Eine wirksame Maßnahme zur Senkung der Stickoxidemissionen bei Brennkraftmaschinen besteht in der Abgasrückführung. Dies wird über eine Absenkung des Sauerstoffpartikeldrucks im zugeführten Frischgas erzielt. Ein derartiges System ist z. B. aus der EP 0 442 981 B 1 bekannt. Bei der darin dargestellten Brennkraftmaschine wird das Abgas eines Geberzylinders in ein gemeinsames Ansaugsammelrohr eingespeist. Allen Zylindern wird somit ein Gemisch aus Ansaugluft und rückgeführtem Abgas zugeführt.

Aus der von der Anmelderin stammenden DE 43 31 509 C1 ist ebenfalls ein geteilter Motor mit Abgasrückführungssystem bekannt. Der geteilte Motor besteht aus Nehmerzylindern, nachfolgend als erste Zylinder bezeichnet und wenigstens einem Geberzylinder, nachfolgend als zweiter Zylinder bezeichnet. Das Ansaugsystem ist hierbei zweigeteilt. Die ersten Zylinder erhalten ein Gemisch aus Ansaugluft und rückgeführtem Abgas des zweiten Zylinders. Der zweite Zylinder erhält ausschließlich Ansaugluft.

Ausgehend vom zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesen im Hinblick auf eine weitere Absenkung der Stickoxidemissionen weiterzuentwickeln.

Diese Aufgabe wird einerseits durch ein Verfahren zum Betrieb einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine gelöst, wie es im Anspruch 1 angegeben ist, und andererseits durch eine mehrzylindrige Brennkraftmaschine mit den im Anspruch 12 angegebenen Merkmalen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht gemäß Anspruch 1 fur eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine vor, daß die Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge des zweiten

Zylinders (7) unabhängig von der Regelung der eingespritzten Kraftstoffmenge der ersten Zylinder (2-6) erfolgt.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, daß durch die unabhängige Regelung über einen weiten Betriebsbereich eine Absenkung der Stickoxidemissionen möglich ist, wobei gleichzeitig die Brennkraftmaschine optimal in Hinblick auf ihre Leistungsausbeute betrieben werden kann.

In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Einspritzbeginn und/oder Einspritzdauer der Kraftstoffeinspritzung für die ersten Zylinder und den zweiten Zylinder unabhängig voneinander eingestellt werden.

Hierzu wird zur Anhebung des Sauerstoffpartialdrucks des den ersten Zylindern zu ,eführten Frischgases die dem zweiten Zylindern eingespritzte Kraftstoffmenge reduziert. Gleichzeitig kann zusammen mit der Reduzierung der dem zweiten Zylindern eingespritzten Kraftstoffmenge die den ersten Zylindem eingespritzte Kraftstoffmenge angehoben werden. Der Vorteil besteht darin, daß die Reduktion des Kraftstoffeinsatzes für den Spenderzylinder (zweite Zylinder) nicht wie bei einer konventioneller Abgasrückführung mit Reduktion des Kraftstoffeinsatzes für alle Zylinder eine starke Abnahme des Verbrennungshöchstdrucks verbunden ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei aufgeladenen Motoren, bei denen die Reduktion des Kraftstoffeinsatzes an den nur wenigen Spenderzylindem den Ladedruck nur gering beeinflußt und durch die Anhebung der den ersten Zylindern (Nehmerzylinder) eingespritzten Kraftstoffmenge die Gesamtleistung der Brennkraftmaschine beibehalten wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Beanspruchung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine durch ungleichmäßige Belastung infolge unterschiedlicher Verbrennungshöchstdrücke in den Zylindern nur wenig zunimmt.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß zur Absenkung des Sauerstoffpartialdrucks des den ersten Zylindern zugeführten Frischgases die dem zweiten Zylindern eingespritzte Kraftstoffmenge angehoben wird. Und in Ausgestaltung hierzu, daß zusammen mit der Anhebung der den zweiten Zylindern eingespritzten Kraftstoffmenge der Beginn der Einspritzung der Kraftstoffmenge in den zweiten Zylinder nach spät verschoben wird. Eine

Anhebung des Verbrennungshöchstdrucks des Spenderzylinders (zweite Zylinder) kann somit trotz Anhebung der eingespritzten Kraftstoffmenge vermieden werden.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, daß bei Beschleunigungsvorgängen der Brennkraftmaschine die dem zweiten Zylindern eingespritzte Kraftstoffmenge reduziert oder die Einspritzung von Kraftstoff in die zweiten Zylinder ganz abgeschaltet wird. Hierdurch wird die Rußbildung bei Beschleunigungsvorgängen durch die Abgasrückführung nicht noch zusätzlich verschärft.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, daß im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine die Kraftstoffeinspritzung in die zweiten Zylinder abgeschaltet wird. Hierdurch ist es möglich, im Leerlaufbetrieb eine Versottung aufgrund Unterkühlung des Abgasstroms unter den Taupunkt im Rückführungsstrang zu vermeiden.

Gemäß Anspruch 9 erfolgt die Regelung des Sauerstoffpartialdrucks des den ersten Zylindern zugeführten Frischgases in Abhängigkeit von einer oder mehrerer der folgenden Größen im Kennfeld des Brennkraftmaschinenbetriebs : Zylinderdruck, Konzentration der Abgaskomponenten, insbesondere NOx, HC, CO, Abgastemperatur, Motordrehmoment, Kraftstoffeinsatz, Ladedruck, Motordrehzahl.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird gemäß Anspruch 10 vorgeschlagen, daß die Einspritzung des Kraftstoffs mittels eines Common-Rail- Einspritzsystems erfolgt. Dieses weist einen gemeinsamen Vorspeicher zum Vorhalten von unter Druck stehenden Kraftstoff auf. Der gemeinsame Vorspeicher ist über Einspritzleitungen mit Kraftstoffinjektoren zum Einspritzen des Kraftstoffs in die Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden. Zur Regelung der zugeführten Kraftstoffmenge ist eine Steuereinheit vorgesehen.

Alternativ hierzu kann auch ein Einspritzsystem vorgesehen sein, bei dem jedem Kraftstoffinjektor ein Einzelspeicher zugeordnet ist. Dieser wiederum wir über eine Verteilerleitung von einer gemeinsamen Versorgungsleitung mit Kraftstoff versorgt. Die Regelung der Einspritzung wird auch in diesem Fall von der Steuereinheit vorgenommen.

Die Erfindung wird anhand der dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen : Fig. l : Systemschaubild für eine Brennkraftmaschine mit geteilter Frischluftzufuhr ; Fig. 2 : Systemschaubild für eine Brennkraftmaschine mit gemeinsamer Frischluftzufuhr, Fig. 3 : Systemschaubild für eine Brennkraftmaschine mit geteilter Frischluftzufuhr und Einzelspeicher.

Figur 1 zeigt ein Systemschaubild für eine Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über eine Anzahl, nämlich 5, von ersten Zylindern 2 - 6 (Nehmerzylinder) und wenigstens einem zweiten Zylinder 7 (Spenderzylinder). Die ersten Zylinder 2 - 6 sind auf ihrer Einlaßseite mit einem Ansaugsammelrohr 9 verbunden, über welches sie mit Frischgas versorgt werden. Der zweite Zylinder 7 ist auf seiner Einlaßseite mit einem vom Ansaugsammelrohr 9 getrennten zweiten Ansaugrohr 10 verbunden. Dem Ansaugsammelrohr 9 und Ansaugrohr 10 wird von einem mit einer Abgasturbine 13 gekoppelten Ansaugluftverdichter 8 eines Abgasturboladers verdichtete Luft zugeführt.

Auf der Auslaßseite sind die ersten Zylinder 2 - 6 mit einem Abgassystem 11 verbunden, welches unter Zwischenschaltung eines Rußfilters 12 an die Abgasturbine 13 des Abgasturboladers angeschlossen ist. Der zweite Zylinder 7 ist an seiner Auslaßseite über eine Abgasrückführungsvorrichtung 14, in welche ebenfalls ein Rußfilter 15 geschaltet ist, mit dem Ansaugsammelrohr 9 der ersten Zylinder 2 - 6 verbunden. Stromabwärts der Einmündung der Abgasrückführungsvorrichtung 14 in das Ansaugsammelrohr 9 sowie auch in das Ansaugrohr 10 ist ein Ladeluftkühler 16 geschaltet.

Jeder der Zylinder 2 - 7 der Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Kraftstoffinjektor 22 versehen, welcher jeweils über eine Einspritzleitung 21 mit einem gemeinsamen Vorspeicher 17 eines Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystems gekoppelt ist. In dem Vorspeicher 17 wird unter hohem Druck stehender Kraftstoff vorgehalten, welcher mittels einer Hochdruckpumpe 19 von einer Kraftstoffleitung 18 über eine Hochdruckleitung 20 zu eben diesem gemeinsamen Vorspeicher 17 gepumpt wird. Eine Steuereinheit 23 dient zur Steuerung der Einspritzintervalle, nämlich Einspritzbeginn, Einspritzdauer,

Einspritzende der Kraftstoffinjektoren 22, welche jeweils über Steuerleitungen 24 an die Steuereinheit 23 angeschlossen sind.

Die Steuereinheit 23 regelt die eingespritzte Kraftstoffmenge für jeden der Zylinder 2 bis 7 der Brennkraftmaschine 1 entsprechend deren Betriebszustand. Insbesondere ist die Steuereinheit 23 so ausgebildet, daß sie die dem zweiten Zylinder 7 eingespritzte Kraftstoffmenge unabhängig von der jeweils den ersten Zylindern 2 - 6 eingespritzten Kraftstoffmenge regelt. Dabei werden Einspritzbeginn und/oder Einspritzdauer und damit auch das Einspritzende der Kraftstoffeinspritzung für die ersten Zylinder 2 - 6 und den zweiten Zylinder 7 unabhängig voneinander eingestellt. Zum Zwecke der Anhebung des Sauerstoffpartialdrucks des den ersten Zylindern 2 - 6 (Nehmerzylinder) zugeführten Frischgases wird die dem zweiten Zylinder 7 (Spenderzylinder) eingespritzte Kraftstoffmenge reduziert, so daß die von dem zweiten Zylinder 7 abgegebene und über die Abgasrückführungsvorrichtung 14 zu dem Ansaugsammelrohr 9 rückgeführte Abgasmenge geringer wird. Gleichzeitig mit der Reduzierung der dem zweiten Zylinder 7 zur Einspritzung zugeführten Kraftstoffmenge wird die den ersten Zylindern 2 - 6 eingespritzte Kraftstoffmenge angehoben, so daß die Gesamtleistung der Brennkraftmaschine beibehalten wird. Insbesondere wird dadurch der Verbrennungshöchstdruck der Brennkraftmaschine und damit der Druck am Abgasturbolader im wesentlichen konstant gehalten. Die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine wird durch ungleichmäßige Belastung infolge unterschiedlicher Verbrennungshöchstdrücke in den Zylindern nur geringfügig zusätzlich belastet.

Andererseits wird zur Absenkung des Sauerstoffpartialdrucks des den ersten Zylindern 2 - 6 (Nehmerzylinder) zugeführten Frischgases die den zweiten Zylindern 7 (Spenderzylinder) eingespritzte Kraftstoffmenge angehoben, wodurch die von der Ausgangsseite des zweiten Zylinders 7 über die Abgasrückführungsvorrichtung 14 dem Ansaugsammelrohr 9 rückgeführte Abgasmenge zunimmt. Durch eine Verschiebung des Beginns der Einspritzung der Kraftstoffmenge in den zweiten Zylinder 7 nach spät zusammen mit der Anhebung der dem zweiten Zylinder 7 eingespritzten Kraftstoffmenge kann eine Anhebung des Verbrennungshöchstdrucks des Spenderzylinders ausgeglichen werden.

Zur Reduzierung von Rußbildung kann bei Beschleunigungsvorgängen der Brennkraftmaschine die dem zweiten Zylinder 7 eingespritzte Kraftstoffmenge reduziert oder ganz abgeschaltet werden. Im Leerlaufbetrieb kann die Kraftstoffeinspritzung in den zweiten Zylinder 7 ebenfalls abgeschaltet werden, um eine Versottung der Abgasrückführungsvorrichtung 14 einschließlich des Rußfilters 15 durch Unterkühlung des Abgasstroms unter den Taupunkt zu verhindern.

Figur 2 zeigt ein Systemschaubild für eine Brennkraftmaschine mit einer gemeinsamen Frischluftzufuhr zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Identische Bauteile zur Figur 1 sind mit den selben Bezugszeichen versehen. Der Unterschied zur Figur 1 besteht darin, daß hier sowohl die ersten Zylinder 2 bis 6 als auch der zweite Zylinder 7 über ein Ansaugsammelrohr 9 mit Frischgas versorgt werden. Die mit dem zweiten Zylinder 7 gekoppelte Abgasrückführungsvorrichtung 14 mündet via Rußfilter 15 in dieses Ansaugsammelrohr 9. Für den Ablauf des Verfahrens gilt das unter Figur 1 gesagte.

Figur 3 zeigt ein Systemschaubild für eine Brennkraftmaschine mit geteilter Frischluftzufuhr und Einzelspeicher. Die zu Figur 1 und 2 identischen Bauteile sind ebenfalls mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Von der Hochdruckpumpe 19 wird eine gemeinsame Versorgungsleitung 27 gespeist. Von der gemeinsamen Versorgungsleitung 27 zweigen Verteilerleitungen 26 zu den Kraftstoffinjektoren 22 ab. In diesen Verteilerleitungen 26 sind Einzelspeicher 28 vorgesehen. In Figur 3 ist eine geteilte Gemischzuführung, bestehend aus Ansaugsammelrohr 9 und Absaugrohr 10, dargestellt.

Selbstverständlich läßt sich das Einspritzsystem bestehend aus der gemeinsamen Versorgungsleitung 27, Verteilerleitungen 26 und Einzelspeichem 28 auf das in Figur 2 dargestellte System mit einem gemeinsamen Ansaugsammelrohr übertragen. Für den Ablauf des Verfahrens und die Funktion gilt das in Figur 1 gesagte.

Die Steuerung des Sauerstoffpartialdrucks in den ersten Zylindern 2-6 über die Regelung der dem zweiten Zylinder 7 zugeführten Kraftstoffmenge erfolgt sowohl bei stationärem als auch bei instationärem Motorbetrieb im Kennfeld in Abhängigkeit der relevanten Motorbetriebsgrößen. Hierfür bieten sich an - Zylinderdruck (Messung mittels Drucksensor im Zylinder) und/oder

- Konzentration von Abgaskomponenten wie z. B. NOx, HC, CO, usw.

(Messung mittels Gaskonzentrationssensor) und/oder - Abgastemperatur (Messung mittels Temperatursensor im Abgasstrang) und/oder - Motordrehmoment (Messung mittels Drehmomentsensor und/oder - Kraftstoffeinsatz (Messung mittels Kraftstoffmassenstromsensor) und/oder - Ladedruck (Messung mittels Drucksensor) und/oder - Motordrehzahl (Messung mittels Drehzahlsensor an Kurbelwelle) - Ladelufttemperatur (Temperatursensor im Frischluftstrang).

Bei instationärem Motorbetrieb kann auch die eingespritzte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit der oben genannten Größen gesteuert werden.

Diese Eingangsgrößen 25 werden in der Steuereinheit 23 erfaßt. Hieraus bestimmt die Steuereinheit 25 die für den Betrieb der Brennkraftmaschine 1 notwendigen Parameter.

Bezusszeichentiste 1 Brennkraftmaschine 2 erster Zylinder 3 erster Zylinder 4 erster Zylinder 5 erster Zylinder 6 erster Zylinder 7 zweiter Zylinder 8 Ansaugluftverdichter 9 Ansaugsammelrohr 10 Ansaugrohr 11 Abgassystem 12 Rußfilter 13Abgasturbine 14 Abgasrückführungsvorrichtung 15 Rul3filter 16 Ladeluftkühler 17 gemeinsamer Vorspeicher 18 Kraftstoffleitung 19 Hochdruckpumpe 20 Hochdruckleitung 21 Einspritzleitung 22 Kraftstoffinjektor 23 Steuereinheit 24 Steuerleitung 25 Eingangsgrößen 26 Verteilerleitung 27 gemeinsame Versorgungsleitung 28 Einzelspeicher