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    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine (10) mit Kraftstoffdirekteinspritzung. Nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine (10) wird zunächst eine Voreinspritzung (M¶H¶) einer ersten Kraftstoffmenge in einem Ansaughub der Brennkraftmaschine (10) in den Brennraum (18) eingespritzt, mit welcher im Wesentlichen in dem gesamten Brennraum (18) ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch (lambda > 1) gebildet wird, und anschließend wird eine Haupteinspritzung (M¶S¶) einer zweiten Kraftstoffmenge in einem Arbeitshub der Brennkraftmaschine unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt (ZT) in den Brennraum (18) eingespritzt, mit welcher im Bereich der Zündkerze (26) ein geschichtetes, fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch (lambda < 1) gebildet wird. Dabei wird die Haupteinspritzung (M¶S¶) als Mehrfacheinspritzung mit mehreren Schichteinspritzungen in zeitlich kurzer Abfolge durchgeführt. Auf diese Weise werden die Schadstoffemissionen sowie der Kraftstoffverbrauch nach dem Kaltstart reduziert, und gleichzeitig kann auf eine konstruktiv aufwendige Sekundärlufteinblasung verzichtet werden.The invention relates to a method for operating a spark-ignited internal combustion engine (10) with direct fuel injection. After the cold start of the internal combustion engine (10), a pilot injection (M¶H¶) of a first amount of fuel in an intake stroke of the internal combustion engine (10) is first injected into the combustion chamber (18), with which substantially homogeneous in the entire combustion chamber (18) , lean fuel-air mixture (lambda> 1) is formed, and then a main injection (M¶S¶) of a second amount of fuel in a working stroke of the internal combustion engine immediately before the ignition timing (ZT) injected into the combustion chamber (18) which is formed in the region of the spark plug (26) a layered, rich fuel-air mixture (lambda <1). Here, the main injection (M¶S¶) is performed as a multiple injection with multiple layer injections in short time sequence. In this way, the pollutant emissions and fuel consumption are reduced after the cold start, and at the same time can be dispensed with a structurally complex secondary air injection.
    公开号:DE102004017988A1
    申请号:DE102004017988
    申请日:2004-04-14
    公开日:2005-11-03
    发明作者:Bernd Dipl.-Ing. Köhler；Christoph Dipl.-Ing. Lux；Michael Dipl.-Ing. Oechsle；Oliver Dipl.-Ing. Platzek (FH)
    申请人:DaimlerChrysler AG；
    IPC主号:F02B17-00
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, insbesonderezum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschinenach dem Kaltstart.TheThe invention relates to a method for operating a spark-ignited internal combustion engine, in particularfor operating a spark-ignited internal combustion engineafter the cold start.
    [0002] Beieiner herkömmlichenBrennkraftmaschine entstehen nach dem Kaltstart durch die schlechte Gemischaufbereitungim kalten Brennraum hohe Kohlenwasserstoff- und Kohlenstoffmonoxidemissionen.Um die vom Gesetzgeber vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte zu unterschreiten,muss der Katalysator nach dem Kaltstart möglichst schnell eine Temperaturerreichen, bei der eine ausreichende Schadstoffkonvertierung gewährleistetist. Diese Temperatur wird im Allgemeinen als Light-Off-Temperaturbezeichnet.ata conventional oneInternal combustion engine after cold start by the poor mixture preparationhigh hydrocarbon and carbon monoxide emissions in the cold combustion chamber.In order to undercut the emission limits prescribed by law,the catalyst must after the cold start a temperature as quickly as possiblereach, in which ensures a sufficient pollutant conversionis. This temperature is generally called the light-off temperaturedesignated.
    [0003] ZurLösungdieses Problems wird herkömmlicherWeise dem Brennraum ein fettes Ladungsgemisch zur Verfügung gestellt,um eine ausreichende Entflammungssicherheit des im Brennraum gebildetenGemisches zu gewährleistenund den Katalysator fürdie Abgasnachbehandlung aufzuheizen. Zusätzlich wird häufig eineSekundärlufteinblasungvorgesehen, um eine Nachoxidation des Verbrennungsgases im Auslasskanaloder im Katalysator zu ermöglichen.Nachteilig an diesen Lösungsansätzen istjedoch ein erhöhterKraftstoffverbrauch aufgrund des fetten Ladungsgemisches und dieverschiedenen konstruktiven Maßnahmenin Zusammenhang mit der Sekundärlufteinblasung.tosolutionthis problem becomes more conventionalWay the combustion chamber provided a rich charge mixture,to a sufficient flame resistance of the formed in the combustion chamberTo ensure a mixtureand the catalyst forto heat the exhaust aftertreatment. In addition, often becomes onesecondary airprovided to post-oxidation of the combustion gas in the exhaust ductor in the catalyst.A disadvantage of these approaches isbut an elevated oneFuel consumption due to the rich charge mixture and thevarious constructive measuresin connection with the secondary air injection.
    [0004] Esist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betriebeiner Brennkraftmaschine vorzusehen, mit welchem die Schadstoffemissionen sowieder Kraftstoffverbrauch nach dem Kaltstart reduziert werden können undgleichzeitig auf eine Sekundärlufteinblasungverzichtet werden kann.ItIt is therefore an object of the invention to provide a method of operationto provide an internal combustion engine, with which the pollutant emissions andthe fuel consumption after the cold start can be reduced andat the same time to a secondary air injectioncan be waived.
    [0005] DieseAufgabe wird durch ein Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mitKraftstoffdirekteinspritzung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. VorteilhafteAusgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstandder Unteransprüche2 bis 13.TheseTask is by a method for operating a spark-ignition internal combustion engine withDirect fuel injection solved with the features of claim 1. advantageousEmbodiments and developments of the invention are the subjectthe dependent claims2 to 13.
    [0006] Beidem erfindungsgemäßen Verfahrenzum Betrieb einer fremdgezündetenBrennkraftmaschine mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach dem Kaltstart wirdeinem Brennraum Verbrennungsluft zugeführt; in den Brennraum wirdmittels eines Kraftstoffinjektors Kraftstoff eingespritzt; und einin dem Brennraum gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittelseiner Zündkerzezu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt gezündet. Daserfindungsgemäße Verfahrenzeichnet sich dadurch aus, dass eine Voreinspritzung einer erstenKraftstoffmenge in einem Ansaughub der Brennkraftmaschine in denBrennraum eingespritzt wird, mit welcher im Wesentlichen in demgesamten Brennraum ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch(λ > 1) gebildet wird;und dass anschließendeine Haupteinspritzung einer zweiten Kraftstoffmenge in einem Arbeitshubder Brennkraftmaschine unmittelbar vor dem Zündzeitpunkt in den Brennraumeingespritzt wird, mit welcher im Bereich der Zündkerze eine geschichtete,fette Kraftstoff-Luft-Wolke (λ < 1) gebildet wird,wobei die Haupteinspritzung als Mehrfacheinspritzung mit mehrerenSchichteinspritzungen in zeitlich kurzer Abfolge durchgeführt wird.atthe method according to the inventionto operate a spark-ignitionInternal combustion engine with direct fuel injection after the cold start isa combustion chamber supplied combustion air; into the combustion chamberinjected fuel by means of a fuel injector; and aformed in the combustion chamber fuel-air mixture is by means ofa spark plugignited to a predetermined ignition timing. Theinventive methodis characterized in that a pre-injection of a firstFuel quantity in a suction stroke of the internal combustion engine in theCombustion chamber is injected, with which essentially in theentire combustion chamber a homogeneous, lean fuel-air mixture(λ> 1) is formed;and that afterwardsa main injection of a second amount of fuel in a working strokethe internal combustion engine immediately before the ignition in the combustion chamberis injected, with which in the area of the spark plug a stratified,fat fuel-air cloud (λ <1) is formed,wherein the main injection as a multiple injection with multipleLayer injections is carried out in short time sequence.
    [0007] Nachdem Kaltstart der Brennkraftmaschine wird die in den Brennraum einzuspritzendeKraftstoffmenge auf zwei Einspritzmengen aufgeteilt. Die Voreinspritzungerfolgt im Ansaughub der Brennkraftmaschine, um im gesamten Brennraumein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch zu bilden. Mit der Haupteinspritzungim Arbeitshub der Brennkraftmaschine wird unmittelbar vor dem Zündzeitpunktein geschichtetes, fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch im Bereich derZündkerzegebildet, sodass selbst bei sehr späten Zündzeitpunkten eine sichereEntflammung dieser Ladungswolke ermöglicht wird. Durch den späten Zündzeitpunktwird eine hohe Abgastemperatur erzeugt, was die Nachoxidation vonKohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid und Stickoxiden im Abgassystembegünstigt.Diese hohe Abgastemperatur sowie die Nachoxidation der Schadstoffeim Katalysator selbst sorgen fürein beschleunigtes Aufheizen des (Stirnwand-) Katalysators, dersomit nach wenigen Sekunden seine Light-Off-Temperatur erreicht, wodurchinsgesamt die Schadstoffemissionen deutlich reduziert werden können. Durchdas Aufteilen der zweiten Kraftstoffmenge in mehrere Schichteinspritzungenwird eine bessere Durchmischung des Kraftstoffdampfes mit Frischluftbewirkt, was eine größere eingespritztezweite Kraftstoffmenge erlaubt, ohne dass die Verbrennung dieserfetten Ladung zu einer übermäßig hohenKohlenmonoxidemission führt.Tothe cold start of the internal combustion engine is injected into the combustion chamberFuel quantity divided into two injection quantities. The pilot injectiontakes place in the intake stroke of the internal combustion engine to the entire combustion chamberTo form a homogeneous, lean fuel-air mixture. With the main injectionin the working stroke of the internal combustion engine is immediately before the ignitiona stratified, rich fuel-air mixture in the area ofspark plugformed so that even at very late ignition a secureIgnition of this charge cloud is possible. By the late ignitiona high exhaust gas temperature is generated, which is the post-oxidation ofHydrocarbons, carbon monoxide and nitrogen oxides in the exhaust systemfavored.This high exhaust gas temperature and the post-oxidation of pollutantsin the catalyst itself provide foran accelerated heating of the (front wall) catalyst, thethus reached after a few seconds its light-off temperature, whichOverall, the pollutant emissions can be significantly reduced. Bysplitting the second amount of fuel into multiple stratified injectionsis a better mixing of the fuel vapor with fresh aircauses, what a larger injectedsecond fuel quantity allowed, without the combustion of thisfat charge to an excessively highCarbon monoxide emission leads.
    [0008] Ineiner Ausgestaltung der Erfindung wird die Haupteinspritzung alsDoppeleinspritzung mit zwei Schichteinspritzungen durchgeführt. Indiesem Fall kann der Zündzeitpunktentweder nach der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzungoder zwischen der ersten und der zweiten Schichteinspritzung derHaupteinspritzung liegen.InAn embodiment of the invention is the main injection asDouble injection performed with two layer injections. InIn this case, the ignition timingeither after the second injection of the main injectionor between the first and second layer injectionsMain injection lie.
    [0009] Ineiner alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird die Haupteinspritzungals Dreifacheinspritzung mit drei Schichteinspritzungen durchgeführt. In diesemFall kann der Zündzeitpunktnach der dritten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung oder wahlweisezwischen der ersten und der zweiten oder zwischen der zweiten undder dritten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung liegen.In an alternative embodiment of the invention, the main injection is performed as a triple injection with three layer injections. In this case, the ignition timing may be after the third injection of the main injection or optionally lie between the first and the second or between the second and the third layer injection of the main injection.
    [0010] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung ist das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach der zweiten Schichteinspritzunggemittelt überden gesamten Brennraum leicht mager, wobei das mittlere Kraftstoff-Luft-Verhältnis imgesamten Brennraum bevorzugt etwa λ = 1,05 beträgt. Dieser Sauerstoffüberschussermöglichteine vollständigeOxidation der gesamten eingespritzten Kraftstoffmenge ohne zusätzlicheSekundärlufteinblasung.Ina preferred embodimentThe invention relates to the fuel-air mixture after the second layer injectionaveraged overthe entire combustion chamber slightly lean, the average fuel-air ratio in theentire combustion chamber is preferably about λ = 1.05. This excess of oxygenallowsa completeOxidation of the total injected fuel quantity without additionalSecondary air injection.
    [0011] Mitdem erfindungsgemäßen Verfahrenkönnenspäte Zündzeitpunktevon bis zu 30°Kwoder 35°Kwnach einem oberen Zünd-Totpunktbei einer ausreichenden Laufruhe der Brennkraftmaschine erzieltwerden.Withthe method according to the inventioncanlate ignition timesfrom up to 30 ° Kwor 35 ° Kwafter an upper ignition dead centerachieved at a sufficient smoothness of the enginebecome.
    [0012] Ineiner weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt der Zündzeitpunktetwa 2°Kwbis 10°Kw nachdem Ende der ersten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung.Ina further embodiment of the invention is the ignitionabout 2 ° Kwup to 10 ° Kwthe end of the first stratified injection of the main injection.
    [0013] Ineiner noch weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird auch die Voreinspritzungals Mehrfacheinspritzung mit mehreren Homogeneinspritzungen durchgeführt. Durchdiese Maßnahmewird die Homogenitätdes Kraftstoff-Luft-Gemisches im gesamten Brennraum weiter verbessert.InA still further embodiment of the invention is also the pilot injectionperformed as a multiple injection with multiple homogeneous injections. ByThis measurewill the homogeneitythe fuel-air mixture throughout the combustion chamber further improved.
    [0014] Ineiner bevorzugten Ausführungsformder Erfindung wird nach der Zündungdes geschichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches eine weitere Nacheinspritzungmit einer dritten Kraftstoffmenge in den Brennraum eingespritzt.Durch diese zusätzlicheKraftstoffeinspritzung, die in den Arbeitshub der Brennkraftmaschineerfolgt, wird dem Abgas weitere chemische Energie zugeführt, wodurchdie Abgastemperaturen aufgrund einer vollständigen Nachoxidation von Kohlenwasserstoffen,Kohlenmonoxid und Stickoxiden noch weiter erhöht werden.Ina preferred embodimentThe invention is after the ignitionof the stratified fuel-air mixture another post-injectioninjected with a third amount of fuel into the combustion chamber.Through this additionalFuel injection, which is in the working stroke of the internal combustion enginetakes place, the exhaust gas further chemical energy is supplied, wherebythe exhaust gas temperatures due to a complete post-oxidation of hydrocarbons,Carbon monoxide and nitrogen oxides are further increased.
    [0015] Gemäß einerweiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Momentenabgabe derBrennkraftmaschine durch die zweite Kraftstoffmenge der Haupteinspritzungund das Verhältnisder zweiten Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung zu der gesamtenKraftstoffmenge der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung geregeltwerden. Alternativ kann die Momentenabgabe der Brennkraftmaschineauch durch die zweite Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung, korrigiertum den an der Verbrennung teilnehmenden Anteil der ersten Kraftstoffmengeder Voreinspritzung geregelt werden.According to oneAnother embodiment of the invention, a torque delivery ofInternal combustion engine by the second fuel amount of the main injectionand the relationshipthe second fuel amount of the main injection to the entireFuel quantity of the pilot injection and the main injection regulatedbecome. Alternatively, the torque output of the internal combustion enginealso by the second fuel quantity of the main injection, correctedaround the portion of the first quantity of fuel participating in the combustionthe pilot injection are regulated.
    [0016] WeitereMerkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibungsowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindungsind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgendenBeschreibung näher erläutert. Dabeizeigen:FurtherFeatures and combinations of features result from the descriptionas well as the drawings. Specific embodiments of the inventionare shown in simplified form in the drawings and in the followingDescription explained in more detail. theredemonstrate:
    [0017] 1 eineschematische Querschnittsdarstellung durch einen Zylinder einerfremdgezündeten Brennkraftmaschinemit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei welcher das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindungeingesetzt werden kann; 1 a schematic cross-sectional view through a cylinder of a spark-ignited internal combustion engine with direct fuel injection, in which the method according to the present invention can be used;
    [0018] 2 einschematisches Diagramm eines Vergleichsbeispiels eines Einspritzverlaufsder Brennkraftmaschine von 1 nach einemKaltstart, aufgetragen überdem Kurbelwinkel, zur Erläuterung desGrundprinzips der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic diagram of a comparative example of an injection curve of the internal combustion engine of 1 after a cold start, plotted against the crank angle, to explain the basic principle of the present invention;
    [0019] 3 einschematisches Diagramm des zeitlichen Temperaturverlaufs eines Oxidationskatalysatorsder Brennkraftmaschine von 1 für einen Einspritzverlaufgemäß 2; 3 a schematic diagram of the temporal temperature profile of an oxidation catalyst of the internal combustion engine of 1 for an injection course according to 2 ;
    [0020] 4 einschematisches Diagramm des zeitlichen Emissionsverlaufs der Brennkraftmaschine von 1 für einenEinspritzverlauf gemäß 2; 4 a schematic diagram of the temporal emission curve of the internal combustion engine of 1 for an injection course according to 2 ;
    [0021] 5 einschematisches Diagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs derBrennkraftmaschine von 1 nach einem Kaltstart, aufgetragen über demKurbelwinkel, gemäß der vorliegendenErfindung; 5 a schematic diagram of a first embodiment of an injection curve of the internal combustion engine of 1 after a cold start, plotted against the crank angle, according to the present invention;
    [0022] 6 einschematisches Diagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs derBrennkraftmaschine von 1 nach einem Kaltstart, aufgetragen über demKurbelwinkel, gemäß der vorliegendenErfindung; 6 a schematic diagram of a second embodiment of an injection curve of the internal combustion engine of 1 after a cold start, plotted against the crank angle, according to the present invention;
    [0023] 7 einschematisches Diagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs derBrennkraftmaschine von 1 nach einem Kaltstart, aufgetragen über demKurbelwinkel, gemäß der vorliegendenErfindung; 7 a schematic diagram of a third embodiment of an injection curve of the internal combustion engine of 1 after a cold start, plotted against the crank angle, according to the present invention;
    [0024] 8 einschematisches Diagramm eines vierten Ausführungsbeispiels eines Einspritzverlaufs derBrennkraftmaschine von 1 nach einem Kaltstart, aufgetragen über demKurbelwinkel, gemäß der vorliegendenErfindung; und 8th a schematic diagram of a fourth embodiment of an injection curve of the internal combustion engine of 1 after a cold start, plotted against the crank angle, according to the present invention; and
    [0025] 9 einschematisches Diagramm eines fünftenAusführungsbeispielseines Einspritzverlaufs der Brennkraftmaschine von 1 nacheinem Kaltstart, aufgetragen überdem Kurbelwinkel, gemäß der vorliegendenErfindung. 9 a schematic diagram of a fifth embodiment of an injection curve of the internal combustion engine of 1 after a cold start, plotted against the crank angle, according to the present invention.
    [0026] 1 zeigtstark vereinfacht einen Zylinder 12 einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine 10 mitKraftstoffdirekteinspritzung. In dem Zylinder 12 wird einBrennraum 18 durch einen Kolben 14 und einen denZylinder 12 verschließendenZylinderkopf 16 begrenzt. Im Zylinderkopf 16 istzentral ein Kraftstoffinjektor 20 angeordnet, mit welchemdurch eine Düsenöffnung 22 Kraftstoffin den Brennraum 18 eingespritzt werden kann. Eine Steuereinrichtung(nicht dargestellt) bestimmt währendeiner Startphase der Brennkraftmaschine 10 u.a. die Einspritzzeitpunkte desKraftstoffes mit den zugehörigenKraftstoffmengen und einen Zündzeitpunkt,an dem mittels einer Zündkerze 26 oderdergleichen ein im Brennraum gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet wird. 1 shows a cylinder with great simplicity 12 a spark-ignited internal combustion engine 10 with direct fuel injection. In the cylinder 12 becomes a combustion chamber 18 through a piston 14 and one the cylinder 12 closing cylinder head 16 limited. In the cylinder head 16 is centrally a fuel injector 20 arranged, with which through a nozzle opening 22 Fuel in the combustion chamber 18 can be injected. A control device (not shown) determines during a starting phase of the internal combustion engine 10 among other things, the injection times of the fuel with the associated amounts of fuel and an ignition point at which by means of a spark plug 26 or the like, a fuel-air mixture formed in the combustion chamber is ignited.
    [0027] Beider Freigabe der Düsenöffnung 22 des Kraftstoffinjektors 20 wirdder Kraftstoff in Form eines Kegelstrahls 24 mit einem Öffnungswinkelzwischen 70° und110° inden Brennraum 18 eingespritzt. Die Positionierung der Zündkerze 26 imBrennraum 18 ist derart gewählt, dass die Elektroden 28 derZündkerze 26 durchden eingespritzten Kraftstoffkegel 24 nicht benetzt werden.Die in 1 dargestellte Brennkraftmaschine 10 arbeitetvorzugsweise nach dem Viertakt-Prinzip. In einem ersten Takt einesArbeitsspiels der Brennkraftmaschine 10, dem sogenanntenAnsaughub, wird dem Brennraum 18 durch einen Einlasskanal(nicht dargestellt) Verbrennungsluft zugeführt. Dabei bewegt sich derKolben 14 in einer Abwärtsbewegungbis zu einem unteren Totpunkt UT. In einem weiteren Kompressionshubder Brennkraftmaschine 10 bewegt sich der Kolben 14 ineiner Aufwärtsbewegungvom unteren Totpunkt UT bis zu einem oberen Zünd-Totpunkt ZOT. In einem nachfolgendenExpansionshub bewegt sich der Kolben 14 in einer Abwärtsbewegungwieder bis zu einem unteren Totpunkt UT; und in einem vierten Ausschiebehub fährt derKolben 14 in einer Aufwärtsbewegungbis zu einem oberen Totpunkt OT, um dabei die Abgase aus dem Brennraum 18 auszuschieben.When releasing the nozzle opening 22 of the fuel injector 20 the fuel is in the form of a cone beam 24 with an opening angle between 70 ° and 110 ° in the combustion chamber 18 injected. The positioning of the spark plug 26 in the combustion chamber 18 is chosen such that the electrodes 28 the spark plug 26 through the injected fuel cone 24 not be wetted. In the 1 illustrated internal combustion engine 10 works preferably on the four-stroke principle. In a first cycle of a working cycle of the internal combustion engine 10 , the so-called intake stroke, is the combustion chamber 18 through an inlet duct (not shown) supplied combustion air. The piston moves 14 in a downward movement to a bottom dead center UT. In a further compression stroke of the internal combustion engine 10 the piston moves 14 in an upward movement from bottom dead center UT to an upper ignition dead center ZOT. In a subsequent expansion stroke, the piston moves 14 in a downward movement again to a bottom dead center UT; and in a fourth Ausschiebehub the piston moves 14 in an upward movement up to a top dead center OT, while the exhaust gases from the combustion chamber 18 eject.
    [0028] Zieldes erfindungsgemäßen Verfahrensist es, bei einem gleichzeitigen Verzicht auf eine zusätzlicheSekundärlufteinblasungdie Schadstoffemissionen sowie der Kraftstoffverbrauch nach demKaltstart zu reduzieren. Dies wird dadurch erreicht, dass ein sehrspäterZündzeitpunktZT bei dennoch sicherer Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches im Brennraum 18 undausreichender Laufruhe der Brennkraftmaschine ermöglicht wird.Anhand der Darstellung der 2 bis 4 sollzunächstdas der Erfindung zugrunde liegende Prinzip näher erläutert werden.The aim of the method according to the invention is to reduce the pollutant emissions and the fuel consumption after the cold start with a simultaneous waiver of an additional secondary air injection. This is achieved in that a very late ignition ZT with still safer ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber 18 and sufficient smoothness of the internal combustion engine is made possible. Based on the presentation of the 2 to 4 should first be explained in more detail the principle underlying the invention.
    [0029] In 2 sinddabei die EinspritzvorgängeES nach dem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 über demKurbelwinkel °KWaufgetragen. Ein wesentlicher Punkt des erfindungsgemäßen Verfahrensist die Aufteilung des eingespritzten Kraftstoffs in zwei Teile,nämlicheine homogene Voreinspritzung MH und einegeschichtete Haupteinspritzung MS. Zunächst wirdim Ansaughub der Brennkraftmaschine 10 eine erste Kraftstoffmengein einer Voreinspritzung MH eingespritzt,sodass im gesamten Brennraum 18 ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemischmit einem Kraftstoff-Luft-Verhältnis λ > 1, bevorzugt λ ≈ 1,6 gebildetwird. Dies stellt ein ausreichendes Angebot an Kohlenwasserstoffmolekülen für die Nachoxidationzur Verfügung.Anschließendwird im Arbeitshub der Brennkraftmaschine 10 unmittelbarvor dem ZündzeitpunktZT eine zweite Kraftstoffmenge in einer Haupteinspritzung MS in den Brennraum 18 als Schichteinspritzungeingespritzt, sodass im Bereich der Zündkerze 26 eine geschichteteLadungswolke 30 mit λ < 1, zum Beispiel λ ≈ 0,8, gebildetwird, welche sich zum ZündzeitpunktZT an der Zündkerze 26 befindet.So wird selbst bei sehr spätenZündzeitpunktenZT von bis 30°KWoder 35°KWnach dem oberen Zünd-TotpunktZOT eine sichere Entflammung der im Brennraum 18 vorhandenenLadung gewährleistet.Durch die schnelle Verbrennung des fetten Ladungsgemisches ist dieVerbrennung der geschichteten Ladungswolke 30 bis zum Öffnen des Auslassventilsabgeschlossen.In 2 are the injection operations ES after the cold start of the engine 10 applied over the crank angle ° KW. An essential point of the method according to the invention is the division of the injected fuel into two parts, namely a homogeneous pre-injection M H and a stratified main injection M S. First, in the intake stroke of the internal combustion engine 10 injected a first amount of fuel in a pilot injection M H , so in the entire combustion chamber 18 a homogeneous fuel-air mixture with a fuel-air ratio λ> 1, preferably λ ≈ 1.6 is formed. This provides a sufficient supply of hydrocarbon molecules for post-oxidation. Subsequently, in the working stroke of the internal combustion engine 10 immediately before the ignition timing ZT a second amount of fuel in a main injection M S in the combustion chamber 18 injected as stratified injection, so that in the area of the spark plug 26 a stratified charge cloud 30 with λ <1, for example, λ ≈ 0.8, which forms at the spark timing ZT at the spark plug 26 located. Thus, even at very late ignition ZT of up to 30 ° CA or 35 ° CA after the upper ignition dead center ZOT a safe ignition in the combustion chamber 18 existing cargo guaranteed. Due to the rapid combustion of the rich charge mixture is the combustion of the stratified charge cloud 30 completed until the exhaust valve opens.
    [0030] DieLadungsschichtung ist bei einem strahlgeführten Brennverfahren durchdie Strahlausbildung vorgegeben. Eine Einspritzung bei einer bestimmten Kolbenstellungwie bei einem wandgeführtenBrennverfahren ist hier nicht notwendig. Dies ermöglicht einestabile Ladungsschichtung bei allen Einspritzzeitpunkten und somiteine größere Freiheitbei der Wahl des Zünd-und des Einspritzzeitpunktes.TheCharge stratification is in a spray-guided combustion bythe beam training predetermined. An injection at a certain piston positionlike a wall-guidedBurning process is not necessary here. This allows aStable charge stratification at all injection times and thusa greater freedomin the choice of ignitionand the injection timing.
    [0031] Vorzugsweiseist das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach der zweiten SchichteinspritzungBemittelt überden gesamten Brennraum 18 leicht mager, d.h. das mittlereKraftstoff-Luft-Verhältnisim gesamten Brennraum 18 beträgt bevorzugt etwa λ = 1,05.Dieser Sauerstoffüberschussermöglichteine vollständigeOxidation der gesamten eingespritzten Kraftstoffmenge ohne zusätzlicheSekundärlufteinblasung.Preferably, the fuel-air mixture after the second layer injection is averaged over the entire combustion chamber 18 slightly lean, ie the average fuel-air ratio in the entire combustion chamber 18 is preferably about λ = 1.05. This excess oxygen allows complete oxidation of the total amount of fuel injected without additional secondary air injection.
    [0032] DieFreiheit in der Wahl des Zündzeitpunktes ZTin Verbindung mit der gegebenen Entflammungssicherheit und Laufruhebei extrem spätenZündzeitpunktenermöglichtdie folgende Katalysator-Heizstrategie.TheFreedom in the choice of ignition ZTin conjunction with the given flame resistance and smoothnessat extremely lateignition timingsallowsthe following catalyst heating strategy.
    [0033] Durchdie Voreinspritzung MH im Ansaughub wirdim gesamten Brennraum 18 ein mageres Kraftstoff-Luft-Gemischerzeugt. Dies stellt ein aus-reichendes Angebot an Kohlenwasserstoffmolekülen für die Nachoxidationzur Verfügung.Durch die geschichtete Haupteinspritzung MS imBereich der Zündkerze 26 wirdeine Ladungswolke mit fettem Kraftstoff-Luft-Gemisch erzeugt, dieeine sichere Entflammung gewährleistet.Durch die schnelle Verbrennung des fetten Gemisches ist die Verbrennungder geschichteten Ladung bis zum Öffnen des Auslassventils abgeschlossen.Through the pre-injection M H in the intake stroke is in the entire combustion chamber 18 produces a lean fuel-air mixture. This provides an adequate range of hydrocarbon molecules for post-oxidation. Due to the stratified main injection M S in the area of the spark plug 26 A charge cloud with a rich fuel-air mixture is generated, which ensures a safe ignition. The rapid combustion of the rich mixture completes the combustion of the stratified charge until the exhaust valve is opened.
    [0034] DieFlammenfront der Verbrennung setzt sich im weiteren Verlauf desArbeitsspiels in die Bereiche des Brennraums 18 fort, indenen das magere Gemisch vorliegt. Die Brenngeschwindigkeit reduziertsich im Bereich der mageren Verbrennung allerdings deutlich, weshalbdie Verbrennung beim Öffnen desAuslassventils noch nicht abgeschlossen ist. Dadurch werden im Auslasskanalund vor dem Stirnwandkatalysator sehr hohe Abgastemperaturen erreicht.The flame front of the combustion continues in the course of the work cycle in the areas of the combustion chamber 18 in which the lean mixture is present. However, the burning rate is reduced significantly in the lean burn area, so combustion is not completed when the exhaust valve is opened. As a result, very high exhaust gas temperatures are achieved in the exhaust duct and in front of the front wall catalytic converter.
    [0035] Durchdie Verbrennung des fetten Ladungsgemisches der geschichteten HaupteinspritzungMS entsteht eine große Menge Kohlenmonoxid. Dieses Kohlenmonoxidwird in der Ausschiebephase zusammen mit teilweise noch unverbranntenKohlenwasserstoffen aus den Magerbereichen nachoxidiert.The combustion of the rich charge mixture of the stratified main injection M S produces a large amount of carbon monoxide. This carbon monoxide is oxidized in the discharge phase together with some still unburned hydrocarbons from the lean areas.
    [0036] DieGraphik von 3 zeigt gemessene Abgastemperaturenvor bzw. im Stirnwandkatalysator bei einer Kaltstartemissionsmessungfür dasEinspritzverfahren von 2. Der Ablauf der Messung entsprichtden ersten Sekunden des EU98A-Zyklus. Es ist deutlich erkennbar,dass durch den späten ZündzeitpunktZT in Verbindung mit der effektiven Nachoxidation des Kohlenmonoxidsaus der fetten Ladungswolke 30 sowie der Kohlenwasserstoffeaus den Bereichen mit magerem Frischgemisch sehr hohe Abgaswärmeströme zum Aufheizendes Stirnwandkatalysators bereit gestellt werden. Im Vergleich zueinem homogenen Katalysator-Aufheizen (Kurven d, e und f) mit spätem ZündzeitpunktZT hat dies eine starke Verkürzungder Zeit bis zum Erreichen der Light-Off-Temperatur des Katalysatorszur Folge.The graphic of 3 shows measured exhaust gas temperatures in front wall catalyst in a cold start emission measurement for the injection process of 2 , The sequence of the measurement corresponds to the first seconds of the EU98A cycle. It can be clearly seen that by the late ignition ZT in conjunction with the effective post-oxidation of the carbon monoxide from the rich charge cloud 30 As well as the hydrocarbons from the areas with lean fresh mixture very high exhaust gas heat flows are provided for heating the front wall catalyst. In comparison to a homogeneous catalyst heating (curves d, e and f) with a late ignition point ZT, this results in a considerable reduction of the time until the light-off temperature of the catalytic converter is reached.
    [0037] 4 zeigteine zugehörigeMessung der Schadstoffemissionen, gemessen mit einer für Abgastestsverwendeten CVS-Messanlage. Deutlich wird hier vor allem die geringeKohlenwasserstoffemission direkt nach dem Kaltstart (Kurve A). DieKohlenwasserstoffe aus den Magerbereichen des Brennraums 18 werdennahezu vollständigaufoxidiert. Auch die Kohlenmonoxidemissionen aus den fetten Ladungsbereichenwerden größtenteilsaufoxidiert (Kurve C). Die hohen Kohlenmonoxidemissionen bei einemrein homogenen Katalysator-Aufheizen(Kurve D) werden durch die im Kaltstart nötige Anfettung verursacht;dies ist bei einem rein homogenen Einspritzverfahren notwendig,um eine befriedigende Laufruhe der Brennkraftmaschine zu erzielen.Durch den bereits sehr schnell (z.B. nach etwa 11 Sekunden) betriebsbereitenStirnwandkatalysator ist bei einem homogen-geschichteten Einspritzverfahrengerade in der ersten Beschleunigungsphase eine starke Emissionsreduzierungzu beobachten. 4 shows an associated measurement of pollutant emissions, measured with a CVS measuring system used for emissions testing. The low hydrocarbon emission directly after the cold start (curve A) becomes clear. The hydrocarbons from the lean areas of the combustion chamber 18 are almost completely oxidized. The carbon monoxide emissions from the rich charge regions are also largely oxidized (curve C). The high carbon monoxide emissions in a purely homogeneous catalyst heating (curve D) are caused by the enrichment required in the cold start; This is necessary in a purely homogeneous injection method to achieve a satisfactory smooth running of the internal combustion engine. Due to the end wall catalytic converter, which is already ready for operation (eg after about 11 seconds), a strong emission reduction can be observed in a homogeneous-stratified injection method, especially in the first acceleration phase.
    [0038] Anhandder 5 bis 9 werden nachfolgend verschiedenebevorzugte Ausführungsbeispieledes erfindungsgemäßen Einspritzverfahrensnach dem Kaltstart nähererläutert,die auf dem oben beschriebenen Grundprinzip der Erfindung beruhen.Based on 5 to 9 Various preferred exemplary embodiments of the injection method according to the invention after the cold start, which are based on the basic principle of the invention described above, are explained in more detail below.
    [0039] Indem ersten Ausführungsbeispielvon 5 erfolgt die Voreinspritzung MH imAnsaughub der Brennkraftmaschine 10 als einfache homogene Einspritzungin den Brennraum 18. Die geschichtete HaupteinspritzungMS erfolgt im Arbeitshub der Brennkraftmaschine 10 unmittelbarvor dem ZündzeitpunktZT als Doppeleinspritzung mit einer ersten und einer zweiten Schichteinspritzunginnerhalb weniger Millisekunden. Durch die Ausführung der geschichteten HaupteinspritzungMS als Mehrfacheinspritzung wird die Gemischbildungder fetten Ladungswolke 30 im Bereich der Zündkerze 26 aufgrundeiner besseren Durchmischung des Kraftstoffdampfes mit der Frischluftweiter verbessert.In the first embodiment of 5 the pilot injection M H takes place in the intake stroke of the internal combustion engine 10 as a simple homogeneous injection into the combustion chamber 18 , The stratified main injection M S takes place in the working stroke of the internal combustion engine 10 immediately before the ignition timing ZT as a double injection with a first and a second layer injection within a few milliseconds. By performing the stratified main injection M S as a multiple injection, the mixture formation of the rich charge cloud becomes 30 in the area of the spark plug 26 further improved due to a better mixing of the fuel vapor with the fresh air.
    [0040] Durchden spätenZündzeitpunktZT von etwa 30°KWbis 35°KWnach ZOT wird eine hohe Abgastemperatur erzeugt, da der späte Zündzeitpunkt ZTeine späteSchwerpunktlage sowie ein spätes Brennendezur Folge hat. Diese Randbedingungen der hohen Abgastemperatur unddes leichten Sauerstoffüberschussesbegünstigendie Nachoxidation von CO und HC im Abgassystem, sowohl im Auslasskanalund Abgaskrümmerals auch im Stirnwandkatalysator. Die dabei frei werdende Reaktionswärme bewirkteinen weiteren Anstieg der Abgastemperatur. Diese hohe Abgastemperatursowie die Oxidation von CO und HC im Katalysator selbst sorgen für ein beschleunigtesAufheizen des Stirnwandkatalysators, der somit bereits nach wenigenSekunden seine Light-Off-Temperatur erreicht hat, sodass die Schadstoffemissionenreduziert werden können.Bythe late oneignition timingZT of about 30 ° KWup to 35 ° KWafter ZOT a high exhaust gas temperature is generated because the late ignition ZTa late oneCenter of gravity and a late burnentails. These boundary conditions of high exhaust gas temperature andof light oxygen excessfavorthe post-oxidation of CO and HC in the exhaust system, both in the exhaust ductand exhaust manifoldas well as in the front wall catalyst. The resulting released heat of reaction causesa further increase in exhaust gas temperature. This high exhaust gas temperatureand the oxidation of CO and HC in the catalyst itself provide an acceleratedHeating the front wall catalyst, thus already after a fewSeconds has reached its light-off temperature, so pollutant emissionscan be reduced.
    [0041] Indem Ausführungsbeispielvon 5 liegt der ZündzeitpunktZT erst nach der zweiten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS. Allerdings ist der Zündzeitpunkt ZT wie auch beiallen anderen Ausführungsbeispielenbevorzugt an das Ende der ersten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS gekoppelt, wobei der Abstandswinkel Δ in Abhängigkeitvom Betriebspunkt bevorzugt etwa 2°KW bis etwa 10°KW beträgt. Dahererfolgt die Haupteinspritzung MS bei sehrspätenZündzeitpunktenZT im Arbeitshub.In the embodiment of 5 the ignition time ZT is only after the second layer injection of the main injection M S. However, as in all other exemplary embodiments, the ignition time ZT is preferably coupled to the end of the first layer injection of the main injection M S , wherein the distance angle Δ as a function of the operating point is preferably approximately 2 ° CA to approximately 10 ° CA. Therefore, the main injection M S takes place at very late ignition times ZT in the working stroke.
    [0042] Wiein 6 veranschaulicht, kann der Zündzeitpunkt ZT alternativ auchzwischen der ersten und der zweiten Schichteinspritzung der alsDoppeleinspritzung ausgeführtenHaupteinspritzung MS liegen. Die anderenAspekte des Einspritzverfahrens von 6 entsprechenjenen des ersten Ausführungsbeispielsvon 5.As in 6 Alternatively, the ignition timing ZT may alternatively be between the first and second stratified injections of the main injection M S executed as a double injection. The other aspects of the injection process of 6 correspond to those of the first embodiment of 5 ,
    [0043] Während indem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispieldie Haupteinspritzung MS als Doppeleinspritzungmit einer ersten und einer zweiten Schichteinspritzung ausgeführt wird,wird die Haupteinspritzung MS im drittenAusführungsbeispiel von 7 alsDreifacheinspritzung mit einer ersten, einer zweiten und einer drittenSchichteinspritzung durchgeführt.Der Abstandswinkel Δ zwischendem Ende der ersten Schichteinspritzung und dem ZündzeitpunktZT beträgtauch in diesem Fall bevorzugt etwa 2°KW bis etwa 10°KW.While in the first and second embodiments, the main injection M S is performed as a double injection with a first and a second layer injection, the main injection M S in the third embodiment from 7 performed as a triple injection with a first, a second and a third layer injection. The distance angle Δ between the end of the first stratified injection and the ignition time ZT is also in this case preferably about 2 ° CA to about 10 ° CA.
    [0044] Wiein 7 dargestellt, erfolgt die Zündung ZT zwischen der erstenund der zweiten Schichteinspritzung der geschichteten HaupteinspritzungMS. Wahlweise kann der Zündzeitpunkt ZT aber auch zwischender zweiten und der dritten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS liegen, wie in 7 angedeutet,oder sogar erst nach der dritten Schichteinspritzung der HaupteinspritzungMS liegen.As in 7 2, the ignition ZT occurs between the first and the second stratified injection of the stratified main injection M S. Optionally, however, the ignition timing ZT can also be between the second and the third layer injection of the main injection M S , as in FIG 7 indicated, or even after the third shift injection of the main injection M S are.
    [0045] Dasin 8 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel der Erfindungunterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel von 7 dadurch, dassauch die homogene Voreinspritzung MH als Mehrfacheinspritzung,in dem gezeigten Ausführungsbeispielals Doppeleinspritzung, ausgeführt wird.Durch diese homogene Doppeleinspritzung wird die Homogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches imgesamten Brennraum weiter verbessert.This in 8th illustrated fourth embodiment of the invention differs from the third embodiment of 7 in that the homogeneous pilot injection M H is also carried out as a multiple injection, in the exemplary embodiment shown as a double injection. Through this homogeneous double injection, the homogeneity of the fuel-air mixture in the entire combustion chamber is further improved.
    [0046] Essei an dieser Stelle ausdrücklichdarauf hingewiesen, dass diese homogene Mehrfacheinspritzung MH von 8 auch mitallen anderen gezeigten Ausführungsbeispielenkombiniert werden kann, ohne dass dies explizit dargestellt ist.It should be expressly pointed out at this point that this homogeneous multiple injection M H of 8th can also be combined with all other embodiments shown, without this being shown explicitly.
    [0047] 9 zeigtschließlichein fünftesAusführungsbeispieldes erfindungsgemäßen Einspritzverfahrens,welches eine Weiterentwicklung des zweiten Ausführungsbeispiels von 6 darstellt.Bei diesem Einspritzverfahren findet zusätzlich eine NacheinspritzungMN mit einer dritten Kraftstoffmenge nach derZündungZT bzw. der geschichteten Haupteinspritzung MS statt.Diese Nacheinspritzung MN erfolgt im Arbeitstaktin das heißeVerbrennungsgas, wodurch weitere chemische Energie zugeführt wird. Durchdie im Auslasskanal herrschenden Umgebungsbedingungen wird die nachgespritzteKraftstoffmenge vollständignachoxidiert, sofern ein ausreichender Sauerstoffüberschussvorhanden ist. 9 Finally, shows a fifth embodiment of the injection method according to the invention, which is a further development of the second embodiment of 6 represents. In this injection method, a post-injection M N additionally takes place with a third fuel quantity after the ignition ZT or the stratified main injection M S. This post-injection M N takes place in the working cycle in the hot combustion gas, whereby further chemical energy is supplied. Due to the ambient conditions prevailing in the outlet channel, the amount of fuel sprayed is completely reoxidized, provided that a sufficient excess of oxygen is present.
    [0048] Dasvorliegende Einspritzverfahren sieht außerdem vor, dass die Momentenabgabeder Brennkraftmaschine durch die zweite Kraftstoffmenge der HaupteinspritzungMS und das Verhältnis (MS / MH+MS) der zweiten Kraftstoffmenge der HaupteinspritzungMS zu der gesamten Kraftstoffmenge der homogenen VoreinspritzungMH und der geschichteten HaupteinspritzungMS geregelt werden. Alternativ kann dieMomentenabgabe der Brennkraftmaschine auch durch die zweite Kraftstoffmengeder Haupteinspritzung MS, korrigiert umden an der Verbrennung teilnehmenden Anteil der ersten Kraftstoffmengeder Voreinspritzung MH geregelt werden.The present injection method further provides that the engine torque output by the second main injection amount M S and the second fuel amount ratio (MS / M H + M S ) of the main injection MS to the total amount of homogeneous pre-injection fuel M H and the stratified Main injection M S are regulated. Alternatively, the torque output of the internal combustion engine can also be regulated by the second fuel quantity of the main injection M S corrected by the proportion of the first fuel quantity of the pilot injection M H participating in the combustion.
    [0049] Dievorliegende Erfindung eignet sich insbesondere für eine fremdgezündete Brennkraftmaschinemit Kraftstoffdirekteinspritzung. Die Vorteile der vorliegendenErfindung liegen insbesondere in den niedrigeren Schadstoffemissionennach dem Kaltstart durch ein schnelles Aufheizen des Stirnwandkatalysatorssowie durch eine effektive Nachoxidation der entstehenden Rohemissionen;in einer Kraftstoffeinsparung durch den Verzicht auf eine Gemischanfettungim Nachstart sowie der Verkürzungder Katalysator-Aufheizdauer; und in einem Verzicht auf Nebenaggregateund einer Raum- und Kostenersparnis in Zusammenhang mit der nichterforderlichen Sekundärlufteinblasung.TheThe present invention is particularly suitable for a spark-ignition internal combustion enginewith direct fuel injection. The advantages of the presentInvention are particularly in the lower pollutant emissionsafter the cold start by a rapid heating of the front wall catalystand by an effective post-oxidation of the resulting raw emissions;in a fuel saving by omitting a Gemischanfettungin the after-start as well as the shorteningthe catalyst heating time; and in a waiver of ancillariesand a space and cost savings in connection with the notrequired secondary air injection.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1]
    Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine(10) mit Kraftstoffdirekteinspritzung nach dem Kaltstart,bei welchem einem Brennraum (18) Verbrennungsluft zugeführt wird; inden Brennraum (18) mittels eines Kraftstoffinjektors (20)Kraftstoff eingespritzt wird; und ein in dem Brennraum (18)gebildetes Kraftstoff-Luft-Gemischmittels einer Zündkerze(26) zu einem vorbestimmten Zündzeitpunkt (ZT) gezündet wird,wobei eine Voreinspritzung (MH) einer ersten Kraftstoffmengein einem Ansaughub der Brennkraftmaschine (10) in den Brennraum(18) eingespritzt wird, mit welcher im Wesentlichen indem gesamten Brennraum (18) ein homogenes, mageres Kraftstoff-Luft-Gemisch(λ > 1) gebildet wird;und anschließendeine Haupteinspritzung (MS) einer zweitenKraftstoffmenge in einem Arbeitshub der Brennkraftmaschine unmittelbarvor dem Zündzeitpunkt(ZT) in den Brennraum (18) eingespritzt wird, mit welcherim Bereich der Zündkerze(26) ein geschichtetes, fettes Kraftstoff-Luft-Gemisch(λ < 1) gebildet wird,wobei die Haupteinspritzung (MS) als Mehrfacheinspritzungmit mehreren Schichteinspritzungen in zeitlich kurzer Abfolge durchgeführt wird.Method for operating a spark-ignited internal combustion engine ( 10 ) with direct fuel injection after the cold start, in which a combustion chamber ( 18 ) Combustion air is supplied; into the combustion chamber ( 18 ) by means of a fuel injector ( 20 ) Fuel is injected; and one in the combustion chamber ( 18 ) formed fuel-air mixture by means of a spark plug ( 26 ) is ignited to a predetermined ignition timing (ZT), wherein a pilot injection (M H ) of a first amount of fuel in an intake stroke of the internal combustion engine (ZT) 10 ) in the combustion chamber ( 18 ) is injected, with which substantially in the entire combustion chamber ( 18 ) a homogeneous, lean fuel-air mixture (λ> 1) is formed; and then a main injection (M S ) of a second amount of fuel in a working stroke of the internal combustion engine immediately before the ignition timing (ZT) in the combustion chamber ( 18 ) is injected, with which in the area of the spark plug ( 26 ) is formed, a stratified, rich fuel-air mixture (λ <1), wherein the main injection (M S ) is carried out as a multiple injection with multiple layer injections in short time sequence.
    [2]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Haupteinspritzung (MS) als Doppeleinspritzung mit zweiSchichteinspritzungen durchgeführtwird und der Zündzeitpunkt(ZT) nach der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzungliegt.Method according to claim 1, characterized in thatthat the main injection (MS) as double injection with twoLayer injections performedand the ignition timing(ZT) after the second injection of the main injectionlies.
    [3]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Haupteinspritzung (MS) als Doppeleinspritzungmit zwei Schichteinspritzungen durchgeführt wird und der Zündzeitpunkt(ZT) zwischen der ersten und der zweiten Schichteinspritzung der Haupteinspritzungliegt.A method according to claim 1, characterized in that the main injection (M S ) is carried out as a double injection with two stratified injections and the ignition timing (ZT) is between the first and the second stratified injection of the main injection.
    [4]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Haupteinspritzung (MS) als Dreifacheinspritzungmit drei Schichteinspritzungen durchgeführt wird und der Zündzeitpunkt(ZT) nach der dritten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung liegt.A method according to claim 1, characterized in that the main injection (M S ) is carried out as a triple injection with three layer injections and the ignition timing (ZT) after the third layer injection of the main injection is.
    [5]
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass die Haupteinspritzung (MS) als Dreifacheinspritzungmit drei Schichteinspritzungen durchgeführt wird und der Zündzeitpunkt(ZT) zwischen der ersten und der zweiten oder zwischen der zweitenund der dritten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung liegt.A method according to claim 1, characterized in that the main injection (M S ) is performed as a triple injection with three layer injections and the ignition timing (ZT) between the first and the second or between the second and the third layer injection of the main injection.
    [6]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch nach der zweiten Schichteinspritzung(MS) gemittelt über den gesamten Brennraum (18)leicht mager ist.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the fuel-air mixture after the second layer injection (M S ) averaged over the entire combustion chamber ( 18 ) is slightly lean.
    [7]
    Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass das mittlere Kraftstoff-Luft-Verhältnis im gesamten Brennraum(18) nach der zweiten Schichteinspritzung (MS)etwa λ =1,05 beträgt.A method according to claim 6, characterized in that the average fuel-air ratio in the entire combustion chamber ( 18 ) after the second layer injection (M S ) is approximately λ = 1.05.
    [8]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,dass der Zündzeitpunkt (ZT)etwa 10°KWbis 35°KWnach einem oberen Zünd-Totpunkt(ZOT) erfolgt.Method according to one of claims 1 to 7, characterizedthat the ignition timing (ZT)about 10 ° KWup to 35 ° KWafter an upper ignition dead center(ZOT) takes place.
    [9]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass der Zündzeitpunkt (ZT)etwa 2°KWbis 10°KWnach dem Ende der ersten Schichteinspritzung der Haupteinspritzung(MS) liegt .Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ignition (ZT) is about 2 ° CA to 10 ° CA after the end of the first layer injection of the main injection (M S ).
    [10]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass auch die Voreinspritzung (MH) als Mehrfacheinspritzungmit mehreren Homogeneinspritzungen durchgeführt wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the pilot injection (M H ) is carried out as a multiple injection with multiple homogeneous injections.
    [11]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass nach der Zündung (ZT)des geschichteten Kraftstoff-Luft-Gemisches eineNacheinspritzung (MN) mit einer drittenKraftstoffmenge in den Brennraum (18) eingespritzt wird.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that after the ignition (ZT) of the stratified fuel-air mixture, a post-injection (M N ) with a third amount of fuel into the combustion chamber ( 18 ) is injected.
    [12]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass eine Momentenabgabe der Brennkraftmaschine (10) durchdie zweite Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung (MS)und das Verhältnisder zweiten Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung (MS)zu der gesamten Kraftstoffmenge der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung(MH, MS) geregeltwird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that a torque output of the internal combustion engine ( 10 ) is controlled by the second fuel amount of the main injection (M S ) and the ratio of the second fuel amount of the main injection (M S ) to the total fuel amount of the pilot injection and the main injection (M H , M S ).
    [13]
    Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,dass eine Momentenabgabe der Brennkraftmaschine (10) durchdie zweite Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung (MS),korrigiert um den an der Verbrennung teilnehmenden Anteil der erstenKraftstoffmenge der Voreinspritzung (MH) geregelt wird.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that a torque output of the internal combustion engine ( 10 ) is controlled by the second fuel quantity of the main injection (M S ) corrected by the proportion of the first fuel quantity of the pilot injection (MH) participating in the combustion.
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