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Dokumentenidentifikation DE112005001819T5 24.05.2007
Titel Ventil- und Kraftstoffbeaufschlagungsstrategie zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors mit gesteuerter Selbstzündung
Anmelder General Motors Corp., Detroit, Mich., US
Erfinder Kuo, Tang-Wei, Troy, Mich., US;
Brown, Barry L., Lake Orion, Mich., US;
Najt, Paul M., Bloomfield Hills, Mich., US;
Eng, James A., Troy, Michigan, US;
Cleary, David J., West Bloomfield, Mich., US
Vertreter Manitz, Finsterwald & Partner GbR, 80336 München
DE-Aktenzeichen 112005001819
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 21.06.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/021936
WO-Veröffentlichungsnummer 2006023040
WO-Veröffentlichungsdatum 02.03.2006
Date of publication of WO application in German translation 24.05.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.05.2007
IPC-Hauptklasse F02B 3/00(2006.01)A, F, I, 20070227, B, H, DE

Beschreibung[de]
TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft das Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Automobilindustrie untersucht ständig neue Wege zur Verbesserung des Verbrennungsprozesses des Verbrennungsmotors in einem Bemühen, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern, Vorgaben von Vorschriften hinsichtlich der Emissionen zu erfüllen oder zu übertreffen und Kundenerwartungen hinsichtlich Emissionen, Kraftstoffwirtschaftlichkeit und Produktunterscheidung zu erfüllen oder zu übertreffen.

Die meisten modernen herkömmlichen Verbrennungsmotoren versuchen, um stöchiometrische Bedingungen herum zu arbeiten. Das heißt es wird ein optimales Luft/Kraftstoff-Verhältnis von im Wesentlichen 14,6 zu 1 bereitgestellt, das zu einem im Wesentlichen vollständigen Verbrauch des dem Motor gelieferten Kraftstoffs und Sauerstoffs führt. Ein derartiger Betrieb erlaubt eine Abgasnachbehandlung durch 3-Wege-Katalysatoren, die jeglichen unverbrannten Kraftstoff (HC) und Verbrennungsnebenprodukte wie etwa NOx und CO beseitigen. Die meisten modernen Motoren besitzen eine Kraftstoffeinspritzung mit entweder einer Drosselklappenkörpereinspritzung (TBI von Throttle Body Injection) oder Mehrfachöffnungs-Kraftstoffeinspritzung (MPFI von Multi-Port Fuel Injection), wobei eine jede einer Vielzahl von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen in der Nähe einer Einlassöffnung an jedem Zylinder eines Mehrzylindermotors angeordnet ist. Eine bessere Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses wird mit einer MPFI-Anordnung erreicht; jedoch begrenzen Bedingungen, wie etwa die Wandungsbenetzung und Einlassleitungsdynamik, die Genauigkeit, mit der eine derartige Steuerung erreicht wird. Die Genauigkeit der Kraftstoffabgabe kann durch direkte Einspritzung in den Zylinder (DI von Direct In-Cylinder Injection) verbessert werden. So genannte lineare Sauerstoffsensoren bieten einen höheren Grad an Steuerungsfähigkeit und stellen, wenn sie mit DI gekoppelt sind, ein attraktives System mit einer verbesserten Fähigkeit zur Steuerung des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses von Zylinder zu Zylinder zur Verfügung. Jedoch wird die Verbrennungsdynamik im Zylinder wichtiger und die Verbrennungsqualität spielt bei der Steuerung von Emissionen eine zunehmend wichtige Rolle. So haben sich die Motorhersteller auf solche Dinge konzentriert wie Sprühstrahlprofile der Einspritzvorrichtungen, Einlassdrall und Kolbengeometrie, um eine verbesserte Luft/Kraftstoff-Mischung und -Homogenität im Zylinder zu bewirken.

Obgleich stöchiometrische Viertakt-Benzinmotor- und 3-Wege-Katalysatorsysteme das Potential besitzen, Vorgaben äußerst niedriger Emissionen zu erfüllen, steht der Wirkungsgrad derartiger Systeme so genannten Magersystemen nach. Magersysteme sind auch viel versprechend bei der Erfüllung von Emissionsvorgaben für NOx über Verbrennungssteuerungen, die Technologien hoher Abgasverdünnung und der Nachbehandlung von entstehendem NOx einschließen. Jedoch stoßen Magersysteme noch auf weitere Hürden, beispielsweise die Verbrennungsqualität und Verbrennungsstabilität, insbesondere bei Teillast-Arbeitspunkten und hoher Abgasverdünnung.

Magermotoren umfassen auf einer untersten Ebene alle Verbrennungsmotoren, die mit mehr Luft betrieben werden als für die Verbrennung der abgegebenen Kraftstoffladung erforderlich ist. Eine Vielfalt von Kraftstoffbeaufschlagungs- und Zündmethoden unterscheiden Magertopologien. Fremd- oder funkengezündete Systeme (SI von Spark Ignition) leiten die Verbrennung ein, indem eine elektrische Entladung in der Brennkammer vorgesehen wird. Kompressionszündungssysteme (CI von Compression Ignition) leiten die Verbrennung mit Brennkammerbedingungen ein, die Kombinationen aus Luft/Kraftstoff-Verhältnis, Temperatur und Druck neben anderen umfassen. Kraftstoffbeaufschlagungsverfahren können TBI, MPFI und DI umfassen. Homogene Ladungssysteme zeichnen sich durch eine sehr konsistente und gut verdampfte Kraftstoffverteilung in dem Luft/Kraftstoff-Gemisch aus, wie sie durch MPFI oder direkte Einspritzung früh im Ansaugzyklus erreicht werden kann. Schichtladungssysteme zeichnen sich durch weniger gut verdampften und verteilen Kraftstoff in dem Luft/Kraftstoff-Gemisch aus und gehören typischerweise zu direkter Einspritzung von Kraftstoff spät in dem Verdichtungszyklus.

Bekannte Benzin-DI-Motoren können selektiv unter homogenen Betriebsarten mit Fremdzündung oder geschichteten Betriebsarten mit Fremdzündung betrieben werden. Eine homogene Betriebsart mit Fremdzündung wird im Allgemeinen für Bedingungen höherer Last ausgewählt, wohingegen eine geschichtete Betriebsart mit Fremdzündung im Allgemeinen für Bedingungen niedrigerer Last ausgewählt wird.

Bestimmte DI-Kompressionszündungsmotoren benutzen ein im Wesentlichen homogenes Gemisch aus vorgewärmter Luft und Kraftstoff und stellen Druck- und Temperaturbedingungen während Motorkompressionszyklen her, die eine Zündung ohne die Notwendigkeit zusätzlicher Zündenergie bewirken. Dieser Prozess wird manchmal gesteuerte Selbstzündung genannt. Die gesteuerte Selbstzündung ist ein vorhersagbarer Prozess und unterscheidet sich somit von unerwünschten Frühzündungsereignissen, die manchmal bei Fremdzündungs- oder Ottomotoren auftreten. Die gesteuerte Selbstzündung unterscheidet sich auch von der wohlbekannten Kompressionszündung in Dieselmotoren, bei der Kraftstoff im Wesentlichen unmittelbar nach Einspritzung in eine stark vorkomprimierte Hochtemperatur-Luftladung zündet, wohingegen in dem Prozess der gesteuerten Selbstzündung die vorgewärmte Luft und Kraftstoff vor der Verbrennung während Einlassereignissen und im Allgemeinen mit Kompressionsprofilen, die mit herkömmlichen funkengezündeten Viertakt-Verbrennungssystemen vereinbar sind, miteinander gemischt werden.

Es sind Viertakt-Verbrennungsmotoren vorgeschlagen worden, die für eine Selbstzündung sorgen, indem die Bewegung der Einlass- und Auslassventile, die zu einer Brennkammer gehören, gesteuert wird, um sicherzustellen, dass eine Luft/Kraftstoff-Ladung mit verbrannten Gasen gemischt wird, um Bedingungen zu erzeugen, die für eine Selbstzündung geeignet sind, ohne die Notwendigkeit für ein externes Vorwärmen der Ansaugluft- oder Zylinderladung oder für hohe Verdichtungsprofile. In dieser Hinsicht sind bestimmte Motoren vorgeschlagen worden, die ein nockenbetätigtes Auslassventil aufweisen, das wesentlich später in dem Viertaktzyklus geschlossen wird, als es in einem fremdgezündeten Viertaktmotor üblich ist, um eine beträchtliche Überschneidung des offenen Auslassventils mit einem offenen Einlassventil zuzulassen, wodurch zuvor ausgestoßene verbrannte Gase früh während des Ansaugzyklus zurück in die Brennkammer gesaugt werden. Es sind bestimmte andere Motoren vorgeschlagen worden, die ein Auslassventil aufweisen, das wesentlich früher in dem Ausstoßzyklus geschlossen wird, wodurch verbrannte Gase für ein nachfolgendes Mischen mit Kraftstoff und Luft während des Ansaugzyklus eingefangen werden. In beiden derartigen Motoren werden die Auslass- und Einlassventile nur einmal in jedem Viertaktzyklus geöffnet. Es sind bestimmte andere Motoren vorgeschlagen worden, die ein hydraulisch gesteuertes Auslassventil aufweisen, das zweimal während jedes Viertaktzyklus geöffnet wird – einmal, um während des Ausstoßzyklus verbrannte Gase aus der Brennkammer in den Auslasskanal auszustoßen, und einmal, um verbrannte Gase spät während des Ansaugzyklus aus dem Auslasskanal in die Brennkammer zurückzusaugen. Diese Motoren benutzen verschiedentlich eine Drosselklappenkörper-, Öffnungs- oder direkte Brennkammerkraftstoffeinspritzung.

Wie vorteilhaft derartige Magermotorsysteme auch zu sein scheinen, bestehen weiterhin bestimmte Mängel in Bezug auf die Verbrennungsqualität und Verbrennungsstabilität, insbesondere bei Teillast-Arbeitspunkten und hoher Abgasverdünnung. Derartige Mängel führen zu unerwünschten Kompromissen, die Beschränkungen davon umfassen, wie sehr eine Kraftstoffladung während Teillast-Arbeitspunkten effektiv reduziert werden kann und dennoch akzeptable Verbrennungsqualitäts- und Verbrennungsstabilitätseigenschaften aufrechterhalten werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist festgestellt worden, dass homogene Luft/Kraftstoff-Ladungen in einer Brennkammer im Allgemeinen in einer Vielfalt von Verbrennungsmotoren wünschenswert sind, die Motoren einschließen, die Strategien, wie etwa TBI, MPFI, DI, SI, CI, gesteuerte Selbstzündung, stöchiometrische, mager brennende und Kombinationen und Variationen davon anwenden. Es ist allgemein ein Viertakt-Mager-Verbrennungsmotor wünschenswert. Darüber hinaus ist ein solcher Motor wünschenswert, der eine hohe Verbrennungsstabilität bei Teillast-Arbeitspunkten zeigt. Darüber hinaus ist ein solcher Motor wünschenswert, der zu einer Ausdehnung des Magerbetriebs in bisher nicht erzielte Teillast-Arbeitspunktbereiche in der Lage ist.

Die vorliegende Erfindung liefert diese und weitere wünschenswerte Aspekte in einem Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors mit einer ausgedehnten Tauglichkeit bei niedrigen Motorlasten, während die Verbrennungsqualität, die Verbrennungsstabilität und die Emissionen aus dem Motor heraus beibehalten oder verbessert werden.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden während des Ansaugtaktes des Kolbens Niederdruckbedingungen in der Brennkammer hergestellt, die durch niedrigeren Druck bei niedrigerer Last gekennzeichnet sind. Die Tiefe und Dauer des Niederdruckereignisses beeinflusst direkt die Verbrennungsstabilität und die Teillastgrenze des Motors. Die Phaseneinstellung des Einlass- und Auslassventils oder die Öffnungs- und Schließzeit wird dazu verwendet, die Niederdruckprofile herzustellen.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Abgase aus dem Motor während des Ansaugzyklus in die Brennkammer zurückgeführt. Eine Abgasrückführung kann bewerkstelligt werden, indem während des Ausstoßtaktes Abgase in der Brennkammer eingefangen werden oder indem ausgestoßene Abgase über doppelte Öffnungen von Auslass- oder Einlassventilen rückgesaugt werden oder durch externe Rückführungsmittel.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Aufteilungseinspritzstrategie bei einem Motorbetrieb mit niedriger Teillast angewandt, wodurch ein erster Kraftstoffanteil früh während des Ansaugzyklus eingespritzt wird und der restliche Kraftstoff der gesamten Kraftstoffladung für den Zyklus spät während des Verdichtungszyklus eingespritzt wird. Bei einem Motorbetrieb mit Zwischenteillast und hoher Teillast wird eine einzelne Kraftstoffeinspritzung während des Ansaugtaktes angewandt. Eine optimale Kraftstoffbeaufschlagung wird durch eine Kraftstoffzeitsteuerung erreicht, wodurch Kraftstoffeinspritzungen als Funktion der Motorlast nach früh oder nach spät verstellt werden. Zusätzliche Optimierungen zum Bewirken von Emissionszielen reichern die Kraftstoffladung bei Betriebsbereichen mit höherer Teillast an.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft anhand der begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:

1 eine schematische Darstellung eines Einzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotors mit Direkteinspritzung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;

2 Kurven von Ventilhub über Kurbelwinkel gemäß einer Auslass- und Einlassventilphaseneinstellung eines herkömmlichen fremdgezündeten Verbrennungsmotors aus dem Stand der Technik darstellt;

3 verschiedene Kurven von Auslass- und Einlassventilphase und -hub über Kurbelwinkel und Trendübereinstimmung mit der Motorlast gemäß dem Einzylindermotor von 1 mit einer vollständig flexiblen Ventilbetätigung zum Bewirken gewünschter Bedingungen im Zylinder gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

4 verschiedene Kurven von Zylinderdruck über Kurbelwinkel und bevorzugter Trendübereinstimmung mit der Motorlast zum Bewirken gewünschter Bedingungen im Zylinder gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

5 Teillast-Betriebsbereiche und beispielhafte Kraftstoffeinspritzzeitpläne, die diesen entsprechen, gemäß Abgasrücksaugaspekten der vorliegenden Erfindung darstellt;

6 eine beispielhafte Ventilzeiteinstellung, die durch eine vollständig flexible Ventilbetätigung und Kraftstoffeinspritzstrategien bewirkt wird, über Teillastbereiche des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

7 beispielhafte Kurven von Verbrennungsstabilität über effektivem Nettomitteldruck, die Teillaststabilitätsvorzüge der vollständig flexiblen Ventilbetätigung und Kraftstoffbeaufschlagungssteuerungsaspekte demonstrieren, gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

8 Kurven von spezifischem Kraftstoffnettoverbrauch über effektivem Nettomitteldruck, die Teillastkraftstoffverbrauchsvorzüge der vollständig flexiblen Ventilbetätigung und Kraftstoffbeaufschlagungssteueraspekte demonstrieren, gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

9 verschiedene Kurven von Auslass- und Einlassventilphase und -hub über Kurbelwinkel und bevorzugte Trendübereinstimmung mit der Motorlast gemäß dem Einzylindermotor von 1 mit einer phasengesteuerten Ventilbetätigung zum Bewirken gewünschter Bedingungen im Zylinder gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

10 beispielhafte Ventilzeiteinstellungen, die durch phasengesteuerte Ventilbetätigungs- und Kraftstoffeinspritzstrategien bewirkt werden, über Teillastbereiche des Motorbetriebs gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;

11 beispielhafte Kurven von Verbrennungsstabilität über effektivem Nettomitteldruck, die Teillaststabilitätsvorzüge der phasengesteuerten Ventilbetätigung und Kraftstoffbeaufschlagungssteueraspekte demonstrieren, gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und

12 Kurven von spezifischem Nettokraftstoffverbrauch über effektivem Nettomitteldruck, die Teillastkraftstoffverbrauchsvorzüge der phasengesteuerten Ventilbetätigung und Kraftstoffbeaufschlagungssteueraspekte demonstrieren, gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

In 1 ist schematisch ein beispielhaftes Einzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotorsystem (Motor) 10 dargestellt, das für die Implementierung der vorliegenden Erfindung geeignet ist. Es ist festzustellen, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf einen Mehrzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor anwendbar ist. Der vorliegende beispielhafte Motor 10 ist so gezeigt, dass er für eine direkte Brennkammereinspritzung (Direkteinspritzung) von Kraftstoff über der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 konfiguriert ist. Alternative Kraftstoffbeaufschlagungsstrategien, die eine Kraftstoffeinspritzung in die Öffnung oder eine Kraftstoffeinspritzung in den Drosselklappenkörper einschließen, können in Verbindung mit bestimmten Aspekten der vorliegenden Erfindung ebenfalls verwendet werden; jedoch ist der bevorzugte Ansatz die Direkteinspritzung. Obgleich weitläufig verfügbare Qualitäten von Benzin und leichten Ethanolmischungen davon bevorzugte Kraftstoffe sind, können bei der Implementierung der vorliegenden Erfindung auch alternative flüssige und gasförmige Kraftstoffe wie etwa höhere Ethanolmischungen (z.B. E80, E85), reines Ethanol (E99), reines Methanol (M100), Erdgas, Wasserstoff, Biogas, verschiedene Reformate, Syngase usw. verwendet werden.

In Bezug auf den Basismotor ist ein Kolben 11 in einem Zylinder 13 bewegbar und definiert darin eine Brennkammer 15 mit variablem Volumen. Ein Kolben 11 ist mit einer Kurbelwelle 35 durch eine Pleuelstange 33 verbunden und treibt eine Kurbelwelle 35 hin- und hergehend an oder wird von dieser hin- und hergehend angetrieben. Der Motor 10 umfasst auch einen Ventiltrieb 16, der mit einem einzelnen Einlassventil 21 und einem einzelnen Auslassventil 23 dargestellt ist, obwohl Abwandlungen mit mehreren Einlass- und Auslassventilen gleichermaßen zur Benutzung mit der vorliegenden Erfindung anwendbar sind. Der Ventiltrieb 16 umfasst auch ein Ventilbetätigungsmittel 25, das eine Vielfalt von irgendwelchen Formen annehmen kann, die bevorzugt eine elektrisch gesteuerte hydraulische oder elektromechanische Betätigung umfasst (auch bekannt als vollständig flexible Ventilbetätigung, FFVA von Fully Flexible Valve Actuation). Alternative Ventilbetätigungsmittel, die zur Implementierung in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen Mehrprofilnocken (auch bekannt als, mit mehreren Kurven, mehreren Stufen) und Auswahlmechanismen, Nockenphasensteller und andere mechanisch variable Ventilbetätigungstechnologien, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden. Ein Einlasskanal 17 führt der Brennkammer 15 Luft zu. Die Luftströmung in die Brennkammer 15 wird durch ein Einlassventil 21 während Einlassereignissen gesteuert. Verbrannte Gase werden aus der Brennkammer 15 durch einen Auslasskanal 19 ausgestoßen, wobei die Strömung während Auslassereignissen durch ein Auslassventil 23 gesteuert wird.

Die Motorsteuerung wird durch eine Steuerung 27 auf Computerbasis bereitgestellt, die die Form von herkömmlichen Bauteilkonfigurationen oder Kombinationen, die Antriebsstrang-Controller, Motor-Controller und digitale Signalprozessoren in integrierten oder verteilten Architekturen einschließen, annehmen kann. Im Allgemeinen umfasst die Steuerung 27 mindestens einen Mikroprozessor, ROM, RAM und verschiedene E/A-Vorrichtungen, die A/D- und D/A-Wandler und eine Leistungstreiberschaltung umfassen. Die Steuerung 27 umfasst spezifisch auch Steuerungen für ein Ventilbetätigungsmittel 25 und eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41. Die Steuerung 27 umfasst die Überwachung einer Vielzahl von mit dem Motor in Beziehung stehenden Eingängen von einer Vielzahl von übersetzten Quellen, die die Motorkühlmitteltemperatur, Außenlufttemperatur, Krümmerlufttemperatur, Bedienerdrehmomentanforderungen, Umgebungsdruck, Krümmerdruck bei gedrosselten Anwendungen einschließen, Verschiebungs- und Positionssensoren, wie etwa für Ventiltrieb- und Motorkurbelwellengrößen, und umfasst darüber hinaus die Erzeugung von Steuerbefehlen für eine Vielfalt von Aktuatoren sowie das Leistungsvermögen von allgemeinen diagnostischen Funktionen. Obgleich sie als Integral mit dem Controller 27 darstellt und beschrieben ist, können die Steuerung und die Leistungselektronik, die zu dem Ventilbetätigungsmittel 25 und der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 41 gehört, als Teil eines verteilten intelligenten Betätigungsschemas eingebaut sein, wobei bestimmte Überwachungs- und Steuerfunktionalität, die mit jeweiligen Teilsystemen in Beziehung steht, durch programmierbare verteilte Controller, die zu derartigen jeweiligen Ventil- und Kraftstoffsteuerteilsystemen gehören, implementiert sind.

Nachdem die Umgebung und bestimmte Anwendungsbauelemente, die für die Implementierung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, beschrieben worden sind, wird nun die Aufmerksamkeit auf die 2-12 gerichtet. In 2 sind herkömmliche oder Grundlinienventilhübe der Einlass- und Auslassventile eines Verbrennungsmotors über einen vollständigen Viertakt-Verbrennungszyklus aufgetragen. In dieser und nachfolgenden Figuren sind Auslassventilpläne (EV) mit dünnen Linien dargestellt, wohingegen Einlassventilpläne (IV) mit dicken Linien darstellt sind. Volle 720 Grad oder zwei Umdrehungen der Kurbelwelle sind über die horizontale Achse beginnend bei 0 Grad entsprechend dem oberen Totpunkt (OT) des Verbrennungstaktes (d.h. die Position des Kolbens zu Beginn des Arbeitstaktes (Ende des Verdichtungstaktes) und endend bei 720 Grad entsprechend der gleichen Position des oberen Totpunktes am Ende des Verdichtungstaktes (Beginn des Arbeitstaktes) aufgetragen. Durch Übereinkunft und so wie dem hierin gefolgt wird, beziehen sich die Kurbelwinkelpositionen 0 bis 720 auf Kurbelwellenrotation nach OT des Verbrennungstaktes in Grad. Die nachfolgenden wiederholten Zyklen sind oben in der Figur mit Doppelpfeilen angegeben, die mit ARBEITEN, AUSSTOSSEN, ANSAUGEN und VERDICHTEN beschriftet sind. Jeder dieser Zyklen entspricht der Kolbenbewegung zwischen jeweiligen Positionen des oberen Totpunktes und des unteren Totpunktes und deckt volle 180 Grad Kurbelwellenrotation oder ein Viertel des vollständigen Viertaktzyklus ab.

Bei der vorliegenden beispielhaften Vorstellung der Erfindung wurde ein Einzylinder-Viertakt-Verbrennungsmotor mit 0,55 Liter, gesteuerter Selbstzündung und Benzindirekteinspritzung bei der Implementierung der Ventil- und Kraftstoffbeaufschlagungssteuerungen und der Beschaffung der verschiedenen hierin ausgeführten Daten benutzt. Es sei denn, es wird speziell anders besprochen, sei angenommen, dass alle derartigen Implementierungen und Beschaffungen unter normalen Bedingungen ausgeführt werden, wie es der Fachmann verstehen wird.

Gemäß bestimmten Ventilsteuerungsaspekten der vorliegenden Erfindung wird während des Teillastbetriebes des Motors ein Niederdruckereignis in der Brennkammer, vorzugsweise mittels FFVA hergestellt, die das Öffnen und Schließen von einem oder mehreren der Einlass- oder Auslassventile steuert. So wie er hierin verwendet wird, entspricht Teillastbetrieb einer Motorlast unter Mittellast von ungefähr 450 kPa effektivem Nettomitteldruck. Niedrige Teillast, wie sie hierin verwendet wird, entspricht einer Motorlast unter etwa 125 kPa effektivem Nettomitteldruck. Zwischenteillast, so wie sie hierin verwendet wird, entspricht einer Motorlast von etwa 125 bis etwa 200 kPa effektivem Nettomitteldruck. Hohe Teillast, wie sie hierin verwendet wird, entspricht einer Motorlast von etwa 200 bis etwa 450 kPa effektivem Nettomitteldruck. In dem vorliegenden Beispiel, das in 3 darstellt ist, wird angenommen, dass hervorgerufen wird, dass ein Auslassereignis auftritt, wobei das Auslassventil über mindestens einen Teil des Ausstoßtaktes von 180 bis 360 Grad geöffnet wird. Die tatsächlichen Öffnungs- und Schließwinkel des Auslassventils während eines Auslassereignisses werden gemäß solchen Faktoren, wie Motordrehzahl oder -last und Geometrie der Auslassleitung sowie anderen gewünschten Motorabstimmungseigenschaften variieren. Bei dem vorliegenden darstellten Beispiel wird angenommen, dass das Schließen des Auslassventils im Wesentlichen 380 Grad nach OT des Verbrennungstaktes oder 20 Grad nach OT des Ausstoßtaktes entspricht. Vorzugsweise tritt das Schließen des Auslassventils innerhalb von ungefähr 20 Grad vor OT des Ausstoßtaktes bis 20 Grad nach OT des Ausstoßtaktes auf. Man glaubt im Allgemeinen, dass der maximale Ausstoß von Abgasen aus der Brennkammer beim Minimieren des Restzylinderdrucks unterstützen wird, und eine solche Bedingung ist im Allgemeinen mit dem Bewirken von tieferen und länger andauernden Niederdruckereignissen vereinbar. Durch eine bestimmte Gasdynamik unter bestimmten Bedingungen tritt das maximale Ausstoßen auf, wenn das Auslassventil über irgendeinen Winkel nach OT des Ausstoßtaktes offen bleibt. Dann tritt das Schließen des Auslassventils stärker bevorzugt innerhalb ungefähr OT des Ausstoßtaktes bis 20 Grad nach OT des Ausstoßtaktes auf, insbesondere bei den niedrigsten Motorlasten, bei denen gemäß der vorliegenden Erfindung Bedingungen niedrigeren Drucks im Zylinder erwünscht sind.

In Übereinstimmung mit dem Ziel, während des Ansaugtaktes ein Niederdruckereignis in der Brennkammer herzustellen, ist es ferner wünschenswert, dass die absolute Phase des Schließens des Auslassventils beim Auslassereignis vor OT des Ausstoßtaktes nicht größer ist als die Phase des Öffnens des Einlassventils nach OT des Ausstoßtaktes, oder dass eine minimale Ventilüberschneidung vorhanden ist. Im Allgemeinen ist wie beschrieben ein bestimmter Grad an Asymmetrie um den OT des Ausstoßtaktes wie zwischen dem Schließen des Auslassventils und dem Öffnen des Einlassventils, erforderlich, um die gewünschten Niederdruckbedingungen in der Brennkammer herzustellen. Wenn das Schließen des Auslassventils beim Auslassereignis vor OT des Ausstoßtaktes auftritt, dann kann es wünschenswert sein, mindestens einen ähnlichen Winkel nach OT zuzulassen, damit sich der Druck in der Brennkammer abbaut, bevor das Einlassventil zu öffnen beginnt. Das Öffnen des Einlassventils während eines Einlassereignisses folgt dem Schließen des Auslassventils vorzugsweise bei etwa 30 bis etwa 90 Grad nach OT des Ausstoßtaktes bei Teillast-Arbeitspunkten.

Die allgemeinen und bevorzugten Eigenschaften der Phasen des Einlassund Auslassventils, die bislang beschrieben wurden, sind im Wesentlichen in den beispielhaften in 3 darstellten Kurven dargelegt. Auslassprofil 50 stellt ein Auslassventilprofil beim Auslassereignis dar, wobei das Schließen des Ventils bei im Wesentlichen 20 Grad nach dem OT des Ausstoßtaktes auftritt. Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, dass das Auslassereignis in Bezug auf die Phaseneinstellung des Schließens des Auslassventils beim Auslassereignis im Wesentlichen statisch ist, obwohl, wie es zuvor beschrieben wurde, in Betracht zu ziehen ist, dass eine Phasenverschiebung des Schließens des Auslassventils innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegt, um verschiedene Ergebnisse und Ziele derselben zu erreichen. Das Einlassprofil 52 entspricht dem Öffnen des Einlassventils bei im Wesentlichen 40 Grad nach dem oberen Totpunkt des Ausstoßtaktes und dem Schließen bei im Wesentlichen 70 Grad nach dem unteren Totpunkt des Ansaugtaktes, um ein Niveau an Unterdruck im Zylinder zu bewirken. Das Einlassprofil 51 entspricht einem früheren Öffnen des Einlassventils bei im Wesentlichen 20 Grad vor dem oberen Totpunkt des Ausstoßtaktes und Schließen bei im Wesentlichen 70 nach dem unteren Totpunkt des Ansaugtaktes, um einen geringeren Unterdruck im Zylinder zu bewirken. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden wunschgemäß niedrigere Drücke im Zylinder bei niedrigeren Motorlasten bewirkt. Das heißt es werden bei niedrigeren Motorlasten tiefere Unterdruckniveaus erreicht. Um diesen Trend zu bewirken, tendiert die Phase des Öffnens des Einlassventils bei abnehmender Motorlast in die Richtung, die durch den Pfeil abnehmender Last in der Mitte von 3 angegeben ist. Bei der beispielhaften FFVA-Implementierung kann die Phase des Schließens des Einlassventils, wie es in 3 darstellt ist, bei etwa 610 Grad nach OT des Verbrennungstaktes im Wesentlichen statisch gehalten werden.

Würde man ein Kontinuum derartiger Einlassprofile in der Figur mit Grenzen des Öffnens des Einlassventils bei weniger stark nach spät und stärker nach spät verstellten Phasenwinkeln auftragen, wären das Ergebnis variierende Unterdruckniveaus und Dauern davon in der Brennkammer. Natürlich können zusätzlich zu den verschiedenen Niederdruckprofilen in der Brennkammer, die mit einfachen Phasenverschiebungs-Ventilöffnungen wie beschrieben erreicht werden können, zusätzliche Druckprofile durch komplexere und unabhängige Veränderungen der Auslass- und Einlassprofile, die welche mittels einer Hubveränderung zusätzlich zu einer Zeiteinstellung umfassen, erreicht werden. Zusätzliche Details im Hinblick auf das Verändern von Unterdruckniveaus sind in weiteren Einzelheiten in den gemeinschaftlich übertragenen und anhängigen U.S. Patentanmeldungen mit den Seriennummern 10/611,845, 10/611,366 und 10/899,443 aufgeführt, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.

Die FFVA-Steuerung der Einlass- und Auslassventile, um ein Niederdruckereignis in der Brennkammer herzustellen, wird ausgeführt, um Niederdruckvertiefungen und deren Dauern in der Brennkammer herzustellen, die bei einem herkömmlich bekannten Viertaktbetrieb nicht zu finden sind. Nun mit zusätzlichem Bezug auf 4 ist dort ein Druckprofil, das dem beispielhaften lastabhängigen Einlassventilprofiltrend entspricht, der in Bezug auf 3 beschrieben ist, darstellt. Darin ist eine Kurve allgemein mit Bezugszeichen 61 gekennzeichnet und in Bezug auf lediglich die 360 Grad Kurbelwellenrotation durch die Ausstoß- und Ansaugtakte des vollständigen Viertaktprozesses darstellt, wie dies oben in der Figur mit Doppelpfeilen angegeben ist, die mit AUSSTOSSEN und ANSAUGEN beschriftet sind. Der Zylinderdruck ist in einem linearen Maßstab entlang der vertikalen Achse darstellt, wobei der Umgebungsdruck spezifisch beschriftet ist und angenommen wird, dass er im Wesentlichen eine Standardatmosphäre oder etwa 101 kPa beträgt. Bereich 63 bezeichnet allgemein den Bereich eines resultierenden Niederdruckereignisses oder von Bedingungen unterhalb von Atmosphärendruck, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden. Ein mäßig tiefes und mäßig andauerndes Niederdruckereignis erreicht im Wesentlichen 60 kPa unter Umgebungsdruck oder Unteratmosphärendruck oder alternativ ausgedrückt, etwa 60% unter Umgebungsdruck oder Atmosphärendruck oder etwa 40% des Umgebungsdrucks oder Atmosphärendrucks. Die spezifischen Kurven, die in 4 darstellt sind, sind natürlich beispielhaft, wobei andere derartige Kurven und Profile aufgrund komplexerer und unabhängiger Veränderungen der Auslass- und Einlassprofile hergestellt werden können, die welche mittels Hubveränderung zusätzlich zur Zeiteinstellung und Dauer sein können. Beispielsweise würde in Bezug auf die spezifische Kurve 52, die in 3 darstellt ist, ein weiteres Verstellen des Öffnens des Einlassventils nach spät während des Einlassereignisses tiefere Niederdruckereignisse bewirken, wobei ein weiteres Verstellen des Öffnens des Einlassventils nach früh während des Einlassereignisses flachere Niederdruckereignisse bewirken würde. Beispielsweise erreicht ein Niederdruckereignis, das relativ flach und von begrenzter Dauer ist, im Wesentlichen 42 kPa unter Umgebungsdruck oder Unteratmosphärendruck oder anders ausgedrückt etwa 42% unter Umgebungsdruck oder Atmosphärendruck oder etwa 58% des Umgebungsdrucks oder Atmosphärendrucks. Beispielsweise erreicht ein Niederdruckereignis, das relativ tief und andauernd ist, im Wesentlichen 75 kPa unter Umgebungsdruck oder Atmosphärendruck oder anders ausgedrückt etwa 75% unter Umgebungsdruck oder Atmosphärendruck oder etwa 25% des Umgebungsdrucks oder Atmosphärendrucks. Wie es zuvor in Bezug auf 3 beschrieben wurde, werden niedrigere Drücke im Zylinder wunschgemäß bei niedrigeren Motorlasten bewirkt. Das heißt es werden bei niedrigeren Motorlasten tiefere Unterdruckniveaus erreicht. Der Pfeil abnehmender Last von 4 stellt den gewünschten gesteuerten Trend der Einlassdruckprofile als Funktion abnehmender Motorlast dar.

Rückgeführte Abgase werden wunschgemäß in die Brennkammer zur Vermischung mit Luft und Kraftstoff eingeleitet. Nochmals mit Bezug auf die in 3 gezeigten Ventilpläne ermöglicht die FFVA eine Abgasrücksaug-Auslassventilbetätigung mit einer Flexibilität beim Öffnen, Schließen, Hub und der Dauer des Ventils, um verbrannte Gase, die zuvor durch das Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen wurden, wieder einzusaugen. Die FFVA erlaubt signifikante Veränderungen bei Gasbestandteilgemische und den Temperaturen in einer Abgasrücksaugimplementierung. Beispielhafte Rücksaugpläne, die die Veränderungen in Hub, Dauer und Phaseneinstellung darstellen, sind in 3 mit 53 und 55 beschriftet.

Nun wird die bevorzugte Kraftstoffbeaufschlagungsmethode für einen Motor beschrieben, der wie vorstehend dargelegt betrieben wird. Flüssige und gasförmige Einspritzungen sind Kandidaten für DI. Zusätzlich ist in Betracht zu ziehen, dass eine luftunterstützte Abgabe oder andere Arten einer Abgabe angewandt werden können. Ebenfalls ist der Typ von Zündsystem, der anwendbar ist, variabel – im Allgemeinen gemäß Motorlast- und Klopferwägungen – und umfasst solche nicht einschränkenden Beispiele wie SI, CI und gesteuerte Selbstzündung.

Gemäß den Kraftstoffbeaufschlagungssteueraspekten der vorliegenden Erfindung sind zwei allgemeine Lastbereiche innerhalb des Teillast-Betriebsbereiches des Motors angegeben. In Bezug auf 5 ist ein Bereich mit niedriger Teillast mit L-PL beschriftet, ein Bereich mit Zwischenteillast /hoher Teillast ist mit I/H-PL beschriftet. Diese Bereiche sind über einen vollständigen Viertakt-Verbrennungszyklus aufgetragen, der verschiedentlich durch Kurbelwinkel nach OT des Verbrennungstaktes an der Unterseite angegeben ist und sequentiell wiederholten Verbrennungszyklusbereichen oben entspricht. Im Allgemeinen wird bewirkt, dass in dem Bereich mit niedriger Teillast eine Aufteilungseinspritzung der gesamten Kraftstoffladung auftritt, wohingegen bewirkt wird, dass in dem Bereich mit Zwischenteillast/hoher Teillast eine Einzeleinspritzung der gesamten Kraftstoffladung auftritt. In der Figur ist ein Übergangsbereich 62 darstellt, der einen oder beide benachbarten Teillastbereiche wesentlich überlappen kann, wodurch die Teillastbereiche für entsprechende Kraftstoffsteuerungen effektiv ausgedehnt werden.

Mit der Aufteilungseinspritzung wird der Gesamtkraftstoffbedarf für den Zyklus in zwei Einspritzereignisse unterteilt. Eines der Einspritzereignisse wird früh in dem Ansaugzyklus ausgeführt, während das andere Einspritzereignis spät in dem Verdichtungszyklus ausgeführt wird. Im Allgemeinen spritzt das erste Kraftstoffbeaufschlagungsereignis etwa 10 bis 50 Prozent des Gesamtkraftstoffbedarfs für den Zyklus ein. Im Allgemeinen ist die Zylinderladung, die durch diesen ersten Kraftstoffanteil hergestellt wird, für eine Selbstzündung in der Brennkammer unzureichend. Der Rest des Kraftstoffbedarfs für den Zyklus wird während des zweiten Kraftstoffbeaufschlagungsereignisses eingespritzt. Dieser zweite Kraftstoffanteil reichert die Zylinderladung während eines Verdichtungstaktes des Kolbens hinreichend an, um eine Selbstzündung zu bewirken.

Die Durchdringung und Verteilung des zweiten Kraftstoffsprühstrahls werden aufgrund einer höheren Ladungstemperatur und Dichte im Zylinder unterdrückt. Es wird ein örtlich festgelegter fetter Gemischbereich in der Brennkammer gebildet. Das Gemisch aus Luft, zurück eingesaugtem verbranntem Gas und Kraftstoff von der ersten Kraftstoffeinspritzung arbeitet in Verbindung mit dem örtlich festgelegten fetten Gemisch, das durch die zweite Kraftstoffeinspritzung gebildet wird, um die Selbstzündung von Benzin unter einem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis ohne irgendeine Zuhilfenahme eines Funkens zu bewerkstelligen, im Vergleich mit einem relativ hohen Verdichtungsverhältnis, das bei der Selbstzündung von Dieselkraftstoff verwendet wird.

Der Gesamtkraftstoffbeaufschlagungsbedarf (d.h. die kombinierten ersten und zweiten Kraftstoffanteile) ist wesentlich niedriger als der Kraftstoffbeaufschlagungsbedarf eines ähnlichen, konventionell betriebenen Verbrennungsmotors, wie dies gegenüber derartigen üblichen Maßen, wie die Verbrennungsstabilität, bestimmt wird, so wie es später in Bezug auf die 7 und 8 demonstriert wird.

Mit der Einzeleinspritzung wird der Gesamtkraftstoffbedarf für den Zyklus in einem einzigen Einspritzereignis konsolidiert, das früh in dem Ansaugzyklus ausgeführt wird.

5 demonstriert auch bestimmte Präferenzen hinsichtlich der Einspritzzeiteinstellung. Der Bereich, der durch die mit 56 und 57 beschrifteten durchgezogenen Linien begrenzt ist, entspricht bevorzugten Winkelbereichen innerhalb der Ansaug- und Verdichtungszyklen zur Vornahme des ersten Kraftstoffbeaufschlagungsereignisses bzw. des zweiten Kraftstoffbeaufschlagungsereignisses jeweils für den Betriebsbereich mit niedriger Teillast. Der erste Kraftstoffanteil wird vorzugsweise etwa 360 bis etwa 400 Grad nach OT des Verbrennungstaktes eingespritzt. Die Einspritzzeit für die erste Einspritzung wird ebenfalls vorzugsweise auf kontinuierliche Weise nach spät verstellt, wenn die Motorlast zunimmt, wie es in der Figur gezeigt ist. Der zweite Kraftstoffanteil wird etwa 640 bis etwa 700 Grad nach OT des Verbrennungstaktes (20 bis 80 Grad vor dem oberen Totpunkt des Verbrennungstaktes) eingespritzt. Diese Einspritzzeit wird so gewählt, dass ein rauchfreier Betrieb sichergestellt ist, und wird durch den Sprühstrahlkonuswinkel der Einspritzvorrichtung und die eingespritzte Kraftstoffmenge beeinflusst. Die Einspritzzeit für die zweite Einspritzung wird ebenfalls auf eine kontinuierliche Weise nach früh verstellt, wenn die Motorlast zunimmt. Andere Winkelbereiche für die Aufteilungseinspritzung können verwendet werden, es kann aber sein, dass sie keinen so wesentlichen Vorteil wie die bevorzugten Bereiche ergeben.

Der Bereich, der durch die mit 58 beschriftete durchgezogene Linie begrenzt ist, entspricht einem bevorzugten Winkelbereich innerhalb des Ansaugzyklus zum Liefern des Ansaugzyklus-Kraftstoffbeaufschlagungsereignisses für den Betriebsbereich mit Zwischenteillast/hoher Teillast. Dieser Kraftstoff wird vorzugsweise etwa 390 bis etwa 450 Grad nach OT des Verbrennungstaktes eingespritzt. Die Einspritzzeit für die Einzeleinspritzung wird ebenfalls auf eine kontinuierliche Weise nach spät verstellt, wenn die Motorlast zunimmt, wie es in der Figur gezeigt ist. Andere Winkelbereiche für die Einzeleinspritzung können benutzt werden, es kann aber sein, dass diese keinen so wesentlichen Vorteil wie die bevorzugten Bereiche ergeben.

Der Übergang von einer Einspritzstrategie zu einer anderen während einer Änderung der Teillast wird sowohl durch die Motorleistung als auch die Motoremissionen geregelt. Beispielsweise während des Betriebes mit niedriger Teillast ist die Aufteilungseinspritzung mit einer ersten Einspritzung während des frühen Ansaugtaktes und der zweiten Einspritzung während des Verdichtungstaktes die einzige Einspritzstrategie, die in der Lage ist, eine stabile gesteuerte Selbstzündungsverbrennung zu erzeugen. Die Einspritzzeit für die zweite Einspritzung wird mit zunehmender Motorlast kontinuierlich nach früh verstellt, um die Verteilung von Kraftstoff in der Brennkammer zu fördern und um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis des örtlich festgelegten Gemisches in einem akzeptablen Bereich zu halten, um unannehmbare Niveaus von NOx und Rauchemissionen zu vermeiden. Jedoch kann während des Betriebes mit Zwischenteillast selbst mit einer nach früh verstellten Einspritzzeit die Bildung von Stickoxiden (NOx) auf ein unannehmbares Niveau ansteigen. Somit wird die Einspritzstrategie von Aufteilungseinspritzung zu Einzeleinspritzung, wie es in 6 gezeigt ist, etwa 100 bis etwa 140 kPa effektiver Nettomitteldruck (NMEP), umgeschaltet. Experimente bestätigen, dass sowohl die Aufteilungs- als auch Einzeleinspritzungsstrategie zu einem ähnlichen Motorleistungsvermögen während des Motorbetriebes mit Zwischenteillast führen. Vergleichbare NOx-Emissionen sind mit einer Einzelkraftstoffeinspritzung während des Ansaugtaktes wesentlich niedriger als mit der Aufteilungseinspritzung. Vergleichbare Kohlenwasserstoffemissionen (HC-Emissionen) sind jedoch mit einer Einzeleinspritzung während des Ansaugtaktes aufgrund von Zunahmen in Spalten eingefangenen Kraftstoffs, der einer Verbrennung entweicht, größer als mit der Aufteilungseinspritzung. Deshalb wird die exakte Last, bei der der Übergang stattfinden wird, durch einen Kompromiss zwischen den NOx- und HC-Emissionen bestimmt.

6 zeigt beispielhafte Öffnungs- und Schließzeiten von Ventilen als Funktion der Motorlast für die Auslass- und Einlassventile eines Viertakt-Verbrennungsmotors, der gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines FFVA-Systems arbeitet. Darin werden die folgenden Beschriftungen verwendet: Öffnen des Einlassventils (IVO); Schließen des Einlassventils (IVC); Öffnen des Auslassventils – Auslassen (EVOe); Schließen des Auslassventils – Auslassen (EVCe); Öffnen des Auslassventils – Rücksaugen (EVOr); und Schließen des Auslassventils – Rücksaugen (EVCr). Ebenfalls in 6 sind die lastabhängigen Einspritzstrategien und verschiedenen Verbrennungsbetriebsarten als Funktion der Motorlast gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere wird der Motor in einer Betriebsart mit gesteuerter Selbstzündungsverbrennung mit einem mageren Luft/Kraftstoff-Gemisch (CAI-L) unter etwa 420 kPa NMEP betrieben. Während dieser Verbrennungsbetriebsart nimmt der NOx-Emissionsindex mit zunehmender Motorlast zu. Bei etwa 420 kPa NMEP beträgt der NOx-Emissionsindex etwa 1 g/kg Kraftstoff. Zwischen etwa 420 und etwa 500 kPa NMEP wird der Motor in einer Betriebsart mit gesteuerter Selbstzündungsverbrennung mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis (CAI-S) betrieben, um die Verwendung einer traditionellen Nachbehandlung mit einem 3-Wege-Katalysator für die NOx-Steuerung zuzulassen. Zwischen etwa 500 und etwa 600 kPa NMEP wird der Motor in einer fremdgezündeten, ungedrosselten Verbrennungsbetriebsart mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch (NT-S) unter Verwendung eines frühen Schließens des Einlassventils für eine Laststeuerung betrieben. Über etwa 600 kPa NMEP hinaus wird der Motor in einer traditionellen fremdgezündeten, gedrosselten Verbrennungsbetriebsart mit einem stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Gemisch (T-S) betrieben, bis Volllast erreicht wird.

Die 7 und 8 zeigen die gemessene Verbrennungsstabilität (COV von IMEP) und den spezifischen Nettokraftstoffverbrauch (NSFC) als Funktion der Motorlast (NMEP) für einen Einzylinder-Benzin-Viertakt-Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der unter einer Betriebsart mit gesteuerter Selbstzündungsverbrennung unter Verwendung eines FFVR-Systems betrieben wird.

Ohne die Verwendung der Ventil- und Kraftstoffsteuerungen der gegenwärtigen Erfindung beträgt die Teillastgrenze des beispielhaften – und typischsten – Viertakt-Benzinmotors mit Direkteinspritzung und Selbstzündung etwa 240 kPa effektiver Nettomitteldruck (NMEP) mit einem allgemein akzeptierten 5% Veränderungskoeffizient des indizierten effektiven Mitteldrucks (COV von IMEP von Coefficient of Variation of Indicated Mean Effective Pressure) als ein Indikator. Es ist aus 7 zu sehen, dass mit der Kombination der FFVA-Ventil- und Kraftstoffbeaufschlagungsaspekte der vorliegenden Erfindung eine optimale Verbrennungsphaseneinstellung für eine gesteuerte Selbstzündungsverbrennung durch den gesamten Lastbereich zwischen etwa 25 und etwa 500 kPa NMEP mit weniger als 5% COV IMEP gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird. 8 demonstriert den spezifischen Nettokraftstoffverbrauch, der bei der praktischen Ausführung der FFVA-Ventil- und Kraftstoffaspekte der vorliegenden Erfindung erhalten wird.

Die 912 stellen eine alternative Ventiltopologieimplementierung der vorliegenden Erfindung dar, um deren Aspekte von Rücksaugung verbrannten Gases zu bewirken. Darin liefern 2-stufige, hydraulisch gesteuerte Ventilhubmechanismen zusammen mit Nockenphasenstellermechanismen, die beide allgemein bekannte Arten sind, die Einlassventilphasenverschiebung und den Auslassventil-Rücksaugereignishub, um die gewünschten Brennkammerbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu bewirken. Der Einlassventilplan ist mit einer beispielhaften Einlassdauer von im Wesentlichen 165 Grad bei einzelnen phasenverschobenen Positionen darstellt, die mit 71, 73, 75 und 77 von einer stärker nach früh zu einer stärker nach spät verstellten Phaseneinstellung beschriftet sind.

Ein niedriger Druck wird in der Brennkammer über eine Einlassventilphasenverschiebung hergestellt, die dessen Öffnen relativ zu dem Schließen des Auslassventils beim Auslassereignis steuert. Bei dem vorliegenden Beispiel, das in 9 darstellt ist, wird angenommen, dass bewirkt wird, dass ein Auslassereignis auftritt, wobei das Auslassventil für mindestens einen Teil des Ausstoßtaktes von 180 bis 360 Grad geöffnet wird. Bei dem vorliegenden dargestellten Beispiel wird angenommen, dass das Schließen des Auslassventils im Wesentlichen 380 Grad nach OT des Verbrennungstaktes oder 20 Grad nach OT des Ausstoßtaktes entspricht. Eine vorzuziehende Auslassventil-Schließphase ist, wie es vorher in Bezug auf die FFVA-Implementierung beschrieben wurde (im Wesentlichen innerhalb von ungefähr 20 Grad vor OT des Ausstoßtaktes bis 20 Grad nach OT des Ausstoßtaktes, und stärker bevorzugt innerhalb von ungefähr OT des Ausstoßtaktes bis 20 Grad nach OT des Ausstoßtaktes).

Die zuvor besprochenen Erwägungen bezüglich der Asymmetrie des Schließens des Auslassventils und Öffnens des Einlassventils um OT herum, die minimale Ventilüberschneidung und des Druckabbaus im Zylinder, sind auf die vorliegende Implementierung des Ventilphasenstellers anwendbar. Das Öffnen des Einlassventils während des Einlassereignisses folgt vorzugsweise dem Schließen des Auslassventils bei etwa 30 bis etwa 90 Grad nach OT des Ausstoßtaktes bei Teillast-Arbeitspunkten.

Diese Eigenschaften der Einlass- und Auslassventilphaseneinstellungen, die bislang beschrieben wurden, sind im Wesentlichen in den beispielhaften in 9 dargestellten Kurven ausgeführt. Auslassprofil 69 stellt ein Auslassventilprofil bei einem Auslassereignis dar, wobei das Ventilschließen bei im Wesentlichen 20 Grad nach OT des Auslasstakts auftritt. Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, dass das Auslassereignis in Bezug auf die Phaseneinstellung des Auslassventilschließens beim Auslassereignis im Wesentlichen statisch ist, obwohl es in Betracht zu ziehen ist, wie es zuvor beschrieben wurde, dass eine Verschiebung des Auslassventilprofils im Umfang der Erfindung beim Erzielen verschiedener Ergebnisse und Ziele derselben liegt. Das Einlassprofil 77 entspricht einem Öffnen des Einlassventils bei im Wesentlichen 40 Grad nach dem oberen Totpunkt des Ausstoßtaktes und einem Schließen des Einlassventils bei im Wesentlichen 25 Grad nach dem unteren Totpunkt des Ansaugtaktes, um ein Niveau an Unterdruck im Zylinder zu bewirken. Die Einlassprofile 75, 73 und 71 entsprechen jeweils früherem Öffnen des Einlassventils bei im Wesentlichen 20 Grad nach, bei bzw. 30 Grad vor dem oberen Totpunkt des Ausstoßtaktes. Entsprechende Schließungen des Einlassventils für Profile 75, 73 und 71 liegen jeweils bei im Wesentlichen 5 Grad nach, 15 Grad vor bzw. 45 Grad vor dem unteren Totpunkt des Ansaugtaktes. Gemäß dem Ziel, bei fortschreitend niedrigeren Motorlasten abnehmende Zylinderdrücke zu bewirken, folgt der Trend der Phasenkurven dem in der Figur gezeigten Pfeil abnehmender Last.

Ein Kontinuum von derartigen Einlassprofilen, wie es in den endlichen, einzelnen, in der Figur aufgetragenen Beispielen beispielhaft ausgeführt ist, mit einer Phasenverschiebung, die der Motorlast entspricht, wie es gezeigt ist, würde zu den gewünschten variierenden Unterdruckniveaus und deren Dauern in der Brennkammer führen. Zusätzliche Einzelheiten hinsichtlich eines Veränderns von Unterdruckniveaus sind ausführlicher in den zuvor mit aufgenommenen, gemeinschaftlich übertragenen und anhängigen US-Patentanmeldungen, Seriennummern 10/611,845, 10/611,366 und 10/899,443 ausgeführt, deren Offenbarungsgehalt hierin durch Bezugnahme mit eingeschlossen ist.

Rückgeführte Abgase werden wunschgemäß in die Brennkammer zum Mischen mit Luft und Kraftstoff eingeleitet. Vorliegend, wieder mit Bezug auf die in 9 gezeigten Ventilpläne, bewirkt eine Abgasrücksaug-Auslassventilbetätigung ein Wiedereinlassen von verbrannten Gasen, die zuvor durch das Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen wurden. Eine Hubveränderung erlaubt eine Veränderung in Gasbestandteilgemischen und -temperaturen in dieser Implementierung der Abgasrücksaugung. Ein beispielhafter Rücksaugplan ist in 9 mit 79 beschriftet.

Die zuvor ausführlich beschriebene Kraftstoffbeaufschlagungsstrategie ist gleichfalls wunschgemäß auf die unmittelbar vorhergehend beschriebene alternative Ventilsteuerimplementierung von Steuerungen des Drucktrends im Zylinder anwendbar. Die Erwägungen hinsichtlich Lastbereiche, Aufteilungs- und Einzeleinspritzungen, Zeiteinstellungen, Verstellungen nach früh, Verstellungen nach spät, Übergängen, Emissionen und magere und stöchiometrische Kraftstoffverhältnisse gelten vorliegend alle, wie es zuvor beschrieben wurde.

10 zeigt beispielhafte Öffnungs- und Schließzeiten von Ventilen als Funktion der Motorlast für die Auslass- und Einlassventile eines Viertakt-Verbrennungsmotors, der gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet, unter Verwendung variabler Ventilbetätigungsbauteile mit 2-Stufen/Phasensteller. Darin folgt die Beschriftungskonvention der zuvor in Relation zu 6 beschriebenen. Ebenfalls in 10 sind die lastabhängigen Einspritzstrategien und verschiedenen Verbrennungsbetriebsarten als Funktion der Motorlast gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt.

Die 11 und 12 zeigen die gemessene Verbrennungsstabilität (COV von IMEP) und den spezifischen Nettokraftstoffverbrauch (NSFC) als Funktion der Motorlast (NMEP) für einen Einzylinder-Benzin-Viertakt-Verbrennungsmotor mit Direkteinspritzung, der in einer Betriebsart mit gesteuerter Selbstzündungsverbrennung unter Verwendung von Bauteilen mit 2-Stufen/Phasensteller arbeitet.

Es ist aus 11 zu sehen, dass mit der Kombination aus den 2-Stufen/Phasensteller-Ventil- und Kraftstoffbeaufschlagungsaspekten der vorliegenden Erfindung eine optimale Verbrennungsphaseneinstellung für eine gesteuerte Selbstzündungsverbrennung in dem gesamten Lastbereich zwischen etwa 75 und über 550 kPa NMEP hinaus mit weniger als 5% COV IMEP gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten wird. 12 demonstriert den spezifischen Nettokraftstoffverbrauch, der bei der praktischen Ausführung der 2-Stufen/Phasensteller-Ventil- und Kraftstoffbeaufschlagungsaspekte der vorliegenden Erfindung erhalten wird.

Die vorstehend beschriebe Abgasrückführung ist in Bezug auf nicht einschränkende Beispiele von FFVA-, Mehrstufenhub- und Nockenphasenstellerimplementierungen von Rücksaug-Abgasventilbetätigungen vorgenommen worden. Gemäß einer alternativen Rücksaugimplementierung für eine Abgasrückführung wird das Einlassventil während mindestens eines Teils des Auslassereignisses geöffnet, um verbrannte Gase in den Einlasskanal 17 für eine nachfolgende Rückführung oder ein nachfolgendes Rücksaugen davon, indem diese zurück in die Brennkammer über das Einlassventil gesaugt werden, auszustoßen. Rücksaug-Einlassventilbetätigungen können ähnlich durch Implementierungen mit FFVA, Mehrstufenhub und Nockenphasensteller bewirkt werden. Zusätzliche Einzelheiten eines derartigen einlassventilbasierten Abgasrücksaugens in Verbindung mit der Herstellung niedriger Brennkammerdrücke sind in der zuvor mit eingeschlossenen, gemeinschaftlich übertragenen und anhängigen U.S. Seriennummer 10/899,443 offenbart. Zusätzlich kann eine externe Abgasrückführvorrichtung angewandt werden. Beispielsweise können herkömmliche Abgasrückführventile angemessene verbrannte Gase zu einem Einlasskanal des Motors liefern, wo ein angemessener Einlassunterdruck für eine erzwungene Ansaugung vorhanden ist. Alternativ, wenn kein ausreichender Unterdruck in einem Einlasskanal vorhanden ist – etwa in dem Fall mit ungedrosselten Betriebsarten, die in Systemen mit gesteuerter Selbstzündung typisch sind – kann eine Abgasrückführpumpe eine sichere Druckversorgung von verbrannten Gasen zu dem Einlass vorsehen.

Die vorliegende Erfindung ist hierin anhand bestimmter bevorzugter Ausführungsformen und Abwandlungen beschrieben worden. Andere alternative Ausführungsformen, Abwandlungen und Implementierungen können eingesetzt und praktisch durchgeführt werden, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der nur durch die folgenden Ansprüche begrenzt ist:

Zusammenfassung

Ein Teillast-Arbeitspunkt für einen Viertakt-Verbrennungsmotor mit gesteuerter Selbstzündung wird verringert, ohne die Verbrennungsstabilität preiszugeben, durch eine Ventilsteuerung, die dazu dient, Niederdruckbedingungen in der Brennkammer, in die Kraftstoff und Abgase eingeleitet werden, herzustellen. Brennkammerdrücke während des Ansaugzyklus werden niedriger gesteuert, wenn die Motorlast abnimmt. Verbrannte Gase werden durch eine Vielfalt von internen und externen Rückführungsmechanismen in die Brennkammer zurückgeführt. Eine Aufteilungseinspritzungs-Kraftstoffsteuerung wird während niedrigen Teillastbetriebes eingesetzt, wohingegen eine Einzeleinspritzungs-Kraftstoffsteuerung während eines Betriebes mit Zwischenteillast und hoher Teillast eingesetzt wird. Aufteilungseinspritzungen zeichnen sich durch magere Kraftstoff/Luft-Verhältnisse aus und Einzeleinspritzungen zeichnen sich durch entweder magere oder stöchiometrische Kraftstoff/Luft-Verhältnisse aus. Dadurch wird eine gesteuerte Selbstzündung über einen ausgedehnten Bereich von Motorlasten ermöglicht, während eine annehmbare Verbrennungsstabilität und annehmbare Emissionen aufrechterhalten werden.


Anspruch[de]
Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors, der eine Brennkammer mit variablem Volumen, die durch einen Kolben definiert ist, der in einem Zylinder zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und herbeweglich ist, Einlass- und Auslasskanäle und Einlass- und Auslassventile umfasst, die während sich wiederholender, aufeinander folgender Ausstoß-, Ansaug-, Verdichtungs- und Arbeitstakte des Kolbens gesteuert werden, das umfasst, dass:

Ausstoßereignisse vorgesehen werden, während denen das Auslassventil offen ist, um verbrannte Gase aus der Brennkammer auszustoßen;

während Teillastmotorbetriebes die Einlass- und Auslassventile gesteuert werden, um in der Brennkammer Bedingungen mit unteratmosphärischem Druck herzustellen, die sich durch niedrigere Drücke bei niedrigeren Motorlasten auszeichnen; und

Ansaugereignisse vorgesehen werden, während denen das Einlassventil offen ist, um frische Luft in die Brennkammer einzulassen.
Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit niedriger Teillast während des Ansaugtaktes eine erste Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird und während des Verdichtungstaktes eine zweite Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 2, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 2, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 2, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 2, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebs mit Zwischenteillast und hoher Teillast während des Ansaugtaktes eine dritte Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 6, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 6, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 6, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 6, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 7, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 8, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 9, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit Zwischenteillast und hoher Teillast während des Ansaugtaktes eine Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 14, wobei die Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass während Ansaugtakten zurückgeführte Abgase in der Brennkammer hergestellt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 16, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit niedriger Teillast während des Ansaugtaktes eine erste Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird und während des Verdichtungstaktes eine zweite Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 17, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 17, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 17, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 17, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit Zwischenteillast und hoher Teillast während des Ansaugtaktes eine dritte Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 21, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 21, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 21, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff von spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 21, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 22, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 23, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 24, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 16, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit Zwischenteillast und hoher Teillast während des Ansaugtaktes eine Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 29, wobei die Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 16, wobei das Herstellen rückgeführter Abgase eine interne Abgasrückführung umfasst. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 31, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 31, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 31, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 31, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit niedriger Teillast während des Ansaugtaktes eine erste Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird, und während des Verdichtungstaktes eine zweite Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 35, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 35, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 35, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 35, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 35, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 35, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 35, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit Zwischenteillast und hoher Teillast während des Ansaugtaktes eine dritte Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 42, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 42, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 42, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 42, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 43, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 44, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 46, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 42, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 42, wobei Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 42, wobei Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 31, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit Zwischenteillast und hoher Teillast während des Ansaugtaktes eine dritte Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 53, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 16, wobei das Herstellen rückgeführter Abgase eine externe Abgasrückführung umfasst. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 36, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 36, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 36, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 37, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 37, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 37, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 38, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 38, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 38, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 43, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 43, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 43, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 44, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 44, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 44, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 45, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 46, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 45, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 46, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 46, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 46, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 47, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 47, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 47, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 48, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 48, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 48, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 49, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 49, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 49, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 53, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 53, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 53, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in den Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 54, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase durch frühes Schließen des Auslassventils in der Brennkammer eingefangen werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 54, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Auslassventil in den Auslasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Auslassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 54, wobei die interne Abgasrückführung umfasst, dass Abgase, die während des Ausstoßtaktes durch das geöffnete Einlassventil in dem Einlasskanal ausgestoßen werden, während des Ansaugtaktes durch das geöffnete Einlassventil in die Brennkammer zurückgesaugt werden. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 55, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit niedriger Teillast während des Ansaugtaktes eine erste Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird und während des Verdichtungstaktes eine zweite Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 92, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 92, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 92, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 92, das ferner umfasst, dass: während eines Motorbetriebes mit Zwischenteillast und hoher Teillast während des Ansaugtaktes eine dritte Einspritzung von Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet wird. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 96, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 96, wobei die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 96, wobei die erste Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird und die zweite Einspritzung von Kraftstoff nach früh verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 96, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 97, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 98, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt. Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors nach Anspruch 99, wobei die dritte Einspritzung von Kraftstoff nach spät verstellt wird, wenn die Motorlast zunimmt.






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