DE102010064155A1 - Device for injecting and igniting fuel in internal combustion engine, comprises combustion chamber, whose wall has inlet opening closed by inlet valve and another inlet opening closed by another inlet valve - Google Patents

Device for injecting and igniting fuel in internal combustion engine, comprises combustion chamber, whose wall has inlet opening closed by inlet valve and another inlet opening closed by another inlet valve Download PDF

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Abstract

The device comprises a combustion chamber (2), whose wall has an inlet opening (10') closed by an inlet valve (10) and another inlet opening (20') closed by another inlet valve (20). An injection valve (12) is provided for proportioned injection of the fuel (3) into the area of the inlet openings. A spark plug (13) is provided, which is assigned to the injection valve. An independent claim is also included for a method for operating a device for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for injecting and igniting fuel according to the preamble of claim 1.

Solche Vorrichtungen zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff für Brennkraftmaschinen sind allgemein bekannt. Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2008 044 244 A1 eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Brennraum bekannt, wobei der Brennraum zwei Kraftstoff-Einlassöffnungen aufweist, welche jeweils durch ein Einlassventil verschließbar sind. Die Brennkraftmaschine weist ferner eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung auf, die in Zuordnung zu dem wenigstens einen Brennraum ein erstes und ein separates zweites Einspritzventil zum dosierten Einspritzen von Kraftstoff in mindestens einen Ansaugkanal des Brennraums aufweist. Die Einspritzventile spritzen den Kraftstoff dabei zerstäubt in Form von Spraykegeln in Richtung der Einlassventile.Such devices for injecting and igniting fuel for internal combustion engines are well known. For example, from the document DE 10 2008 044 244 A1 an internal combustion engine having at least one combustion chamber, wherein the combustion chamber has two fuel inlet openings, which are each closed by an inlet valve. The internal combustion engine also has a fuel injection device which, in association with the at least one combustion chamber, has a first and a separate second injection valve for the metered injection of fuel into at least one intake passage of the combustion chamber. The injectors spray the fuel while atomized in the form of spray cones in the direction of the intake valves.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass die Brennkraftmaschine in ihrer Start- und Warmlaufphase eine reduzierte Abgasemission aufweist. Dies wird durch eine Kombination der zwei separaten Einspritzventile mit den zwei separaten Zündkerzen erzielt. Die Verwendung der zwei separaten Zündkerzen führt dazu, dass das mittels der zwei Einspritzventile durch die Einlassventile in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffgemisch an zwei verschiedenen Entflammungspunkten entzündet wird, wodurch eine schnellere und stabilere Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum erzielt wird. Auf diese Weise werden Mängel im Verbrennungsverlauf, Zündaussetzer oder eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffgemischs vermieden und eine Reduktion der Rohabgase erzielt. Insbesondere in der Start- und Warmlaufphase, d. h. bei einem kalten, noch nicht (vollständig) konvertierenden Katalysator führt dies zu einer Verringerung der Abgasemissionen am Katalysatorausgang. Die auf diese Weise verbesserte Entflammung und Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum führt somit zu einer höheren Verbrennungsstabilität und ferner über ein späteres Zündungs-Timing zu einer erhöhten Temperatur im Brennraum zum Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils und somit auch zu heißeren Rohabgasen. Hierdurch wird in der Start- und Warmlaufphase der Katalysator schneller aufgewärmt und erreicht schneller die Anspringtemperatur, ab welcher der Katalysator effizient arbeitet. Dies führt ebenfalls zu einer Reduktion der Abgasemissionen. Die Durchbrennung wird ferner durch die Verwendung von zwei separaten Einspritzventilen begünstigt, da jedes Einspritzventil nur eine verminderte Durchflussmenge von Kraftstoff einzuspritzen braucht und zugleich mehr Freiheitsgrade bei der Gestaltung der Spraykegel ermöglicht, wodurch eine geringere Spraydichte erzielt wird, d. h. dass sich die charakteristische Tröpfchengröße, insbesondere der Sauter-Durchmesser, des zerstäubten Kraftstoffs vorteilhafterweise verringert. Durch die Kombination von zwei separaten Einspritzventilen und zwei separaten Zündkerzen und folglich deren Vorteilen wird das Brennverhalten im Brennraum insgesamt erheblich verbessert und es fallen weniger Rohabgase. Vorteilhafterweise kann aufgrund der Rohabgasreduktion der Katalysator kleiner dimensioniert und ein Teil der für den Katalysator benötigten Edelmetalle eingespart werden. Die verbesserte Durchbrennung und die hierdurch erzielte höhere Laufruhe ermöglicht darüberhinaus eine geringere Leerlaufdrehzahl, welche wiederum die Treibhausgasemissionen reduziert. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise einen Ottomotor mit Saugrohreinspritzung für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Automobil. Die Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise mehr als einen Zylinder, wobei jeder der Zylinder einen Brennraum mit zwei Zündkerzen und zwei Einlassventilen umfasst, wobei jedem Einlassventil jeweils ein separates Einspritzventil zugeordnet ist. Die Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff umfasst insbesondere einen Zylinderkopf der Brennkraftanlage.The inventive device for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine and the inventive method for operating a device for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine according to the independent claims have the advantage over the prior art that the internal combustion engine in its start and Warm-up phase has a reduced exhaust emission. This is achieved by combining the two separate injectors with the two separate spark plugs. The use of the two separate spark plugs results in the fuel mixture injected into the combustion chamber through the intake valves being ignited by the two injectors at two different ignition points, thereby achieving faster and more stable combustion of the fuel mixture in the combustion chamber. In this way, deficiencies in the combustion process, misfiring or incomplete combustion of the fuel mixture are avoided and achieved a reduction of the raw exhaust gases. Especially in the start and warm-up phase, d. H. in a cold, not yet (completely) converting catalyst, this leads to a reduction of exhaust emissions at the catalyst outlet. The thus improved ignition and combustion of the fuel mixture in the combustion chamber thus leads to a higher combustion stability and also via a later ignition timing to an increased temperature in the combustion chamber at the time of opening the exhaust valve and thus also to hot Rohabgasen. As a result, the catalyst is warmed up faster in the start and warm-up phase and reaches the light-off temperature faster, from which the catalyst works efficiently. This also leads to a reduction of exhaust emissions. Burn-through is further facilitated by the use of two separate injectors, as each injector only needs to inject a reduced flow rate of fuel and at the same time provides more freedom in designing the spray cones, thereby achieving lower spray density, i. H. that the characteristic droplet size, in particular the Sauter diameter, of the atomized fuel is advantageously reduced. The combination of two separate injectors and two separate spark plugs and thus their advantages, the overall combustion behavior in the combustion chamber is significantly improved and there are fewer raw exhaust gases. Advantageously, due to the raw gas reduction, the catalyst can be made smaller and a portion of the precious metals required for the catalyst can be saved. In addition, the improved burn through and the resulting smoother running allow a lower idle speed, which in turn reduces greenhouse gas emissions. The internal combustion engine according to the invention preferably comprises a gasoline engine with intake manifold injection for a motor vehicle, preferably an automobile. The internal combustion engine preferably comprises more than one cylinder, wherein each of the cylinders comprises a combustion chamber with two spark plugs and two intake valves, wherein each intake valve is assigned a separate injection valve in each case. The device for injecting and igniting fuel in particular comprises a cylinder head of the internal combustion engine.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.Advantageous embodiments and modifications of the invention are the dependent claims, as well as the description with reference to the drawings.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Zündkerze im Brennraum benachbart zum ersten Einspritzventil angeordnet ist und dass die zweite Zündkerze im Brennraum benachbart zum zweiten Einspritzventil angeordnet ist, so dass in vorteilhafter Weise das durch das erste Einspritzventil in den Brennraum gelangende Kraftstoffgemisch mittels der ersten Zündkerze und das durch das zweite Einspritzventil in den Brennraum gelangende Kraftstoffgemisch mittels der zweiten Zündkerze unmittelbar zu entzünden ist, so dass eine gleichmäßig und kontinuierlich vom Zylinderkopf in Richtung Kolben wandernde Flammenfront erzielt wird. Auf diese Weise wird eine sichere Entzündung, sowie eine stabile und gleichmäßige Durchbrennung des Brennraums gewährleistet.According to a preferred embodiment, it is provided that the first spark plug is arranged in the combustion chamber adjacent to the first injection valve and that the second spark plug is arranged in the combustion chamber adjacent to the second injection valve, so that advantageously passing through the first injection valve into the combustion chamber fuel mixture by means of the first spark plug and the passing through the second injection valve into the combustion chamber fuel mixture is to ignite directly by means of the second spark plug, so that a uniformly and continuously from the cylinder head in the direction of the piston migratory flame front is achieved. In this way, a secure ignition, and a stable and uniform combustion of the combustion chamber is ensured.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Zündkerze derart im Brennraum angeordnet ist, dass ein vom ersten Einspritzventil durch das erste Einlassventil in den Brennraum eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die erste Zündkerze entzündet wird, und dass die zweite Zündkerze derart im Brennraum angeordnet ist, dass ein vom zweiten Einspritzventil durch das zweite Einlassventil in den Brennraum eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die zweite Zündkerze entzündet wird. Auf diese Weise wird der Brennraum im Wesentlichen in zwei Hälften geteilt, wobei das erste Einspritzventil, das erste Einlassventil und die erste Zündkerze für die Verbrennung in der einen Hälfte und das zweite Einspritzventil, das zweite Einlassventil und die zweite Zündkerze für die Verbrennung in der anderen Hälfte vorgesehen sind. In vorteilhafter Weise wird hierdurch die Verbrennung auf zwei kleinere Teilverbrennungen heruntergebrochen, wodurch sich das Durchbrennverhalten insbesondere in großvolumigen Brennräumen optimieren lässt.According to a preferred embodiment it is provided that the first spark plug in such a way is arranged in the combustion chamber such that a fuel injected from the first injection valve into the combustion chamber through the first inlet valve is ignited substantially by the first spark plug, and that the second spark plug is arranged in the combustion chamber such that one from the second injection valve through the second inlet valve into the combustion chamber Combustion chamber injected fuel is ignited essentially by the second spark plug. In this way, the combustion chamber is divided substantially in half, wherein the first injection valve, the first intake valve and the first spark plug for combustion in the one half and the second injection valve, the second intake valve and the second spark plug for combustion in the other Half are provided. In this way, the combustion is advantageously broken down to two smaller partial burns, as a result of which the burn-through behavior can be optimized, in particular in large-volume combustion chambers.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Einspritzventil in einem ersten Ansaugkanal angeordnet ist, welches durch die erste Ansaugöffnung in den Brennraum mündet, und dass das zweite Einspritzventil in einem zweiten Ansaugkanal angeordnet ist, welches durch die zweite Ansaugöffnung in den Brennraum mündet. In vorteilhafter Weise lässt sich somit der Spraykegel jedes Einspritzventils in einfacher Weise auf das jeweilige Ansaugkanal, sowie die jeweilige Einlassöffnung anpassen, so dass einerseits eine Benetzung der Außenwandungen der Ansaugkanale, als auch eine Benetzung einer Trennwand zwischen der ersten und zweiten Einlassöffnung wirksam unterbunden wird. Die Korrosionsgefahr wird hierdurch reduziert.According to a preferred embodiment it is provided that the first injection valve is arranged in a first intake passage which opens into the combustion chamber through the first intake port, and that the second injection valve is arranged in a second intake port which opens into the combustion chamber through the second intake port. Advantageously, the spray cone of each injection valve can thus be adapted in a simple manner to the respective intake channel and the respective inlet opening, so that wetting of the outer walls of the intake channels as well as wetting of a partition wall between the first and second inlet openings is effectively prevented on the one hand. The risk of corrosion is thereby reduced.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Einspritzventil jeweils nur eine einzige Einspritzöffnung aufweisen. Das erste und das zweite Einspritzventil umfassen vorzugsweise jeweils eine Einspritzdüse mit nur einem Kegelstrahl. Gegenüber der Verwendung eines einzigen Einspritzventils mit zwei Einspritzöffnungen hat dies den Vorteil, dass insgesamt weniger Kanalwand-Benetzung mit Kraftstoff erzeugt wird, da der Zielkonflikt zwischen der inneren Steg-Benetzung des Kanalteilers und der Benetzung der äußeren Kanalwand aufgelöst werden kann.According to a preferred embodiment, it is provided that the first and the second injection valve each have only a single injection opening. The first and the second injection valve preferably each comprise an injection nozzle with only one cone jet. This has the advantage over the use of a single injection valve with two injection openings that overall less channel wall wetting with fuel is generated, since the conflict of objectives between the inner web wetting of the channel divider and the wetting of the outer channel wall can be resolved.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Einspritzventil derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff durch das erste und das zweite Einspritzventil eingespritzt werden.According to a preferred embodiment it is provided that the first and the second injection valve are dimensioned differently such that different amounts of fuel are injected through the first and the second injection valve.

Ein weitere Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine, wobei ein vom ersten Einspritzventil durch das erste Einlassventil in den Brennraum eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die erste Zündkerze entzündet wird und wobei ein vom zweiten Einspritzventil durch das zweite Einlassventil in den Brennraum eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die zweite Zündkerze entzündet wird. In vorteilhafter Weise werden somit die oben genannten Vorteile, der verbesserten Durchbrennung des Brennraums, der Vermeidung von Mängeln im Verbrennungsverlauf, der Vermeidung von Zündaussetzern und der Vermeidung von unvollständigen Verbrennungen des Kraftstoffgemischs erzielt, wodurch die Abgasemissionen der Brennkraftmaschine, insbesondere in der Start- und Warmlaufphase gesenkt werden. Ferner werden die Erzielung einer erhöhten Laufruhe, sowie eine geringere Dimensionierung des Katalysators ermöglicht. Des Weiteren wird in vorteilhafter Weise die Restabgasverträglichkeit erhöht, wodurch der Kraftstoffverbrauch gesenkt wird.Another object of the present invention is a method for operating a device according to the invention for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine, wherein a fuel injected from the first injection valve through the first intake valve into the combustion chamber fuel is ignited by the first spark plug substantially and wherein one of second injection valve is ignited by the second inlet valve in the combustion chamber injected fuel substantially through the second spark plug. Advantageously, the above-mentioned advantages, the improved combustion of the combustion chamber, the avoidance of defects in the combustion process, the avoidance of misfires and the avoidance of incomplete combustion of the fuel mixture are thus achieved, whereby the exhaust emissions of the internal combustion engine, especially in the start and warm-up phase be lowered. Furthermore, the achievement of increased smoothness, as well as a smaller dimensioning of the catalyst allows. Furthermore, the residual exhaust compatibility is advantageously increased, whereby the fuel consumption is lowered.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste Zündkerze nur dann gezündet wird, wenn Kraftstoff vom ersten Einspritzventil eingespritzt wird, und/oder dass die zweite Zündkerze nur dann gezündet wird, wenn Kraftstoff vom zweiten Einspritzventil eingespritzt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt vorteilhafterweise eine gezielte und insbesondere getrennte Steuerung der Zündungszeitpunkte für den mittels des ersten Einspritzventils eingespritzten Kraftstoffs und für den mittels des zweiten Einspritzventils eingespritzten Kraftstoffs. Die erste und die zweite Zündkerze sind hierzu vorzugsweise getrennt voneinander ansteuerbar. Dies ist insbesondere im Scavenging-Modus von Vorteil, da hier aufgrund der Überschneidung von Aus- und Einlasszeiten im Brennraum- die Einspritzventile individuell angesteuert werden müssen. Der Scavenging-Modus im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass sich die Ein- und Auslasszeiten der Einlass- und Auslassventile überschneiden, so dass in der Abgasanlage der Brennkraftmaschine die durch das Ansaugkanal angesaugte Frischluft sich mit Abgasen aus dem Brennraum vermischt und eine Nachverbrennung initiiert. Hierdurch erhöht sich vorteilhafterweise die Drehzahl eines nachgeschalteten Turboladers. Durch die individuelle Ansteuerung der beiden Einspritzventile ist ferner eine individuelle Ansteuerung der beiden Zündkerzen vorteilhaft, um zu jedem Zeitpunkt eine optimale Durchbrennung zu erzielen.According to a preferred embodiment, it is provided that the first spark plug is ignited only when fuel is injected from the first injection valve, and / or that the second spark plug is ignited only when fuel is injected from the second injection valve. The method according to the invention advantageously permits targeted and in particular separate control of the ignition times for the fuel injected by means of the first injection valve and for the fuel injected by means of the second injection valve. The first and the second spark plug are preferably controlled separately from each other. This is particularly advantageous in the scavenging mode, since the injection valves must be controlled individually due to the overlapping of exhaust and intake times in the combustion chamber. The scavenging mode in the sense of the present invention means that the inlet and outlet times of the intake and exhaust valves overlap, so that in the exhaust system of the internal combustion engine sucked through the intake fresh air mixed with exhaust gases from the combustion chamber and initiates afterburning. This advantageously increases the speed of a downstream turbocharger. Individual control of the two injection valves also makes individual control of the two spark plugs advantageous in order to achieve optimal combustion at all times.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste und die zweite Zündkerze in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine angesteuert werden, wobei vorzugsweise der Betriebsparameter von der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder von der Stellung einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine abhängt. Bei erhöhter Last ist aufgrund der höheren Klopffestigkeit eine Anpassung des Zündwinkelkennfeldes dahingehend möglich, dass die Verbrennung im thermodynamischen Optimum erfolgt und somit die Effizienz des Verbrennungsvorgangs zu steigern ist. Eine solche Ansteuerung der ersten und zweiten Zündkerze erfolgt beispielsweise in Abhängigkeit der Drosselklappeneinstellung. Ferner ist denkbar, die aktuelle Temperatur der Brennkraftmaschine und insbesondere des Katalysators zu überprüfen, damit die Anpassung des Zündwinkelkennfeldes erst bei einem aufgewärmten und konvertierten Katalysator erfolgt.According to a preferred embodiment, it is provided that the first and the second spark plug are controlled as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine, wherein preferably the operating parameters of the current temperature of the internal combustion engine and / or the position of a throttle valve Internal combustion engine depends. At elevated load, an adaptation of the Zündwinkelkennfeldes is possible to the effect that the combustion takes place in the thermodynamic optimum and thus to increase the efficiency of the combustion process due to the higher anti-knock properties. Such activation of the first and second spark plugs takes place, for example, as a function of the throttle valve setting. Furthermore, it is conceivable to check the current temperature of the internal combustion engine and in particular of the catalytic converter, so that the adjustment of the ignition angle characteristic map takes place only when a warmed up and converted catalytic converter.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Einspritzventil in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine angesteuert werden, wobei vorzugsweise der Betriebsparameter von der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine und/oder von der Stellung einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine abhängt.According to a preferred embodiment, it is provided that the first and the second injection valve are activated as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine, wherein preferably the operating parameter depends on the current temperature of the internal combustion engine and / or on the position of a throttle valve of the internal combustion engine.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the present invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigenShow it

1 eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und 1 a schematic plan view of an apparatus for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention and

2 eine schematische Schnittbilddarstellung einer Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 a schematic sectional view of an apparatus for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.In the various figures, the same parts are always provided with the same reference numerals and are therefore usually named or mentioned only once in each case.

In 1 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche einen Zylinder aufweist, welcher einen Brennraum 2 umfasst und in welchem sich ein Kolben 2' bewegt. Die Wandung des Brennraums 2 weist eine erste und eine zweite Einlassöffnung 10', 20' auf, durch welche jeweils ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammer 2 angesaugt wird und eine erste und zweite Auslassöffnung 30, 31, durch welche die Rohabgase des verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemischs aus der Brennkammer 2 in erste und zweite Auslasskanäle 32, 33 ausgestoßen werden. Die Brennkraftmaschine 1 weist ein erstes Einlassventil 10 auf, welches zum Verschließen der ersten Einlassöffnung 10' vorgesehen ist und zwischen einem ersten Ansaugkanal 11 und der Brennkammer 2 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner ein zweites Einlassventil 20 auf, welches zum Verschließen der zweiten Einlassöffnung 20' vorgesehen ist und zwischen einem zweiten Ansaugkanal 21 und der Brennkammer 2 angeordnet ist. Der erste und der zweite Ansaugkanal 11, 21 münden auf einer der Brennkammer 2 abgewandten Seite in ein nicht dargestelltes gemeinsames Saugrohr, wobei durch eine im Saugrohr angeordnete Drosselklappe Frischluft durch das Saugrohr in Richtung der Brennkammer 2 angesaugt wird. Im ersten Ansaugkanal 11 ist ein erstes Einspritzventil 12 angeordnet, welches eine erste Einspritzöffnung 14 aufweist, durch welche ein Kraftstoffgemisch 3 durch den ersten Ansaugkanal 11 in den Bereich der ersten Einlassöffnung 10' gesprüht wird. Analog ist im zweiten Ansaugkanal 21 ein separates zweites Einspritzventil 22 angeordnet, welches eine einzige zweite Einspritzöffnung 24 aufweist, durch welche ein Kraftstoffgemisch 3 durch den zweiten Ansaugkanal 21 in den Bereich der zweiten Einlassöffnung 20' gesprüht wird. Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner eine dem ersten Einspritzventil 12 zugeordnete erste Zündkerze 13 und eine dem zweiten Einspritzventil 22 zugeordnete zweite Zündkerze 23 auf. Die erste Zündkerze 13 ist dabei im Brennraum 2 direkt benachbart zur ersten Einlassöffnung 10' und somit auch zum ersten Einlassventil 10 angeordnet, während die zweite Zündkerze 23 im Brennraum 2 direkt benachbart zur zweiten Einlassöffnung 20' und somit auch zum zweiten Einlassventil 20 angeordnet ist. Die erste Zündkerze 13 ist dabei insbesondere derart im Brennraum 2, dass ein vom ersten Einspritzventil 11 durch das erste Einlassventil 10 in den Brennraum 2 eingespritzter Kraftstoff 3 hauptsächlich nur durch die erste Zündkerze 13 initialentzündet wird. Analog ist die zweite Zündkerze 23 insbesondere derart im Brennraum 2 angeordnet, dass ein vom zweiten Einspritzventil 21 durch das zweite Einlassventil 10 in den Brennraum 2 eingespritzter Kraftstoff hauptsächlich nur durch die zweite Zündkerze 23 initialentzündet wird. Die erste und die zweite Zündkerze 13, 23 sind dabei vorzugsweise getrennt voneinander ansteuerbar. Ferner ist denkbar, dass das erste und zweite Einspritzventil 12, 22 getrennt voneinander ansteuerbar sind. Auf diese Weise sind besonders bevorzugt der Vorgang Einspritzung von Kraftstoff mittels des ersten Einspritzventils 12 und Entzündung dieses eingespritzten Kraftstoffs mittels der ersten Zündkerze 13 einerseits und der Vorgang Einspritzung von Kraftstoff mittels des zweiten Einspritzventils 22 und Entzündung dieses eingespritzten Kraftstoffs mittels der zweiten Zündkerze 23 andererseits parallel, individuell oder als Kombination von beiden ansteuerbar. Ferner wird eine betriebsabhängige Ansteuerung, beispielsweise in Abhängigkeit der Drosselklappeneinstellung und/oder der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine 1, ermöglicht. Die Brennkraftmaschine 1 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von solchen Zylindern auf. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst vorzugsweise einen Ottomotor für ein Automobil.In 1 is a schematic plan view of an apparatus for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine 1 according to a first embodiment of the present invention, which comprises a cylinder having a combustion chamber 2 includes and in which a piston 2 ' emotional. The wall of the combustion chamber 2 has a first and a second inlet opening 10 ' . 20 ' on, through which in each case an air-fuel mixture into the combustion chamber 2 is sucked in and a first and second outlet opening 30 . 31 through which the raw exhaust gases of the combusted air-fuel mixture from the combustion chamber 2 in first and second outlet channels 32 . 33 be ejected. The internal combustion engine 1 has a first inlet valve 10 which is for closing the first inlet opening 10 ' is provided and between a first intake passage 11 and the combustion chamber 2 is arranged. The internal combustion engine 1 also has a second inlet valve 20 which is for closing the second inlet opening 20 ' is provided and between a second intake passage 21 and the combustion chamber 2 is arranged. The first and the second intake duct 11 . 21 lead to one of the combustion chamber 2 side facing away from in a common intake manifold, not shown, wherein fresh air through the suction pipe in the direction of the combustion chamber by a throttle valve arranged in the intake manifold 2 is sucked. In the first intake channel 11 is a first injection valve 12 arranged, which has a first injection opening 14 having, through which a fuel mixture 3 through the first intake channel 11 in the area of the first inlet opening 10 ' is sprayed. Analog is in the second intake port 21 a separate second injection valve 22 arranged, which has a single second injection port 24 having, through which a fuel mixture 3 through the second intake passage 21 in the region of the second inlet opening 20 ' is sprayed. The internal combustion engine 1 also has a first injection valve 12 associated first spark plug 13 and a second injection valve 22 associated second spark plug 23 on. The first spark plug 13 is in the combustion chamber 2 directly adjacent to the first inlet opening 10 ' and thus also to the first inlet valve 10 arranged while the second spark plug 23 in the combustion chamber 2 directly adjacent to the second inlet opening 20 ' and thus also to the second inlet valve 20 is arranged. The first spark plug 13 is in particular so in the combustion chamber 2 in that one from the first injection valve 11 through the first inlet valve 10 in the combustion chamber 2 injected fuel 3 mainly only through the first spark plug 13 is initially ignited. Analog is the second spark plug 23 especially in the combustion chamber 2 arranged that one from the second injection valve 21 through the second inlet valve 10 in the combustion chamber 2 Injected fuel mainly only through the second spark plug 23 is initially ignited. The first and the second spark plugs 13 . 23 are preferably controlled separately from each other. It is also conceivable that the first and second injection valve 12 . 22 are controlled separately from each other. In this way, the process of injection of fuel by means of the first injection valve is particularly preferred 12 and igniting this injected fuel by means of the first spark plug 13 on the one hand and the process of injection of fuel by means of the second injection valve 22 and igniting this injected fuel by means of the second spark plug 23 on the other hand parallel, individually or as a combination of both controllable. Furthermore, an operation-dependent control, for example, as a function of the throttle setting and / or the current temperature of the internal combustion engine 1 , allows. The internal combustion engine 1 preferably has a plurality of such cylinders. The internal combustion engine 1 preferably comprises a gasoline engine for an automobile.

In 2 ist eine schematische Schnittbilddarstellung einer Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die zweite Ausführungsform im Wesentlichen der in 1 illustrierten ersten Ausführungsform gleicht und lediglich die Geometrie des Zylinders anders gewählt ist. Ferner ist in 2 eine Schnittbildansicht entlang einer Längsebene des Zylinders dargestellt, so dass aus perspektivischen Gründen nur der erste Ansaugkanal 11, das erste Einspritzventil 12, die erste Einlassöffnung 10', das erste Einlassventil 10, sowie die erste Zündkerze 13 zu sehen sind. Der zweite Ansaugkanal 21, das zweite Einspritzventil 22, die zweite Einlassöffnung 20', das zweite Einlassventil 20 und die zweite Zündkerze 23 sind in 2 durch die Wandung des ersten Ansaugkanals 11, die Wandung des Brennraums 2, sowie durch die abgebildeten ersten Elemente verdeckt. In 2 ist ferner der sich im Zylinder auf und ab bewegende Kolben 2' beispielhaft in seiner untersten Stellung abgebildet. Das erste Einlassventil 10 ist in seiner geöffneten Stellung abgebildet, d. h. es wird ein Luft-Kraftstoffgemisch aus dem ersten Ansaugkanal 11 in den Brennraum 2 angesaugt.In 2 is a schematic sectional view of an apparatus for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine 1 according to a second embodiment of the present invention, wherein the second embodiment substantially the in 1 illustrated first embodiment is similar and only the geometry of the cylinder is chosen differently. Furthermore, in 2 a sectional image view along a longitudinal plane of the cylinder shown, so that for perspective reasons, only the first intake passage 11 , the first injection valve 12 , the first inlet opening 10 ' , the first inlet valve 10 , as well as the first spark plug 13 you can see. The second intake channel 21 , the second injection valve 22 , the second inlet opening 20 ' , the second inlet valve 20 and the second spark plug 23 are in 2 through the wall of the first intake passage 11 , the wall of the combustion chamber 2 , as well as hidden by the pictured first elements. In 2 is also the piston moving up and down in the cylinder 2 ' exemplified in its lowest position. The first inlet valve 10 is shown in its open position, ie it is an air-fuel mixture from the first intake port 11 in the combustion chamber 2 sucked.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008044244 A1 [0002] DE 102008044244 A1 [0002]

Claims (11)

Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine (1) aufweisend wenigstens einen Brennraum (2), dessen Wandung eine von einem ersten Einlassventil (10) verschließbare erste Einlassöffnung (10') und eine von einem zweiten Einlassventil (20) verschließbare zweite Einlassöffnung (20') aufweist, wobei die Vorrichtung ein erstes Einspritzventil (12) zur dosierten Einspritzung von Kraftstoff (3) in den Bereich der ersten Einlassöffnung (10') und ein zweites Einspritzventil (20') zur dosierten Einspritzung von Kraftstoff in den Bereich der zweiten Einlassöffnung (20') umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine dem ersten Einspritzventil (12) zugeordnete erste Zündkerze (13) und eine dem zweiten Einspritzventil (22) zugeordnete zweite Zündkerze (23) aufweist.Device for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine ( 1 ) comprising at least one combustion chamber ( 2 ) whose wall is one of a first inlet valve ( 10 ) closable first inlet opening ( 10 ' ) and one of a second inlet valve ( 20 ) closable second inlet opening ( 20 ' ), the device having a first injection valve ( 12 ) for the metered injection of fuel ( 3 ) in the region of the first inlet opening ( 10 ' ) and a second injection valve ( 20 ' ) for the metered injection of fuel into the region of the second inlet opening ( 20 ' ), characterized in that the device comprises a first injection valve ( 12 ) associated with the first spark plug ( 13 ) and a second injection valve ( 22 ) associated second spark plug ( 23 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zündkerze (13) im Brennraum (2) benachbart zum ersten Einspritzventil (11) angeordnet ist und dass die zweite Zündkerze (23) im Brennraum (2) benachbart zum zweiten Einspritzventil (21) angeordnet ist.Device according to claim 1, characterized in that the first spark plug ( 13 ) in the combustion chamber ( 2 ) adjacent to the first injection valve ( 11 ) and that the second spark plug ( 23 ) in the combustion chamber ( 2 ) adjacent to the second injection valve ( 21 ) is arranged. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zündkerze (13) derart im Brennraum (2) angeordnet ist, dass ein vom ersten Einspritzventil (11) durch das erste Einlassventil (10) in den Brennraum (2) eingespritzter Kraftstoff (3) im Wesentlichen durch die erste Zündkerze (13) entzündet wird, und dass die zweite Zündkerze (23) derart im Brennraum (2) angeordnet ist, dass ein vom zweiten Einspritzventil (21) durch das zweite Einlassventil (10) in den Brennraum (2) eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die zweite Zündkerze (23) entzündet wird.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first spark plug ( 13 ) in the combustion chamber ( 2 ) is arranged that one of the first injection valve ( 11 ) through the first inlet valve ( 10 ) in the combustion chamber ( 2 ) injected fuel ( 3 ) essentially by the first spark plug ( 13 ), and that the second spark plug ( 23 ) in the combustion chamber ( 2 ) is arranged that one of the second injection valve ( 21 ) through the second inlet valve ( 10 ) in the combustion chamber ( 2 ) injected fuel substantially through the second spark plug ( 23 ) is ignited. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einspritzventil (11) in einem ersten Ansaugkanal (11) angeordnet ist, welches durch die erste Ansaugöffnung (10') in den Brennraum (2) mündet, und dass das zweite Einspritzventil (21) in einem zweiten Ansaugkanal (21) angeordnet ist, welches durch die zweite Ansaugöffnung (20') in den Brennraum (2) mündetDevice according to one of the preceding claims, characterized in that the first injection valve ( 11 ) in a first intake passage ( 11 ) is arranged, which through the first suction port ( 10 ' ) in the combustion chamber ( 2 ), and that the second injection valve ( 21 ) in a second intake channel ( 21 ), which through the second suction port ( 20 ' ) in the combustion chamber ( 2 ) opens Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Einspritzventil (11, 21) derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff (3) durch das erste und das zweite Einspritzventil (11, 21) eingespritzt werden.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second injection valve ( 11 . 21 ) are dimensioned so differently that different amounts of fuel ( 3 ) through the first and the second injection valve ( 11 . 21 ) are injected. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Einspritzventil (11, 21) jeweils nur eine einzige Einspritzöffnung (14, 24) aufweisen.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and the second injection valve ( 11 . 21 ) in each case only a single injection opening ( 14 . 24 ) exhibit. Brennkraftmaschine (1) aufweisend eine Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Internal combustion engine ( 1 ) comprising a device according to one of the preceding claims. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung zum Einspritzen und Zünden von Kraftstoff in einer Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein vom ersten Einspritzventil (11) durch das erste Einlassventil (10) in den Brennraum (2) eingespritzter Kraftstoff (3) im Wesentlichen durch die erste Zündkerze (13) entzündet wird und dass ein vom zweiten Einspritzventil (21) durch das zweite Einlassventil (10) in den Brennraum (2) eingespritzter Kraftstoff im Wesentlichen durch die zweite Zündkerze (23) entzündet wird.Method for operating a device for injecting and igniting fuel in an internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the first injection valve ( 11 ) through the first inlet valve ( 10 ) in the combustion chamber ( 2 ) injected fuel ( 3 ) essentially by the first spark plug ( 13 ) and that one of the second injection valve ( 21 ) through the second inlet valve ( 10 ) in the combustion chamber ( 2 ) injected fuel substantially through the second spark plug ( 23 ) is ignited. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zündkerze (13) nur dann gezündet wird, wenn Kraftstoff (3) vom ersten Einspritzventil (11) eingespritzt wird, und/oder dass die zweite Zündkerze (23) nur dann gezündet wird, wenn Kraftstoff (3) vom zweiten Einspritzventil (21) eingespritzt wird.Method according to claim 8, characterized in that the first spark plug ( 13 ) is ignited only when fuel ( 3 ) from the first injection valve ( 11 ) is injected, and / or that the second spark plug ( 23 ) is ignited only when fuel ( 3 ) from the second injection valve ( 21 ) is injected. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Zündkerze (13, 23) in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine (1) angesteuert werden, wobei vorzugsweise der Betriebsparameter von der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine (1) und/oder von der Stellung einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine (1) abhängt.Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the first and the second spark plug ( 13 . 23 ) as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine ( 1 ), wherein preferably the operating parameter of the current temperature of the internal combustion engine ( 1 ) and / or the position of a throttle valve of the internal combustion engine ( 1 ) depends. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Einspritzventil (11, 21) in Abhängigkeit wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine (1) angesteuert werden, wobei vorzugsweise der Betriebsparameter von der aktuellen Temperatur der Brennkraftmaschine (1) und/oder von der Stellung einer Drosselklappe der Brennkraftmaschine (1) abhängt.Method according to one of claims 8 to 10, characterized in that the first and the second injection valve ( 11 . 21 ) as a function of at least one operating parameter of the internal combustion engine ( 1 ), wherein preferably the operating parameter of the current temperature of the internal combustion engine ( 1 ) and / or the position of a throttle valve of the internal combustion engine ( 1 ) depends.
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