DE10307166A1 - Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE10307166A1
DE10307166A1 DE10307166A DE10307166A DE10307166A1 DE 10307166 A1 DE10307166 A1 DE 10307166A1 DE 10307166 A DE10307166 A DE 10307166A DE 10307166 A DE10307166 A DE 10307166A DE 10307166 A1 DE10307166 A1 DE 10307166A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
fuel
combustion chamber
mixture
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10307166A
Other languages
English (en)
Inventor
Jürgen Dipl.-Ing. Frey
Günter Dr. Karl
Roland Dipl.-Ing. Kemmler
Stephan Dr. Krämer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler 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 DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE10307166A priority Critical patent/DE10307166A1/de
Priority to EP03789299A priority patent/EP1599665A1/de
Priority to PCT/EP2003/014312 priority patent/WO2004074666A1/de
Publication of DE10307166A1 publication Critical patent/DE10307166A1/de
Priority to US11/208,439 priority patent/US20060011165A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B17/00—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders
    • F02B17/005—Engines characterised by means for effecting stratification of charge in cylinders having direct injection in the combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
    • F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
    • F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
    • F02B23/101—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector being placed on or close to the cylinder centre axis, e.g. with mixture formation using spray guided concepts
    • 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
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
    • 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
    • F02D41/3094—Controlling fuel injection the fuel injection being effected by at least two different injectors, e.g. one in the intake manifold and one in the cylinder
    • 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
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/12—Other methods of operation
    • F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/16—Indirect injection
    • 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
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • 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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
    • F02M55/025—Common rails
    • 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
    • F02M69/044—Positioning of injectors with respect to engine, e.g. in the air intake conduit for injecting into the intake conduit downstream of an air throttle valve
    • 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
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • 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

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

Bei einem Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine ist den Zylindern (8) Brennstoff durch direkte Abgabe in einen Brennraum (7) und zusätzlich durch einen Ansaugbereich (26) zumessbar, wobei eine Steuereinheit (30) die Menge des in den Ansaugbereich (26) abzugebenden Brennstoffes und die direkt in den Brennraum (27) abzugebende Brennstoffmenge in Abhängigkeit des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine aufeinander abstimmt und im Brennraum (7) zündfähiges Brennstoffgemisch konfiguriert. DOLLAR A Um die Abgasemission der Brennkraftmaschine zu senken, ist erfindungsgemäß vorgesehen, Abgas in den Ansaugbereich (26) zurückzuführen, wobei die Steuereinheit (30) eine Rückführrate des rückgeführten Abgases bestimmt und unter Berücksichtigung der Rückführrate ein vorgesehenes Luftverhältnis (lambda) des Gemisches aus Frischluft, Abgas und Brennstoff mittels direkter Brennstoffabgabe in den Brennraum (7) einstellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, deren Zylindern Brennstoff durch direkte Abgabe in einen Brennraum und zusätzlich durch einen Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zumessbar ist, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Aus der DE 199 45 544 A1 ist ein Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine bekannt, bei dem jedem Zylinder Brennstoff durch direkte Abgabe in einen Brennraum durch ein im jeweiligen Zylinderkopf angeordnetes Einblasventil oder Direkteinspritzventil zumessbar ist und wenigstens ein weiteres Einspritzventil in einem Ansaugbereich der Brennkraftmaschine zur zusätzlichen Brennstoffabgabe vorgesehen ist. Die Direktabgabe von Brennstoff in den Brennraum und die Kraftstoffzuführung über den Ansaugbereich wird von einer Steuereinheit in Abhängigkeit des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine aufeinander abgestimmt, wobei die Steuereinheit den jeweiligen Durchsatz der dem Brennraum zugeordneten Ventile und des zusätzlichen Einspritzventils im Ansaugbereich die jeweils zuzumessende Brennstoffmenge bestimmt und so im Brennraum zündfähiges Brennstoffgemisch konfiguriert.
  • Bei dem bekannten Verfahren mit der Möglichkeit der direkten Kraftstoffzumessung in die Brennräume und der Zuführung von Brennstoffgemisch über den Ansaugbereich werden die innere Gemischbildung und die Saugrohreinspritzung entsprechend dem Lastbereich kombiniert. Im Leerlaufbereich sowie im Niedriglastbereich ist überwiegend oder ausschließlich direkte Kraftstoffzumessung in den Brennraum vorgesehen, wobei durch Kraftstoffabgabe während des Kompressionstaktes des jeweiligen Zylinders ein Schichtladungsbetrieb mit einer Gemischfolge mit örtlich unterschiedlichen Brennstoffkonzentrationen vorgesehen ist. Im mittleren Lastbereich ist zusätzlich zur inneren Gemischbildung die Zuführung mageren homogenen Gemisches über den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine vorgesehen, wobei das durch Saugrohreinspritzung mittels des zusätzlichen Einspritzventils gebildete Gemisch im Ansaugbereich der Brennkraftmaschine im Brennraum durch die direkt eingebrachte Brennstoffmenge auf ein zündfähiges Maß angereichert wird. Im Hochlastbereich erfolgt die Gemischbildung über Saugrohreinspritzung in den Ansaugbereich und direkte Kraftstoffabgabe in den Brennraum während des Ansaugtaktes, wobei im Brennraum homogenes Gemisch gebildet wird. Alternativ ist bei dem bekannten Verfahren für den Hochlastbereich der Brennkraftmaschine vorgesehen, die homogene Brennraumladung ausschließlich über die Saugrohreinspritzung in den Ansaugbereich aufzubereiten.
  • Das bekannte Betriebsverfahren mit einer Kombination von innerer Gemischbildung mit direkter Brennstoffabgabe in einen Brennraum und zusätzlicher Kraftstoffzumessung durch einen Ansaugbereich der Brennkraftmaschine kann zwar eine reduzierte Stickstoffemission der Brennkraftmaschine erreicht werden, wie sie bei ausschließlich innerer Gemischbildung nicht oder nur mit besonderem Aufwand erreichbar waren. Den bei modernen Brennkraftmaschinen zunehmend höheren Anforderungen an geringe Schadstoffemissionen im Abgas der Brennkraftmaschine vermag das bekannte Verfahren jedoch oft nicht mehr gerecht zu werden und insbesondere bei magerer Verbrennung ist eine wirksame Abgasnachbehandlung noch schwierig.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mit dem die Abgasemission der Brennkraftmaschine gesenkt wird.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, Abgas der Brennkraftmaschine in den Ansaugbereich zurückzuführen, wobei die Steuereinheit eine Rückführungsrate des rückgeführten Abgases, also den Anteil des rückgeführten Abgases an dem schließlich in den Brennraum gelangenden Frischgas bestimmt. Unter Berücksichtigung der Rückführrate wird ein vorgegebenes Luftverhältnis des Gemisches aus Frischluft, Abgas und Brennstoff durch direkte Abgabe von Brennstoff in den Brennraum eingestellt, wobei die Steuereinheit die Menge des im Rahmen der inneren Gemischbildung direkt an den Brennraum abzugebenen Brennstoffes bestimmt. Durch die Einstellung des Luftverhältnisses des Brennstoffgemisches über die direkte Brennstoffabgabe in den Brennraum wird die Abgasverträglichkeit der Brennraumladung erheblich verbessert, so daß mit hohen Rückführraten die Abgasemission der Brennkraftmaschine bei einem Betriebsverfahren mit kombinierter Brennstoffzumessung durch Direktabgabe in den Brennraum und zusätzlicher Brennstoffabgabe in den Ansaugbereich effektiv gesteigert werden kann. Dabei können hohe Rückführraten mit der Bildung homogener magerer Brennstoffgemische im Brennraum kombiniert werden und unter Einsatz von Abgasnachbehandlungseinrichtungen eine weitgehende Entdrosselung der Brennkraftmaschine im Teillastbereich und dadurch eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauches erreicht werden.
  • Gemäß der Erfindung wird im Brennraum ein mageres Grundgemisch durch die direkte Brennstoffabgabe auf das vorgesehene Luftverhältnis angefettet, wobei das Grundgemisch bedarfsweise über den Ansaugbereich und die dort vorgesehene Saugrohreinspritzung bereitgestellt werden kann oder durch direk te Brennstoffabgabe in den Brennraum während des Ansaugtaktes der Brennkraftmaschine erzeugt wird. Die hohe Abgasverträglichkeit bei der Gemischbildung ergibt sich dabei durch die stabilisierend auf die Entflammung magerer Homogengemische wirkende direkte Brennstoffabgabe in den Brennraum. Eine stabilisierende Wirkung auf die Entflammung auch sehr magerer homogener Brennstoffgemische ergibt sich dabei insbesondere, wenn die direkte Brennstoffabgabe zur Erzielung des vorgesehenen Luftverhältnisses im Brennraum während des Kompressionstaktes erfolgt.
  • Vorteilhaft wird wenigstens im oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine ein Gemisch mit einem Luftverhältnis im stöchiometrischen Bereich von λ=1 gebildet, wodurch auch bei hohen Brennstoffdurchsätzen geringe Anforderungen an die Abgasnachbehandlung gestellt werden müssen. Durch die Zündeinspritzung in den Brennraum während des Kompressionstaktes werden in Kombination mit der Abgasrückführung auch Verbrauchsvorteile erreicht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird im Betrieb der Brennkraftmaschine in unteren Lastbereichen die Gemischbildung wenigstens überwiegend durch direkte Kraftstoffzumessung in den Brennraum während des Kompressionstaktes durchgeführt und bei höheren Betriebslasten auf Gemischbildung mit Anfettung eines mageren Grundgemisches auf ein stöchiometrisches Luftverhältnis durch Zündeinspritzung umgeschaltet. Die Umschaltung auf den Betrieb mit stöchiometrischer Gemischbildung für höhere Betrieblasten erfolgt dabei vorteilhaft bei einem mittleren Brennraumdruck von etwa 3,5 bar bis 4,5 bar, vorzugsweise 4,0 bar.
  • In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die Brennkraftmaschine im gesamten Lastbereich mit Gemischbildung mit Luftzahlen im stöchiometrischen Bereich von λ=1 betrieben, wodurch die erforderlichen Einrichtungen zur direkten Kraftstoffzumessung in die Brennräume baulich kleiner und einfacher ausgestaltet werden können und dadurch Vorteile hinsichtlich der Qualität des Brennstoffgemisches, der Kosten des Brennstoffzuführsystems und durch reduzierte Reibung in den Zumeßeinrichtungen eine Verbesserung des Brennstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Auch erlaubt die erfindungsgemäße Betriebsweise mit Gemischbildung im stöchiometrischen Bereich über den gesamten Lastbereich der Brennkraftmaschine einen Umstieg von bisher üblichen Kolbenkompressoren und Kolbenpumpen auf zylinderselektive Membrankompressoren, Membranpumpen oder anderen Pumpe/Düsenkombinationen bzw. Kompressor/Düsenkombinationen zur Kraftstoffzumessung. Außerdem erlaubt eine direkte Zündeinspritzung in den Brennraum während des Kompressionstaktes in Kombination mit Abgasrückführung im Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine eine Verstärkung der Turbulenzen im Brennraum mit einer positiven Wirkung auf den Verbrennungsablauf, wodurch sich eine Erhöhung des mittleren Brennraumdruckes und eine Reduzierung der Abgastemperatur und damit eine Verbesserung der Abgasemissionen erreichen läßt. Die Menge des während des Kompressionstaktes direkt in den Brennraum abgegebenen Brennstoffes (Zündeinspritzung) beträgt vorteilhaft weniger als 20% der für die volle Betriebslast vorgesehenen Gesamtmenge des zu verbrennenden Brennstoffes.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Schnitt einer Brennkraftmaschine mit kombinierter Brennstoffzuführung durch direkte Abgabe in den Brennraum und zusätzlicher Brennstoffzuführung über den Ansaugbereich,
  • 2 eine grafische Darstellung der Maschinenleistung aufgetragen über der Drehzahl der Brennkraftmaschine nach einer ersten Verfahrensvariante der Gemischbildung,
  • 3 eine grafische Darstellung der Maschinenleistung aufgetragen über der Drehzahl nach einer alternativen Verfahrensweise der Gemischbildung.
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen der Zylinder 8 einer Brennkraftmaschine, in dem ein Hubkolben 10 längsbeweglich angeordnet ist und einen Brennraum 7 begrenzt, welcher von einem auf dem Zylinder 8 aufliegenden Zylinderkopf 1 abgeschlossen ist. In dem Brennraum wird in bekannter Weise zur Verdrängung des Hubkolbens 10 Brennstoff mit Frischgas verbrannt, welches über ein von einem Einlaßventil 3 gesteuertes Ansaugrohr 22 in den Brennraum 7 angesaugt wird. Die Abgase werden nach der Verbrennung in ein Abgasrohr 23 abgegebenen, welches zur Abführung der Abgase von einem oder mehren Auslaßventilen 4 pro Zylinder 8 geöffnet wird. Der Gasdurchsatz der Ansaugleitung 22 ist durch eine Drosselklappe 27 steuerbar. Zur Verringerung der Schadstoffemission der Brennkraftmaschine ist eine Rückführung von Abgasen durch eine Abgasrückführungsleitung 9 vorgesehen, welche das Abgasrohr 23 mit dem Ansaugrohr 22 verbindet und im vorliegenden Ausführungsbeispiel stromab der Drosselklappe 27 in den Ansaugbereich 26 des Ansaugrohres 22 vor der Einmündung in den Zylinder 8 einmündet.
  • Für die Zumessung des für die Verbrennung erforderlichen Brennstoffes ist im Zylinderkopf 1 jedes Zylinders 8 ein Direkteinspritzventil 2 angeordnet, welches über seine Einspritzdüse 5 Brennstoff direkt in den Brennraum 7 abgeben kann. Jedes Direkteinspritzventil 2 der Zylinder 8 der Brennkraftmaschine ist über einen Brennstoffanschluß 15 mit einer gemeinsamen Verteilerleitung 20 verbunden, welche eine ge meinsame Druckleitung sein kann (fuel rail). Alternativ zur Direkteinspritzung mittels des Direkteinspitzventils 2 kann die Abgabe von Brennstoff in den Brennraum zur inneren Gemischbildung mittels eines Einblasventils vorgesehen sein, mit dem ein Brennstoff-Medium-Gemisch direkt in den Brennraum 7 abgegeben werden kann.
  • Zusätzlich zur direkten Brennstoffabgabe in den Brennraum 7. ist im Ansaugbereich 26 des Saugrohres 22 ein Einspritzventil 25 vorgesehen, welches über einen Brennstoffanschluß 17 mit der Verteilerleitung 20 verbunden ist und im Rahmen einer äußeren Gemischbildung Brennstoff in das Frischgas vor dem Eintritt in den Brennraum 7 abgibt. Die Saugrohreinspritzung zur äußeren Gemischbildung kann dabei durch ein einzelnes Einspritzventil 25 in einem alle Zylinder 8 versorgenden gemeinsamen Ansaugrohr 22 vorgesehen sein (Singlepoint-Einspritzung). Alternativ kann auch für jeden Zylinder 8 der Brennkraftmaschine jeweils ein Zusatzeinspritzventil 25 zugeordnet werden (Multipoint-Einspritzung).
  • Im Zylinderkopf 1 ist schließlich eine in den Brennraum 7 einragende Zündkerze 6 angeordnet, deren Zündelektroden benachbart eines Kegelmantels 14 des als Kegelstrahl 19 von der Einspritzdüse 5 des Direkteinspritzventils 2 abgegebenen Brennstoffes liegen. In einem Schichtladungsbetrieb der Brennkraftmaschine mit örtlich unterschiedlichen Kraftstoffkonzentrationen im Brennraum ist so sichergestellt, daß im Bereich der geschichteten Gemischwolke entsprechend dem Kegelstrahl 19 zündfähiges Gemisch zwischen die Elektroden 12 der Zündkerze 6 gelangt.
  • Die Gemischbildung aus Brennstoff und Frischgas sowie dazugemischtem Abgas sowie schließlich die Zündung des Gemisches im Brennraum 7 wird von einer Steuereinheit 30 gesteuert, welche die direkte Kraftstoffeinspritzung durch das Direkteinspritzventil 2 und die zusätzliche Saugrohreinspritzung durch das Zusatzeinspritzventil 25 im Ansaugbereich 26 in Abhängigkeit des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine aufeinander abstimmt und die Direkteinspritzventile 2 und das Zusatzeinspritzventil 25 entsprechend ansteuert. Die Steuereinheit 30 bestimmt auch die Abgasrückführungsrate, d.h. den Anteil des dem Frischgas im Ansaugrohr 22 zugemischten Abgases durch entsprechende Einstellung eines in der Abgasrückführungsleitung 9 angeordneten Abgasrückführungsventils 11.
  • Bei der Gemischbildung ist vorgesehen, im Brennraum 7 ein mageres Grundgemisch bereitzustellen, welches durch direkt eingespritzten Brennstoff auf ein vorgesehenes Luftverhältnis mit Brennstoff angereichert wird und das im Brennraum gebildete Gemisch aus Frischluft, Abgas und Brennstoff konfiguriert wird, wobei die Steuereinheit 30 die direkte Brennstoffabgabe in den Brennraum zur Konfigurierung des Gemisches unter Berücksichtigung der gleichfalls von ihr einstellbaren Rückführrate im Hinblick aus das vorgesehene Luftverhältnis einstellt. Als mageres Grundgemisch, das durch Direkteinspritzung zu konfigurieren ist, wird ein homogenes Gemisch in den Brennraum 7 geleitet, welches durch Saugrohreinspritzung bereitgestellt werden kann oder auch durch Direkteinspritzung während des Ansaugtaktes des Zylinders 8 im Rahmen innerer Gemischbildung erzeugt werden kann. Gleichfalls sind auch Kombinationen von äußerer und innerer Gemischbildung zur Erzeugung des homogenen Grundgemisches möglich.
  • Die Einstellung des Luftverhältnisses bei der Gemischbildung und die Konfiguration des Gemisches im Brennraum durch die Direkteinspritzung von Brennstoff fördert die Verträglichkeit beigemischter Abgase im Frischgas, und durch hohe Abgasrückführungsraten ist eine deutliche Reduzierung der Schadstoff emission möglich. Durch Einsatz von Einrichtungen zur Abgasnachbehandlung in der Abgasleitung ist eine Kombination von homogenem Magerbetrieb der Brennkraftmaschine mit hohen Abgasrückführungsraten möglich, wodurch die Brennkraftmaschine im Teillastbereich weitgehend entdrosselt betrieben werden kann.
  • Wird der direkt in den Brennraum abzugebende Brennstoff zur Einstellung des vorgesehenen Luftverhältnisses während des Kompressionstaktes des Zylinders 8 als Zündeinspritzung abgegeben, so wird eine stabile Entflammung auch sehr magerer homogener Gemische gefördert. Auch fördert eine solche Zündeinspritzung die Erhöhung der Abgasverträglichkeit des Frischgases. Durch die erfindungsgemäße Zündeinspritzung kann eine Erhöhung der Abgasverträglichkeit des Frischgases um mehr als 15% gegenüber einer Saugrohreinspritzung erreicht werden.
  • Die Steuereinheit 30 stellt durch die bei der Zündeinspritzung zugemessene Brennstoffmenge vorteilhaft ein Luftverhältnis im stöchiometrischen Bereich von λ=1 ein, wodurch zum einen die Abgasnachbehandlung vereinfacht wird und zum anderen eine bauliche Verkleinerung und Vereinfachung der Direkteinspritzventile 2 und der zugehörigen Bauteile ermöglicht ist.
  • 2 zeigt eine Verfahrensvariante einer Gemischbildung mit λ=1, welche in der Betriebsart B für den oberen Lastbereich der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Dabei wird mageres Grundgemisch durch Saugrohreinspritzung oder Saugrohreinspritzung in Kombination mit Direkteinspritzung während des Ansaugtaktes bereitgestellt und durch Zündeinspritzung während des Kompressionstaktes auf das vorgesehene Gemischverhältnis von λ=1 angereichert. Im Leerlaufbetrieb und in unteren Lastbereichen A erfolgt die Kraftstoffzumessung wenigs tens überwiegend durch Zündeinspritzung in den Brennraum 7 während des Kompressionstaktes mit geschichteter und insgesamt magerer Gemischbildung. Alternativ zur ausschließlichen Kraftstoffzumessung durch Zündeinspritzung in der Betriebsart A kann auch ein sehr mageres Grundgemisch durch Saugrohreinspritzung bereitgestellt werden und durch Zündeinspritzung während des Kompressionstaktes ein geschichtetes und zündfähiges Gemisch erzeugt werden.
  • 3 zeigt eine Verfahrensvariante zur Gemischbildung, bei der im gesamten Betriebsbereich C der Brennkraftmaschine eine Gemischbildung mit einem vorgegebenen Luftverhältnis im stöchiometrischen Bereich von λ=1 eingestellt wird. Ein Grundgemisch wird durch Saugrohreinspritzung oder Saugrohreinspritzung in Kombination mit direkter Kraftstoffeinspritzung während des Ansaugtaktes der betreffenden Zylinder bereitet und durch Zündeinspritzung konfiguriert.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, deren Zylindern (8) Brennstoff durch direkte Abgabe in einen Brennraum (7) und zusätzlich durch einen Ansaugbereich (26) der Brennkraftmaschine zumessbar ist, wobei eine Steuereinheit (30) die Menge des in den Ansaugbereich (26) abzugebenden Brennstoffes und die direkt in den Brennraum (7) abzugebende Brennstoffmenge in Abhängigkeit des Betriebspunktes der Brennkraftmaschine aufeinander abstimmt und im Brennraum (7) zündfähiges Brennstoffgemisch konfiguriert, dadurch gekennzeichnet , daß Abgas der Brennkraftmaschine in den Ansaugbereich (26) zurückführt wird, wobei die Steuereinheit (30) eine Rückführrate des rückgeführten Abgases bestimmt und unter Berücksichtigung der Rückführrate ein vorgesehenes Luftverhältnis (λ) des Gemisches aus Frischluft, Abgas und Brennstoff mittels direkter Brennstoffabgabe in den Brennraum (7) einstellt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein homogenes mageres Brennstoffgemisch im Brennraum (7) gebildet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Brennraum ein homogenes, mageres Brennstoffgrundgemisch bereitgestellt wird, welches durch direkte Brennstoffabgabe in den Brennraum (7) während des Kompressionstaktes (Zündeinspritzung) auf das vorgesehene Luftverhältnis (λ) angereichert wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das magere Brennstoffgrundgemisch durch äußere Gemischbildung bereitgestellt und über den Ansaugbereich (26) dem Brennraum (7) zugeführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffgrundgemisch durch direkte Brennstoffzumessung in den Brennraum (7) während des Ansaugtaktes des Zylinders (8) gebildet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Zündeinspritzung ein Gemisch mit einem Luftverhältnis im stöchiometrischen Bereich von λ=1 gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb der Brennkraftmaschine in unteren Lastbereichen die Gemischbildung wenigstens überwiegend durch Zündeinspritzung während des Kompressionstaktes in den Brennraum (7) erfolgt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung auf den Betrieb mit stöchiometrischer Gemischbildung (λ=1) für höhere Betriebslasten im mittleren Lastbereich bei einem mittleren Brennraumdruck von etwa 3,5 bar bis 4,5 bar, vorzugsweise 4,0 bar, erfolgt.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im gesamten Lastbereich der Brennkraftmaschine eine Gemischbildung mit Luftzahlen im stöchiometrischen Bereich (λ=1) vorgesehen ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des während des Kompressionstaktes direkt in den Brennraum (7) abgegebenen Brennstoffes (Zündeinspritzung) weniger als 20% der für die volle Betriebslast vorgesehenen Gesamtmenge des zu verbrennenden Brennstoffes beträgt.
DE10307166A 2003-02-20 2003-02-20 Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine Withdrawn DE10307166A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10307166A DE10307166A1 (de) 2003-02-20 2003-02-20 Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
EP03789299A EP1599665A1 (de) 2003-02-20 2003-12-16 Verfahren zum betrieb einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
PCT/EP2003/014312 WO2004074666A1 (de) 2003-02-20 2003-12-16 Verfahren zum betrieb einer fremdgezündeten brennkraftmaschine
US11/208,439 US20060011165A1 (en) 2003-02-20 2005-08-19 Method of operating a spark-ignition internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10307166A DE10307166A1 (de) 2003-02-20 2003-02-20 Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10307166A1 true DE10307166A1 (de) 2004-09-09

Family

ID=32841732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10307166A Withdrawn DE10307166A1 (de) 2003-02-20 2003-02-20 Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20060011165A1 (de)
EP (1) EP1599665A1 (de)
DE (1) DE10307166A1 (de)
WO (1) WO2004074666A1 (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1568871A1 (de) * 2004-02-24 2005-08-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Kraftsoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Einspritzdüsen und ein Tankentlüftungssystem
WO2016017102A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for an internal combustion engine
FR3102212A1 (fr) * 2019-10-16 2021-04-23 Psa Automobiles Sa Moteur à combustion interne à essence à allumage par compression
DE102022210278A1 (de) 2022-09-28 2024-03-28 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10328165A1 (de) * 2003-06-24 2005-01-13 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
JP2006258009A (ja) 2005-03-18 2006-09-28 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
WO2010003001A1 (en) * 2008-07-03 2010-01-07 Dow Global Technologies Inc. Improved method of operating a compression ignition internal combustion engine
WO2010114127A1 (ja) * 2009-04-02 2010-10-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御システム
DE102010037003A1 (de) * 2010-08-16 2012-02-16 Ford Global Technologies, Llc. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Gas als Kraftstoff und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens
JP5737262B2 (ja) * 2012-10-16 2015-06-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5113829A (en) * 1989-04-13 1992-05-19 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Two cycle internal combustion engine
EP0849455A2 (de) * 1996-12-19 1998-06-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vorrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Brennstoff bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung
DE19945544A1 (de) * 1999-03-23 2000-10-05 Daimler Chrysler Ag Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine
DE19928892A1 (de) * 1999-06-24 2000-12-28 Porsche Ag Brennkraftmaschine
DE19928825A1 (de) * 1999-06-24 2000-12-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10123476A1 (de) * 2001-05-15 2002-11-21 Volkswagen Ag Verfahren zur Regelung einer externen Abgasrückführrate

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS549651B2 (de) * 1974-12-28 1979-04-26
JP2841005B2 (ja) * 1993-02-01 1998-12-24 本田技研工業株式会社 内燃機関の蒸発燃料処理制御装置
DE4332171C2 (de) * 1993-09-22 2002-09-19 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betrieb einer Viertaktbrennkraftmaschine mit Fremdzündung und Direkteinspritzung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
WO1996022457A1 (fr) * 1995-01-20 1996-07-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Procede de nettoyage des gaz d'echappement pour moteur a combustion interne
DE19707811B4 (de) * 1997-02-27 2009-09-03 Daimler Ag Verfahren zur Reduzierung der Stickstoffoxide im Abgas einer Kraftstoff einspritzenden Brennkraftmaschine
JP3538003B2 (ja) * 1997-08-29 2004-06-14 三菱電機株式会社 内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置
EP1039112A3 (de) * 1999-03-23 2000-12-13 DaimlerChrysler AG Brennstoffzuführungsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
JP4180278B2 (ja) * 2000-05-08 2008-11-12 カミンス インコーポレイテッド マルチモード内燃機関及び内燃機関の作動方法
DE10051674A1 (de) * 2000-10-18 2002-05-02 Porsche Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
JP3771454B2 (ja) * 2001-02-21 2006-04-26 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
US7000380B2 (en) * 2001-05-09 2006-02-21 Hitachi, Ltd. Controller of cylinder injection type internal combustion engine
JP3885569B2 (ja) * 2001-11-29 2007-02-21 いすゞ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ制御装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5113829A (en) * 1989-04-13 1992-05-19 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Two cycle internal combustion engine
EP0849455A2 (de) * 1996-12-19 1998-06-24 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vorrichtung und Verfahren zum Einspritzen von Brennstoff bei Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung
DE19945544A1 (de) * 1999-03-23 2000-10-05 Daimler Chrysler Ag Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine
DE19928892A1 (de) * 1999-06-24 2000-12-28 Porsche Ag Brennkraftmaschine
DE19928825A1 (de) * 1999-06-24 2000-12-28 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10123476A1 (de) * 2001-05-15 2002-11-21 Volkswagen Ag Verfahren zur Regelung einer externen Abgasrückführrate

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1568871A1 (de) * 2004-02-24 2005-08-31 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Kraftsoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Einspritzdüsen und ein Tankentlüftungssystem
EP1731742A2 (de) 2004-02-24 2006-12-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Kraftsoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Einspritzdüsen und ein Tankentlüftungssystem
EP1731742A3 (de) * 2004-02-24 2007-11-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Kraftsoffeinspritzsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Einspritzdüsen und ein Tankentlüftungssystem
US7322344B2 (en) 2004-02-24 2008-01-29 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel injection control apparatus for internal combustion engine
WO2016017102A1 (en) * 2014-08-01 2016-02-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for an internal combustion engine
US10138839B2 (en) 2014-08-01 2018-11-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control system for an internal combustion engine
FR3102212A1 (fr) * 2019-10-16 2021-04-23 Psa Automobiles Sa Moteur à combustion interne à essence à allumage par compression
DE102022210278A1 (de) 2022-09-28 2024-03-28 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung

Also Published As

Publication number Publication date
EP1599665A1 (de) 2005-11-30
US20060011165A1 (en) 2006-01-19
WO2004074666A1 (de) 2004-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2606211B1 (de) Vorkammersystem
DE102015208476A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Einspritzung von Wasser für eine Brennkraftmaschine
EP1039112A2 (de) Brennstoffzuführungsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
DE3634509A1 (de) Verfahren zur lieferung von kraftstoff in einen verbrennungsmotor
EP1799981B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur entflammung von kraftstoff-luft-gemischen bei einem verbrennungsmotor mit vorkammerzündung
DE10307166A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
DE102009040795A1 (de) Achttakt-Motorzyklus
DE102004043934A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102023118309A1 (de) Wasserstoffeindüsungssystem, Verbrennungsmotor zum Betrieb mit Wasserstoff als Kraftstoff und Verfahren zur Steuerung eines Wasserstoffeindüsungssystems
DE102012212924A1 (de) Kraftstoffsteuerungssystem für eine Brennkraftmaschine
DE19741566B4 (de) Hubkolbenmotor
DE102004039818A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Entflammung von Kraftstoff-Luft-Gemischen bei einem Verbrennungsmotor mit Vorkammerzündung
DE2510176B1 (de) Viertakt-hubkolben-brennkraftmaschine mit zuendkammer
DE19945544A1 (de) Brennstoffzuführsystem für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine
DE10339854A1 (de) Brennkraftmaschine
EP2677141A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Zweitakt-Grossdieselmotors sowie Zweitakt-Grossdieselmotor
DE10361665B4 (de) Benzin-Direkteinspritzungs-System
DE10043384A1 (de) Brennkraftmaschine mit innerer und äußerer Gemischbildung
EP0964139A1 (de) Brennkraftmaschine
DE102005014644A1 (de) Brennstoffzuführsystem für eine Brennkraftmaschine
DE10320845A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine
DE19505127C1 (de) Zündstrahl-Gasmotor
DE102017200254A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit dualer Kraftstoffzumessung
DE102015214930B4 (de) Verfahren zum Ändern einer Aufteilung auf Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung bei einer Brennkraftmaschine
WO2019224008A1 (de) Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen, sowie verfahren zum betreiben einer solchen verbrennungskraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8130 Withdrawal