DE19646652C1 - Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Diesel-Brennkraftmaschine - Google Patents
Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Diesel-BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer
selbstzündenden Diesel-Brennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE 37 20 544 C2 geht ein Verfahren zum Steuern der
Kraftstoffeinspritzung für eine Diesel-Brennkraftmaschine mit
zylinderspezifischer Einspritzung hervor. Die pro Arbeits
spiel eingespritzte Kraftstoffmenge kann demnach dem Zylinder
in einer Piloteinspritzung und einer Haupteinspritzung zuge
messen werden, wodurch das dieselspezifische Betriebsverhal
ten der Maschine verbessert werden soll, welches durch die
verzögerte Selbstzündung des Kraftstoffes bedingt ist. Die
Startzeit und die Schlußzeit der Piloteinspritzung werden in
bezug auf die optimale anteilige Kraftstoffmenge der Pilotin
jektion in Abhängigkeit der Arbeitsbedingungen der Maschine
berechnet, ebenso eine betriebspunktspezifische Zeitperiode
bis zum Einsetzen der Haupteinspritzung. Die Summe der Kraft
stoffmenge für die Hauptinjektion und der Kraftstoffmenge für
die Pilotinjektion ist die Kraftstoffmenge, die für einen
Zyklus des Zylinders benötigt wird, und der bei den Arbeits
bedingungen des Motors optimale Wert der Summe wird aus einem
ROM-Datenspeicher gelesen.
Selbstzündende Diesel-Brennkraftmaschinen erhalten beim Start
eine Kraftstoffmenge, die weit über der Vollastmenge liegt.
Bei kalter Brennkraftmaschine entsteht dadurch ein Weißrauch
stoß, der unangenehm riecht. Bei warmer Brennkraftmaschine
entsteht ein Rußstoß, der eine deutliche Schwarzfärbung der
Auspuffgase bedingt. Letzteres ist insbesondere bei sich
häufiger wiederholenden Startvorgängen mit warmer Maschine
unerwünscht, und teilweise auch unzulässig. Da bei warmer
Maschine zur Sicherung des Startvorganges die Einspritzung
von Kraftstoffmengen im Bereich der beim Start einer kalten
Maschine erforderlichen Startkraftstoffmenge aber nicht nötig
ist, ist es bekannt, für die Startphase eine
Startmengensteuerung vorzusehen, die entsprechend den Motor-
und Umgebungstemperaturen lediglich eine für Start- und
Hochlauf des Motors erforderliche Einspritzmenge freigibt,
wobei nach Überschreiten einer definierten Drehzahl ein
Leerlaufregler die Motorregelung übernimmt und die
Motordrehzahl auf einen Wert stabilisiert, der in Ab
hängigkeit von der Kühlmitteltemperatur des Motors vorgegeben
ist. (MTZ Motortechnische Zeitschrift 49 (1988) S 38)
Durch die vorgeschilderte Motorregelung wird zwar eine Kraft
stoffmengenanpassung vorgenommen, eine besondere
Berücksichtigung der in der Startphase teilweise sehr
geringen Drehzahlen und der dadurch bedingten Veränderungen
in der zylinderinternen Gemischbildung und des dadurch
bedingten Verbrennungsablaufes erfolgt aber nicht. Eine
gewisse Rußbildung ist deshalb in der Startphase noch
vorhanden.
Durch die Erfindung soll eine solche Rußbildung in der Start
phase weiter herabgesetzt bzw. völlig vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruches 1 erreicht.
Die Erfindung geht dabei davon aus, daß beim Starten die Luft
im Zylinder zunächst ruht und über der Anlaufphase, vor allem
während der ersten Arbeitstakte, entsprechend den niedrigen
Drehzahlen, sehr viel weniger bewegt ist als im normalen Ar
beitsbetrieb bei normalen Arbeitsdrehzahlen. Das Einspritzen
eines Kraftstoffstrahles in nahezu ruhende Luft - wenn über
einen Zeitabstand eingespritzt wird, innerhalb dessen bereits
eine Zündung stattgefunden hat, und deshalb der nachfolgende
Kraftstoff in die sich entzündende Flamme hineingespritzt
wird - begünstigt aber die Rußbildung, weil in der
sauerstoffverarmten Umgebung keine vollständige Verbrennung
mehr stattfinden kann.
Hier setzt die Erfindung an, gemäß der die für den jeweiligen
Arbeitstakt direkt in den Zylinder eingespritzte Kraftstoff
menge in mehrere aufeinanderfolgende Spritzvorgänge aufge
gliedert ist, so daß - als Folge der Luftbewegung - quasi für
jeden der aufeinander folgenden Teilstrahlen eine gewisse,
eigenständige Luftmenge zur Verfügung steht und die aus der
Einspritzung eines ersten Teilstrahles resultierende
Flammfront durch eine Luftbarriere gegenüber dem
nachfolgenden Bereich abgegrenzt ist, in den der nachfolgende
Teilstrahl eingespritzt wird. Für die aufeinanderfolgenden
Arbeitstakte sind die Abstände zwischen den einzelnen
Spritzvorgängen, gemessen über Grad Kurbelwinkel, in ihrem
Winkelabstand dabei etwa gleich, und folgen damit bei
steigender Drehzahl in zeitlich kürzeren Abständen
aufeinander, so daß der über der Zeit beim Anlaufen des
Motors wachsenden Luftbewegung Rechnung getragen wird und für
die einzelnen Arbeitstakte die Verbrennungsverhältnisse somit
vergleichbar bleiben.
Als zweckmäßig erweist es sich, den Winkelabstand für
aufeinanderfolgende Spritzvorgänge innerhalb eines jeweiligen
Arbeitstaktes mit zunehmender Entflammung zu verlängern,
damit trotz der Verdrängerwirkung der Flammfront noch
ausreichend Frischluft mitgerissen wird.
Eine Veränderung der zwischen den aufeinanderfolgenden
Spritzvorgängen eines Arbeitstaktes liegenden Zeitabstände
(Austaktzeiten) von Arbeitstakt zu Arbeitstakt ist im
Regelfall nicht erforderlich. In Anpassung an die mit
zunehmender Motordrehzahl sich verstärkende Luftbewegung,
insbesondere den sich verstärkenden Luftdrall kann es aber
zweckmäßig sein, diese Zeitabstände zu verringern, wobei
entsprechend den kleinen Winkelbereichen, über die die
jeweiligen Spritzvorgänge sich erstrecken, die
diesbezüglichen Anpassungen in verhältnismäßig engen Grenzen
liegen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es bei einer
kalten Brennkraftmaschine entsprechend dem großen Zündverzug
für die ersten Spritzvorgänge zweckmäßig sein, deren
Einspritzzeitpunkte nach früh zu verlegen und/oder die
Austaktzeiten zwischen den Spritzvorgängen eines
Arbeitstaktes gezielt zu vergrößern.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher
erläutert, wobei
Fig. 1 aufgetragen über der Zeit (t,) den zunehmenden
Winkelversatz (Φ) der Einspritzzeitpunkte gegenüber
der oberen Totpunktstellung (OT) - gemessen
in Grad Kurbelwinkel (°KW) für in der Einspritz
folge aufeinanderfolgende Zylinder und bezogen auf
eine vierzylindrige Brennkraftmaschine - für die
entsprechenden Arbeitstakte in der Startphase
zeigt, beginnend mit dem 1. Arbeitstakt eines
vollen, vier Arbeitstakte umfassenden
Arbeitsspieles,
Fig. 2 den zeitlichen Versatz der einzelnen Spritzvorgänge
innerhalb eines Arbeitstaktes veranschaulicht,
durch Auftrag der Einspritzmenge (m) pro
Spritzvorgang über Grad Kurbelwinkel (°KW), und
Fig. 3 verdeutlicht, daß die Zeit pro Grad Kurbelwinkel
(t/°KW) mit zunehmender Drehzahl abnimmt, also der
zeitliche Abstand zwischen einzelnen
Spritzvorgängen trotz gleichbleibender
Winkelabstände mit zunehmender Drehzahl kleiner
wird.
Fig. 1 geht davon aus, daß die momentane Drehzahl der Brenn
kraftmaschine in der Startphase für aufeinanderfolgende
Arbeitstakte höher wird, die Brennkraftmaschine bezogen auf
den Zeitpunkt der jeweiligen Arbeitstakte mit steigender
Taktfolge also eine höhere Winkelgeschwindigkeit aufweist.
Dem wird für die Kraftstoffeinspritzung bezogen auf die
einzelnen Arbeitstakte in der Startphase dadurch Rechnung ge
tragen, daß, gemessen in Grad Kurbelwinkel, für aufeinander
folgende Arbeitstakte die Winkelabstände etwa gleich bleiben,
mit der Folge, daß die Zeitabstände zwischen den
aufeinander folgenden Arbeitstakten entsprechend der größeren
Winkelgeschwindigkeit kleiner werden. Dies entspricht der mit
der Drehzahl wachsenden Luftbewegung. Mit zunehmendem
Luftdrall können ferner - unter Vermeidung von Rußbildung -
die einzelnen Spritzvorgänge innerhalb eines Arbeitstaktes
schneller aufeinanderfolgen, ohne daß der jeweils
nächstfolgende Spritzvorgang zu einer Einspritzung in die
Flammfront führt, die aus der Zündung der Einspritzmenge des
vorausgehenden Spritzvorganges resultiert.
Bezogen auf eine vierzylindrige Brennkraftmaschine baut sich
ein über 720°KW laufendes Arbeitsspiel aus je einem Arbeits
takt je Zylinder, und je vier Spritzvorgängen pro Arbeitstakt
auf (Fig. 2). Hiervon als Ausführungsbeispiel ausgehend sind,
beginnend mit dem 1. Arbeitstakt bei der Durchführung eines
Startvorganges, in Fig. 1 vier ein volles Arbeitsspiel einer
vierzylindrigen Brennkraftmaschine bildende Arbeitstakte 1-4
und weitere Arbeitstakte 1n, 1n+1 zeitlich später liegender
Arbeitsspiele schematisch aufgetragen, innerhalb derer sich
der Spritzbeginn, ausgehend etwa vom oberen Totpunkt OT für
den 1. Arbeitstakt des beim Starten der Maschine ersten
Arbeitsspieles, mit zunehmender Drehzahl zunächst nach spät
verschiebt.
Innerhalb dieser Arbeitstakte erfolgt für die hier ange
sprochene Startphase keine kontinuierliche Einspritzung, son
dern es ist die Einspritzung je Arbeitstakt in mehrere
Spritzvorgänge, vorzugsweise drei oder mehr Spritzvorgänge
unterteilt. Am Beispiel der Fig. 2 ist dies für den
2. Arbeitstakt des ersten Arbeitsspieles (Arbeitstakte 1-4)
schematisch veranschaulicht, wobei ersichtlich ist, daß sich
der in Grad Kurbelwinkel gemessene Abstand zwischen den
aufeinanderfolgenden Spritzvorgängen A-D eines Arbeitstaktes
vergrößert.
Hierbei entspricht der Abstand zwischen den mit A-D bezeich
neten Spritzvorgängen in Grad Kurbelwinkel für jeweils
aufeinanderfolgende Spritzvorgänge etwa folgenden,
beispielhaft genannten Werten:
A-B ∼ 2° KW
B-C ∼ 3° KW
C-D ∼ 4° KW,
und diesen Winkelgrößen entsprechen Zeitabstände .t, die über der Drehzahl kleiner werden, wie Fig. 3 zeigt.
A-B ∼ 2° KW
B-C ∼ 3° KW
C-D ∼ 4° KW,
und diesen Winkelgrößen entsprechen Zeitabstände .t, die über der Drehzahl kleiner werden, wie Fig. 3 zeigt.
Es kann zweckmäßig sein, für späteren Arbeitsspielen n, n+1
zugehörige Arbeitstakte 1n, 2n. . ., 1n+1, 2n+1. . ., innerhalb
dieser Arbeitstakte die Abstände zwischen den einzelnen
Spritzvorgängen mit steigender Drehzahl, entsprechend dem
stärker werdenden Luftdrall zu verkürzen. Als Beispiel: Für
das n. volle Arbeitsspiel und darauf folgende volle
Arbeitsspiele n+1, n+2 usw. kann es zweckmäßig sein, den
Abstand zwischen den entsprechenden Spritzvorgängen der
jeweiligen Arbeitstakte, erläutert am Beispiel der
Spritzvorgänge C und D, wie folgt zu verkürzen:
(C-D)n ∼ 4° KW
(D-D)n+1 ∼ 3,5° KW
(C-D)n+2 ∼ 3° KW.
(C-D)n ∼ 4° KW
(D-D)n+1 ∼ 3,5° KW
(C-D)n+2 ∼ 3° KW.
Analog ist eine Verkürzung der in Grad Kurbelwinkel
gemessenen Abstände zwischen den sonstigen Spritzvorgängen
der jeweils gleichen vollen Arbeitsspiele erfindungsgemäß
vorzunehmen. Diese Verkürzung der Abstände zwischen den
Spritzvorgängen ist als Vorstufe zur Kontinuität der
Einspritzung im Arbeitsbetrieb zu sehen, in dem die
Einspritzung üblicherweise als Voreinspritzung und
Haupteinspritzung je Arbeitstakt erfolgt.
Neben den bereits genannten Vorteilen wird durch die erfin
dungsgemäße Strahlunterbrechung die Kaltstartfähigkeit
deutlich verbessert, da in größerem Umfang heiße Luft in den
Strahlkernbereich gelangt und die Löschwirkung eines
kontinuierlichen Strahles gemildert wird. Die günstigsten
Zündbedingungen liegen für den einzelnen Spritzvorgang bei
lokalen Luftzahlen von 2 < Lambda < 3. Ferner wird die
erforderliche mittlere Zündtemperatur gesenkt und der
Zündverzug, und damit dem Kaltstartnageln entgegengewirkt.
Claims (7)
1. Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Diesel-
Brennkraftmaschine mit zylinderspezifischer
Kraftstoffeinspritzung, Startmengensteuerung in
Abhängigkeit von Temperatur und Drehzahl der
Brennkraftmaschine sowie Luftzufuhr unter Drallbildung im
Zylinder,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim Anlassen im Bereich unterhalb der
Leerlaufdrehzahl bei vom Stillstand zur Leerlaufdrehzahl
hochlaufender Brennkraftmaschine die für den jeweiligen
Arbeitstakt direkt in den Zylinder eingespritzte
Kraftstoffmenge in mehrere, aufeinanderfolgende
Spritzvorgänge aufgegliedert ist, die, gemessen über Grad
Kurbelwinkel, für aufeinanderfolgende Arbeitstakte in
ihrem Winkelabstand etwa gleich sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkelabstand (Austaktzeit) zwischen aufeinander
folgenden Spritzvorgängen eines Arbeitstaktes anwächst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkelabstand zwischen aufeinander folgenden
Spritzvorgängen für nachfolgende, weitere Arbeitstakte
etwa gleich bleibt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Winkelabstand zwischen aufeinanderfolgenden
Spritzvorgängen für nachfolgende, weitere Arbeitstakte
mit über der Motordrehzahl wachsendem Luftdrall kleiner
wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Winkelabstände zwischen aufeinander folgenden
Spritzvorgängen eines Arbeitstaktes in der Größenordnung
zwischen 1° bis 5° Kurbelwinkel liegen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die jeweilige Kraftstoffeinspritzmenge in
Abhängigkeit von der Temperatur der Brennraumoberfläche
gesteuert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftstoffeinspritzmenge mit zunehmender
Temperatur der Brennraumoberfläche verringert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19646652A DE19646652C1 (de) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Diesel-Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19646652A DE19646652C1 (de) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Diesel-Brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19646652C1 true DE19646652C1 (de) | 1998-05-14 |
Family
ID=7811389
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19646652A Expired - Fee Related DE19646652C1 (de) | 1996-11-12 | 1996-11-12 | Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden Diesel-Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19646652C1 (de) |
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DE102020201845A1 (de) | 2020-02-14 | 2021-08-19 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungsmotors bei einem Motorstart |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3720544C2 (de) * | 1986-06-24 | 1991-01-03 | Diesel Kiki Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp |
-
1996
- 1996-11-12 DE DE19646652A patent/DE19646652C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3720544C2 (de) * | 1986-06-24 | 1991-01-03 | Diesel Kiki Co., Ltd., Tokio/Tokyo, Jp |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
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