Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine und

Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem im Anschluss an ein Entzünden eines Kraftstoffgemischs ein Verbrennungsraum des Zylinders nachträglich mit Kraftstoff beaufschlagt wird, und bei welchem dieser nachträglich dem Verbrennungsraum zugeführte Kraftstoff während eines auf das Entzünden folgenden Ausstoßtaktes zumindest teilweise zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einen Abgasstrang ausgelassen wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine .

Die EP 1 744 022 Al beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem während eines Verbrennungstaktes, also im Anschluss an das Entzünden des Kraftstoffgemischs, in den Verbrennungsraum eines Zylinders nachträglich Kraftstoff eingespritzt wird. Dieses nachträgliche Beaufschlagen des Verbrennungsraums mit Kraftstoff, welches auch als späte Nacheinspritzung bezeichnet wird, erfolgt beispielsweise bei einem Kurbelwinkel von 60° bis 120° nach einem oberen Zündtotpunkt des Kolbens. Der nachträglich dem Verbrennungsraum zugeführte Kraftstoff wird während eines auf den Verbrennungstakt folgenden Austoßtaktes zumindest teilweise in einen Abgasstrang ausgelassen. In dem Abgasstrang steht der nachträglich zugeführte, unverbrannte Kraftstoff zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, etwa eines Dieselpartikelfilters und/oder eines

Speicherkatalysators zur Verfügung. Gemäß der EP 1 744 022 Al wird der nachträglich eingespritzte Kraftstoff lediglich einem Zylinder einer mehrere Zylinder aufweisenden Verbrennungskraftmaschine zugeführt, um einen Eintrag des Kraftstoffs in sich in dem Zylinder befindendes Motoröl zu verringern.

Als nachteilig bei einem derartigen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine ist der Umstand anzusehen, dass bei der späten Nacheinspritzung in lediglich einen Zylinder immer noch vergleichsweise viel Kraftstoff in das Motoröl eingetragen wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine und eine Verbrennungskraftmaschine zu schaffen, mittels welchem bzw. mittels welcher ein Eintrag von nachträglich dem Verbrennungsraum zugeführtem Kraftstoff in das Motoröl verringerbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, bei welchem im Anschluss an ein Entzünden eines Kraftstoffgemischs ein Verbrennungsraum eines Zylinders nachträglich mit Kraftstoff beaufschlagt wird, und bei welchem dieser nachträglich dem Verbrennungsraum zugeführte Kraftstoff während eines auf das Entzünden folgenden Austoßtaktes zumindest teilweise zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einen Abgasstrang ausgelassen wird, wird dem Verbrennungsraum der Kraftstoff während des Ausstoßtaktes zugeführt, während ein in dem

Zylinder sich bewegender Kolben eine Aufwärtsbewegung durchführt .

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der nachträglich zugeführte Kraftstoff sich besonders dann an einer Innenwand des Zylinders niederschlägt, wenn sich der Kolben in einer Abwärtsbewegung befindet, während welcher ein vergleichsweise geringer Innendruck in dem Verbrennungsraum herrscht. Durch das nachträgliche Zuführen des Kraftstoffs in den Verbrennungsraum während der Aufwärtsbewegung des Kolbens ist eine von dem nachträglich zugeführten Kraftstoff benetzbare Fläche der Innenwand des Zylinders verringert, und somit ein Vermischen des nachträglich zugeführten Kraftstoffs mit an der Innenwand des Zylinders sich befindendem Motoröl erschwert.

Dadurch kann in vorteilhafter Weise eine Verschmutzung und/oder eine Verdünnung des Motoröls in einer Motorölwanne der Verbrennungskraftmaschine infolge des Eintrags des nachträglich zugeführten Kraftstoffs verringert werden. Durch eine Verringerung des Eintrags von nachträglich dem Verbrennungsraum zugeführtem Kraftstoff in das Motoröl ist ein geringerer technischer Aufwand für Maßnahmen zum Entfernen des Kraftstoffs aus dem Motoröl zu betreiben. Zudem ist eine nachteilige Verdünnung des Motoröls, welche Schmiereigenschaften des Motoröls negativ beeinflusst, verringerbar.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Kraftstoff während des Ausstoßtaktes dem Verbrennungsraum nachträglich bei einem Kurbelwinkel von 340° nach einem oberen Zündtotpunkt (Zünd-OT) des Kolbens zugeführt. Der Kolben befindet sich somit kurz vor einem überschneidungs-OT, sodass der nachträglich zugeführte Kraftstoff besonders wirksam in einer Mulde des Kolbens auffangbar ist. Dadurch ist besonders weitgehend vermeidbar, dass der nachträglich

zugeführte Kraftstoff die Innenwand des Zylinders erreichen und sich dort mit Motoröl mischen kann.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere selbstzündende Verbrennungskraftmaschine, mit einer Einspritzeinrichtung gelöst, mittels welcher ein Verbrennungsraum eines Zylinders im Anschluss an ein Entzünden eines Kraftstoffgemischs nachträglich mit Kraftstoff beaufschlagbar ist, wobei der Kraftstoff zumindest teilweise mittels eines Auslasses zum Regenerieren einer Abgasnachbehandlungseinrichtung in einen Abgasstrang auslassbar ist, wobei eine der Einspritzeinrichtung zugeordnete Steuereinheit vorgesehen ist, mittels welcher ein innerhalb eines Ausstoßtaktes liegender Einspritzzeitpunkt vorgebbar ist, und wobei in dem Einspritzzeitpunkt ein in dem Zylinder bewegbarer Kolben während einer Aufwärtsbewegung mit dem nachträglich dem Verbrennungsraum zugeführten Kraftstoff beaufschlagbar ist.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile gelten auch für die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale und Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.

Diese zeigt stark schematisiert eine Abfolge von Takten einer selbst zündenden Verbrennungskraftmaschine .

Im Laufe eines in der Figur schematisch gezeigten Arbeitsspiels 10 einer selbstzündenden, mit Diesel betriebenen, Verbrennungskraftmaschine erfolgt ein Entzünden 12 eines Kraftstoffgemischs in einem Verbrennungsraum eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine kurz bevor oder unmittelbar nachdem ein Kolben des Zylinders einen oberen

Zündtotpunkt 14 (Zünd-OT) erreicht hat. In einem Arbeitstakt bzw. Verbrennungstakt erfolgt eine Abwärtsbewegung des Kolbens .

Ein öffnungszeitpunkt 16, zu welchem wenigstens ein Auslassventil des Zylinders in eine Offenstellung überführt wird, liegt gemäß der Figur kurz vor einem unteren Totpunkt 18 des Kolbens. Mit dem öffnungszeitpunkt 16 des wenigstens einen Auslassventils beginnt ein Ausstoßtakt 20, welcher bis zum Schließen 22 des wenigstens einen Auslassventils andauert. Das Schließen 22 des Auslassventils erfolgt vorliegend nach einem Erreichen eines überschneidungs-OT 24, welcher auch als Gaswechsel-OT bezeichnet wird.

Vor dem Erreichen des überschneidungs-OT 24 erfolgt gemäß der Figur ein öffnen 26 wenigstens eines Einlassventils des Zylinders. Eine überschneidungsphase, in welcher das wenigstens eine Einlassventil des Zylinders und gleichzeitig das wenigstens eine Auslassventil des Zylinders in eine Offenstellung überführt sind, ist also durch das öffnen 26 des Einlassventils und durch das Schließen 22 des Auslassventils abgrenzbar.

Mit dem öffnen 26 des Einlassventils beginnt ein Ansaugtakt 28 des Arbeitsspiels 10. Der Ansaugtakt 28 dauert an, bis nach einem überschreiten des unteren Totpunkts 18 ein Schließen 30 des wenigstens einen Einlassventils erfolgt. Eine Aufwärtsbewegung des Kolbens in dem Zylinder führt nach dem Schließen 30 des wenigstens einen Einlassventils in bekannter Weise zu einem Verdichten des Kraftstoffgemischs, wobei kurz vor oder kurz nach einem erneuten Erreichen des oberen Zündtotpunkts 14 ein erneutes Entzünden 12 des Kraftstoffgemischs erfolgt.

Während der Kolben nach dem Erreichen des unteren Totpunkts 18 und vor dem Erreichen des überschneidungs-OT 24 eine Aufwärtsbewegung durchführt, wird vorliegend dem

Verbrennungsraum nachträglich Dieselkraftstoff zugeführt, welcher bei geöffnetem Auslassventil in einen Abgasstrang auslassbar ist.

In dem Abgasstrang steht der nachträglich zugeführte Dieselkraftstoff zum Regenerieren wenigstens einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, etwa eines Dieselpartikelfilters und/oder eines Speicherkatalysators, zur Verfügung.

Wird dem Verbrennungsraum des Zylinders der nachträglich zugeführte Dieselkraftstoff kurz vor dem bzw. am überschneidungs-OT 24, etwa bei einem Kurbelwinkel von 300° bis 360°, insbesondere von 335° bis 345° nach dem oberen Zündtotpunkt 14 zugeführt, so liegt in dem Verbrennungsraum besonders gut aufbereiteter Dieselkraftstoff vor. Der besonders gut aufbereitete Dieselkraftstoff ist besonders effizient in den Abgasstrang auslassbar und zum Regenerieren der Abgasnachbehandlungseinrichtung nutzbar.

Insbesondere kann, wie in der Figur beispielhaft gezeigt, ein innerhalb des Ausstoßtaktes 20 liegender Einspritzzeitpunkt 32 bei einem Kurbelwinkel von 340° nach dem oberen Zündtotpunkt 14 liegen. Zu diesem Einspritzzeitpunkt 32 befindet sich der Kolben kurz vor dem überschneidungs-OT 24. Der Kolben kann bei diesem Kurbelwinkel den nachträglich zugeführten Dieselkraftstoff besonders gut in einer vom Verbrennungsraum betrachtet konkav gewölbten Mulde auffangen und so verhindern, dass der nachträglich zugeführte Dieselkraftstoff eine Innenwand des Zylinders erreicht. Dadurch ist ein Eintrag des Dieselkraftstoffs in das Motoröl der Verbrennungskraftmaschine durch Benetzen der Innenwand des Zylinders und Vermischen mit auf der Innenwand des Zylinders sich befindendem Motoröl minimiert.

Zum Vorgeben des innerhalb des Ausstoßtaktes 20 liegenden Einspritzzeitpunkts 32 kann eine Steuereinheit oder

dergleichen vorgesehen sein, welche einer

Einspritzeinrichtung zum Zuführen des Dieselkraftstoffs in den Verbrennungsraum des Zylinders dient. Der Steuereinheit sind die Aufwärtsbewegung des Kolbens und insbesondere der zugehörige Kurbelwinkel bei der Aufwärtsbewegung kommunizierbar, sodass der Einspritzzeitpunkt 32 der Einspritzeinrichtung durch die Steuereinheit besonders genau vorgebbar ist.