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Title:
METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WHICH COMPRISES A COMBUSTION CHAMBER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/000859
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an internal combustion engine (1) which comprises a combustion chamber (2) and which has a first and a second operating state between which the internal combustion engine (1) can be switched, comprising the following steps: a) main ignition, in particular spark ignition of a fuel/air mixture present in the combustion chamber (2), b) subsequent injection of a predetermined quantity of fuel into the combustion chamber (2), c) post-ignition of the fuel injected subsequently into the combustion chamber (2), wherein the steps b) and c) are carried out only in the second operating state.

Inventors:
DIELER TORSTEN (DE)
HAASE DIRK (DE)
HERWEG RUEDIGER (DE)
Application Number:
PCT/EP2013/001707
Publication Date:
January 03, 2014
Filing Date:
June 11, 2013
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER AG (DE)
International Classes:
F02D41/40; F02D41/02
Foreign References:
DE19930086A12001-01-18
DE102010032431A12011-04-21
DE19851811A11999-10-14
DE19746519A11999-04-29
DE102010032431A12011-04-21
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Claims:
Patentansprüche

1. Betriebsverfahren einer einen Brennraum (2) umfassenden Brennkraftmaschine (1 ) mit einem ersten (I) und einem zweiten (II) Betriebszustand, zwischen welchen die Brennkraftmaschine (1 ) umschaltbar ist,

umfassend die folgenden Schritte:

a) Hauptzünden, insbesondere Fremdzünden, eines im Brennraum (2) vorliegenden Kraftstoff-Luft-Gemisches,

b) Nachträgliches Einspritzen einer vorbestimmten Menge von Kraftstoff in den Brennraum (2),

c) Nachzünden des in den Brennraum (2) nachträglich eingespritzten Kraftstoffs, wobei die Schritte b) und c) nur im zweiten Betriebszustand (II) durchgeführt werden,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Durchführung der Schritte b) und c) im Wesentlichen während eines Zeitraums (18) erfolgt, in welchem sowohl ein Einlassventil (6) zum Zuführen von Luft in den Brennraum (2) als auch ein Auslassventil (7) zum Abführen von im Brennraum (2) erzeugten Abgas wenigstens teilweise geöffnet ist und ein positives Spülgefälle vorherrscht.

2. Betriebsverfahren einer einen Brennraum (2) umfassenden Brennkraftmaschine (1 ) mit einem ersten (I) und einem zweiten (II) Betriebszustand, zwischen welchen die Brennkraftmaschine (1 ) umschaltbar ist,

umfassend die folgenden Schritte:

a) Hauptzünden, insbesondere Fremdzünden, eines im Brennraum (2) vorliegenden Kraftstoff-Luft-Gemisches,

b) Nachträgliches Einspritzen einer vorbestimmten Menge von Kraftstoff in den Brennraum (2),

c) Nachzünden des in den Brennraum (2) nachträglich eingespritzten Kraftstoffs, wobei die Schritte b) und c) nur im zweiten Betriebszustand (II) durchgeführt werden,

dadurch gekennzeichnet,

dass nach dem Hauptzünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches gemäß dem Schritt a) eine Rest Luftmenge im Brennraum (2) verbleibt und im Schritt b) nachträglich die vorbestimmte Menge von Kraftstoff in den Brennraum (2) eingespritzt wird und im Schritt c) die Rest Luftmenge zumindest teilweise verbrannt wird.

3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Durchführung der Schritte b) und c) im Wesentlichen während eines Zeitraums (19) erfolgt, in welchem ein Kolben (3) sich aufgrund des Hauptzündens gemäß Schritt a) in Richtung seines unteren Totpunkts (23) bewegt.

4. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Betriebsverfahren betriebsmäßig periodisch wiederholt wird, wobei eine Periode (1 1 ) einen ersten Periodenzeitraum (12), in welchem sich die

Brennkraftmaschine (1 ) im ersten (I) Betriebszustand befindet, und einen zweiten Periodenzeitraum (13), in welchem sich die Brennkraftmaschine (1 ) im zweiten (II) Betriebszustand befindet, aufweist, wobei der erste Periodenzeitraum (12) gleich dem zweiten Periodenzeitraum (13) ist oder der erste Periodenzeitraum (12) größer als der zweite Periodenzeitraum (13) ist oder der erste Periodenzeitraum (12) kleiner als der zweite Periodenzeitraum (13) ist.

5. Betriebsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Brennkraftmaschine (1 ) ferner ein dem Brennraum (2) nachgeschaltetes Abgassystem mit einem Abgas-Katalysator (9) zum Reinigen von in dem

Brennraum (2) erzeugten Abgas umfasst, wobei die Brennkraftmaschine (1 ) betriebsmäßig in Abhängigkeit von einer Abgas-Temperatur (TAbgas) des in dem Abgas-Katalysator (9) aufgenommenen Abgases in den ersten (I) oder zweiten (II) Betriebszustand umgeschaltet wird.

6. Betriebsverfahren nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet,

dass die Brennkraftmaschine (1 ) in den ersten (I) Betriebszustand umgeschaltet wird, wenn die Abgas-Temperatur einen ersten vorbestimmten Temperatur- Schwellwert (Si) überschreitet, und in den zweiten (II) Betriebszustand

umgeschaltet wird, wenn die Temperatur des in dem Fahrzeug-Katalysator (9) aufgenommenen Abgases einen zweiten Temperatur-Schwellwert (S2)

unterschreitet.

7. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet,

dass das Nachzünden gemäß Schritt c) derart zeitlich versetzt zu dem

nachträglichen Einspritzen gemäß Schritt b) erfolgt, dass eine Dauer des zeitlichen Versatzes in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Parameter festgelegt oder festlegbar ist:

- Sauerstoffgehalt in einem von der Brennkraftmaschine (1 ) erzeugten Abgas

- Luftgehalt in einem von der Brennkraftmaschine (1 ) erzeugten Abgas

- Motorlast oder/und momentane Drehzahl der Brennkraftmaschine (1 )

- Schichtungsgrad oder/und Homogenisierung des von der Brennkraftmaschine (1 ) erzeugten Abgases.

8. Brennkraftmaschine (1 ) mit einem ersten (I) und einem zweiten (II) Betriebszustand, zwischen welchen die Brennkraftmaschine zur Anwendung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche umschaltbar ist, umfassend:

- einen Brennraum (2),

- ein Einlassventil (6) zum Zuführen von Luft in den Brennraum (1 ),

- ein Auslassventil (7) zum Abführen von Abgasen aus dem Brennraum (2),

- eine Einspritzanlage zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum (2), wobei die Einspritzanlage nach einem Hauptzünden eines im Brennraum

vorliegenden Kraftstoff-Luft-Gemisches ein optionales nachträgliches Einspritzens einer vorbestimmten Menge von Kraftstoff in den Brennraum (2) ermöglicht und dem nachträglichen Einspritzen folgenden optionalen Nachzünden des in den Brennraum (2) eingebrachten Kraftstoffs eine im Brennraum (2) vorhandene Luftmenge verbrannt wird, dadurch gekennzeichnet,

dass das optionale nachträgliche Einspritzen und das nachträgliche optionale Nachzünden nur im zweiten Betriebszustand (II) erfolgen.

Description:
Betriebsverfahren einer einen Brennraum umfassenden Brennkraftmaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft Betriebsverfahren einer einen Brennraum umfassenden Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2. Des Weiteren betrifft die Erfindung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 eine Brennkraftmaschine mit einem ersten und einem zweiten Betriebszustand, zwischen welchen die

Brennkraftmaschine zur Anwendung der erfindungsgemäßen Betriebsverfahren umschaltbar ist.

Aus der DE 10 2010 032 431 A1 ist ein Betriebsverfahren zum Betreiben einer

Brennkraftmaschine bekannt, gemäß welchem ein in einem Brennraum der

Brennkraftmaschine eingespritztes mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zunächst

fremdgezündet wird. Eine nach dem Fremdzünden in dem Brennraum verbleibende Rest- Luftmenge wird durch nachträgliches Einspritzen einer vorbestimmten Menge an

Kraftstoff und durch Nachzünden dieses nachträglich eingespritzten Kraftstoffs nachträglich wenigstens teilweise verbrannt. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass ein der Brennkraftmaschine zur Abgasbehandlung nachgeschalteter Fahrzeug- Katalysator, insbesondere während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine, besonders schnell aufgewärmt wird, so dass der Katalysator besonders schnell seine bevorzugte Betriebstemperatur erreicht, bei welcher er von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas auf effektive Art und Weise reinigen kann.

Herkömmliche Betriebsverfahren für Brennkraftmaschinen weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie insbesondere in Bezug auf verschiedene Betriebsbedingungen von

Fahrzeug-Komponenten wie beispielsweise einem Abgas-Turbolader oder einem Abgas- Katalysator, die mit der Brennkraftmaschine in Wirkverbindung stehen, nicht flexibel genug ausgestaltet sind, um auf Veränderungen in den Betriebsbedingungen solcher Fahrzeug-Komponenten zu reagieren.

Unter herkömmlichen Betriebsverfahren können beispielsweise ein HCCI-Verbrennung oder Raumzündverbrennung (RZV), eine geschichtete oder teilgeschichtete Brennverfahren (DES, HOS), ein homogenes Brennverfahren oder auch eine NOx-arme Verbrennung (NAV) für direkteinspritzende Brennkraftmaschinen gemeint sein.

Diese Brennverfahren weisen zum Teil einen Luftüberschuss im Brennraum auf. Unter Anderem führt der Luftüberschuss im Brennraum insbesondere bei niedrigen Drehzahlen zu niedriger Enthalpie im Abgas bzw. im Abgasmassenstrom, so dass eine

Abgasturboaufladung wenig Wirkung zeigt, wodurch sich nur ein geringes Drehmoment und damit ein schlechtes Dynamikverhalten einstellt.

Unter Betriebsbedingung kann auch eine optimale Betriebstemperatur eines Abgas- Katalysators der Brennkraftmaschine gemeint sein, die beispielsweise nach einem längeren Ruhezustand der Brennkraftmaschine nicht ausreichend hoch ist, um ein effektives Reinigen der dem Abgas-Katalysator zugeführten Abgase sicherzustellen.

Insbesondere bei hubraumkleinen Brennkraftmaschinen führt eine niedrige Abgas- Enthalpie bei niedrigen Drehzahlen zu Nachteilen bezüglich des Dynamikverhaltens der Brennkraftmaschine und der Betriebstemperatur des Abgas-Katalysators. Downsizing, das zu hubraumkleineren Brennkraftmaschine führt, wird betrieben, um den C0 2 -Ausstoß insgesamt zu verringern. Hubraumkleine Brennkraftmaschinen weisen eine geringere absolute Reibleistung gegenüber hubraumgrößeren Brennkraftmaschinen auf, so dass, insbesondere in Kombination mit einer Aufladung der Brennkraftmaschine, der

Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann, wodurch die C0 2 -Emissionen sinken.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Ausführungsform bereitzustellen, bei der die oben genannten Nachteile beseitigt oder wenigstens verringert sind.

Die genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß den unabhängigen

Ansprüchen 1 und 2 sowie durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 8. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren einer einen Brennraum umfassenden Brennkraftmaschine weist die Brennkraftmaschine einen ersten und einen zweiten Betriebszustand auf, zwischen welchen sie umschaltbar ist.

Für den Fall, dass die Brennkraftmaschine sich in dem ersten Betriebszustand befindet, umfasst das erfindungsgemäße Betriebsverfahren den Schritt a) des Hauptzündens eines im Brennraum vorliegenden Kraftstoff-Luft-Gemisches. Die nachfolgend zu erläuternden Verfahrensschritte b) und c) werden in dem ersten Betriebszustand nicht ausgeführt.

Für den Fall, dass die Brennkraftmaschine sich in zweiten Betriebszustand befindet, werden gemäß dem erfindungsgemäßen Betriebsverfahren zusätzlich zu dem

Hauptzünden gemäß Schritt a) noch zusätzlich die Schritte b) des nachträglichen

Einspritzens einer vorbestimmten Menge von Kraftstoff in den Brennraum, sowie c) des Nachzündens des in den Brennraum nachträglich eingespritzten Kraftstoffs ausgeführt.

Das Umschalten der Brennkraftmaschine von dem ersten in den zweiten Betriebszustand und umgekehrt kann dabei in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern,

beispielsweise in Abhängigkeit von einer Betriebsbedingung einer mit der

Brennkraftmaschine in Wirkverbindung stehenden Fahrzeug-Komponente, erfolgen.

Das erfindungsgemäße Betriebsverfahren in dem ersten Betriebszustand der

Brennkraftmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftstoffverbrauch der

Brennkraftmaschine für die Durchführung des Betriebsverfahrens relativ gering ist, da nur bei der Hauptzündung gemäß Schritt a) Kraftstoff verbraucht wird.

Allerdings kann in dem ersten Betriebszustand von der Brennkraftmaschine auch in Verbindung mit einem der Brennkraftmaschine nachgeschalteten Abgas-Turbolader bei niedriger Motordrehzahl nur ein relativ geringes Drehmoment erzeugt werden, da die Turbine des Abgas-Turboladers aufgrund des sogenannten "Turbolochs" bei niedriger Motordrehzahl keine hohe Turbinen-Leistung erzeugen kann.

Durch ein Umschalten der Brennkraftmaschine in den zweiten Betriebszustand wird aufgrund des damit verbundenen nachträglichen Einspritzens von Kraftstoff und dessen Nachzünden in dem Brennraum gemäß den Verfahrensschritten b) und c) aufgrund der damit verbundenen Zusatzverbrennung eine zusätzliche Abgasmenge mit einer zusätzlichen Abgas-Enthalpie erzeugt. Gleichzeitig wird eine Abgas-Temperatur des Abgases erhöht.

Die zusätzliche Abgas-Enthalpie kann von einem der Brennkraftmaschine

nachgeschalteten Abgas-Turbolader zur Erzeugung einer zusätzlichen Turbinenleistung genutzt werden, so dass sich letztlich das von der Brennkraftmaschine gelieferte Gesamt- Drehmoment erhöht. Es kann auch von dem ersten in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet werden, wenn während einer Warmlaufphase der Brennkraftmaschine ein der Brennkraftmaschine nachgeschalteter Fahrzeug-Katalysator seine optimale Betriebstemperatur zur Reinigung von Abgas möglichst schnell erreichen soll. Nach Erreichen der optimalen

Betriebstemperatur des Fahrzeug-Katalysators kann die Brennkraftmaschine wieder in den ersten Betriebszustand zurückgeschaltet werden, um den Kraftstoffverbrauch zu senken.

Erfindungsgemäß kann zur Sicherstellung der Erzeugung einer besonders großen Menge an zusätzlicher Abgas-Enthalpie die Durchführung der Schritte b) bzw. c) im

Wesentlichen während eines Zeitraums erfolgen, in welchem sowohl ein Einlassventil zum Zuführen von Luft in den Brennraum als auch ein Auslassventil zum Abführen von im Brennraum erzeugten Abgas wenigstens teilweise geöffnet ist und ein positives

Spülgefälle vorherrscht. Die gleichzeitige wenigstens teilweise Öffnung von Einlassventil und Auslassventil in Verbindung mit einem positiven Druckgefälle zwischen einer Luftzuführungsleitung zum Zuführen von Luft in den Brennraum und einer Abgasleitung zum Abführen von im Brennraum erzeugtem Abgas der Brennkraftmaschine, führt quasi zu einer„Durchspülung" des Brennraums mit Luft. Auf diese Weise wird nach der Durchführung des erfindungsgemäßen Schritts a) des Hauptzündens eine besonders große Luftmenge in den Brennraum eingebracht, welche dann für das nachträgliche Einspritzen und Nachzünden gemäß den erfindungsgemäßen Schritten b) und c) zur Verfügung steht.

In einem alternativen erfindungsgemäßen Betriebsverfahren kann nach dem

Hauptzünden des Kraftstoff-Luft-Gemisches gemäß dem Schritt a) eine Rest Luftmenge im Brennraum verbleiben und im Schritt b) nachträglich die vorbestimmte Menge von Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden und im Schritt c) die Rest Luftmenge zumindest teilweise verbrannt werden. Vorteilhafterweise kann dieses alternative

Betriebsverfahren insbesondere bei mageren Kraftstoff-Luft-Gemischen angewendet werden, so dass nach dem Hauptzünden die Rest Luftmenge im Brennraum verbleibt, wodurch die im Brennraum vorliegende Luft effektiv genutzt wird. Vorzugsweise erfolgt die Durchführung der Schritte b) und c) im Wesentlichen während eines Zeitraums, in welchem ein Kolben sich aufgrund des Hauptzündens gemäß Schritt a) in Richtung seines unteren Totpunkts bewegt.

Vorzugsweise wird das Betriebsverfahren betriebsmäßig periodisch wiederholt, wobei eine Periode einen ersten Periodenzeitraum, in welchem sich die Brennkraftmaschine im ersten Betriebszustand befindet, und einen zweiten Periodenzeitraum, in welchem sich die Brennkraftmaschine im zweiten Betriebszustand befindet, aufweist, wobei der erste Periodenzeitraum gleich dem zweiten Periodenzeitraum ist oder alternativ dazu der erste Periodenzeitraum größer als der zweite Periodenzeitraum ist oder alternativ dazu der erste Periodenzeitraum kleiner als der zweite Periodenzeitraum ist.

Dies ermöglicht es, durch geeignete Wahl der Dauer des ersten bzw. zweiten

Periodenzeitraums, insbesondere relativ zueinander, eine zusätzlich Menge an Abgas und damit verbunden eine zusätzliche Abgasenthalpie aufgrund der zusätzlichen erfindungsgemäßen Schritte b) und c) des nachträglichen Einspritzens bzw.

Nachzündens von Kraftstoff zu erzeugen, wobei sich die Menge des zusätzlichen

Abgases durch geeignete Wahl des ersten und zweiten Periodenzeitraums einstellen lässt. Entsprechendes gilt für eine mit den zusätzlichen Schritten b) und c) verbundene Erhöhung der Temperatur des in der Brennkraftmaschine erzeugten Abgases.

In einer weiterbildenden Ausführungsform umfasst die Brennkraftmaschine ferner ein dem Brennraum nachgeschaltetes Abgassystem mit einem Abgas-Katalysator zum Reinigen von in dem Brennraum erzeugten Abgas, wobei die Brennkraftmaschine betriebsmäßig in Abhängigkeit von einer Abgas-Temperatur des in dem Abgas- Katalysator aufgenommenen Abgases in den ersten oder zweiten Betriebszustand umgeschaltet wird. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die von der Abgas- Temperatur abhängende Betriebstemperatur des Abgas-Katalysators in einem

Temperaturbereich gehalten werden kann, in dem der Abgas-Katalysator das in dem Brennraum der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas auf besonders effektive Weise reinigt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Brennkraftmaschine in den ersten Betriebszustand umgeschaltet, wenn die Abgas-Temperatur einen ersten vorbestimmten Temperatur-Schwellwert überschreitet und in den zweiten Betriebszustand umgeschaltet, wenn die Abgas-Temperatur einen zweiten Temperatur-Schwellwert unterschreitet. Auf diese Weise kann die von der Abgas-Temperatur abhängende Betriebstemperatur des Abgas-Katalysators in einem vorbestimmten Temperatur-Intervall gehalten werden, in welchem der Abgas-Katalysator das aufgenommene Abgas besonders effektiv reinigt. Vorzugsweise erfolgt das Nachzünden gemäß Schritt c) derart zeitlich versetzt zu dem nachträglichen Einspritzen gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, derart, dass eine Dauer des zeitlichen Versatzes in Abhängigkeit von einem oder mehreren der folgenden Parameter festgelegt oder festlegbar ist:

- Sauerstoffgehalt in dem von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgas,

- Luftgehalt in dem von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgas,

- Motorlast oder/und momentane Drehzahl der Brennkraftmaschine,

- Schichtungsgrad oder/und Homogenisierung des von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgases.

Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine mit einem ersten und einem zweiten Betriebszustand, zwischen welchen die Brennkraftmaschine zur Anwendung eines Verfahrens mit einem oder mehreren der oben genannten Merkmale umschaltbar ist.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und auch die noch nachstehend erwähnten Merkmale im Rahmen der Ausführbarkeit nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Weitere wichtige Merkmale, Vorteile und Gesichtspunkte der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, aus den Zeichnungen und aus dem zugehörigen nachfolgenden Beschreibungsteil, in dem bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert werden.

Dabei zeigen, jeweils schematisch:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens, Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens und Fig. 4 ein Zustandsdiagramm für verschiedene Komponenten der Brennkraftmaschine bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.

In der Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit 1 bezeichnet. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Brennraum 2 auf, in welchem ein Kolben 3 zwischen einem oberen und einem unteren Totpunkt translatorisch bewegbar angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Luftzuführungsleitung 4 zum Zuführen von Luft in den Brennraum 2, sowie eine Abgasleitung 5 zum Abführen von in dem Brennraum 2 erzeugtem Abgas. Die Brennkraftmaschine 1 kann auch eine Einspritzanlage zum

Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum 2 umfassen. Die Einspritzanlage kann eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Einspritzens von Kraftstoff in den Brennraum 2 aufweisen. Des Weiteren kann die Brennkraftmaschine 1 auch eine Zündvorrichtung für ein im Brennraum 2 gebildetes Gemisch aus Luft und Kraftstoff aufweisen. Denkbar sind konventionelle Zündvorrichtungen mit Ein-Funken-Zündsystemen, Mehrfunken-,

Hochfrequenz- oder Coronazündsysteme, sowie Laserzündsysteme oder Zündung mittels eine Glühstiftes. Auch die Zündvorrichtung kann eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Zündung von Kraftstoff in den Brennraum 2 aufweisen.

Die dem Brennraum 2 über die Luftzuführungsleitung 4 zuführbare Menge an Luft kann mittels eines zwischen einer offenen und geschlossenen Position beweglichen

Einlassventils 6 eingestellt werden. Entsprechend kann die Menge an aus dem

Brennraum 2 über die Abgasleitung 5 abzuführenden Abgas mittels eines zwischen einer offenen und geschlossenen Position beweglichen Auslassventils 7 eingestellt werden. Es ist auch denkbar einen variablen Ventiltrieb vorzusehen, der es erlaubt, die Phasenlage und/oder Öffnungsdauer und/oder Hubhöhe des Einlassventils 6 und Auslassventils 7 frei einzustellen.

Weiterhin kann ein Abgas-Turbolader 8 mit der Abgasleitung 5 in Fluidverbindung stehen. Der Abgas-Turbolader 8 kann eine Abgas-Turbine aufweisen, die die Abgasenthalpie des in dem Brennraum 2 erzeugten Abgases nutzt, um einen in der Luftzuführungsleitung 4 angeordneten Verdichter (in der Fig. 1 nicht gezeigt) des Abgas-Turboladers zur

Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine 1 auf herkömmliche Art und Weise anzutreiben.

Des Weiteren kann die Brennkraftmaschine 1 einen Abgas-Katalysator 9 umfassen, welcher mit dem Abgas-Turbolader 8, oder, falls die Brennkraftmaschine keinen Abgas- Turbolader 8 aufweist, direkt mit der Abgasleitung 5 in Fluidverbindung steht. Mittels des Abgas-Katalysators 9 kann das in dem Brennraum 2 erzeugte Abgas nachbehandelt und gereinigt werden.

Die Brennkraftmaschine 1 kann auch eine Vorrichtung aufweisen, die es erlaubt die Verdichtung variabel einzustellen. Solche Vorrichtungen sind auch unter der Bezeichnung VCR (variable compression ratio) bekannt. In der Darstellung der Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für einen zeitlichen Verlauf des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens dargestellt. Wie aus der Darstellung der Fig. 2 ersichtlich wird die Brennkraftmaschine 1 betriebsmäßig periodisch zwischen dem ersten (I) und zweiten (II) Betriebszustand umgeschaltet. Die Brennkraftmaschine 1 befindet sich also während des Periodenzeitraums 12 einer Periode 1 1 in dem ersten (I) Betriebszustand und während des Periodenzeitraums 13 der Periode 1 1 in dem zweiten (II) Betriebszustand. Der erste Periodenzeitraum 12 kann dabei wie in der Fig. 2 gezeigt zeitlich gleich dem zweiten Periodenzeitraum 13 sein, in Varianten ist es aber

selbstverständlich auch möglich, dass der erste Periodenzeitraum 12 größer bzw. länger als der zweite Periodenzeitraum 13 ist oder umgekehrt.

Durch eine geeignete Festlegung der ersten und zweiten Periodenzeiträume 12, 13, in welchen sich die Brennkraftmaschine 1 in dem ersten bzw. zweiten Betriebszustand befindet, kann sowohl eine Abgas-Temperatur des in dem Brennraum 2 der

Brennkraftmaschine 1 erzeugten Abgases als auch die mittels des gemäß den

Verfahrensschritten b) und c) des nachträglichen Einspritzens und Nachzündens erzeugte zusätzliche Menge an Abgasenthalpie auf flexible Art und Weise eingestellt und korrigiert werden.

Dazu kann die Dauer der Periode 1 1 bzw. der Periodenzeiträume 12 und 13 jederzeit in Abhängigkeit von externen Parametern, wie beispielsweise einer Betriebsbedingung des Abgas-Turboladers 8 oder des Abgas-Katalysators 9, angepasst und verändert werden.

In der Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf 10' der Betriebszustände des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens für die Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten

Ausführungsbeispiel gezeigt, in welchem die Brennkraftmaschine 1 betriebsmäßig in Abhängigkeit von der Abgas-Temperatur T Abga s des in dem Abgas-Katalysator 9 (vgl. Fig. 1 ) aufgenommenen Abgases von dem ersten in den zweiten Betriebszustand und umgekehrt umgeschaltet wird.

Die Umschaltung der Brennkraftmaschine 1 von dem zweiten (I I) in den ersten

Betriebszustand (I) erfolgt dabei dann, wenn die Abgas-Temperatur T A b g as einen ersten vorbestimmten Temperatur-Schwellwert Si überschreitet. Entsprechend erfolgt eine Umschaltung von dem ersten (I) in den zweiten (II) Betriebszustand, wenn die Abgas- Temperatur T A bgas einen zweiten Temperatur-Schwellwert S 2 unterschreitet. Die

Umschaltung der Betriebszustände in Abhängigkeit von den Temperatur-Schwellwerten SL S 2 ist in der Fig. 3 anhand des Graphen 13 dargestellt. Auf diese Weise kann beispielsweise sichergestellt werden, dass die Temperatur des Abgases T A bgas und damit auch die von dieser abhängende Betriebstemperatur des der Brennkraftmaschine 1 nachgeschalteten Abgas-Katalysators 9 innerhalb eines vorbestimmten Temperatur-Intervalls verbleibt, in welchem der Abgas-Katalysator 9 das in den Brennraum 2 der Brennkraftmaschine 1 erzeugte Abgas am effektivsten reinigt.

In der Darstellung der Fig. 4 ist nun eine bevorzugte Variante des Ausführungsbeispiels gezeigt, in welcher die Durchführung der Schritte b) oder/und c) des erfindungsgemäßen nachträglichen Einspritzens bzw. Nachzündens während eines Zeitraums erfolgt, in welchem sowohl das Einlassventil 6 als auch das Auslassventil 7 wenigstens teilweise geöffnet sind. Dieser Sachverhalt wird aus der Darstellung der Fig. 4 deutlich, in welcher ein zeitlicher Verlauf 15 eines Öffnungsgrades des Auslassventils 7 und ein zeitlicher Verlauf 16 eines Öffnungsgrades des Einlassventils 6 dargestellt ist.

Der zeitliche Verlauf des Drucks im Brennraum 2 im Verbrennungsbetrieb der

Brennkraftmaschine 1 ist in der Fig. 4 mit 17 bezeichnet, wobei zusätzlich der obere Totpunkt (OT) des Kolbens 3, in welchem der Brennraum 2 ein minimales Volumen aufweist, mit 22 bezeichnet ist, während der untere Totpunkt (UT) des Kolbens 3, in welchem der Brennraum 2 ein maximales Volumen aufweist, mit 23 bezeichnet ist. Der obere Totpunkt 22 und der untere Totpunkt 23 sind in der Fig. 4 exemplarisch aufgezeigt. Je nach Betriebspunkt einer Brennkraftmaschine können der Öffnungsgrad der Ventile 6 und 7 und/oder der Druckverlauf 17 im Brennraum 2 hierzu variieren. Die Öffnungsgrade der Ventile können durch den variablen Ventilbetrieb beeinflusst werden, die auch einen Einfluss auf den Druckverlauf 17 im Brennraum 2 haben. Der Druckverlauf 17 kann auch durch die variable Verdichtung (VCR) beeinflusst werden, indem beispielsweise bei niedrigen Lasten die Verdichtung erhöht wird, so dass eine verbesserte Umsetzung des eingespritzten Kraftstoffs erfolgt, wodurch der Kraftstoffverbrauch sinkt und weniger C02 ausgestoßen wird. Des Weiteren kann eine Drosselklappe bzw. ein Drosselorgan in Luftzuführungsleitung 4 vorgesehen werden, um die zuführbare Menge an Luft und somit die zur Verbrennung zur Verfügung stehende Luft im Brennraum 2 zusätzlich zu steuern.

Der maximale Hub des Auslassventils 7 ist mit 20 bezeichnet, der maximale Hub des Einlassventils 6 ist mit 21 bezeichnet. Ein bevorzugter Zeitraum für die Durchführung der Schritte b) oder/und c), in welchem also sowohl das Einlassventil 6 als auch das

Auslassventil 7 wenigstens teilweise geöffnet ist, ist in der Darstellung der Fig. 4 mit 18 bezeichnet. In diese Überschneidungsphase kommt es bei einem positiven Spülgefälle zu einem„Durchspülen" bzw.„Scavenging" des Brennraums 2 mit Luft. Vorteilhafterweise kann mit einer zusätzlichen Einspritzung bzw. Nacheinspritzung von Kraftstoff während der Ventilüberschneidungsphase der Sauerstoffgehalt im Abgas reduziert werden, so dass die Brennkraftmaschine im Hauptwärmeumsatzpunkt um den oberen Totpunkt 23 ' wirkungsgradoptimal, d.h. in der Regel mit niedrigen Abgastemperaturen, betrieben werden kann, wodurch der Kraftstoffverbrauch sinkt und gleichzeitig eine hohe

Abgastemperatur in Verbindung mit einem hohen Abgasvolumenstrom erreicht werden kann. Des Weiteren kann der Katalysator vor einer zu starken Oxidation durch den Luftanteil im Abgas geschützt werden. Ein zu hoher Luftanteil im Abgas würde zu einer Temperaturerhöhung im Katalysator führen, die letztendlich zur Zerstörung des

Katalysators führt.

In einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels können wie aus der Fig. 4 ersichtlich die erfindungsgemäßen Schritte b) und c) des nachträglichen Einspritzens bzw.

Nachzündens auch in dem mit 19 bezeichneten Zeitraum erfolgen, in welchem der Kolben 3 sich aufgrund des Hauptzündens gemäß Schritt a) in Richtung des unteren Totpunkts 23 bewegt oder/und das Auslassventil 7 bereits teilweise geöffnet ist (vgl. Öffnungsgrad 15 des Auslassventils).

Es ist auch denkbar, in der Abgasleitung 5 eine weitere Zündquelle, neben der

Zündquelle für den Brennraum 2, vorzusehen. Diese kann sich von der Zündquelle für den Brennraum 2 unterscheiden. Hierbei kann die weitere Zündquelle jeden Zylinder, jeweils einer Zylinderbank oder nach der Zusammenführung zweier oder mehrerer Zylinder in der Abgasleitung 5 zugeordnet werden.

Neben den Schritten a), b) und c) des erfindungsgemäße Betriebsverfahrens können jeweils mit der Menge des einzuspritzenden Kraftstoffs, den Zeitpunkt der Einspritzung und dem Zeitpunkt der Zündung der Schritte a), b) und c) dynamisch so eingestellt werden, dass ein im Wesentlichen konstanter Abgasvolumenstrom und/oder konstante Abgastemperatur und/oder konstanter Sauerstoffgehalt im Abgas eingestellt werden oder den Abgasvolumenstrom und/oder die Abgastemperatur und/oder den Sauerstoffgehalt im Abgas zeitlich modelliert werden.