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Title:
METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/007944
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for forming a fuel/air mixture of a direct-injection internal combustion engine. According to said method, a closing body of the fuel injection nozzle is displaced from a closed position into an operating position in order to adjust an operating stroke by means of a control unit, in such a way that different speeds are realised until the operating stroke is achieved, to permit optimal combustion. The inventive method also permits a uniform concentration of fuel particles that have been introduced into the combustion chamber with an increased impetus, thus creating a border turbulence with a constant symmetry and a uniform fuel distribution.

Inventors:
HERRMANN LOTHAR (DE)
STEIL OLIVER (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/006992
Publication Date:
January 22, 2004
Filing Date:
July 01, 2003
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
HERRMANN LOTHAR (DE)
STEIL OLIVER (DE)
International Classes:
F02B23/10; F02M45/12; F02M51/00; F02M51/06; F02M61/08; F02B75/12; (IPC1-7): F02M45/12; F02M51/06; F02M61/08
Domestic Patent References:
WO2001063118A12001-08-30
Foreign References:
DE10042570A12002-03-14
DE19642653C11998-01-22
DE10012970A12001-09-27
DE19752851C11998-12-17
EP0829641A21998-03-18
EP0971119A22000-01-12
Attorney, Agent or Firm:
Kreiser, André (Intellectual Property Management IMP - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Bildung eines zündfähigen Kraftstoff/Luft Gemisches in einem Brennraum einer direkt einspritzenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, mit einer einen Verschlusskörper auf weisenden Kraftstoffeinspritzdüse, mit dem der Verschlusskörper der Kraftstoffeinspritzdüse von einer Schließposition bis zu einer Betriebsposition mittels einer Steuereinrichtung bewegt wird, wobei der Betriebshub und die Kraftstoffeinspritzdauer vari abel einstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Kraftstoffeinspritzvorgangs der Verschlusskörper zwischen der Schließposition und der Betriebsposition mit einer variierenden Beschleunigung derart bewegt wird, dass bis zu der Einstellung des vorgegebenen Betriebshubes unterschiedliche Geschwin digkeiten eingestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper der Kraftstoffeinspritzdüse von der Schließposition bis zu der Betriebsposition derart bewegt wird, dass er mit einer langsamen Geschwindigkeit beim Anfahren bewegt und dann mit einer kontinuierlich steigenden Geschwindigkeit bis zu einem maximalen Wert bei der Erreichung der Betriebsposition bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper von einer Schließposition bis zu einer Betriebsposition derart bewegt wird, dass er beim Anfahren mit einer langsamen Geschwindigkeit bewegt wird und dann mit einer anwachsenden Geschwindigkeit bis zu einem maximalen Wert bewegt wird, wobei er vor dem Er reichen der Betriebsposition mit einer langsameren als die maximal eingestellte Geschwindigkeit bewegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper von der Schließposition bis zu der Betriebsposition derart bewegt wird, dass er mit ei ner hohen und konstanten Geschwindigkeit bis zum Errei chen eines Hubes, der größer als der Betriebshub ist, be wegt wird, und danach mit einer hohen und konstanten Ge schwindigkeit zur Betriebsposition zurückgefahren wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper von der Schließposition bis zu, der Betriebsposition derart bewegt wird, dass er mit ei ner hohen und konstanten Geschwindigkeit bis zum Errei chen eines Hubs bewegt wird. Danach wird der Verschluss körper mit einer hohen und konstanten Geschwindigkeit zu einer Betriebsposition mit höherem Hub angefahren.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzdüse als eine nach außen öff nende Einspritzdüse ausgebildet ist, so dass der Kraft stoff aus der Kraftstoffeinspritzdüse in Form eines Hohl kegels eingespritzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des eingespritzten Kraftstoffhohlkegels ein torusförmiger Kraftstoff/LuftgemischWirbel derart gebil . det wird, dass die außerhalb einer Mantelfläche des ein gespritzten Hohlkegels angeordneten Elektroden einer Zündkerze vom torusförmigen und zündfähigen Kraft stoff/LuftgemischWirbel umfasst werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung der Kraftstoffeinspritzdüse vorzugsweise piezoelektrisch angetrieben wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzung im Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine im Ansaugtakt und/oder im Kompressi onstakt erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzung im Schichtladebetrieb der Brennkraftmaschine während des Kompressionshubes erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffeinspritzung in einer Gesamtmenge oder in mindestens zwei Teilmengen erfolgt.
Description:
DaimlerChrysler AG Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brenn- kraftmaschine mit Direkteinspritzung, insbesondere eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.

Beim Betrieb neuer Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung werden Verbesserungen der Gemischbildung durch die Einspritz- verlaufsgestaltung sowohl bei den selbstzündenden als auch bei den fremdgezündeten Brennkraftmaschinen erzielt. Es wird versucht, einen gezielten Einfluss auf die Verbrennung und auf die Emissionsbildung durch eine Variation der Einspritz- verlaufsformung zu nehmen.

Aus der Patentschrift DE 198 57 785 C2 ist ein Verfahren zur Gemischbildung in einem Brennraum eines Verbrennungsmotors bekannt, bei dem eine dreistufige Kraftstoffeinspritzung vor- genommen wird, bei der eine Hauptkraftstoffmenge über eine Zusatzkraftstoffmenge ohne Einspitzunterbrechung mit einer Zündkraftstoffmenge verbunden wird. Durch die Zusatzkraft- stoffmenge, die zwischen der Hauptkraftstoffeinspritzung und der Zündkraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, können die Zeitpunkte von Beginn und Ende der Einspritzungen der Haupt- kraftstoffmenge und der Zusatzzündkraftstoffmenge flexibl ge- wählt werden.

Aus der DE 100 40 117 Al ist ein Verfahren zum Betrieb eines Dieselmotors bekannt, bei dem durch eine besonders schnelle Querschnittsfreigabe eines Injektorventils versucht wird, ei- ne gute Homogenisierung des Kraftstoff/Luft-Gemisches zu er- zielen. Bei diesem Verfahren wird durch--einen, scharfen. Ein- spritzverlauf ein sprunghaftes Öffnen des Injektorventils zur Verbesserung der Homogenisierung des Kraftstoff/Luft- Gemisches erzielt.

Weiterhin ist aus der DE 100 12 970 AI ein Verfahren zur Bil- dung eines zündfähigen Kraftstoffluftgemisches bekannt, bei dem der Kraftstoff in mindestens zwei Teilmengen in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird, wobei der Verschlusskörper einer Einspritzdüse nach dem Einspritzvor- gang einer Teilmenge in seine Schließstellung bringbar ist.

Der Kraftstoffstrahl wird bis zum Austritt dadurch beschleu- nigt, dass sich die Düsenöffnung mit einem kurven-oder para- belförmigen Austrittsquerschnitt zum Austritt hin stetig ver- jünget.

Aus der DE 19636088 ist ein Verfahren zur Steuerung der di- rekten Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt, mit dem mittels eines hubabhängi- gen ansteuerbaren Aktors unterschiedliche Kraftstoff- Steuerquerschnitte erzielt werden, so dass der Steuerquer- schnitt eines Steuerventils bei zeitlich hintereinanderfol- genden Ventilstellungen zwischen dem Beginn und dem Ende des Einspritzvorganges stets über einem von der Schließstellung unterschiedlichem Minimalwert bleibt.

Die Druckschrift DE 19642653 Cl offenbart ein Verfahren zur Gemischbildung einer Brennkraftmaschine mit Direkteinsprit- zung, mit dem bei der Kraftstoffeinspritzung ein Öffnungshub eines Ventilglieds relativ zu einem Ventilsitz eines Injek- tors und die Einspritzzeit variabel einstellbar sind, wodurch eine dynamische Beeinflussung eines Einspritzwinkels und auch des Kraftstoffmassenstroms ermöglicht wird.

Da bei den Einspritzdüsen fertigungsbedingt unterschiedliche Kraftstoffsprays zustande kommen, die wegen unterschiedlichen Gemischbildungen oft zu Zündaussetzern führen, müßten kaum durchführbare Verbesserungen an der jeweiligen Geometrie der Einspritzdüse vor dem Einbau in einer Brennkraftmaschine vor- genommen werden.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, das Einspitzver- halten einer Einspritzdüse derart zu gestalten, dass ein op- timales Einspritzverhalten und dem zufolge eine verbesserte Verbrennung trotz Fertigungstoleranzen erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die Bil- dung eines zündfähigen Kraftstoff/Luft-Gemisches in einem Brennraum einer direkt einspritzenden Brennkraftmaschine mit einer einen Verschlusskörper aufweisenden Einspritzdüse, bei welcher ein Betriebshub und eine Kraftstoffeinspritzzeit va- riabel einstellbar sind. Der Verschlusskörper der Einspritz- düse wird von einer Schließposition bis zu einer Betriebspo- sition zur Einstellung eines Betriebshubes mittels einer Steuereinrichtung derart bewegt, dass während eines Kraft- stoffeinspritzvorgangs der Verschlusskörper zwischen der Schließposition und der Betriebsposition mit einer variieren- den Beschleunigung derart bewegt wird, dass bis zu der Ein- stellung des Betriebshubes unterschiedliche Geschwindigkeiten eingestellt werden.

Das Öffnungsverhalten der Einspritzdüse wird derart gestal- tet, dass eine Impulserhöhung der eingespritzten Kraftstoff- tropfen beim Austritt aus der Einspritzdüse erzielt und der Kraftstofftropfenzerfall nach dem Austritt des Kraftstoffes aus dem Austrittsquerschnitt der Einspritzdüse verstärkt wird. Vorzugweise wird der Verschlusskörper der Einspritzdüse in eine Betriebsposition derart gebracht, dass eine benötigte Dauer zwischen zwei Betriebspositionen, wobei der geschlosse- ne Zustand auch eine Betriebsposition darstellt, weniger als 200 ysec beträgt.

In Ausgestaltung der Erfindung wird das Öffnen des Ver- schlusskörpers derart vorgenommen, dass der Verschlusskörper mit einer hohen und konstanten Geschwindigkeit bis zu der Be- triebsposition bewegt wird, die unter dem Niveau einer maxi- mal erzielbaren Geschwindigkeit bleibt. Durch das plötzliche Öffnen und die schnelle Einstellung der Betriebsposition des Verschlusskörpers strömt der Kraftstoff aus der Einspritzdüse in den Brennraum mit einem höheren Impuls, wodurch eine ver- stärkte Zerstäubung der Kraftstofftröpfchen erzielt wird. Da- durch können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, d. h. durch die auftretenden Fertigungsfehler wird das Strömungs- verhalten des Kraftstoffes aus der Einspritzdüse kaum beein- flusst.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Öffnen der Einspritzdüse derart gestaltet, dass beim Anfahren des Verschlusskörpers zu einer Betriebsposition zuerst mit einer reduzierten Geschwindigkeit und dann mit einer kontinuierli- chen Steigerung der Geschwindigkeit bis zu einem maximalen Wert beim Erreichen der Betriebsposition bewegt wird. Dadurch werden die Zerstäubungseigenschaften ebenso verstärkt, wo- durch die Eigenschaften der motorischen Verbrennung insbeson- dere Verbrauch und Emissionsbildung verbessert werden. Des Weiteren wird die Symmetrie bei dem erzeugten Strahlbild des eingespritzten Kraftstoffs verbessert und weitere fertigungs- bedingte Strahlbildschwankungen ausgeglichen.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Öffnen der Einspritzdüse derart gestaltet, dass der Verschlusskörper der Einspritzdüse beim Anfahren einer Betriebsposition zuerst mit einer reduzierten Geschwindigkeit und dann mit einer an- wachsenden Geschwindigkeit bis zu einem maximalen Wert bewegt wird, wobei kurz vor Erreichen der Betriebsposition der Ver- schlusskörper mit einer sich reduzierenden Geschwindigkeit bewegt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Öffnen der Einspritzdüse derart gestaltet, dass der Ver- schlusskörper der Einspritzdüse mit einer erhöhten konstanten Geschwindigkeit bis zu einer Zwischenposition bewegt wird, welche eines Hubes entspricht, der größer als der Betriebshub ist. Ist die Zwischenposition erreicht, wird der Verschluss- körper unmittelbar oder nach einer gewissen Haltezeit auf die Betriebsposition zurückgefahren. Alternativ kann der Ver- schlusskörper bis zu der Zwischenposition gemäß einer vorhe- rigen Ausgestaltung der Erfindung bewegt werden, wobei der Verschlusskörper im allgemeinen gemäß einer Kombination der vorgeschlagenen Ausgestaltungen bewegt werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Öffnen der Einspritzdüse derart gestaltet, dass der Ver- schlusskörper der Einspritzdüse mit einer erhöhten und kon- stanten Geschwindigkeit bis zu einer Betriebsposition A be- wegt wird. Ist die Position A erreicht, wird der Verschluss- körper nach einer gewissen Haltezeit TAE mit einer erhöhten und konstanten Geschwindigkeit bis zu einer Betriebsposition B bewegt, welche eines Hubes entspricht, der größer als der Hub der Betriebsposition A ist. Ist die Position B erreicht, wird der Verschlusskörper unmittelbar oder nach einer gewis- sen Haltezeit TBH mit einer erhöhten und konstanten Geschwin- digkeit in die Schließposition bewegt.

Insbesondere eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren für den Einsatz bei direkteinspritzenden Otto-Motoren bei denen innerhalb kürzester Zeit ein gut aufbereitetes Gemisch im Be- reich der Zündkerze vorliegen muss, wobei sich das erfin- dungsgemäße Verfahren sowohl für fremdgezündete als auch für selbstzündende Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung eignet. Dementsprechend werden die fertigungsbedingten Abwei- chungen des Einspritzstrahles ausgeglichen, wodurch das Strahlbild erfindungsgemäß positiv beeinflußt wird. Dadurch wird in allen Bereichen des eingespritzten Kraftstoffstrahls eine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffs erzielt. Dies führt zur Beibehaltung einer benötigten Symmetrie eines ein- gespritzten Kraftstoffstrahls in allen Arbeitszyklen, wodurch eine Minimierung bzw. eine Beseitigung von unerwünschten Ver- kippungserscheinungen verwirklicht wird.

In einer weiteren Ausgestaltung wird das erfindungsgemäße Verfahren besonders bei nach außen öffnenden Einspritzdüsen verwendet, bei denen der Kraftstoff als Hohlkegel einge- spritzt wird. Solche Einspritzdüsen werden bevorzugt bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen verwendet, bei denen ein strahlgeführtes Brennverfahren vorliegt. Bei solchen Brenn- kraftmaschinen erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes der- art, dass am Ende des Kraftstoffhohlkegels ein torusförmiger Wirbel gebildet wird, wobei die Elektroden einer im Brennraum angeordneten Zündkerze außerhalb des eingespritzten Kraft- stoffhohlkegels angeordnet sind, aber innerhalb eines gebil- deten Kraftstoff/Luft-Gemisches'in Form des torusförmigen Wirbels liegen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird ei- ne notwendige Symmetrie des torusförmigen Wirbels beibehalten und eine Verkippung des erzielten torusförmigen Wirbels ver- hindert. Das verbessert die Zündung des Kraftstoff/Luft- Gemisches und verhindert das Auftreten von Zündaussetzern.

Weitere Merkmale i-ind Merkmalkombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines Zylinders eines direkt- einspritzenden fremdgezündeten Brennkraftmaschine, Fig. 2 ein schematisches Diagramm mit einem Hubverlauf eines Verschlusskörpers einer Kraftstoffeinspritzdüse der Brennkraftmaschine aus Fig. 1 bis zur Erreichung ei- ner Betriebsposition aufgetragen über der Zeit, Fig. 3 ein schematisches Diagramm mit einem Hubverlauf eines Verschlusskörpers einer Kraftstoffeinspritzdüse der Brennkraftmaschine aus Fig. 1 bis zur Erreichung ei- ner Betriebsposition aufgetragen über der Zeit gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Verfahrensbeispiel, Fig. 4 ein schematisches Diagramm mit einem Hubverlauf eines Verschlusskörpers einer Kraftstoffeinspritzdüse der Brennkraftmaschine aus Fig. 1 bis zur Erreichung ei- ner Betriebsposition aufgetragen über der Zeit gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Verfahrensbeispiel, und, Fig. 5 ein schematisches Diagramm mit einem Hubverlauf eines Verschlusskörpers einer Kraftstoffeinspritzdüse der Brennkraftmaschine aus Fig. 1 bis zur Erreichung ei- ner Betriebsposition aufgetragen über der Zeit gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Verfahrensbeispiel.

Fig. 1 zeigt einen Zylinder 2 einer fremdgezündeten Brenn- kraftmaschine 1 mit Direkteinspritzung, in dem ein Brennraum 4 zwischen einem Kolben-3 und einem Zylinderkopf 5 begrenzt wird. Im Zylinder 2 wird der Kolben 3 längsverschieblich gehalten, wobei die Längsbeweglichkeit des Kolbens 3 durch einen oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt begrenzt wird. Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 arbei- tet nach dem Viertaktprinzip, wobei sich das erfindungsgemäße Verfahren sowohl für fremdgezündete als auch für selbstzün- dende Zweitaktbrennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung ge- nau so gut eignet. Im ersten Takt wird dem Brennraum 4 durch einen Einlasskanal 13 Verbrennungsluft zugeführt, wobei der Kolben 3 sich in einer Abwärtsbewegung bis zum unteren Tot- punkt UT bewegt. Im weiteren Kompressionstakt bewegt sich der Kolben 3 in einer Aufwärtsbewegung vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt OT, wobei der Kraftstoff in einem Schichtla- debetrieb der Brennkraftmaschine 1 während des Kompressions- takts eingespritzt wird. Im Bereich des oberen Totpunkts OT wird mittels einer Zündkerze 7 das Kraftstoffluftgemisch ge- zündet, wobei der Kolben 3 in einer Abwärtsbewegung bis zum unteren Totpunkt UT expandiert. Im letzten Takt fährt der Kolben 3 in einer Aufwärtsbewegung bis zum oberen Totpunkt OT und schiebt die Abgase aus dem Brennraum 4 aus.

Die Brennkraftmaschine 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungs- beispiel wird derart betrieben, dass im unteren und mittleren Drehzahl-und Lastbereich im Schichtladebetrieb und im oberen Lastbereich im Homogenbetrieb gefahren wird. Insbesondere liegt beim Schichtladebetrieb ein sogenanntes strahlgeführtes Brennverfahren vor. Die Einspritzung des Kraftstoffes erfolgt im Schichtladebetrieb im Kompressionshub vorzugsweise in ei- nem Kurbelwinkelbereich zwischen 40 und 10° vor OT. Dabei wird vorzugsweise die Kraftstoffeinspritzung in zwei Teilmen- gen in den Brennraum 4 vorgenommen.

Bei einem solchen strahlgeführten Brennverfahren wird-vor- zugsweise eine nach außen öffnende Einspritzdüse 11 verwen- det, mit der ein Kraftstoffhohlkegel 8, vorzugsweise mit ei- nem Winkel a zwischen 70° und 100° erzeugt wird. Da der Kraftstoffhohlkegel 8 auf eine im Brennraum 4 komprimierte Verbrennungsluft trifft, bildet sich ein torusförmiger Wirbel 10 im Brennraum 4 derart aus, dass sich im Bereich der Elekt- roden 12 der Zündkerze 7 ein zündfähiges Kraftstoff/Luft- Gemisch. erzielt wird. Die Anordnung der Zündkerze 7 erfolgt derart, dass die Elektroden 12 der Zündkerze 7 in den erziel- ten Wirbel hineinragen, wobei sie während der Kraftstoffein- spritzung außerhalb der Mantelfläche 9 des Kraftstoffkegels 8 liegen. Dadurch werden die Elektroden 12 der Zündkerze 7 mit Kraftstoff nicht benetzt. Um eine optimale Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes zu erzielen, ist es notwendig ei- nen symmetrischen und gleichmäßigen torusförmigen Wirbel 10 zu gestalten, d. h. der erzielte torusförmige Wirbel 10 soll im gesamten Bereich eine gleichmäßige Kraftstoffverteilung aufweisen, so dass eine Verkippung des Wirbels nicht statt- findet, und weiterhin beim Montieren des Kraftstoffventils 6 eine definierte Drehlage des Kraftstoffventils 6 im Zylinder- kopf 5 vermieden werden kann.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Hubverlauf des nicht darge- stellten Verschlusskörpers der Einspritzdüse 11 gemäß Fig. 1 über der Zeit T. Die Einspritzung des Kraftstoffes wird der- art vorgenommen, dass die Öffnungsdauer TB1 des Verschluss- körpers der Einspritzdüse 11 bis zur Einstellung eines Be- triebshubes HB über einen Zeitraum von etwa 100 ysec bis 200 jusec abgeschlossen wird. Durch das schnelle Öffnen des Verschlusskörpers mit einer hohen und konstanten Geschwindig- keit wird der Kraftstoff aus der Einspritzdüse 11 derart be- schleunigt, dass die Kraftstofftröpfchen einen höheren Impuls beim Eintritt in den Brennraum 4 aufweisen, wodurch eine bes- sere Zerstäubung'und eine schnellere Vermischung-mit der im Brennraum bereits vorhandenen Verbrennungsluft erzielt wird.

Durch das schnellere Öffnen wird eine durch Fertigungstole- ranzen verursachte ungleichmäßige Kraftstoffverteilung im Kraftstoffkegel 8 vermieden. Ziel ist es dabei, einen symmet- rischen Wirbel 10 mit einer gleichmäßigen Kraftstoffvertei- lung ohne unerwünschte Verkippungen'zu erzielen, d. h. eine Horizontale 15 durch den gebildeten Wirbels 10 soll sich mög- lichst bei allen Einspritzvorgängen während der gesamten Be- triebsdauer der Brennkraftmaschine 1 in einer senkrechten La- ge zur Kraftstoffventilachse 14 befinden. Es soll dabei wei- terhin die Bildung von Strähnen am Ende des Kraftstoffkegels 8 bzw. des Wirbels 10 vermieden werden.

Gemäß Fig. 3 wird ein zweites Verfahrensbeispiel dargestellt, bei dem der Verschlusskörper der Einspritzdüse 11 derart ge- öffnet wird, dass er zuerst mit einer reduzieren bzw. gerin- gen Geschwindigkeit angefahren wird, wobei dann eine kontinu- ierliche Steigerung der Geschwindigkeit bis zu einem maxima- len Wert bei der Einstellung des Betriebshubes Ha vorgenommen wird. Beim langsamen Öffnen des Verschlusskörpers strömt zu- erst wenig Kraftstoff in den Brennraum 4 hinein, der durch den vorhandenen Brennraumgegendruck gebremst wird, und dann durch das weitere schnellere Öffnen durch den herausschießen- den Kraftstoff in den Brennraum 4 mit einem höheren Impuls mitgerissen wird, so dass eine bessere Zerstäubung und gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffes im Kegel 8 erzielt wird. Dadurch wird vermieden, dass der Wirbel 10 assymetrisch ausgebildet wird und Strähnen im unteren Bereich des Wirbels gebildet werden. Durch die gleichmäßige Verteilung des Kraft- stoffes im gesamten Bereich des torusförmigen Wirbels 10 wer- den die Kraftstoffteilchen in den Außenbereich des Wirbels 10 in Richtung der Elektroden 12 der Zündkerze 7 transportiert und dort konzentriert. Dabei vermischen sich die bereits ver- dampften Kraftstoffteilchen mit der Verbrennungsluft und bil- den ein zündfähiges Kraftstoff/Luft-Gemisch.

Gemäß Fig. 4 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin- dung dargestellt, bei dem zuerst der Verschlusskörper der Einspritzdüse 11 langsam geöffnet und nach kurzer Zeit mit einer anwachsenden Geschwindigkeit weiter geöffnet wird, wo- bei kurz vor dem Erreichen des Betriebshubes HB die Geschwin- digkeit des Verschlusskörpers abnimmt. Ähnlich wie im vorigen Ausführungsbeispiel werden die Kraftstoffteilchen mit einem höheren Impuls in den Brennraum 4 hineingebracht und gleich- mäßig im torusförmigen Wirbel 10 verteilt.

Gemäß Fig. 5 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel darge- stellt, bei dem der Verschlusskörper mit einer hohen Ge- schwindigkeit zu einer Hubzwischenposition Hz innerhalb einer Zeit Tz gebracht wird, wobei die Hubzwischenposition Hz grö- ßer als der Betriebshub HB ist. Ist die Hubzwischenposition Hz erreicht, wird unmittelbar oder nach einer gewissen Halte- zeit TZH der Verschlusskörper zurück auf den Betriebshub in- nerhalb der Dauer TB2 bewegt. Bei diesem Öffnungsverlauf wer- den die Kraftstoffteilchen aus der Einspritzdüse derart be- schleunigt, dass sie mit einem sehr hohem Impuls in den Brennraum hineingespritzt werden. Dadurch wird eine bessere Zerstäubung erzielt und somit Fertigungstoleranzen ausgegli- chen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine höhere Ge- schwindigkeit beim Öffnen der Einspritzdüse erzielt, womit ein verstärkter Zerfall des Kraftstoffs bewirkt wird.

Gemäß Fig. 6 wird ein weiteres Ausführungsbeispiel darge- stellt, bei dem der Verschlusskörper mit einer hohen Ge- schwindigkeit zu einer Hubposition HA innerhalb einer Zeit TA gebracht wird. Ist die Hubposition HA erreicht, wird der Ver- schlusskörper nach einer gewissen Haltezeit TAH mit einer er- höhten und konstanten Geschwindigkeit in einer Zeit TB bis zu einer Betriebsposition B bewegt, welche eines Hubes HB ent- spricht, der größer als der Hub der Betriebsposition A ist.

Ist die Position B erreicht, wird der Verschlusskörper unmit- telbar oder nach einer gewissen Haltezeit TBH mit einer er- höhten und konstanten Geschwindigkeit in die Schließposition bewegt. Bei diesem Öffnungsverlauf werden zunächst kleine Tropfen generiert, die zu einer frühen Bildung eines torus- förmigen Wirbels führen. Der große Hub der Betriebsposition B erzeugt Tropfen mit großem Impuls, die den torusförmigen Wir- bel vergrößern und stabilisieren.

Durch die dargestellten Verfahrensbeispiele wird eine optima- le Verbrennung ermöglicht und eine ausgeprägte torusförmige Wirbelbildung erzielt. Dabei werden die Kraftstoffteilchen im Randbereich des Wirbels 10 derart konzentriert, dass sich mehr Tropfen im Randbereich aufhalten. Dadurch wird eine grö- ßere Kontaktfläche zur Verbrennungsluft bewirkt. Weiterhin wird die Bildung eines Wirbels 10 mit einer gleichbleibenden Symmetrie und einer gleichförmigen, gleichmäßigen Kraftstoff- verteilung erzielt. Weiterhin wird eine Erleichterung beim Einbau von Kraftstoffventilen erzielt, da eine definierte Drehlage des Kraftstoffventils 6 nicht benötigt wird. Ein weiterer Vorteil ist der Ausgleich von Fertigungsungenauig- keiten beim Herstellen von Kraftstoffventilen, welche im all- gemeinen die Gemischbildung bei den direkt einspritzenden Brennkraftmaschinen negativ beeinflussen.

Vorzugsweise wird bei allen dargestellten Verfahrensbeispie- len der Kraftstoff in den Brennraum im Schichtladebetrieb bei einem Brennraumgegendruck von ca. 16 bar eingespritzt, das entspricht einem Zeitpunkt von etwa 30° Kurbelwinkel vor OT.

Diese Kraftstoffeinspritzung wird im Schichtladungsbetrieb vorgenommen, wobei im Homogenbetrieb der Brennkraftmaschine 1 die Kraftstoffeinspritzung im Ansaugtakt der Brennkraftma- schine vorgenommen werden kann. Bei den oben dargestellten Verfahrensbeispielen soll der Betriebspositionswechsel des Verschlusskörpers der Einspritzdüse 11 in weniger als 200 ysec erzielt werden.

Es ist ferner vorteilhaft, dass der Einspritzdruck der Ein- spritzdüse 11 zwischen 100 bar und 300 bar oder zwischen 150 bar und 250 bar variiert wird, wobei der aus der Einspritzdü- se 11 austretende Kraftstoffstrahl 8 kegelförmig mit einem Strahlwinkel a zwischen 70° und 100° gebildet wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Kraft- stoff/Luft-Gemisches einer direkt einspritzenden Brennkraft- maschine, mit dem ein Verschlusskörper der Kraftstoffein- spritzdüse von einer Schließposition bis zu einer Betriebspo- sition zur Einstellung eines Betriebshubes mittels einer Steuereinrichtung derart bewegt wird, dass bis zur Einstel- lung des Betriebshubes unterschiedliche Geschwindigkeiten eingestellt werden, um eine optimale Verbrennung zu ermögli- chen, und bei einer torusförmigen Wirbelbildung eine gleich- mäßige Konzentration der mit einem höheren Impuls in den Brennraum eingebrachten Kraftstoffteilchen im Randbereich des Wirbels zu ermöglichen, so dass die Bildung eines Randwirbels mit einer gleichbleibenden Symmetrie und einer gleichmäßigen Kraftstoffverteilung erzielt wird.