`(19) FEDERAL REPUBLIC (12) Laid-open Patent Application (51) Int.Cl.7:
`(10) DE 198 53 799 A 1
`F 02 B 15/00
`OF GERMANY
`
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`
`
`
`
`DE 198 53 799 A1
`
`198 53 799.9
`(21) Reference No.:
`11/21/1998
`(22) Date of filing:
`(43) Date of disclosure: 05/25/2000
`
`
`
`
`
`GERMAN PATENT
`AND TRADEMARK
`OFFICE
`
`
`
`(71) Applicant:
`Bayerische Motorenwerke AG, 80809
`Munich, DE
`
`
`
`(72) Inventor(s):
` Rubbert, Stephan, 81737 Munich, DE
`
`(56) Documents to be considered for
`assessing patentability:
`DE 197 31 735 C1
`DE 198 53 375 A1
`DE
`44 15 073 A1
`DE
`34 44 356 A1
`US
`53 57 925
`US
`31 54 059
`
`
`The following information was taken from the documents submitted by applicant
`
`(54) Method for mixture formation in a mixture-compressing external-ignition internal
`combustion engine with fuel injection
`
`(57) A method for mixture formation in a mixture-
`compressing,
`external-ignition
`internal
`combustion engine with fuel injection proposes
`that a respective air-fuel mixture is formed by a
`combination of induction pipe injection and direct
`injection
`through partial
`injection amounts
`controlled or regulated depending on the load.
`.
`
`
`
`
`
`
`
`
`
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`
`
`DE 198 53 799 A1
`
`
`
`FEDERAL PRINT SHOP 03.00 002 021/455/1
`
`13
`
`FORD Ex. 1007, page 1
` IPR2019-01400
`
`

`

`DE 198 53 799 A1
`
`
`
`1
`
`
`
`Description
`
`2
`
`
`
`The directly injected fuel in this load range results in an ignitable
`
`mixture near the spark plug and allows reliable ignition of the lean
`
`The invention relates to a method for mixture formation in a
`
`mixture in the entire combustion chamber.
`
`mixture-compressing, external-ignition internal combustion engine
`
`In contrast, the fuel portion in the mixture can be mostly or
`
`with fuel injection.
`
`In currently used direct fuel injection methods, the fuel is
`
`exclusively injected directly into the combustion chamber. The
`
`completely injected by direct injection in the full-load range of the
`
`internal combustion engine, which means that the advantages of direct
`
`injection with respect to cylinder filling and knock limit can be fully
`
`composition of the air-fuel mixture is controlled with the timing of the
`
`utilized.
`
`To keep the constructional effort low for performing the method
`
`of combined injection according to the invention, the method according
`
`to the invention is characterized by using central injection in the area
`
`of the air manifold as induction pipe injection. This advantageously
`
`helps correct the known disadvantages of central injection in non-
`
`stationary operation and during warm-up and poor performance with
`
`respect to even mixture distribution by combined direct injection.
`
`Claims
`
`1. A method for mixture formation
`
`in a mixture-
`
`compressing external-ignition internal combustion engine
`
`with fuel injection, characterized in that
`- a respective air-fuel mixture is formed by means of
`
`a combination of induction pipe injection and direct
`
`injection through partial injection amounts which are
`
`controlled or regulated depending on the load.
`
`2. The method according to claim 1, characterized in that,
`
`in the idling and partial load ranges, the greater portion of fuel
`
`in the mixture is injected by induction pipe injection than by
`
`direct injection.
`
`3. The method according to claims 1 and 2, characterized
`
`in that, in the full-load range, the fuel portion in the mixture is
`
`mostly or completely injected by direct injection.
`
`4. The method according to claims 1 to 3, characterized in
`
`that central injection in the area of an air manifold is used as
`
`induction pipe injection.
`
`start of fuel injection. If fuel injection starts late towards the end of the
`
`compression phase, an inhomogeneous mixture with a pronounced
`
`stratification is obtained and stable combustion is achieved even at high
`
`air ratios. An earlier start of injection at the beginning of the intake
`
`phase causes a homogeneous mixture.
`
`The potential time interval for injection is considerably shorter for
`
`direct injection compared to induction pipe injection, since the earliest
`
`time the injection can begin is after closing the outlet valve, and
`
`injection must be completed prior to ignition. Closed-valve fuel
`
`injection (during the compression and combustion phases), which can
`
`be done with induction pipe injection, is not possible with direct
`
`injection, which means that mixture preparation is poorer with direct
`
`injection. This disadvantageously results in higher HC, CO, and soot
`
`emissions. Another disadvantage is that, in homogeneous direct
`
`injection, a portion of the injection beam hits the intake valve plates
`
`during the intake phase, and in addition fuel is partially deposited on
`
`the walls of the combustion chamber. This results in deposits on intake
`
`valves and on the injection valve, which will influence the fuel beam
`
`in stratified operation as well and prevent the desired stratification.
`
`It is the problem of the invention to propose an improved method
`
`of mixture formation for a mixture-compressing, external-ignition
`
`internal combustion engine with fuel injection.
`
`This problem is solved by claim 1 in that a respective air-fuel
`
`mixture is formed by a combination of induction pipe injection and
`
`direct injection through partial injection amounts controlled or
`
`regulated depending on the load.
`
`The combined injection according to the invention makes it
`
`advantageously possible to avoid the disadvantages of direct injection
`
`in stratified operation with its relatively high emission of harmful
`
`substances and incomplete combustion. Compared to exclusive
`
`induction pipe injection, there advantageously is a chance of achieving
`
`stable combustion with good efficiency and low emissions of harmful
`
`substances even at higher air ratios and with residual gas portions.
`
`The invention will be described below with reference to
`
`advantageous embodiments.
`
`A method for mixture formation in a mixture-compressing,
`
`external-ignition internal combustion engine with fuel injection is
`
`improved in that a respective air-fuel mixture is formed by a
`
`combination of induction pipe injection and direct injection through
`
`partial injection amounts controlled or regulated depending on the load.
`
`The method according to the invention is implemented in that, in
`
`the idling and partial load ranges, the greater portion of fuel in the
`
`mixture is injected by induction pipe injection than by direct injection.
`
`
`
`FORD Ex. 1007, page 2
` IPR2019-01400
`
`

`

`PARK
`
`IP TRANSLATIONS
`welocalizeO
`
`DECLARATION OF TRANSLATOR
`
`I, Wolf Grosskopf, hereby declare as follows:
`
`1.
`
`I personally prepared the attached translation from Germaninto English of the
`
`patent that is entitled “Verfahren zur Gemischbildung bei einer gemischverdichtenden,
`
`fremdgeziindeten Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung” in German and
`
`“Method for mixture formation in a mixture-compressing external-ignition internal
`
`combustion engine with fuel injection” in English (also attached).
`
`2. The attached translation is, to the best of my knowledge,a true, full and accurate
`
`translation of the attached German document.
`
`3. [am competent to perform this translation, because I have 30 years of experience
`
`as a professional German-to-English patenttranslator.
`
`4.
`
`I declare underthe penalty of perjury under the laws of the United States that the
`
`foregoing is true and correct; and further declare that I am aware that willful false
`
`statements andthe like so made are punishable by fine or imprisonment, or both, under
`
`1001 of Title 18 of the United States Code.
`
`Dated: May 15, 2019
`
` Wolf Grosskopf
`
`15 W. 37th Street 8th Floor
`New York, NY 10018
`212.581.8870
`ParkIP.com
`
`FORD Ex.1007, page 3
`IPR2019-01400
`
`FORD Ex. 1007, page 3
` IPR2019-01400
`
`

`

`BUNDESREPUBLIK @ Offenlegungsschrift
`peurscuiandD
`DE 19853 799 A 1
`
`@ Int. C17:
`repens" =
`
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`
`o
`6)
`~
`QQ
`
`0o
`
`= L
`
`u a
`
`.
`@) Aktenzeichen:
`@ Anmeldetag:
`Offenlegungstag:
`
`198 53 799.9
`21.11. 1998
`25. 5. 2000
`
`DEUTSCHES
`PATENT- UND
`MARKENAMT
`
`@ Anmelder:
`Bayerische Motoren Werke AG, 80809 Munchen,
`DE
`
`@) Erfinder:
`Rubbert, Stephan, 81737 Miinchen, DE
`
`Fur die Beurteilung der Patentfahigkeit in Betracht
`zu ziehende Druckschriften:
`
`DE
`DE
`DE
`DE
`US
`US
`
`197 31 735 C1
`198 53 375 A1
`44 15 073 A1
`34 44 356 Al
`53 57 925
`31 54 059
`
`
`
`GD
`
`Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen
`Verfahren zur Gemischbildung bei einer gemischverdichtenden, fremdgeztindeten Brennkraftmaschine mit
`Kraftstoffeinspritzung
`Fur ein Verfahren zur Gemischbildung bei einer ge-
`mischverdichtenden,
`fremdgeztindeten Brennkraftma-
`schine mit Kraftstoffeinspritzung wird vorgeschlagen,
`da& mittels einer Kombination einer Saugrohreinsprit-
`zung mit einer Direkteinspritzung durch jeweilige, lastab-
`hangig gesteuerte/geregelte Teil-Einspritzmengen ein je-
`weiliges Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird.
`
`DE19853799A1
`
`BUNDESDRUCKERE]!
`
`03.00
`
`002 021/455/1
`
`13
`
`FORD Ex.1007, page 4
`IPR2019-01400
`
`FORD Ex. 1007, page 4
` IPR2019-01400
`
`

`

`DE 19853799 Al
`
`2
`
`1
`
`Beschreibung
`
`Die Erfindung bezicht sich auf cin Verfahren zur Ge-
`mischbildung bei einer gemischverdichtenden, fremdgeztin-
`deten Brennkraftmaschine mit Kraftstoffeinspritzung.
`Bei derzeit. eingesetzten Benzin-Direkteinspritzverfahren
`wird der Kraftstoff ausschlieBlich direkt in den Brennraum
`eingespritzt. Mit der Tage des Finspritzbeginns wird die Zu-
`sammensetzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches gesteuert.
`Bei einem spiien Einspritzbeginn gegen Ende der Verdich-
`tungsphase wird ein inhomogenes Gemisch mit einer star-
`ken Schichiung realisiert und dabei eine stabile Verbren-
`nung auch bei hohen Luftverhilinissen erreicht. Ein demge-
`
`gentiber friiherer Einspritzbeginn zu Beginn der Ansaug-
`phase bewirkt ein homogenes Geinisch.
`Das mégliche Zeitintervall ftir die Einspritzung ist bei der
`Direkteinspritzung gegentiber der Saugrohreinspritzung in
`
`nachteiliger Weise erheblich verktirzt, da die Einspritzung
`friihestens nach dem SchlieBen des AuslaBventils beginnen
`kann und vor der Ziindung abgeschlossen sein mu8, Eine bei
`der Saugrohreinspritzung mégliche Kraftstoff-Vorlagerung
`(wabrend der Kompressions- und Verbrennungsphase) ist
`nicht méglich und somit die Gemischaufbereitung bei der
`Direkteinspritzung schlechter, Dies fiihrt
`in nachteiliger
`Weise zu héheren HC-, CO- und RuB-Emissionen. Als wei-
`terer Nachteil ist zu nennen, da8 speziell bei der homogenen
`Direkteinspritzung wahrend der Ansaugphase ein Teil des
`Linspritzstrahls auf die LinlaSventil-Teller trifft und der
`Kraftstoff dartiber hinaus teilweise an den Brennraumwién-
`den abgelagert wird. Dies fiihrt auf den LinlaBventilen und
`am Linspritzventil zu Ablagerungen, die den Kraftstoff-
`strahl auch im geschichteten Betrieb beeinflussen und die
`gewiinschte Schichtung verhindern,
`Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,fiir eine ge-
`mischverdichtende,
`fremdgeztindete Brennkraftmaschine
`mit Kraftstoffeinspritzung cin verbessertes Verfahren zur
`Gemischbildung aufzuzeigen.
`Dicse Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch ge-
`lést, da8 mittcls cincer Kombination ciner Saugrohrcinsprit-
`zung mit einer Direkteinspritzung durch jeweilige, lastab-
`hangig gestcucrte/geregelte Teil-Einspritzmengen cin jewci-
`liges Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird.
`Mit der erfindungsgema8 kombinierten Einspritzung ist
`es in vorteilhafter Weise méglich, die Nachteile der Direkt-
`einspritzung im geschichteten Betrieb mit den relativ hohen
`Schadstoffemissionen und der unvollstindigen Verbrennung
`zu vermeiden. Gegentiber der ausschlieBlichen Saugrohrein-
`spritzung erdffnet sich in vorteilhafter Weise die Méglich-
`keit, eine stabile Verbrennung mit. gutem Wirkungsgrad und
`niedrigen Schadstoffemissionen auch bei héheren Lufiver-
`héltnissen und Resigasanteilen zu erreichen.
`Die Erfindung ist im folgenden unter Einbeziehung vor-
`teilhafter Ausgestallungen beschrieben.
`Ein Vertahren zur Gemischbildung bei einer gemischver-
`dichtenden,
`fremdgeziindeten Brennkraftmaschine mit
`Kraftstotfeinspritzung ist erfindungsgemaB dadurch verbes-
`sert, da mittels einer Kombination einer Saugrohreinsprit-
`zung mit einer Direkteinspritzung durch jeweilige, lastab-
`
`hangig gesteuerte/geregelte Teil-Einspritzmengen ein jewei-
`liges Kraftstoff-Luft-Gemisch gebildet wird,
`In Ausgestaltung des erfindungsgemaRen Verfahrens wird
`im Leerlauf- und Teillastbereich tiber die Saugrohreinsprit-
`zung gegentiber der Direkteinspritzung der gréBere Kraft-
`stoffanteil am Gemisch abgespritzt. Mit dem in diesem Last-
`bereich direkt eingespritzten Kraftstoff wird ein ziindfahiges
`Gemisch in der Nahe der Ziindkerze erzielt und damit eine
`zuverlassige Entflammung des mageren Gemisches im ge-
`samten Brennraum erméglicht.
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`15
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`30
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`35
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`45
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`50
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`55
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`65
`
`Demgegentiber kann im Vollastbercich der Brennkraft-
`maschine der Kraftstoffantcil am Gemisch tiberwicgendbis
`ganztiber dic Dircktcinspritzung abgespritzt werden, womit
`die mit der Direkteinspritzung gegebenen Vorteile beziiglich
`der Zylinderfiillung und der Klopfgrenze uneingeschriinkt
`auszuniitzen sind,
`Um den baulichen Aufwand zur Durchfiihrung des erfin-
`dungsgeméBen Verfahrens der kombinierten Finspritzung
`gering zu gestalten, kennzeichnet sich das erfindungsge-
`méBe Verfahren durch die Verwendung einer Zentralein-
`spritzung im Bereich eines T.uftsammlers als Saugrohrein-
`sprilzung. Hierbei kénnen die bekannten Nachteile der Zen-
`iraleinspritzung imInstationérbetrieb und im Warmlaulso-
`wie die schlechte Gemisch-Gleichverteilung in vorteilhafter
`Weise durch die kombinierle Direkteinspritzung korrigiert
`werden.
`
`Patentanspriiche
`
`1. Verfahren zur Gemischbildung bei einer gemisch-
`verdichtenden, fremdgeziindeten Brennkraftmaschine
`mit Kraftstoffeinspritzung, dadurch gekennzeichnet,
`— daf mittels einer Kombination einer Saugrohr-
`einspritzung mit einer Direkteinspritzung durch
`jeweilige, lastabhangig gesteuerte/geregelte Teil-
`Einspritzmengen ein jeweiliges Kraftstoff-Luft-
`Gemisch gebildet wird.
`2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-
`net, daB im Leerlauf- und Teillast-Bereich tiber die
`Saugrohreinspritzung gegentiber der Direkteinsprit-
`zung der groBere Kraftstoffanteil am Gemisch abge-
`spritzt wird.
`3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn-
`zeichnet, da im Vollastbereich der Kraftstoffanteil am
`Gemischtiberwiegendbis ganz tiber die Direkteinsprit-
`zung abgespritzt wird,
`4. Verfahren nach den Anspriichen 1 bis 3, gekenn-
`zeichnet durch dic Verwendung cincr Zentralcinsprit-
`zung im Bercich cines Luftsammlcrs als Saugrohrein-
`spritzung.
`
`FORD Ex.1007, page 5
`IPR2019-01400
`
`FORD Ex. 1007, page 5
` IPR2019-01400
`
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