an inlet channel, via which the
  • Combustion at least air can be supplied. This means that at least air can flow through the inlet channel.
  • the inlet valve is movable between a closed position and at least one open position, in particular translationally movable. In the closed position of the inlet valve, the inlet channel associated with the inlet valve is fluidly blocked by means of the inlet valve, so that no air can flow through the inlet channel. Thus, no air can flow from the inlet channel into the combustion chamber when the inlet valve assumes its closed position. In the open position of the inlet valve, the inlet valve releases the inlet channel associated with the inlet channel, so that air flow through the inlet channel and from the inlet channel in the
  • the inlet valve is thus a gas exchange valve for
  • the inlet valve is at one Cylinder head of the internal combustion engine kept movable and can be between the closed position and the open position relative to the cylinder head, in particular translationally, moved.
  • the combustion chamber is at least partially, in particular laterally limited by a so-called combustion chamber wall or cylinder wall, wherein the combustion chamber wall by a
  • Housing element in particular a cylinder housing, the internal combustion engine or is formed by a bushing.
  • a piston movable in particular translationally movable, added.
  • the translationally movable piston is movable between a bottom dead center and a top dead center.
  • the combustion chamber in a direction in which the piston moves on its way to its top dead center, bounded by a combustion chamber roof, wherein the combustion chamber roof may be formed by the aforementioned cylinder head.
  • the raw emissions and in particular the soot particle emission of the internal combustion engine can be kept particularly low and reduced in comparison with conventional methods.
  • the invention is based on the recognition that soot particles are produced in particular by the wetting of the piston, combustion chamber wall, combustion chamber roof and intake valves with fuel. Since the intake valves are opened, for example, in homogeneous or homogeneous-lean combustion processes, in HOS (HOS homogeneous layer) and in HSP modes (HSP-homogeneous-split) during injection of fuel in an intake stroke of the internal combustion engine in particular to a wetting of the intake valves, in particular the surfaces of the intake valves, the
  • the fuel is injected into the combustion chamber to form a so-called spray.
  • the fuel is reflected by the high momentum of the spray from the open intake valves to the combustion chamber roof and combustion chamber wall.
  • the wetting or reflection can be kept low, so that there is a demonstrably lower particle emission, that is soot particle emission, results and a lower fuel consumption sets by an improved fuel treatment in the combustion chamber.
  • the inventive method can in the context of normal operation of the
  • Internal combustion engine which is also referred to as engine or internal combustion engine, is warm in the normal operation and thereby an advantageous Operating temperature has.
  • the method according to the invention can thus be kept particularly low in normal operation, the particulate emissions and fuel consumption.
  • Warm-up phase the internal combustion engine compared to the normal operation at a lower temperature.
  • at least one disposed in an exhaust gas of the internal combustion engine can be flowed through the exhaust tract exhaust gas aftertreatment device is heated and thus brought to its advantageous operating temperature. This heating up the
  • Exhaust after-treatment device is also referred to as Kat heating, as the
  • Exhaust after-treatment device for example, at least one catalyst, in particular oxidation catalyst includes. It was found that the
  • the injector is designed as an externally opening piezoinjector whose flexible properties, in particular in comparison to a magnet injector with multi-hole internal opening valve, can be used to carry out the method according to the invention and in particular to carry out the partial stroke and not the full stroke while the inlet valve is open ,
  • the invention is based on the idea of fuel injections, which are carried out for operational strategic reasons, while the intake valve is opened, by means of partial lift injections, that is, by performing the partial lift of the injector, especially when the engine is cold.
  • the properties of the spray can be influenced so that the properties of the spray change positively with regard to wetting of the inlet valve with fuel or with regard to the aforementioned reflection.
  • Due to the partial stroke a particularly small droplet size of the fuel can be realized.
  • the small droplet size which is reduced by the partial stroke or reduced by comparison with conventional internal combustion engines, allows the especially liquid fuel to be cooled even in the case of cold
  • the injected quantity of fuel in the form of a subset strikes the inlet valve with a small impulse over a particularly long period of time, so that a reflection of the liquid lamella at the inlet valve can be avoided, whereby a reduction of the particle emissions is achieved. Since - as described above - at the same injection time and at the same pressure of the fuel by means of the partial stroke, a smaller amount of fuel is injected than by means of Vollhubs, it is intended, for example, to provide a longer injection time when performing the Operahubs as when performing the Vollhubs to be able to inject a sufficiently large amount of fuel into the combustion chamber.
  • the spray of the fuel which can be effected by the partial stroke and which is finer with respect to the full stroke distributes it to a particularly large portion of the inlet valve, so that evaporation of the liquid fuel from the inlet valve is facilitated. If the wetting of the intake valve with fuel can not be completely avoided by way of principle, the effects of this wetting can be kept at least low by the method according to the invention. As a result, a particularly consumption and low-emission operation of the internal combustion engine can be realized.
  • a further embodiment is characterized in that the fuel is injected into the combustion chamber by at least a part of a further stroke of the injector is performed while the injector is open. In this way, a sufficient amount of fuel can be injected into the combustion chamber, at the same time the emissions of the internal combustion engine can be kept very low. It has proven particularly advantageous if, as the further stroke, a further partial stroke of the injector is carried out. Here, the impulse of the spray and the resulting, undesired effects can be kept particularly low, so that a particularly consumption and low-emission operation can be realized.
  • the number of strokes of the injector within a single intake stroke of the internal combustion engine is within a range of 2 is inclusive of 8, wherein one of these strokes is the at least one partial stroke and wherein by means of the strokes each
  • Fuel is injected directly into the combustion chamber.
  • Injector is performed so that emissions and fuel consumption can be kept very low.
  • a further embodiment is characterized in that at least two of the strokes differ from one another with regard to their respective injection time.
  • a long injection time is set in order to introduce a sufficient amount of fuel into the combustion chamber, but then with an advantageous, low impulse, despite the implementation of the partial stroke.
  • a lower injection time than the execution of the partial stroke can be set, so that a sufficiently high amount of the fuel can be injected into the combustion chamber in a short time.
  • the invention also includes an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle such as a passenger car, wherein the
  • Fig. 1 is a diagram illustrating a method of operating an internal combustion engine, wherein Fig. 1 is used to explain the background of the invention
  • Fig. 2 is a diagram illustrating a method according to a
  • Combustion chamber at least one inlet valve associated with the combustion chamber and at least one of the combustion chamber associated injector having internal combustion engine in which fuel is injected for operating the internal combustion engine by means of the injector directly into the combustion chamber, wherein the fuel is injected into the combustion chamber by at least a partial lift of the injector is performed while the intake valve is opened;
  • Fig. 3 is a diagram for illustrating the method according to a second
  • Fig. 4 is a diagram for illustrating the method according to a third
  • the internal combustion engine is for example part of a motor vehicle, which by means of
  • the internal combustion engine is designed for example as a reciprocating internal combustion engine and has at least one combustion chamber, which is designed for example as a cylinder.
  • the cylinder is at least partially formed or limited, for example, by a first housing element in the form of a cylinder housing of the internal combustion engine.
  • the cylinder housing forms, for example, a cylinder wall, by which the cylinder is delimited in particular laterally or in the radial direction.
  • the internal combustion engine comprises an output shaft in the form of a crankshaft. Furthermore, the internal combustion engine comprises a second housing element in the form of a crankcase, wherein the second housing element may be formed integrally with the first housing element. Alternatively, it is conceivable for the second housing element to be designed as a component formed separately from the first housing element and connected to the first housing element.
  • the crankshaft is rotatably supported on the crankcase (second housing member) about an axis of rotation relative to the crankcase.
  • the crankshaft in different
  • Rotary positions are rotated about the axis of rotation, wherein the rotational positions are also referred to as crank angle or degree crank angle.
  • the diagram 10 has an abscissa 12, on which the respective crank angle is plotted in the unit degrees.
  • a piston is received translationally movable.
  • the piston is pivotally coupled to the crankshaft via a connecting rod, so that the translational movements of the piston are converted into a rotational movement of the crankshaft about its axis of rotation relative to the crankcase.
  • the cylinder is assigned at least one inlet valve.
  • This inlet valve is a gas exchange valve, which between a closed position and at least one
  • Open position in particular translationally, is movable.
  • the cylinder is associated with at least one injection valve, which is also referred to as an injector.
  • injector fuel, in particular liquid fuel, can be injected directly into the cylinder for operating the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine comprises a third housing element, which is designed as a cylinder head.
  • the cylinder head is separate from the first
  • the piston is movable in the cylinder between a bottom dead center and a top dead center. In a direction in which the piston moves on its way to top dead center, the cylinder is bounded by a combustion chamber roof, which through the
  • Cylinder head is formed.
  • the inlet valve is held translationally movable on the cylinder head.
  • At least one camshaft is provided which, for example, is rotatably mounted on the cylinder head about an axis of rotation relative to the cylinder head and can be driven by the crankshaft via a drive system.
  • the inlet valve is movable from its closed position into its open position. This means that the inlet valve can be actuated by means of the camshaft.
  • the inlet valve is assigned at least one spring, which is supported on the one hand at least indirectly on the cylinder head and on the other hand at least indirectly on the inlet valve. By moving the inlet valve from the closed position to the open position, the spring is tensioned so that the spring provides a spring force which acts on the inlet valve located in the open position.
  • the inlet valve is by means of
  • Camshaft moved from the closed position to the open position and held in the open position, at least temporarily.
  • the inlet valve is held in contact with the camshaft. Furthermore, the inlet valve by means of
  • the inlet valve is associated with at least one inlet channel, which through the
  • Cylinder head is formed. As will be explained in more detail below, the
  • Inlet valve used to control the gas exchange of the cylinder.
  • the inlet valve is used to control, ie adjust, an inflow of at least air into the cylinder.
  • the inlet channel In the closed position, the inlet channel is fluidly blocked by means of the inlet valve, so that no air can flow through the inlet channel and can flow from the inlet channel into the cylinder.
  • the inlet valve releases the inlet channel so that air can flow through the inlet channel and flow from the inlet channel into the cylinder.
  • another gas exchange valve is assigned in the form of an exhaust valve.
  • the exhaust valve is used to control exhaust flow out of the cylinders, that is, to adjust.
  • an outlet valve associated with the exhaust port In the closed position, an outlet valve associated with the exhaust port is fluidly blocked by means of the exhaust valve, so that no exhaust gas from a combusted air-fuel mixture through the
  • the injector has a fuel injector through which at least one
  • the injector in particular the fuel injection nozzle, has a flow cross-section, via which at least part of the fuel received in the receiving space can be ejected from the injector, in particular the fuel injection nozzle, and injected directly into the combustion chamber.
  • This flow area is exactly one
  • injection opening is also referred to as outlet opening, outlet opening, ejection opening, injection hole or
  • the respective injection opening is on the one hand fluidly connected to the receiving space, so that fuel from the receiving space can flow through the injection opening.
  • the injection port opens to the
  • the injector comprises a valve element, which is designed as a needle or valve needle.
  • the valve element is at least partially, in particular at least predominantly, received in the fuel injector.
  • the valve element is movable relative to the fuel injector, in particular translationally.
  • the valve element is movable between a closed position and at least two different and different from the closed position open positions relative to the fuel injector. In the closed position, the flow cross-section is fluidly blocked by means of the valve element, so that no fuel is injected by means of the injector into the combustion chamber. In a first of the open positions, the valve element gives at least a first part of the
  • valve element completely releases the injection surface in the first open position.
  • the closed position is a first end position of the valve element, wherein the first open position is a second end position of the valve element.
  • the valve element is movable in the end positions and between the end positions, but this can
  • Valve element can not be moved beyond the respective end position.
  • the valve member is movable in a range of movement relative to the housing, wherein the range of movement is limited by the end positions and wherein the end positions belong to the movement range.
  • the second open position is - based on the range of motion - one
  • valve element opens
  • valve element or the injector in total in the first open position further than in the second open position.
  • the valve element or the injector is open in both open positions, since the respective part of the flow cross-section is released.
  • a full stroke, designated VH in the figures, of the valve element and thus of the injector as a whole is effected or carried out when the valve element is moved from the closed position into the first open position and then back again from the first open position into the closed position.
  • a partial stroke of the valve element or of the injector, designated TH in the figures, is carried out or effected when the valve element returns from the closed position into the second open position and then back from the second open position into the second
  • Closed position is moved, wherein a movement of the moving in the second open position valve element from the second open position is omitted in the first open position.
  • the valve element is moved when performing a partial stroke TH from the closed position only in the second open position, but not beyond the second open position or at least not from the second open position to the first open position, but the valve element is after reaching the second Open position moved back into the closed position, without moving the valve element from the second open position further in the direction of the first open position.
  • a period of time during which the valve element or the injector is open as a whole is also referred to as opening time, injection duration or injection time.
  • opening time injection duration or injection time.
  • the valve element is not in the closed position, so that during the injection time fuel is injected by means of the injector into the combustion chamber.
  • Closed position in the respective open position executes a stroke, wherein the full stroke described and the partial stroke of the valve element described are feasible or effected.
  • the inlet valve performs in its movement from the closed position to the open position of the intake valve, a stroke, which is also referred to as a valve lift.
  • This valve lift is plotted on the ordinate 14 of the diagram 10.
  • a drawn in the diagram 10 course 16 thus illustrates the valve lift and thus the movement of the intake valve from the closed position to the open position and then back to the closed position, in Fig. 1, the closed position of the intake valve with S and the open position of the intake valve with O referred to as.
  • Injections E1-4 a respective amount of fuel is injected by means of the injector directly into the combustion chamber.
  • the respective amount of fuel is also referred to as injection quantity.
  • all injections E1 -4 are performed by means of the full stroke VH of the injector.
  • FIG. 1 it can be seen that at least two of the full strokes VH and thus the injections E1-4 belonging to these two full strokes differ from one another in their respective injection time, whereby different injection quantities are injected directly into the cylinder in the context of this at least two full strokes VH. For example, it is provided that the number of within exactly one
  • Inlet stroke of the internal combustion engine performed strokes of the injector is in a range of including 2 to 8 inclusive.
  • exactly four full strokes VH and thus four injections E1 -4 spaced apart from one another are carried out within the working cycle.
  • Inlet valve is open.
  • the full lift VH effecting the injection E1 and the injection E2 is carried out while the intake valve is open.
  • the full lift VH effecting the injection E3 is also carried out at least partially, in particular at least predominantly or completely, while the inlet valve is open.
  • FIG. 2 illustrates a first embodiment of the method.
  • the respective partial strokes TH causing the injections E1 and E2 are completely performed while the intake valve is opened.
  • the partial lift TH causing the injection E3 is partially, in particular at least predominantly, carried out while the inlet valve is open. Also in the first embodiment are during
  • all injections E1 -4 are caused by respective partial strokes TH of the injector. Since the four injections E1 -4 are provided, a 4-fold injection is provided.
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the method. At the second
  • the injections E1 and E4 are each effected by the full stroke VH of the injector.
  • the injections E2 and E3 are each effected by a partial stroke TH of the injector.
  • exactly four injections are also provided in the second embodiment, wherein the full lift VH effecting the injection E1 and the partial lift TH causing the injection E2 are in each case completely carried out while the inlet valve is being opened.
  • the partial lift TH causing the injection E3 is performed to a first part while the intake valve is opened, and to a second part while the intake valve is closed.
  • the full lift VH effecting the injection E4 is fully performed while the intake valve is closed again.
  • the partial lift TH causing the injection E4 is completely performed while the intake valve is closed again.
  • a 4-fold injection is provided as a combination of two full strokes VH with two partial strokes TH.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the method, in which five injections E1-5 and thus a five-fold injection are provided.
  • Injections E1 and E2 are effected by a respective full lift VH of the injector, the injections E3-5 being effected in each case by a partial lift TH of the injector.
  • the full strokes VH effecting the injections E1 and E2 and the partial strokes TH causing the injections E3 and E4 are completely carried out while the inlet valve is open. Further, the partial lift TH causing the injection E5 is completely performed while the intake valve is closed again.
  • the injection time of the injection E1 causing partial stroke TH is shorter than the injection time of the remaining partial strokes TH.
  • the partial strokes TH each have longer injection times than the full strokes VH, wherein the full stroke VH effecting the injection E4 has a longer injection time than the full stroke VH effecting the injection E1. Furthermore, the has the
  • the partial strokes TH have the same injection times, wherein the injection time of the full stroke VH effecting the injection E2 is shorter than the injection time of the full stroke VH effecting the injection E1.
  • Embodiments holds that the injection E2 in time to the injection E1, the injection E3 in time to the injection E2 and the injection E1, and the
  • Injections E1-5 temporally spaced apart and thus formed as a single injections.
  • the 5-fold injection provided in the third embodiment is represented as a combination of two full strokes VH with three partial strokes TH.
  • Internal combustion engine are kept particularly low, since a wetting of the intake valve, the cylinder wall, the combustion chamber roof and the piston with fuel can be kept very low. It is preferably provided that the method is carried out during a warm-up phase for heating the internal combustion engine, but the method is also already warm
  • Internal combustion engine can be performed.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Brennraum, wenigstens ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil und wenigstens ein dem Brennraum zugeordneten Injektor aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingespritzt wird, wobei der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, indem wenigstens ein Teilhub (TH) des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet ist.

Description

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines
Kraftwagens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .
Ein solches Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens, ist aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Dabei umfasst die
Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Brennraum. Die
Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet, sodass der Brennraum beispielsweise als Zylinder ausgebildet ist.
Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil. Üblicherweise sind dem Brennraum zwei Einlassventile zugeordnet. Ein solches Einlassventil ist ein Gaswechselventil, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung, insbesondere mehreren
Offenstellungen, bewegbar ist. Das Einlassventil dient dem Steuern des Gaswechsels. Das Einlassventil wird genutzt, um ein Einströmen von zumindest Luft in den Brennraum zu steuern, das heißt einzustellen. Dem Einlassventil ist beispielsweise wenigstens ein Einlasskanal zugeordnet, welcher zumindest von Luft durchströmbar ist. Befindet sich das Einlassventil in der Schließstellung, so ist der Einlasskanal fluidisch versperrt, sodass keine Luft den Einlasskanal durchströmen und von dem Einlasskanal in den Brennraum einströmen kann. Ist das Einlassventil geöffnet, so kann zumindest Luft den Einlasskanal durchströmen und von dem Einlasskanal in den Brennraum einströmen.
Dem Brennraum ist ferner wenigstens ein Injektor zugeordnet. Im Rahmen des
Verfahrens wird Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der
Verbrennungskraftmaschine mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingespritzt. Somit ist eine Kraftstoff-Direkteinspritzung vorgesehen, welche auch als Direkteinspritzung bezeichnet wird, wobei im Rahmen der Direkteinspritzung der
Kraftstoff mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingespritzt wird.
Durch das Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum und durch das Zuführen von Luft in den Brennraum entsteht im Brennraum ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches, beispielsweise mittels einer Zündeinrichtung, gezündet und verbrannt werden kann.
Daraus resultiert Abgas im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine.
Ferner offenbart die DE 102 31 582 A1 ein Verfahren zur Bildung eines zündfähigen Kraftstoff-Luft-Gemisches in einem Brennraum einer direkteinspritzenden
Brennkraftmaschine, insbesondere einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einer einen Verschlusskörper aufweisenden Kraftstoffeinspritzdüse. Die Kraftstoffeinspritzdüse ist Teil eines Injektors. Bei dem Verfahren wird der Verschlusskörper der
Kraftstoffeinspritzdüse von einer Schließposition bis zu einer Betriebsposition mittels einer Steuereinrichtung bewegt, wobei ein Betriebshub und eine Kraftstoffeinspritzdauer variabel einstellbar sind. Dabei ist es vorgesehen, dass während eines
Kraftstoffeinspritzvorgangs der Verschlusskörper zwischen der Schließposition und der Betriebsposition mit einer variierenden Beschleunigung derart bewegt wird, dass bis zu der Einstellung des vorgebbaren Betriebshubes unterschiedliche Geschwindigkeiten eingestellt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders Verbrauchs- und emissionsgünstiger Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders Verbrauchs- und emissionsgünstiger Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Kraftstoff mittels des Injektors in den Brennraum eingespritzt, insbesondere direkt eingespritzt, wird, indem wenigstens ein Teilhub des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet ist. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der Teilhub vollständig durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet wird. Im Folgenden wird der Teilhub des Injektors erläutert: Der Injektor weist eine Kraftstoffeinspritzdüse auf, in welchem der Kraftstoff beziehungsweise ein Teil des Kraftstoffes aufnehmbar ist. Die Kraftstoffeinspritzdüse weist dabei wenigstens eine Auslassöffnung auf, welche auch als Einspritzöffnung, Austrittsöffnung oder Einspritzloch bezeichnet wird und als Durchgangsöffnung ausgebildet ist. Dabei ist durch die
Kraftstoffeinspritzdüse wenigstens ein Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Kraftstoffes in dem Injektor begrenzt. Die Einspritzöffnung ist einerseits fluidisch mit dem
Aufnahmeraum verbunden und mündet andererseits an die Umgebung des Injektors. Im fertig hergestellten Zustand der Verbrennungskraftmaschine mündet die Einspritzöffnung somit in den Brennraum, sodass zumindest ein Teil des in dem Aufnahmeraum des Injektors aufgenommenen Kraftstoffes über die Einspritzöffnung aus dem Aufnahmeraum beziehungsweise aus dem Injektor insgesamt abgespritzt und somit direkt in den
Brennraum eingespritzt werden kann.
Dabei umfasst der Injektor wenigstens ein Ventilelement, welches relativ zu der
Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. Ferner ist das
Ventilelement zumindest teilweise in der Kraftstoffeinspritzdüse bzw. Injektor
aufgenommen, wobei das Ventilelement als Nadel beziehungsweise Ventilnadel ausgebildet ist. Das Ventilelement ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens zwei von der Schließstellung und voneinander unterschiedlichen Offenstellungen bewegbar. In seiner Schließstellung liegt das Ventilelement an einem Ventilsitz der
Kraftstoffeinspritzdüse an und trennt die Einspritzöffnungen vom Aufnahmeraum. In seiner Offenstellung ist das Ventilelement von seinem Ventilsitz abgehoben und
Einspritzöffnungen und Aufnahmeraum sind fluidisch verbunden.
Ist der Injektor als nach außen öffnender Injektor mit einer nach außen öffnenden
Kraftstoffeinspritzdüse ausgebildet, so bewegt sich das Ventilelement auf seinem Weg von der Schließstellung in die jeweilige Offenstellung von der Kraftstoffeinspritzdüse bzw. vom Ventilsitz weg und in den Brennraum. Ist der Injektor als nach innen öffnender Injektor mit einer nach innen öffnenden Kraftstoff einspritzdüse ausgebildet, so bewegt sich das Ventilelement auf seinem Weg von der Schließstellung in die jeweilige
Offenstellung vom Ventilsitz in die Kraftstoffeinspritzdüse hinein beziehungsweise von dem Brennraum weg.
Der Injektor weist einen Durchflussquerschnitt auf, über welchen der im Injektor aufgenommene Kraftstoff aus dem Aufnahmeraum beziehungsweise aus dem Injektor abgespritzt und dabei direkt in den Brennraum eingespritzt werden kann. Dieser Durchflussquerschnitt ist bei der nach außen öffnenden Kraftstoffeinspritzdüse durch die Einspritzöffnung und bei der nach innen öffnenden Kraftstoffeinspritzdüse durch die Einspritzöffnungen und einem Querschnitt zwischen dem Ventilelement und seinem Ventilsitz insgesamt gebildet. In der Schließstellung ist die Einspritzöffnung oder
Einspritzöffnungen beziehungsweise der Durchflussquerschnitt mittels des Ventilelements fluidisch versperrt, sodass kein Kraftstoff aus dem Injektor abgespritzt und in den
Brennraum eingespritzt wird. Die Schließstellung ist dabei eine erste Endstellung des Ventilelements.
Eine erste der Offenstellungen ist eine zweite Endstellung des Ventilelements, wobei das Ventilelement maximal zwischen der ersten Endstellung und der zweiten Endstellung bewegt werden kann. Mit anderen Worten kann das Ventilelement maximal in einem Verstellbereich bewegt werden, wobei der Verstellbereich durch die Endstellungen begrenzt wird. Wird das Ventilelement aus der Schließstellung in die erste Offenstellung und dann wieder aus der ersten Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt, so führt das Ventilelement beziehungsweise der Injektor seinen Vollhub aus
beziehungsweise ein Vollhub des Ventilelements wird bewirkt. In der ersten Offenstellung gibt das Ventilelement zumindest einen ersten Teil des Durchflussquerschnitts, sodass Kraftstoff über den freigegebenen ersten Teil aus dem Injektor ausgespritzt und somit in den Brennraum direkt eingespritzt werden kann. Es ist vorgesehen, dass das
Ventilelement in der ersten Offenstellung den Durchflussquerschnitt vollständig freigibt.
Die zweite Offenstellung gehört zum Verstellbereich und ist bezogen auf den
Verstellbereich zwischen den zwei Endstellungen angeordnet. Wird das Ventilelement aus der Schließstellung in die zweite Offenstellung und dann wieder aus der zweiten Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt, wobei eine Bewegung des
Ventilelements aus der zweiten Offenstellung in die erste Offenstellung unterbleibt, so führt das Ventilelement beziehungsweise der Injektor insgesamt seinen Teilhub aus beziehungsweise ein Teilhub des Ventilelements und somit des Injektors insgesamt wird bewirkt beziehungsweise durchgeführt. In der zweiten Offenstellung gibt das
Ventilelement einen gegenüber dem Vollhub geringeren Durchflussquerschnitt frei..
Dies bedeutet, dass der Vollhub des Ventilelements beziehungsweise des Injektors bewirkt wird, indem das Ventilelement aus der Schließstellung in die erste Offenstellung und dann wieder aus der ersten Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt wird. Ferner wird der Teilhub des Ventilelements und somit des Injektors bewirkt, indem das Ventilelement aus der Schließstellung in die zweite Offenstellung und dann wieder aus der zweiten Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt wird, ohne dass das Ventilelement aus der zweiten Offenstellung weiter in Richtung der ersten Offenstellung beziehungsweise in die erste Offenstellung bewegt wird. Im Rahmen des Teilhubs wird das Ventilelement somit nicht in die zweite Endstellung bewegt.
Eine Zeitspanne, während welcher das Ventilelement aus der Schließstellung in die jeweilige Offenstellung und dann wieder aus der jeweiligen Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt wird, wird auch als Öffnungszeit, Einspritzzeit oder Einspritzdauer bezeichnet, da das Ventilelement beziehungsweise der Injektor insgesamt während der Einspritzzeit geöffnet ist, sodass mittels des Injektors während der Einspritzzeit Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Da - wie beschrieben - der freigegebene zweite Teil geringer als der freigegebene erste Teil ist, wird bei gleichem Druck des Kraftstoffs und bei gleicher Einspritzzeit mittels des Vollhubs eine größere Menge des Kraftstoffs in den Brennraum eingespritzt als bei dem Teilhub. Die mittels des Injektors eingespritzte Menge des Kraftstoffs wird auch als
Einspritzmenge bezeichnet. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, den Kraftstoff in den Brennraum direkt einzuspritzen, indem der Teilhub und nicht etwa der Vollhub des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet ist.
Dem als Zylinder ausgebildeten Brennraum können zwei Einlassventile zugeordnet sein, wobei es vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, indem der wenigstens eine Teilhub des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil beziehungsweise alle, dem Brennraum zugeordnete Einlassventile geöffnet sind.
Dem jeweiligen Einlassventil ist ein Einlasskanal zugeordnet, über welchen dem
Brennraum zumindest Luft zuführbar ist. Dies bedeutet, dass zumindest Luft durch den Einlasskanal strömen kann. Das Einlassventil ist zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar, insbesondere translatorisch bewegbar. In der Schließstellung des Einlassventils ist der dem Einlassventil zugeordnete Einlasskanal mittels des Einlassventils fluidisch versperrt, sodass keine Luft den Einlasskanal durchströmen kann. Somit kann keine Luft von dem Einlasskanal in den Brennraum einströmen, wenn das Einlassventil seine Schließstellung einnimmt. In der Offenstellung des Einlassventils gibt das Einlassventil den dem Einlassventil zugeordneten Einlasskanal frei, sodass Luft den Einlasskanal durchströmen und von dem Einlasskanal in den
Brennraum einströmen kann. Das Einlassventil ist somit ein Gaswechselventil zum
Steuern des Gaswechsels des Brennraums. Dabei ist das Einlassventil an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine bewegbar gehalten und kann dabei zwischen der Schließstellung und der Offenstellung relativ zu dem Zylinderkopf, insbesondere translatorisch, bewegt werden.
Der Brennraum ist durch eine sogenannte Brennraumwand oder Zylinderwand zumindest teilweise, insbesondere seitlich, begrenzt, wobei die Brennraumwand durch ein
Gehäuseelement, insbesondere ein Zylindergehäuse, der Verbrennungskraftmaschine oder aber durch eine Laufbuchse gebildet ist. Ferner ist in dem Brennraum ein Kolben bewegbar, insbesondere translatorisch bewegbar, aufgenommen. Der translatorisch bewegbare Kolben ist zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegbar. Ferner ist der Brennraum in eine Richtung, in die sich der Kolben auf seinem Weg zu seinem oberen Totpunkt bewegt, durch ein Brennraumdach begrenzt, wobei das Brennraumdach durch den zuvor genannten Zylinderkopf gebildet sein kann.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können insbesondere die Rohemissionen und dabei speziell die Rußpartikelemission der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten und im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren reduziert werden. Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass Rußpartikel insbesondere durch die Benetzung von Kolben, Brennraumwand, Brennraumdach und Einlassventilen mit Kraftstoff entstehen. Da die Einlassventile beispielsweise bei homogenen oder homogen-mageren Brennverfahren, bei HOS- (HOS - homogen-schicht), sowie bei HSP-Betriebsarten (HSP - homogen-split) während eines Einspritzens von Kraftstoff in einem Ansaugtakt der Verbrennungskraftmaschine geöffnet sind, kommt es insbesondere zu einer Benetzung der Einlassventile, insbesondere der Oberflächen der Einlassventile, die dem
zugehörigen Einlasskanal zugewandt sind, mit Kraftstoff. Der Kraftstoff wird unter Ausbildung eines sogenannten Sprays in den Brennraum eingespritzt. Dabei wird der Kraftstoff durch den hohen Impuls des Sprays von den geöffneten Einlassventilen an Brennraumdach und Brennraumwand reflektiert. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die Benetzung beziehungsweise Reflexion gering gehalten werden, sodass sich eine nachweislich geringere Partikelemission, das heißt Rußpartikelemission, ergibt und sich ein geringerer Kraftstoffverbrauch durch eine verbesserte Kraftstoffaufbereitung im Brennraum einstellt.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann im Rahmen eines Normalbetriebs der
Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden, wobei die
Verbrennungskraftmaschine, welche auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichnet wird, im Rahmen des Normalbetriebs warm ist und dabei eine vorteilhafte Betriebstemperatur aufweist. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können somit im Normalbetrieb die Partikelemissionen und der Kraftstoffverbrauch besonders gering gehalten werden.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das erfindungsgemäße Verfahren in einer, insbesondere dem Normalbetrieb zeitlich vorweggehenden, Warmlausphase zum Aufheizen der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird. Während der
Warmlaufphase weist die Verbrennungskraftmaschine gegenüber dem Normalbetrieb eine geringere Temperatur auf. Im Rahmen der Warmlaufphase wird beispielsweise wenigstens eine in einem von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung aufgeheizt und somit auf ihre vorteilhafte Betriebstemperatur gebracht. Dieses Aufheizen der
Abgasnachbehandlungseinrichtung wird auch als Kat-Heizen bezeichnet, da die
Abgasnachbehandlungseinrichtung beispielsweise wenigstens einen Katalysator, insbesondere Oxidationskatalysator, umfasst. Es wurde gefunden, dass die
Abgasemissionen insbesondere während des Kat-Heizens und während der
Warmlaufphase große Herausforderungen hinsichtlich der Realisierung geringer
Emissionen darstellen.
Üblicherweise, das heißt bei herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen, werden die Abgasemissionen während des Kat-Heizens und während des Warmlaufes für
gewöhnlich durch zumeist kompromissbehaftete Auslegungen von Einspritztiming beziehungsweise Einspritzzeit, Sprayeigenschaften, Brennraum-, Kolben- und
Kanalgeometrien beeinflusst. Oftmals stellen die für diese Betriebszustände optimierten Eigenschaften aber nicht das Optimum für andere Betriebszustände dar. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine solche kompromissbehaftete
Auslegung der Verbrennungskraftmaschine nicht vorgesehen und nicht erforderlich.
Vorzugsweise ist der Injektor als außen öffnender Piezoinjektor ausgebildet, dessen flexible Eigenschaften, insbesondere im Vergleich zu einem Magnetinjektor mit innen öffnenden Mehrlochventil, genutzt werden können, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen und dabei insbesondere den Teilhub und nicht den Vollhub durchzuführen, während das Einlassventil geöffnet ist.
Dabei liegt der Erfindung insbesondere die Idee zugrunde, Kraftstoffeinspritzungen, die aus betriebsstrategischen Gründen durchgeführt werden, während das Einlassventil geöffnet wird, mittels Teilhubeinspritzungen, das heißt durch Durchführen des Teilhubs des Injektors, insbesondere bei kaltem Motor, zu bewirken. Überraschend wurde gefunden, dass durch das Durchführen des Teilhubs die Eigenschaften des Sprays beeinflusst werden können, sodass sich die Eigenschaften des Sprays im Hinblick auf eine Benetzung des Einlassventils mit Kraftstoff beziehungsweise im Hinblick auf die zuvor genannte Reflexion positiv verändern. Durch den Teilhub kann eine besonders geringe Tröpfchengröße des Kraftstoffes realisiert werden. Die durch den Teilhub geringe beziehungsweise gegenüber herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen verringerte Tröpfchengröße lässt den insbesondere flüssigen Kraftstoff auch bei kalten
Motorbedingungen sehr gut verdampfen. Die sogenannte Spraypenetration nimmt ab, der Sprayimpuls wird reduziert, sodass Reflexionen vom Einlassventil reduziert werden, und die Kraftstoffmasse wird über einen besonders großen Kurbelwinkelbereich verteilt, da der im Teilhub reduzierte statische Durchfluss durch eine längere Öffnungsdauer beziehungsweise Einspritzdauer kompensiert wird.
Es ist denkbar, dass die eingespritzte Kraftstoffmenge in Form einer Teilmenge über einen besonders großen Zeitraum mit einem geringen Impuls auf das Einlassventil trifft, so dass eine Reflexion der Flüssigkeitslamelle am Einlassventil vermieden werden kann, wodurch eine Verringerung der Partikelemissionen erreicht wird. Da - wie zuvor beschrieben - bei gleicher Einspritzzeit und bei gleichem Druck des Kraftstoffes mittels des Teilhubs eine geringere Menge des Kraftstoffes eingespritzt wird als mittels des Vollhubs, ist es beispielsweise vorgesehen, bei Durchführung des Teilhubs eine längere Einspritzzeit als bei Durchführung des Vollhubs vorzusehen, um eine hinreichend große Kraftstoffmenge in den Brennraum einspritzen zu können. Ferner ist es denkbar, dass durch das durch den Teilhub bewirkbare und gegenüber dem Vollhub feinere Spray des Kraftstoffes dieser auf einen besonders großen Teilbereich des Einlassventils verteilt wird, sodass ein Abdampfen des flüssigen Kraftstoffs vom Einlassventil erleichtert wird. Kann die Benetzung des Einlassventils mit Kraftstoff prinzipbedingt nicht vollständig vermieden werden, so können durch das erfindungsgemäße Verfahren Auswirkungen dieser Benetzung zumindest gering gehalten werden. In der Folge kann ein besonders Verbrauchs- und emissionsgünstiger Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, indem zumindest ein Teil eines weiteren Hubs des Injektors durchgeführt wird, während der Injektor geöffnet ist. Hierdurch kann eine hinreichende Kraftstoffmenge in den Brennraum eingespritzt werden, wobei gleichzeitig die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können. Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn als der weitere Hub ein weiterer Teilhub des Injektors durchgeführt wird. Hier können der Impuls des Sprays und die daraus resultierenden, unerwünschten Effekte besonders gering gehalten werden, sodass sich ein besonders Verbrauchs- und emissionsgünstiger Betrieb realisieren lässt.
Um eine hinreichend große Kraftstoffmenge in den Brennraum einspritzen zu können bei gleichzeitiger Realisierung eines Verbrauchs- und emissionsgünstigen Betriebs ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Anzahl an innerhalb genau eines Ansaugtaktes der Verbrennungskraftmaschine durchgeführten Hüben des Injektors in einem Bereich von einschließlich 2 bis einschließlich 8 liegt, wobei einer von diesen Hüben der wenigstens eine Teilhub ist und wobei mittels der Hübe jeweils
Kraftstoff in den Brennraum direkt eingespritzt wird.
Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn jeder der Hübe als ein Teilhub des
Injektors durchgeführt wird, sodass die Emissionen und Kraftstoffverbrauch besonders gering gehalten werden können.
Ferner hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens einer der Hübe als der Vollhub des Injektors durchgeführt wird, um dadurch eine hinreichende Menge an Kraftstoff in den Brennraum einspritzen zu können.
Ferner hat es sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn wenigstens einer der Hübe vollständig durchgeführt wird, während das Einlassventil geschlossen ist.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass sich wenigstens zwei der Hübe hinsichtlich ihrer jeweiligen Einspritzzeit voneinander unterscheiden. Bei der Durchführung des wenigstens einen Teilhubs wird eine lange Einspritzzeit eingestellt, um trotz der Durchführung des Teilhubs eine hinreichende Menge an Kraftstoff in den Brennraum, dann jedoch mit einem vorteilhaften, geringen Impuls einzubringen. Bei Durchführung des Vollhubs kann eine gegenüber der Durchführung des Teilhubs geringere Einspritzzeit eingestellt werden, sodass eine hinreichend hohe Menge des Kraftstoffs in kurzer Zeit in den Brennraum eingespritzt werden kann.
Zur Erfindung gehört auch eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, wobei die
Verbrennungskraftmaschine zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine anzusehen und umgekehrt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, wobei Fig. 1 der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient;
Fig. 2 ein Diagramm zum Veranschaulichen eines Verfahrens gemäß einer
ersten Ausführungsform zum Betreiben einer wenigstens einen
Brennraum, wenigstens ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil und wenigstens ein dem Brennraum zugeordneten Injektor aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingespritzt wird, wobei der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, indem wenigstens ein Teilhub des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet ist;
Fig. 3 ein Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens gemäß einer zweiten
Ausführungsform; und
Fig. 4 ein Diagramm zum Veranschaulichen des Verfahrens gemäß einer dritten
Ausführungsform. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig. 1 zeigt ein Diagramm 10, anhand dessen ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine beschrieben wird. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise Bestandteil eines Kraftwagens, welcher mittels der
Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet und weist wenigstens einen Brennraum auf, welcher beispielsweise als Zylinder ausgebildet ist. Der Zylinder ist beispielsweise durch ein erstes Gehäuseelement in Form eines Zylindergehäuses der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise gebildet beziehungsweise begrenzt. Dabei bildet das Zylindergehäuse beispielsweise eine Zylinderwand, durch welche der Zylinder insbesondere seitlich beziehungsweise in radialer Richtung begrenzt ist.
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst eine Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle. Ferner umfasst die Verbrennungskraftmaschine ein zweites Gehäuseelement in Form eines Kurbelgehäuses, wobei das zweite Gehäuseelement einstückig mit dem ersten Gehäuseelement ausgebildet sein kann. Alternativ ist es denkbar, dass das zweite Gehäuseelement als separat von dem ersten Gehäuseelement ausgebildetes und mit dem ersten Gehäuseelement verbundenes Bauteil ausgebildet ist. Die Kurbelwelle ist an dem Kurbelgehäuse (zweites Gehäuseelement) um eine Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse drehbar gelagert. Somit kann die Kurbelwelle in unterschiedliche
Drehstellungen um die Drehachse gedreht werden, wobei die Drehstellungen auch als Kurbelwinkel oder Grad Kurbelwinkel bezeichnet werden. Das Diagramm 10 weist dabei eine Abszisse 12 auf, auf welcher der jeweilige Kurbelwinkel in der Einheit Grad aufgetragen ist.
In dem Zylinder ist ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Der Kolben ist über ein Pleuel gelenkig mit der Kurbelwelle gekoppelt, sodass die translatorischen Bewegungen des Kolbens in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle um ihre Drehachse relativ zu dem Kurbelgehäuse umgewandelt werden.
Dem Zylinder ist wenigstens ein Einlassventil zugeordnet. Dieses Einlassventil ist ein Gaswechselventil, welches zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer
Offenstellung, insbesondere translatorisch, bewegbar ist. Ferner ist dem Zylinder wenigstens ein Einspritzventil zugeordnet, welches auch als Injektor bezeichnet wird. Mittels des Injektors ist Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine direkt in den Zylinder einspritzbar.
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst ein drittes Gehäuseelement, welches als Zylinderkopf ausgebildet ist. Der Zylinderkopf ist separat von dem ersten
Gehäuseelement ausgebildet und mit dem ersten Gehäuseelement verbunden. Der Kolben ist in dem Zylinder zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegbar. In eine Richtung, in die sich der Kolben auf seinem Weg zum oberen Totpunkt bewegt, ist der Zylinder durch ein Brennraumdach begrenzt, welches durch den
Zylinderkopf gebildet ist. Dabei ist das Einlassventil translatorisch bewegbar an dem Zylinderkopf gehalten.
Beispielsweise ist wenigstens eine Nockenwelle vorgesehen, welche beispielsweise an dem Zylinderkopf um eine Drehachse relativ zu dem Zylinderkopf drehbar gelagert und über ein Antriebssystem von der Kurbelwelle antreibbar ist. Mittels der Nockenwelle ist das Einlassventil aus seiner Schließstellung in seine Offenstellung bewegbar. Dies bedeutet, dass das Einlassventil mittels der Nockenwelle betätigbar ist. Dem Einlassventil ist wenigstens eine Feder zugeordnet, welche einerseits zumindest mittelbar an dem Zylinderkopf und andererseits zumindest mittelbar an dem Einlassventil abgestützt ist. Durch Bewegen des Einlassventils aus der Schließstellung in die Offenstellung wird die Feder gespannt, sodass die Feder eine Federkraft bereitstellt, welche auf das sich in der Offenstellung befindende Einlassventil wirkt. Das Einlassventil wird mittels der
Nockenwelle aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegt und in der Offenstellung zumindest vorübergehend gehalten. Mittels der Federkraft wird das Einlassventil in Kontakt mit der Nockenwelle gehalten. Ferner wird das Einlassventil mittels der
Federkraft aus der Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt.
Dem Einlassventil ist wenigstens ein Einlasskanal zugeordnet, welcher durch den
Zylinderkopf gebildet ist. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, wird das
Einlassventil genutzt, um den Gaswechsel des Zylinders zu steuern. Insbesondere wird das Einlassventil genutzt, um ein Einströmen von zumindest Luft in den Zylinder zu steuern, das heißt einzustellen. In der Schließstellung ist der Einlasskanal mittels des Einlassventils fluidisch versperrt, sodass keine Luft durch den Einlasskanal durchströmen und von dem Einlasskanal in den Zylinder einströmen kann. In der Offenstellung gibt das Einlassventil den Einlasskanal frei, sodass Luft durch den Einlasskanal strömen und von dem Einlasskanal in den Zylinder einströmen kann. Analog zum Einlassventil ist dem Zylinder ein weiteres Gaswechselventil in Form eines Auslassventils zuordnet. Das Auslassventil wird genutzt, um ein Ausströmen von Abgas aus den Zylinder zu steuern, das heißt einzustellen. In der Schließstellung ist ein dem Auslassventil zugeordneter Auslasskanal mittels des Auslassventils fluidisch versperrt, sodass kein Abgas aus einem verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisch durch den
Auslasskanal durchströmen und von dem Auslasskanal aus den Zylinder ausströmen kann. In der Offenstellung gibt das Auslassventil den Auslasskanal frei, sodass Abgas durch den Auslasskanal strömen und von dem Auslasskanal aus dem Zylinder
ausströmen kann.
Der Injektor weist eine Kraftstoffeinspritzdüse auf, durch welches wenigstens ein
Aufnahmeraum zum Aufnehmen des Kraftstoffes begrenzt ist. Ferner weist der Injektor, insbesondere die Kraftstoffeinspritzdüse, einen Durchflussquerschnitt auf, über welchen zumindest ein Teil des im Aufnahmeraum aufgenommenen Kraftstoffes aus dem Injektor, insbesondere der Kraftstoffeinspritzdüse, ausgespritzt und direkt in den Brennraum eingespritzt werden kann. Dieser Durchflussquerschnitt ist durch genau eine
Einspritzöffnung oder aber durch eine Mehrzahl von Einspritzöffnungen des Injektors, insbesondere der Kraftstoffeinspritzdüse, gebildet. Die jeweilige Einspritzöffnung wird auch als Auslassöffnung, Austrittsöffnung, Ausspritzöffnung, Einspritzloch oder
Durchgangsöffnung bezeichnet. Die jeweilige Einspritzöffnung ist einerseits fluidisch mit dem Aufnahmeraum verbunden, sodass Kraftstoff aus dem Aufnahmeraum durch die Einspritzöffnung strömen kann. Andererseits mündet die Einspritzöffnung an die
Umgebung und somit - in fertig hergestelltem Zustand der Verbrennungskraftmaschine - direkt in den Brennraum, sodass der im Aufnahmeraum aufgenommene Kraftstoff über die Einspritzöffnung direkt in den Brennraum eingespritzt werden kann.
Ferner umfasst der Injektor ein Ventilelement, welches als Nadel beziehungsweise Ventilnadel ausgebildet ist. Das Ventilelement ist zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, in der Kraftstoffeinspritzdüse aufgenommen. Ferner ist das Ventilelement relativ zu der Kraftstoffeinspritzdüse, insbesondere translatorisch, bewegbar. Das Ventilelement ist dabei zwischen einer Schließstellung und wenigstens zwei voneinander unterschiedlichen und von der Schließstellung unterschiedlichen Offenstellungen relativ zu der Kraftstoffeinspritzdüsebewegbar. In der Schließstellung ist der Durchflussquerschnitt mittels des Ventilelements fluidisch versperrt, sodass kein Kraftstoff mittels des Injektors in den Brennraum eingespritzt wird. In einer ersten der Offenstellungen gibt das Ventilelement zumindest einen ersten Teil des
Durchflussquerschnitts frei, sodass Kraftstoff aus dem Aufnahmeraum des Injektors über den freigegebenen ersten Teil in den Brennraum eingespritzt wird. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Ventilelement die Einspritzfläche in der ersten Offenstellung vollständig freigibt.
Die Schließstellung ist dabei eine erste Endstellung des Ventilelements, wobei die erste Offenstellung eine zweite Endstellung des Ventilelements ist. Das Ventilelement ist in die Endstellungen und zwischen den Endstellungen bewegbar, jedoch kann das
Ventilelement nicht über die jeweilige Endstellung hinausbewegt werden. Somit ist das Ventilelement in einem Bewegungsbereich relativ zu dem Gehäuse bewegbar, wobei der Bewegungsbereich durch die Endstellungen begrenzt ist und wobei die Endstellungen zu dem Bewegungsbereich gehören.
Die zweite Offenstellung ist - bezogen auf den Bewegungsbereich - eine
Zwischenstellung des Ventilelements, wobei die Zwischenstellung bezogen auf den Bewegungsbereich zwischen den Endstellungen liegt. In der zweiten Offenstellung gibt das Ventilelement einen gegenüber dem ersten Teil geringeren, zweiten Teil des
Durchflussquerschnitts frei, sodass über den freigegebenen zweiten Teil Kraftstoff aus dem Injektor ausgespritzt und in den Brennraum direkt eingespritzt wird. Da die zweite Offenstellung zwischen den Endstellungen liegt, öffnet das Ventilelement
beziehungsweise der Injektor insgesamt in der ersten Offenstellung weiter als in der zweiten Offenstellung. Jedoch ist das Ventilelement beziehungsweise der Injektor in beiden Offenstellungen geöffnet, da der jeweilige Teil des Durchflussquerschnitts freigegeben wird.
Ein in den Fig. mit VH bezeichneter Vollhub des Ventilelements und somit des Injektors insgesamt wird bewirkt beziehungsweise durchgeführt, wenn das Ventilelement aus der Schließstellung in die erste Offenstellung und dann wieder aus der ersten Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt wird. Ein in den Fig. mit TH bezeichneter Teilhub des Ventilelements beziehungsweise des Injektors insgesamt wird durchgeführt beziehungsweise bewirkt, wenn das Ventilelement aus der Schließstellung in die zweite Offenstellung und dann wieder aus der zweiten Offenstellung zurück in die
Schließstellung bewegt wird, wobei eine Bewegung des in die zweite Offenstellung bewegten Ventilelements aus der zweiten Offenstellung in die erste Offenstellung unterbleibt. Mit anderen Worten wird das Ventilelement bei Durchführung eines Teilhubs TH aus der Schließstellung lediglich in die zweite Offenstellung, jedoch nicht über die zweite Offenstellung hinaus oder zumindest nicht aus der zweiten Offenstellung in die erste Offenstellung bewegt, sondern das Ventilelement wird nach Erreichen der zweiten Offenstellung zurück in die Schließstellung bewegt, ohne das Ventilelement aus der zweiten Offenstellung weiter in Richtung der ersten Offenstellung zu bewegen. Dies bedeutet, dass das Ventilelement bei Durchführung des Teilhubs zwar geöffnet, das heißt aus der Schließstellung bewegt wird, jedoch wird das Ventilelement nicht in die erste Offenstellung bewegt, sodass das Ventilelement bei seiner Bewegung aus der
Schließstellung und wieder zurück in die Schließstellung im Rahmen des Teilhubs die erste Offenstellung nicht erreicht.
Eine Zeitspanne, während welcher das Ventilelement beziehungsweise der Injektor insgesamt geöffnet ist, wird auch als Öffnungszeit, Einspritzdauer oder Einspritzzeit bezeichnet. Während dieser Einspritzzeit befindet sich das Ventilelement nicht in der Schließstellung, sodass während der Einspritzzeit Kraftstoff mittels des Injektors in den Brennraum eingespritzt wird.
Insgesamt ist erkennbar, dass das Ventilelement bei seiner Bewegung aus der
Schließstellung in die jeweilige Offenstellung einen Hub ausführt, wobei der beschriebene Vollhub und der beschriebene Teilhub des Ventilelements durchführbar beziehungsweise bewirkbar sind. Auch das Einlassventil führt bei seiner Bewegung aus der Schließstellung in die Offenstellung des Einlassventils einen Hub aus, welcher auch als Ventilhub bezeichnet wird. Dieser Ventilhub ist auf der Ordinate 14 des Diagramms 10 aufgetragen. Ein in das Diagramm 10 eingezeichneter Verlauf 16 veranschaulicht somit den Ventilhub und somit die Bewegung des Einlassventils aus der Schließstellung in die Offenstellung und dann wieder zurück in die Schließstellung, wobei in Fig. 1 die Schließstellung des Einlassventils mit S und die Offenstellung des Einlassventils mit O bezeichnet wird.
Im Rahmen des in Fig. 1 veranschaulichten Verfahrens zum Betreiben der
Verbrennungskraftmaschine werden vier Einspritzungen E1 , E2, E3 und E4 mittels des Injektors durchgeführt, wobei im Rahmen der zeitlich voneinander beabstandeten
Einspritzungen E1-4 eine jeweilige Menge des Kraftstoffes mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingespritzt wird. Die jeweilige Menge des Kraftstoffes wird auch als Einspritzmenge bezeichnet. Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass alle Einspritzungen E1 -4 mittels des Vollhubs VH des Injektors durchgeführt werden. In Fig. 1 ist erkennbar, dass sich zumindest zwei der Vollhübe VH und somit die zu diesen zwei Vollhüben gehörenden Einspritzungen E1-4 in ihrer jeweiligen Einspritzzeit voneinander unterscheiden, wodurch im Rahmen dieser zumindest zwei Vollhübe VH unterschiedliche Einspritzmengen in den Zylinder direkt eingespritzt werden. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass die Anzahl an innerhalb genau eines
Ansaugtaktes der Verbrennungskraftmaschine durchgeführten Hüben des Injektors in einem Bereich von einschließlich 2 bis einschließlich 8 liegt. Bei dem anhand von Fig. 1 veranschaulichten Verfahren werden innerhalb des Arbeitsspiels genau 4 Vollhübe VH und somit 4 zeitlich voneinander beabstandete Einspritzungen E1 -4 durchgeführt.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass der die Einspritzung E2 bewirkende Vollhub VH zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, durchgeführt wird, während das
Einlassventil geöffnet ist. Vorliegend wird der die Einspritzung E1 und die Einspritzung E2 bewirkende Vollhub VH durchgeführt, während das Einlassventil geöffnet ist. Auch der die Einspritzung E3 bewirkende Vollhub VH wird zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, durchgeführt, während das Einlassventil geöffnet ist.
Um nun einen besonders Verbrauchs- und emissionsgünstigen Betrieb der
Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es bei jeweiligen, anhand von Fig. 2 bis 4 veranschaulichten Ausführungsformen des Verfahrens vorgesehen, dass der Kraftstoff in den Zylinder direkt eingespritzt wird, indem wenigstens ein Teilhub TH des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet ist. Fig. 2 veranschaulicht eine erste Ausführungsform des Verfahrens. Bei der ersten Ausführungsform werden die die Einspritzungen E1 und E2 bewirkenden, jeweiligen Teilhübe TH vollständig durchgeführt, während das Einlassventil geöffnet ist. Ferner wird der die Einspritzung E3 bewirkende Teilhub TH teilweise, insbesondere zumindest überwiegend, durchgeführt, während das Einlassventil geöffnet ist. Auch bei der ersten Ausführungsform sind während
beziehungsweise innerhalb des Arbeitsspiels genau vier Einspritzungen E1 -4
vorgesehen, wobei alle Einspritzungen E1 -4 durch jeweilige Teilhübe TH des Injektors bewirkt werden. Da die vier Einspritzungen E1 -4 vorgesehen sind, ist eine 4-fach- Einspritzung vorgesehen.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des Verfahrens. Bei der zweiten
Ausführungsform werden die Einspritzungen E1 und E4 jeweils durch den Vollhub VH des Injektors bewirkt. Die Einspritzungen E2 und E3 jedoch werden jeweils durch einen Teilhub TH des Injektors bewirkt. Insgesamt sind auch bei der zweiten Ausführungsform genau vier Einspritzungen vorgesehen, wobei der die Einspritzung E1 bewirkende Vollhub VH und der die Einspritzung E2 bewirkende Teilhub TH jeweils vollständig durchgeführt werden, während das Einlassventil geöffnet wird. Der die Einspritzung E3 bewirkende Teilhub TH wird zu einem ersten Teil durchgeführt, während das Einlassventil geöffnet ist, und zu einem zweiten Teil durchgeführt, während das Einlassventil geschlossen ist. Bei der zweiten Ausführungsform wird der die Einspritzung E4 bewirkende Vollhub VH vollständig durchgeführt, während das Einlassventil wieder geschlossen ist. Analog dazu wird bei der ersten Ausführungsform der die Einspritzung E4 bewirkende Teilhub TH vollständig durchgeführt, während das Einlassventil wieder geschlossen ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist somit eine 4-fach-Einspritzung als eine Kombination von zwei Vollhüben VH mit zwei Teilhüben TH vorgesehen.
Fig. 4 zeigt schließlich eine dritte Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher fünf Einspritzungen E1-5 und somit eine 5-fach-Einspritzung vorgesehen sind. Die
Einspritzungen E1 und E2 werden durch einen jeweiligen Vollhub VH des Injektors bewirkt, wobei die Einspritzungen E3-5 jeweils durch einen Teilhub TH des Injektors bewirkt werden. Dabei werden die die Einspritzungen E1 und E2 bewirkenden Vollhübe VH und die die Einspritzungen E3 und E4 bewirkenden Teilhübe TH vollständig durchgeführt, während das Einlassventil geöffnet ist. Ferner wird der die Einspritzung E5 bewirkende Teilhub TH vollständig durchgeführt, während das Einlassventil wieder geschlossen ist.
Aus Fig. 2 ist erkennbar, dass die Einspritzzeit des die Einspritzung E1 bewirkenden Teilhubs TH kürzer als die Einspritzzeit der übrigen Teilhübe TH ist. Bei der zweiten Ausführungsform weisen die Teilhübe TH jeweils längere Einspritzzeiten als die Vollhübe VH auf, wobei der die Einspritzung E4 bewirkende Vollhub VH eine längere Einspritzzeit als der die Einspritzung E1 bewirkende Vollhub VH aufweist. Ferner weist der die
Einspritzung E3 bewirkende Teilhub TH eine längere Einspritzzeit als der die Einspritzung E2 bewirkende Teilhub TH auf.
Bei der dritten Ausführungsform weisen die Teilhübe TH gleiche Einspritzzeiten auf, wobei die Einspritzzeit des die Einspritzung E2 bewirkenden Vollhubs VH kürzer als die Einspritzzeit des die Einspritzung E1 bewirkenden Vollhubs VH ist. Für alle
Ausführungsformen gilt, dass die Einspritzung E2 zeitlich auf die Einspritzung E1 , die Einspritzung E3 zeitlich auf die Einspritzung E2 und die Einspritzung E1 , und die
Einspritzung E4 zeitlich auf die Einspritzung E3, die Einspritzung E2 und die Einspritzung E1 folgt. Ferner folgt die Einspritzung E5 zeitlich auf die Einspritzung E4, die Einspritzung E3, die Einspritzung E2 und die Einspritzung E1. Ferner sind die jeweiligen
Einspritzungen E1-5 zeitlich voneinander beabstandet und somit als Einzeleinspritzungen ausgebildet. Die bei der dritten Ausführungsform vorgesehene 5-fach-Einspritzung wird als Kombination aus zwei Vollhüben VH mit drei Teilhüben TH dargestellt. Dadurch, dass wenigstens ein Teilhub TH zum Einspritzen von Kraftstoff durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet wird, können die Rohemissionen und
insbesondere die Partikelemissionen sowie der Kraftstoffverbrauch der
Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden, da sich eine Benetzung des Einlassventils, der Zylinderwand, des Brennraumdaches und des Kolbens mit Kraftstoff besonders gering halten lässt. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Verfahren während einer Warmlaufphase zum Aufheizen der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird, wobei das Verfahren jedoch auch bei bereits warmer
Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden kann.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer wenigstens einen Brennraum, wenigstens ein dem Brennraum zugeordnetes Einlassventil und wenigstens ein dem Brennraum zugeordneten Injektor aufweisenden Verbrennungskraftmaschine, bei welchem Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine mittels des Injektors direkt in den Brennraum eingespritzt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, indem wenigstens ein Teilhub (TH) des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet ist und die Anzahl an innerhalb genau eines Ansaugtaktes der Verbrennungskraftmaschine durchgeführten Hüben des Injektors vier oder fünf beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verfahren in einer Warmlaufphase zum Aufheizen der
Verbrennungskraftmaschine durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, indem zumindest ein Teil eines Hubs des Injektors durchgeführt wird, während das Einlassventil geöffnet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
als der Hub ein weiterer Teilhub (TH) des Injektors durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
jeder der Hübe als ein Teilhub (TH) des Injektors durchgeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einer der Hübe als ein Vollhub (VH) des Injektors durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens einer der Hübe vollständig durchgeführt wird, während das Einlassventil geschlossen ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich wenigstens zwei der Hübe hinsichtlich ihrer jeweiligen Einspritzzeit voneinander unterscheiden.
9. Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, welche zum
Durchführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
PCT/EP2016/001906 2015-11-28 2016-11-15 Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftwagens WO2017088960A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680069065.9A CN108368793A (zh) 2015-11-28 2016-11-15 用于运行特别是汽车的内燃机的方法
US15/778,197 US20180347501A1 (en) 2015-11-28 2016-11-15 Method for Operating an Internal Combustion Engine, in Particular of a Motor Vehicle

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015015362.5 2015-11-28
DE102015015362.5A DE102015015362A1 (de) 2015-11-28 2015-11-28 Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017088960A1 true WO2017088960A1 (de) 2017-06-01

Family

ID=57345857

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/001906 WO2017088960A1 (de) 2015-11-28 2016-11-15 Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftwagens

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180347501A1 (de)
CN (1) CN108368793A (de)
DE (1) DE102015015362A1 (de)
WO (1) WO2017088960A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019001518B4 (de) * 2019-02-28 2022-12-08 Mercedes-Benz Group AG Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1081360A2 (de) * 1999-09-03 2001-03-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen von Kraftfahrzeugmotoren
GB2365493A (en) * 2000-08-02 2002-02-20 Ford Global Tech Inc Method of operating a direct-injection i.c. engine in dual homogeneous and stratified modes with purged fuel vapour
DE10231582A1 (de) 2002-07-11 2004-01-29 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102010036400A1 (de) * 2010-07-14 2012-01-19 Ford Global Technologies, Llc. Hochdruck-Kraftstoffeinspritzanlage
JP2015113767A (ja) * 2013-12-11 2015-06-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
WO2015114432A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection controller for internal combustion engine

Family Cites Families (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19815266B4 (de) * 1997-04-16 2008-09-18 Volkswagen Ag Verfahren zur Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine
JP3693211B2 (ja) * 1997-09-01 2005-09-07 スズキ株式会社 筒内噴射式エンジン
JP4087064B2 (ja) * 1998-06-22 2008-05-14 株式会社日立製作所 筒内噴射型内燃機関および内燃機関の制御方法、燃料噴射弁
DE19936942A1 (de) * 1999-08-05 2001-02-08 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE10033597C2 (de) * 2000-07-11 2003-12-11 Daimler Chrysler Ag Verfahren zum Betrieb eines Dieselmotors
JP2003021024A (ja) * 2001-07-09 2003-01-24 Denso Corp 燃料噴射装置
JP4032690B2 (ja) * 2001-10-09 2008-01-16 株式会社日立製作所 筒内噴射ガソリンエンジン
DE10213011B4 (de) * 2002-03-22 2014-02-27 Daimler Ag Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE10213025B4 (de) * 2002-03-22 2014-02-27 Daimler Ag Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE10258229A1 (de) * 2002-12-13 2004-06-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Starten einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
DE10329280B4 (de) * 2003-06-30 2016-05-19 Daimler Ag Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
DE10329506A1 (de) * 2003-06-30 2005-01-20 Daimlerchrysler Ag Selbstzündende Brennkraftmaschine
US7007667B2 (en) * 2003-07-22 2006-03-07 Hitachi, Ltd. Cold start fuel control system
JP4096924B2 (ja) * 2003-10-29 2008-06-04 株式会社デンソー 内燃機関用噴射量制御装置
JP4483684B2 (ja) * 2005-04-28 2010-06-16 株式会社デンソー 筒内噴射式内燃機関の燃料噴射制御装置
DE102006030213A1 (de) * 2006-06-30 2008-01-03 Fev Motorentechnik Gmbh Homogenisiertes Einspritzverfahren
JP2008196387A (ja) * 2007-02-13 2008-08-28 Toyota Motor Corp 筒内噴射型内燃機関の制御装置
US7464690B1 (en) * 2007-05-29 2008-12-16 Wisconsin Alumni Research Foundation Adaptive engine injection for emissions reduction
JP4918910B2 (ja) * 2007-11-16 2012-04-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US8387599B2 (en) * 2008-01-07 2013-03-05 Mcalister Technologies, Llc Methods and systems for reducing the formation of oxides of nitrogen during combustion in engines
US8365700B2 (en) * 2008-01-07 2013-02-05 Mcalister Technologies, Llc Shaping a fuel charge in a combustion chamber with multiple drivers and/or ionization control
JP4506844B2 (ja) * 2008-01-25 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
CA2772044C (en) * 2009-08-27 2013-04-16 Mcalister Technologies, Llc Shaping a fuel charge in a combustion chamber with multiple drivers and/or ionization control
KR20120086375A (ko) * 2009-12-07 2012-08-02 맥알리스터 테크놀로지즈 엘엘씨 연료 인젝터 및 점화기를 위한 적응 제어 시스템
AU2010328632B2 (en) * 2009-12-07 2014-12-18 Mcalister Technologies, Llc An injector for introducing fuel into a combustion chamber and for introducing and igniting fuel at an interface with a combustion chamber
JP5325756B2 (ja) * 2009-12-14 2013-10-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
DE102010011105A1 (de) * 2010-03-11 2011-09-15 Daimler Ag Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
JP5011413B2 (ja) * 2010-03-17 2012-08-29 日立オートモティブシステムズ株式会社 筒内直接燃料噴射方式内燃機関の制御装置
DE102010014824B4 (de) * 2010-04-13 2013-09-26 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
JP5303511B2 (ja) * 2010-06-11 2013-10-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 筒内燃料噴射式内燃機関の制御装置
JP5541535B2 (ja) * 2011-09-13 2014-07-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
DE102011086948A1 (de) * 2011-11-23 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
US9243580B2 (en) * 2011-12-07 2016-01-26 Ford Global Technologies, Llc Method and system for reducing soot formed by an engine
JP2013181494A (ja) * 2012-03-02 2013-09-12 Toyota Motor Corp 内燃機関の燃料噴射システム
JP6167700B2 (ja) * 2013-07-04 2017-07-26 株式会社デンソー 筒内噴射エンジンの制御装置
JP6083360B2 (ja) * 2013-09-02 2017-02-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6098446B2 (ja) * 2013-09-04 2017-03-22 トヨタ自動車株式会社 機関制御装置
JP2015055159A (ja) * 2013-09-10 2015-03-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6130280B2 (ja) * 2013-09-25 2017-05-17 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射装置の駆動装置
JP6270599B2 (ja) * 2014-04-04 2018-01-31 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
US9909488B2 (en) * 2014-05-09 2018-03-06 MAGNETI MARELLI S.p.A. Method to determine the injection pattern in the intake stroke of the combustion cycle of the cylinders of a direct-injection internal combustion engine
US9677525B2 (en) * 2014-05-09 2017-06-13 Magneti Marelll S.p.A Method of determining the injection pattern in the compression stroke of the combustion cycle of the cylinders of a direct-injection internal combustion engine
EP3144513B1 (de) * 2014-05-15 2019-12-04 Nissan Motor Co., Ltd Kraftstoffeinspritzsteuerungsvorrichtung und kraftstoffeinspritzsteuerungsverfahren für einen verbrennungsmotor
JP2015218614A (ja) * 2014-05-15 2015-12-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1081360A2 (de) * 1999-09-03 2001-03-07 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen von Kraftfahrzeugmotoren
GB2365493A (en) * 2000-08-02 2002-02-20 Ford Global Tech Inc Method of operating a direct-injection i.c. engine in dual homogeneous and stratified modes with purged fuel vapour
DE10231582A1 (de) 2002-07-11 2004-01-29 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102010036400A1 (de) * 2010-07-14 2012-01-19 Ford Global Technologies, Llc. Hochdruck-Kraftstoffeinspritzanlage
JP2015113767A (ja) * 2013-12-11 2015-06-22 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置
WO2015114432A1 (en) * 2014-02-03 2015-08-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection controller for internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
CN108368793A (zh) 2018-08-03
US20180347501A1 (en) 2018-12-06
DE102015015362A1 (de) 2017-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69703511T2 (de) Brennkraftmaschine mit verstellbarem Ventilantrieb
DE3600408C2 (de)
EP2370687B1 (de) Brennkraftmaschine
DE10329524A1 (de) Selbstzündende Brennkraftmaschine
DE102010038082A1 (de) Direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit Einspritzdüse
WO2009030694A2 (de) Kolbenmotor
WO2006042785A1 (de) Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine
DE102006037413A1 (de) Direkteinspritzende fremdgezündete Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE10348138B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
WO2017088960A1 (de) Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftwagens
DE19645201A1 (de) Brenkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung
DE102019001518B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs
DE102008053243A1 (de) Brennkraftmaschine und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102017116244A1 (de) Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
EP2976512A1 (de) Brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer solchen brennkraftmaschine
WO2013143687A1 (de) Verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine
DE102015009898A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine
DE102015014753A1 (de) Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftwagens
AT503127B1 (de) Zweitakt-verbrennungsmotor
DE102005010290B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ventilsteuerung beim Startvorgang eines Verbrennungsmotors
DE202016102651U1 (de) Direkteinspritzende Brennkraftmaschine mit im Zylinderrohr angeordneter Einspritzvorrichtung
DE102008044243A1 (de) Brennkraftmaschine
DE102016204297B4 (de) Direkteinspritzende fremdgezündete Brennkraftmaschine mit im Zylinderrohr angeordneter Einspritzvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE102016111526A1 (de) Kraftstoffeinspritzdüse und Verfahren
DE102016014931A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16797747

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16797747

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1