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Title:
INJECTION DEVICE FOR TWO FUELS CONTAINING ETHANOL, INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND METHOD FOR OPERATING AN INJECTION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/089388
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an injection device (1') for an internal combustion engine (1), comprising a first injection assembly (3) for injecting fuel (4) of a first fuel composition, and a second injection assembly (5) for injecting fuel (6) of a second fuel composition having a lower ethanol content than the first fuel composition, the first injection assembly (3) comprising at least one first injection valve (7) for injecting fuel (4) of the first fuel composition both in the direction of a first inlet opening (10) of a combustion chamber (2) of the internal combustion engine (1) and in the direction of a second inlet opening (20) of the combustion chamber (2), wherein the injection device is characterized in that the second injection assembly (5) comprises a second injection valve (12) for injecting fuel (6) of the second fuel composition essentially only in the direction of the first inlet opening (10) and a separate third injection valve (22) for injecting fuel (6) of the second fuel combination essentially only in the direction of the second inlet opening (20).

Inventors:
GUTSCHER ANDREAS (DE)
POSSELT ANDREAS (DE)
LORENZ MARKO (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/069700
Publication Date:
July 05, 2012
Filing Date:
November 09, 2011
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
GUTSCHER ANDREAS (DE)
POSSELT ANDREAS (DE)
LORENZ MARKO (DE)
International Classes:
F02D19/08; F02M43/00; F02D41/04; F02M35/10; F02M35/108
Foreign References:
DE102009000894A12009-10-01
EP2000663A22008-12-10
JP2010065622A2010-03-25
DE102006056574A12007-05-31
DE102009000894A12009-10-01
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (DE)
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Claims:
Ansprüche

1 . Einspritzvorrichtung (V) für eine Brennkraftmaschine (1) aufweisend eine erste Einspritzanordnung (3) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) einer ersten Kraftstoffzusammensetzung und eine zweite Einspritzanordnung (5) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) einer einen geringeren Ethanol-Anteil als die erste Kraftstoffzusammensetzung aufweisenden zweiten Kraftstoffzusammensetzung, wobei die erste Einspritzanordnung (3) wenigstens ein erstes Einspritzventil (7) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung sowohl in Richtung einer ersten Einlassöffnung (10) eines Brennraums (2) der Brennkraftmaschine (1), als auch in Richtung einer zweiten Einlassöffnung (20) des Brennraums (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einspritzanordnung (5) ein zweites Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der ersten Einlassöffnung (10) und ein se- parates drittes Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) aufweist.

2. Einspritzvorrichtung (1 ') nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil (12) und der ersten Einlassöffnung (10) und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil (22) und der zweiten Einlassöffnung (20) jeweils kleiner als der Abstand zwischen dem wenigstens einen ersten Einspritzventil (7) und der ersten oder zweiten Einlassöffnung (10, 20) sind.

3. Einspritzvorrichtung (1 ') nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Einspritzventil (12) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung in einen in die erste Einlassöffnung (10) mündenden ersten Ansaugkanal (1 1 ) vorgesehen ist und dass das dritte Ein- spritzventil (22) zum Einspritzen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzu- sammensetzung in einen in die zweite Einlassöffnung (20) mündenden zweiten Ansaugkanal (21) vorgesehen ist.

Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Einspritzventil (7) eine Zweistrahlcharakteristik und insbesondere zwei erste Einspritzöffnungen (8) zum Einspritzen von Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung aufweist und/oder dass das erste Einspritzventil (7) in einem Ansaugrohr (9) angeordnet ist, welches in den ersten und zweiten Ansaugkanal (1 1 , 21) mündet.

Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil (12) und der ersten Einlassöffnung (10) und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil (22) und der zweiten Einlassöffnung (20) jeweils größer als der Abstand zwischen dem ersten Einspritzventil (7) und der ersten oder zweiten Einlassöffnung (10, 20) sind.

Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und das dritte Einspritzventil (12, 22) derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung durch das zweite und dritte Einspritzventil (12, 22) eingespritzt werden und/oder dass das zweite und dritte Einspritzventil (12, 22) unabhängig voneinander ansteuerbar sind.

Einspritzvorrichtung (1') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite und dritte Einspritzventil (12, 22) jeweils für einen niedrigeren Kraftstoffdurchflussbereich als das wenigstens eine erste Einspritzventil (7) dimensioniert sind.

Brennkraftmaschine (1) aufweisend eine Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

Verfahren zum Betrieb einer Einspritzvorrichtung (1 ') nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einen ersten Einspritzventil (7) Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung, welche einen höheren Ethanol-Anteil als die zweite Kraftstoffzusam- mensetzung umfasst, sowohl in Richtung der ersten Einlassöffnung (10), als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) eingespritzt wird, wobei mit dem zweiten Einspritzventil (12) Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der ersten Einlassöffnung (10) und mit dem dritten Einspritzventil (22) Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen nur in Richtung der zweiten Einlassöffnung (20) eingespritzt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem wenigstens einem ersten Einspritzventil (7) ausschließlich Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung eingespritzt wird und dass mit dem zweiten und dritten Einspritzventil (12, 22) jeweils ausschließlich Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung eingespritzt wird. 1 1 . Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Startphase der Brennkraftmaschine (1 ) hauptsächlich Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung mittels des zweiten und dritten Einspritzventils (12, 22) eingespritzt wird und dass in einer Lastphase hauptsächlich Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung mittels des ers- ten Einspritzventils (7) eingespritzt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung (5) unter höherem Druck zugeführt wird, als Kraftstoff (4) der ersten Kraftstoffzusammensetzung der ersten Einspritzanordnung (3) zugeführt wird, und/oder dass der Druck, unter welchem der Kraftstoff (6) der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung (5) zugeführt wird, in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine (1 ) eingestellt wird.

Description:
Beschreibung

Titel

EINSPRIT VORRICHTUNG FÜR ZWEI KRAFTSTOFFE MIT ETHANOL, BRENNKRAFTMASCHINE UND VERFAHREN ZUM BETRIEB EINER EINSPRITZVORRICHTUNG

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einspritzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Solche Einspritzvorrichtungen für Brennkraftmaschinen sind allgemein bekannt.

Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 10 2009 000 894 A1 ein Kraftstoffzufuhrsystem bekannt, welches zusammengesetzten Kraftstoff, der Alkohol und Benzin enthält, mehreren Zylindern einer Brennkraftmaschine zuführt. Der zu- sammengesetzte Kraftstoff enthält so genannten Hauptkraftstoff und Subkraftstoff, wobei der Subkraftstoff eine niedrigere Alkoholkonzentration als der Hauptkraftstoff aufweist. Der Subkraftstoff wird dabei jeweils mittels zweier getrennter erster Kraftstoffeinspritzventile oder mittels eines einzigen zweiten Kraftstoff ei n- spritzventils in Richtung eines ersten und zweiten Einlassventils eines jeden Zy- linders eingespritzt. Der Hauptkraftstoff wird über die zwei getrennten erster

Kraftstoffeinspritzventile in Richtung eines ersten und zweiten Einlassventils eines jeden Zylinders eingespritzt. Die zweien Einspritzventile dienen somit alternativ dem Einspritzen von Haupt- oder Subkraftstoff. Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung, die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine und das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Einspritzvorrichtung gemäß den nebengeordneten Ansprüchen haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass einerseits eine Verringerung der Abgasemissionen und andererseits eine Erhöhung der Leistung der Brennkraftmaschine erzielt wird. Dies wird dadurch erzielt, dass der Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung, dessen Hauptbestandteil vorzugsweise Ethanol ist, ausschließlich durch die erste Einspritzanordnung eingespritzt wird, während der Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzungen, dessen Hauptbestandteil vorzugsweise Benzin ist, ausschließlich durch die zwei separate Einspritzventile aufweisende zweite Einspritzanordnung eingespritzt wird. Es hat sich gezeigt, dass ein besonderes abgasarmer Betrieb der Brennkraftmaschine erzielt wird, wenn beim Starten und im Niedriglastbereich der Brennkraftanlage ein Betrieb mit Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung und bei erhöhter Last bzw. Volllast ein Be- trieb mit Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung erfolgt. Bei Betrieb mit einem auf Ethanol basierenden Kraftstoff muss im Vergleich zum Betrieb mit einem auf Benzin basierenden Kraftstoff jedoch wesentlich mehr Kraftstoffvolumen durch das jeweilige Einspritzventil gefördert werden, so dass die Anforderungen an den verfügbaren Durchflussmengenbereich des jeweiligen Einspritzventils vergleichsweise hoch ist. Durch die Trennung der Einspritzventile in solche, die ausschließlich auf Ethanol basierenden Kraftstoff einspritzen, und in solche, die ausschließlich einen auf Benzin basierenden Kraftstoff einspritzen, werden in einfacher Weise die hohen Anforderungen an den verfügbaren Durchflussmengenbereich des jeweiligen Einspritzventils erreicht. Die Einspritzung von auf Benzin basierenden Kraftstoff wird insbesondere in der Start- und Warmlaufphase benötigt, da eine Einspritzung von auf Ethanol basierenden Kraftstoff zum Starten des Motors entweder überhaupt nicht möglich oder sehr ineffizient ist (abhängig von der Umgebungstemperatur). Die zweite Einspritzvorrichtung wird daher gerade in der Start- und Warmlaufphase betrieben und bei Volllast vorzugsweise gedros- seit oder ganz abgeschaltet. Durch die Verwendung zweier separater Einspritzventile, das zweite und dritte Einspritzventil, wird nun gerade in der Start- und Warmlaufphase eine homogene und stabile Durchbrennung des eingespritzten Kraftstoffs begünstigt, da jedes Einspritzventil nur eine verminderte Durchflussmenge von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung einzuspritzen braucht, wodurch eine geringere Spraydichte erzielt wird, d.h. dass sich die charakteristische Tröpfchengröße, insbesondere der Sauter-Durchmesser, des zerstäubten Kraftstoffs in vorteilhafter Weise verringert, wodurch eine schnellere und stabilere Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum erzielt wird. Auf diese Weise werden Mängel im Verbrennungsverlauf, Zündaussetzer oder eine unvollständige Verbrennung des Kraftstoffgemischs vermieden und eine Reduktion der Rohabgase erzielt. Insbesondere in der Start- und Warmlaufphase, d.h. bei einem kalten, noch nicht (vollständig) konvertierenden Katalysator führt dies zu einer Verringerung der Abgasemissionen am Katalysatorausgang. Die bessere Durchbrennung des Kraftstoffgemischs im Brennraum führt ferner zu einer erhöhten Temperatur im Brennraum und somit auch zu heißeren Rohabgasen. Hierdurch wird in der Start- und Warmlaufphase der Katalysator schneller aufgewärmt und erreicht schneller die Anspringtemperatur, ab welcher der Katalysator effizient arbeitet. Durch die Verwendung der zwei separaten Einspritzventile fallen somit insgesamt deutlich weniger Rohabgase in der Start- und Warmlaufphase an. Vorteilhafterweise kann aufgrund der Rohabgasreduktion der Katalysator kleiner dimensioniert und ein Teil der für den Katalysator benötigten Edelmetalle eingespart werden. Die verbesserte Durchbrennung und die hierdurch erzielte höhere Laufruhe ermöglicht darüber hinaus eine geringere Leerlaufdrehzahl, welche wiederum die Abgasemissionen beim Betrieb mit Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung reduziert. Bei hoher Last wird die zweite Einspritz- anordnung abgeschaltet und die Brennkraftmaschine wird mit dem auf Ethanol basierenden Kraftstoff gespeist, wodurch eine vergleichsweise hohe Leistung bei niedrigen Abgasemissionen und niedrigem Kraftstoffverbrauch erreicht wird. Das zweite und dritte Einspritzventil sind bevorzugt jeweils für einen niedrigeren Kraftstoffdurchflussbereich als das wenigstens eine erste Einspritzventil dimensi- oniert. Vorzugsweise weist das zweite und dritte Einspritzventil jeweils ein Einstrahlverhalten auf, das zweite Einspritzventil weist insbesondere nur eine einzige zweite Einspritzöffnung auf, während das das dritte Einspritzventil insbesondere nur eine einzige dritte Einspritzöffnung aufweist. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise einen Ottomotor mit Saugrohrein- spritzung für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Automobil. Die Brennkraftmaschine umfasst vorzugsweise ferner mehr als einen Zylinder.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen entnehmbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil und der ersten Einlassöffnung und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil und der zweiten Einlassöffnung jeweils kleiner als zwischen dem ersten Einspritzventil und der ersten oder zweiten Einlassöffnung sind. Der Abstand zwischen der zweiten Einspritzanordnung und dem Brennraum ist vergleichsweise klein gewählt, so dass sich die Flugzeiten des eingespritzten Kraftstoffs gemäß der zweiten Kraftstoffzusammensetzung verkürzen. Die Verdampfung des Kraftstoffs findet somit im Brennraum statt, wodurch der Brennraum gekühlt wird. Die Klopffestigkeit nimmt daher zu, so dass insbesondere in einer Volllastphase größere Leistungen abgefragt werden können. Diese Ausführungsform eignet sich daher zum Bau einer besonders leistungsfähigen Brennkraftmaschine.

Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil und der ersten Einlassöffnung und der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil und der zweiten Einlassöffnung jeweils größer als zwischen dem ersten Einspritzventil und der ersten oder zweiten Einlassöffnung sind. Auf diese Weise ist der Abstand zwischen der zweiten Einspritzanordnung und dem Brennraum vergleichsweise groß, so dass sich die Flugzeiten des eingespritzten Kraftstoffs gemäß der zweiten Kraftstoffzusammensetzung vergrößern. Dies hat den Vorteil, dass schon im Saugrohr eine effiziente Verdampfung der Tröpfchen einsetzt und so im Brennraum eine vergleichsweise stabile und heiße Verbrennung erzielt wird. Hierdurch wird insbesondere in der Start- und Wärmphase eine verbesserter Zündfähigkeit, sowie ein schnelleres Aufwärmen des Katalysators erzielt. Die Abgasemissionen werden somit verringert. Diese Ausführungsform eignet sich daher zum Bau einer besonders emissionsarmen Brennkraftmaschine.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung in einen in die erste Einlassöffnung mündenden ersten Ansaugkanal vorgesehen ist und dass das dritte Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung in einen in die zweite Einlassöffnung mündenden zweiten Ansaugkanal vorgesehen ist. In vorteilhafter Weise sind das zweite und dritte Einspritzventil ferner getrennt voneinander angeordnet und insbesondere auch getrennt voneinander ansteuerbar. Es ist auch denkbar, dass jeweils nur eines der beiden Einspritzventile angesteuert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das erste Ein- spritzventil eine Zweistrahlcharakteristik und insbesondere zwei erste Einspritzöffnungen zum Einspritzen von Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung aufweist, so dass beim Einspritzen der Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung sowohl zur ersten, als auch zur zweiten Einlassöffnung gelangt. Vorzugsweise ist das erste Einspritzventil dabei in einem Ansaugrohr angeordnet, welches in den ersten und zweiten Ansaugkanal mündet. Alternativ ist natürlich auch denkbar, dass die erste Einspritzanordnung zwei erste Einspritzventile um- fasst, welche jeweils eine Einstrahlcharakteristik aufweisen, d.h. beispielsweise jeweils nur eine erste Einspritzöffnung umfassen, und welche im Ansaugrohr oder im ersten und zweiten Ansaugkanal angeordnet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das zweite und das dritte Einspritzventil derart unterschiedlich dimensioniert sind, dass unterschiedliche Mengen von Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung durch das zweite und dritte Einspritzventil eingespritzt werden. Auf diese Weise kann der Kraftstoffzumessbereich erheblich vergrößert werden, beispielsweise wenn nur dasjenige der beiden Einspritzventile angesteuert wird, welches für eine kleinere Durchflussmenge dimensioniert ist.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Brennkraftmaschine aufweisend eine erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betrieb einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung, wobei mit dem wenigstens einem ersten Einspritzventil Kraftstoff der ersten Zusammensetzung, welche einen höheren Ethanol-Anteil als die zweite Zusammensetzung umfasst, sowohl in Richtung der ersten Einlassöffnung, als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung eingespritzt wird, wobei mit dem ein Einstrahlverhalten aufweisendem zweiten Einspritzventil Kraftstoff der zweiten Zusammensetzung nur in Richtung der ersten Einlassöffnung und mit dem ein Einstrahlverhalten aufweisendem dritten Einspritzventil Kraftstoff der zweiten Zusammensetzung nur in Richtung der zwei- ten Einlassöffnung eingespritzt wird. In vorteilhafter Weise werden somit die oben genannten Vorteile der Abgasreduktion, sowie der Leistungssteigerung erzielt. Vorzugsweise wird mit dem wenigstens einem ersten Einspritzventil ausschließlich Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung und mit dem zweiten und dritten Einspritzventil jeweils ausschließlich Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzu- sammensetzung eingespritzt wird, so dass ein maximal großer verfügbarer

Durchflussmengenbereich erreicht wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in einer Start oder Warmlaufphase der Brennkraftmaschine hauptsächlich Kraftstoff der zweiten Zusammensetzung durch das zweite und dritte Einspritzventil eingespritzt wird und dass in einer Lastphase hauptsächlich Kraftstoff der ersten Zusammensetzung durch das erste Einspritzventil eingespritzt wird. Auf diese Weise werden die Kraftstoffe der unterschiedlichen Zusammensetzungen für die jeweiligen Anforderungen mit maximaler Effizienz eingesetzt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung unter höherem Druck zugeführt wird, als Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung der ersten Einspritzanordnung zugeführt wird, und/oder dass der Druck, unter weichem der Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung der zweiten Einspritzanordnung zugeführt wird, in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine eingestellt wird. Auf diese Weise sind unterschiedliche Drücke in den beiden Kraftstoffversorgungssystemen umsetzbar. Insbesondere ist ein höherer Druck im Kraftstoffversorgungssystem für den überwiegend benzin- haltigen Kraftstoff der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Vergleich zum Druck im Kraftstoffversorgungssystem für den überwiegend ethanolhaltigen Kraftstoff der ersten Kraftstoffzusammensetzung vorgesehen, wodurch insbesondere die Verbrennungscharakteristiken in der Startphase der Brennkraftmaschine verbessert werden können. Ferner ist eine betriebspunktabhängige Variation des Drucks von mindestens einem der beiden Kraftstoffversorgungssysteme denkbar.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Es zeigen

Figur 1 zeigt eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Figur 2 eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Einspritzvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und

Figur 3 zeigt eine schematische Schnittbilddarstellung einer Einspritzvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

In Figur 1 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine 1 mit einer Einspritzvorrichtung V gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche einen Zylinder aufweist, welcher einen Brennraum 2 umfasst und in welchem sich ein Kolben 2' bewegt. Die Wandung des Brennraums 2 weist eine erste und eine zweite Einlassöffnung 10, 20 auf, durch welche jeweils ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in die Brennkammer 2 angesaugt wird und eine erste und zweite Auslassöffnung 30, 31 , durch welche die Rohabgase des verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemischs aus der Brennkammer 2 in erste und zweite Auslasskanäle 32, 33 ausgestoßen werden. Die Brennkraftmaschine 1 weist ein erstes Einlassventil 10' auf, welches zum Verschließen der ersten Einlassöffnung 10 vorgesehen ist und zwischen einem ersten Ansaugkanal 11 und der Brennkammer 2 angeordnet ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist ferner ein zweites Einlassventil 20' auf, welches zum Verschließen der zweiten Einlassöffnung 20 vorgesehen ist und zwischen einem zweiten Ansaugkanal 21 und der Brennkammer 2 angeordnet ist. Der erste und der zweite Ansaugkanal 1 1 , 21 münden auf einer der Brennkammer 2 abgewandten Seite in ein gemeinsames Ansaugrohr 9, wobei durch eine im Ansaugrohr 9 angeordnete Drosselklappe (nicht dargestellt) eine dosierte Menge Frischluft durch das Ansaugrohr 9 in Richtung der Brennkammer 2 angesaugt wird. Die Einspritzvorrichtung 1 ' weist eine erste und eine zweite Einspritzanordnung 3, 5 auf, welche zum Einspritzen von Kraftstoff 4, 6 in Richtung der ersten und zweiten Einlassöffnungen 10, 20 bzw. in den ersten und zweiten Ansaugkanal 1 1 , 21 vorgesehen sind. Die erste Einspritzanordnung 3 umfasst ein erstes Einspritzventil 7, welches zwei Teilstrahlen erzeugt. Das erste Einspritzventil 7 weist hierzu insbesondere zwei Einspritz- Öffnungen 8 auf, durch welche Kraftstoff 4 einer ersten Kraftstoffzusammensetzung simultan sowohl in Richtung der ersten, als auch in Richtung der zweiten Einlassöffnung 10, 20 eingespritzt wird. Die erste Kraftstoffzusammensetzung weist insbesondere einen hohen Ethanol-Anteil auf, welche im Lastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 eine vergleichsweise effiziente Verbrennung, d.h. mit niedrigem Verbrauch, niedrigen Emissionen und hoher Leistung, gewährleistet. Da die Start- und Aufwärmphase mit einem auf Ethanol basierenden Kraftstoff sehr ineffizient ist, weist die Einspritzvorrichtung V noch die zweite Einspritzanordnung 5 auf, welche zum Einspritzen von Kraftstoff 6 einer zweiten Kraftstoffzu- sammensetzung vorgesehen ist. Die zweite Kraftstoffzusammensetzung weist einen geringeren oder keinen Ethanol-Anteil als die erste Kraftstoffzusammensetzung auf und umfasst insbesondere herkömmliches Benzin. Die zweite Einspritzanordnung 5 umfasst hierzu ein zweites und ein separates drittes Einspritzventil 12, 22. Das zweite Einspritzventil 12 weist eine Einstrahlcharakteristik auf, d.h. das zweite Einspritzventil 12 weist insbesondere nur eine einzige zweite Einspritzöffnung 14 auf, wodurch der Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen ausschließlich in Richtung der ersten Einlassöffnung 10 eingespritzt wird. Analog weist das dritte Einspritzventil 22 eine Einstrahlcharakteristik auf, d.h. das dritte Einspritzventil 22 weist vorzugsweise nur eine einzige dritte Einspritzöffnung 24 auf, wodurch der Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung im Wesentlichen ausschließlich in Richtung der zweiten Einlassöffnung 20 eingespritzt wird. Das erste, zweite und dritte Einspritzventil 7, 12, 22 sind getrennt voneinander ansteuerbar. Im vorliegenden Beispiel ist der Abstand zwischen dem zweiten Einlassventil 12 und der ersten Einlassöffnung 10, sowie zwischen dem dritten Einlassventil 22 und der zweiten Einlassöffnung 20 jeweils größer als zwischen dem ersten Einlassventil 7 und der ersten oder zweiten Einlassöffnung 10, 20. Die Flugzeit beim Einspritzen von Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung wird somit vergrößert, wodurch der eingespritzte Kraftstoff 6 schon im ersten und zweiten Ansaugkanal 1 1 , 21 verdampft und sich somit eine bessere Zündfähigkeit im Brennraum 2 ergibt. Die Verbrennung findet somit bei höheren Temperaturen statt, so dass in einer Start- und Aufwärmphase der Brennkraftmaschine 1 ein nicht dargestellter nachgeschalteter Katalysator von den heißeren Abgasen schneller aufgeheizt wird und somit schneller seine Betriebstemperatur erreicht. Das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind jeweils für einen niedrigeren Kraftstoffdurchflussbereich als das wenigstens eine erste Einspritzventil 7 dimensioniert, da beim Einspritzen von auf Ethanol basierenden Kraftstoff 4 im Vergleich zum Einspritzen von auf Benzin basierenden Kraftstoff 6 größere Mengen eingespritzt werden müssen. Das erste Einspritzventil 7 dient daher ausschließlich dem Einspritzen von Kraftstoff 4 der ersten Kraftstoffzusammensetzung, während von dem zweiten und dritten Einspritzventil 12, 22 jeweils ausschließlich Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung eingespritzt wird. Das Einspritzen von Kraftstoff 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung erfolgt hauptsächlich in der Start- und Warmlaufphase der Brennkraftmaschine 1. Das Einspritzen von Kraftstoff 4 der ersten Kraftstoffzusammensetzung erfolgt hingegen hauptsächlich in der Last- und Volllastphase. Vorzugsweise wird durch eine geeignete Steuerung das erste, zweite und dritte Einspritzventil 7, 12, 22 in Abhängigkeit der entsprechenden Betriebsparameter gesteuert, so dass das Verhältnis zwischen der eingespritzten Menge des Kraftstoffs 4 der ersten Kraftstoffzusammensetzung und der eingespritzten Menge des Kraftstoffs 6 der zweiten Kraftstoffzusammensetzung bedarfsgerecht und insbesondere kontinuierlich geregelt wird, um möglichst niedrige Emissionen bei ausreichender Leistung zu erzielen. Die Brennkraftmaschine 1 weist vorzugsweise eine Mehrzahl von solchen Zylindern auf. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst vorzugsweise einen Ottomotor für ein Automobil.

In Figur 2 ist eine schematische Aufsichtsdarstellung einer Brennkraftmaschine 1 mit einer Einspritzvorrichtung V gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die zweite Ausführungsform gleicht im Wesentlichen der in Figur 1 illustrierten ersten Ausführungsform, wobei im Unterschied zur ersten Ausführungsform das erste Einspritzventil 7 in der zweiten Ausführungsform einen größeren Abstand zum ersten und zweiten Einlassöffnung 10, 20 als jeweils der Abstand zwischen dem zweiten Einspritzventil 12 und der ersten Einlassöffnung 10 bzw. der Abstand zwischen dem dritten Einspritzventil 22 und der zweiten Einlassöffnung 20. Mit anderen Worten: Das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind näher am Brennraum 2 angeordnet, als das erste Einspritzventil 7. Hierdurch verkürzt sich die Flugzeit für Kraftstoff 6 gemäß der zweiten Kraftstoffzusammensetzung, welcher vom zweiten und dritten Einspritzventil 12, 22 eingespritzt wird, wodurch der Kraftstoffs 6 im Brennraum 2 verdampft und der Brennraum 2 gekühlt wird. Im Volllastbetrieb ergibt sich hieraus eine höhere Klopffestigkeit. In Figur 3 ist eine schematische Schnittbilddarstellung einer Einspritzvorrichtung V gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei die dritte Ausführungsform identisch der in Figur 2 illustrierten ersten Ausführungsform ist. Das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind auf einer Unterseite des ersten und zweiten Ansaugkanals 11 , 21 , d.h. auf einer dem Brennraum 2 zugewandten Wandung des ersten und zweiten Ansaugkanals 1 1 , 21 angeordnet. Das erste Einspritzventil 7 ist auf einer Oberseite des Ansaugrohrs 9 angeordnet, d.h. auf einer dem Brennraum 2 abgewandten Wandung des Ansaugrohrs 9. Alternativ wäre aber auch denkbar, dass das erste, zweite und dritten Einspritzventil 7, 12, 22 jeweils auf der Oberseite oder auf der Unterseite des Ansaugrohrs 9, des ersten Ansaugkanals 11 und des zweiten Ansaugkanals 21 angeordnet sind. Auch eine Anordnung, in welcher das zweite und dritte Einspritzventil 12, 22 sind auf der Oberseite des ersten und zweiten Ansaugkanals 1 1 , 21 und das erste Einspritzventil 7 ist auf der Unterseite des Ansaugrohrs 9 angeordnet sind, wäre denkbar.