DE102006028639A1

DE102006028639A1 - Fuel preheating method for self-ignitable internal-combustion engine, involves determining preheating temperature depending on pressure obtained in chamber, and preheating fuel to temperature that corresponds to equilibrium temperature

Info

Publication number: DE102006028639A1
Application number: DE200610028639
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel; Matthias Burger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-06-22
Filing date: 2006-06-22
Publication date: 2007-12-27

Abstract

The method involves injecting fuel into a combustion chamber (110) of a self-ignitable internal-combustion engine with a fuel injection nozzle (130), after the fuel is preheated with a heating device (135, 150). The fuel is preheated to a preheating temperature that corresponds to an equilibrium temperature. The preheating temperature is determined depending on the pressure obtained in the combustion chamber. The preheating temperature is determined depending on the injection time period, coolant temperature or exhaust recycling rate. An independent claim is also included for a computer program for preheating fuel.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Vorwärmen von Kraftstoff nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1.The The invention is based on a method for preheating fuel after Genus of independent Claim 1.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 9 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 10.object The present invention also provides a computer program according to claim 9 and a computer program product according to claim 10.

Die Einhaltung von Schadstoff- und Geräuschemissionsgrenzwerten ist bei der Entwicklung von Verbrennungsmotoren von entscheidender Bedeutung. Die Gemischbildung beeinflusst sowohl die Entstehung von Schadstoff als auch die bei der Verbrennung entstehenden Verbrennungsgeräusche.The Compliance with pollutant and noise emission limits crucial in the development of internal combustion engines. Mixture formation influences both the formation of pollutants as well as the combustion noise generated during combustion.

Zur Reduktion der Schadstoff- und Geräuschemission sind Verfahren und Vorrichtungen zum Vorwärmen des Kraftstoffs vor der Einspritzung bekannt. Durch eine solche Vorwärmung wird die Verdunstung des flüssigen Kraftstoffs beschleunigt. Dies führt im Falle einer Saugrohreinspritzung zu wesentlich geringeren Kohlenwasserstoffemissionen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind beispielsweise aus der WO 00/50763 sowie aus der US 2001/0040187 bekannt.to Reduction of pollutant and noise emissions are methods and devices for preheating the fuel is known before the injection. By such preheating will the evaporation of the liquid Fuel accelerates. this leads to in the case of a port injection to significantly lower hydrocarbon emissions. Such devices and methods are for example from the WO 00/50763 and from US 2001/0040187.

Bei atmosphärischen oder geringen Gegendrücken, wie sie im Saugrohr oder im Abgastrakt von Verbrennungsmotoren existieren, kann zudem ein so genannter „Flash-Boiling"-Effekt ausgenutzt werden, wie es beispielweise in der US 2004/0154287 offenbart ist. Hierbei wird der Brennstoff unter Druck überhitzt. Während der Einspritzung siedet der Kraftstoff spontan und es kommt zu einer extremen Feinzerstäubung des Kraftstoffs. Dieser Effekt tritt allerdings nur bei geringen Gegendrücken auf. Bei einer Direkteinspritzung ist jedoch im Gegensatz beispielsweise zur Saugrohreinspritzung mit hohen Gegendrücken zu rechnen. Ein Sieden des Kraftstoffs ist hierbei nicht möglich, da der kritische Druck des Kraftstoffs bei diesen Druckverhältnissen überschritten ist. In diesem Fall tritt eine Tropfenverdunstung auf. Nur bei überkritischen Kraftstofftemperaturen findet ein nahezu spontaner Phasenübergang statt. Aus diesem Grunde müsste der Kraftstoff auf eine überkritische Temperatur vorgewärmt werden, wie dies beispielsweise in der EP 0790395 A2 beschrieben ist. Eine solche Aufwärmung auf eine überkritische Temperatur ist sowohl aufgrund des hohen Energiebedarfs als auch aus materialtechnischer Sicht nicht möglich. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass die meisten Kraftstoffsorten bei derart hohen Temperaturen gecrackt werden, das heißt chemische Umwandlungsprozesse stattfinden. Dies führt innerhalb des Einspritzsystems von Verbrennungsmotoren zu Funktionsstörungen und zu Verschleiß.At atmospheric or low back pressure, as they exist in the intake manifold or in the exhaust tract of internal combustion engines, also a so-called "flash boiling" effect can be exploited, as disclosed, for example, in US 2004/0154287. In this case, the fuel is pressurized During the injection, the fuel boils spontaneously and there is an extreme fine atomization of the fuel.However, this effect occurs only at low back pressures.However, in a direct injection, for example, for the intake manifold injection with high back pressures is to be expected In this case, drop evaporation occurs, and only at supercritical fuel temperatures does an almost spontaneous phase transition take place, which is why the fuel would have to be preheated to a supercritical temperature be poor, as for example in the EP 0790395 A2 is described. Such a warming to a supercritical temperature is not possible due to both the high energy requirement and from a material technical point of view. In addition, there is a risk that most types of fuel will be cracked at such high temperatures, that is, chemical conversion processes take place. This leads within the injection system of internal combustion engines to malfunction and wear.

Die Bestimmung der Vorwärmtemperatur auf die oben beschriebene Weise kann beispielsweise mit Hilfe eines Computerprogramms erfolgen, das in einem Steuergerät einer Brennkraftmaschine implementiert ist.The Determination of preheating temperature in the manner described above, for example, with the help of a Computer program carried out in a control unit of a Internal combustion engine is implemented.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass durch die Aufwärmung des Kraftstoffs auf eine der Gleichgewichtstemperatur im Wesentlichen entsprechende Vorwärmtemperatur ein Optimum zwischen thermischer Energie, die dem Kraftstoff zugeführt werden muss und einer Verkürzung der Verdunstungszeit realisierbar ist. Die der Gleichgewichtstemperatur entsprechende Vorwärmtemperatur des Kraftstoffs wird dabei mit Hilfe von Zustandsgleichungen für einen gewissen Kraftstofftyp auf nachfolgend beschriebene Weise bestimmt, wobei unter Gleichgewicht hier ein Energiegleichgewicht der Tropfen zu verstehen ist, in dem der Kraftstofftropfen zugeführte Wärmestrom genau so groß ist wie der abdampfende Energiestrom.The inventive method with the characteristics of the independent Claim has in contrast the advantage that by warming up the Fuel to one of the equilibrium temperature substantially corresponding preheating temperature an optimum between thermal energy supplied to the fuel must and a shortening the evaporation time is feasible. The corresponding to the equilibrium temperature preheat The fuel is thereby using state equations for a determined certain fuel type in the manner described below, wherein Under equilibrium here an energy balance of the drops too is understood, in which the fuel droplet supplied heat flow that's how big like the evaporating energy stream.

Eine Abweichung von der Gleichgewichtstemperatur würde bei einem Unterschreiten zu einer starken Zunahme der Tropfenverdunstungszeit führen, während der zusätzliche Nutzen bei einem Überschreiten der Gleichgewichtstemperatur verhältnismäßig gering wäre. Durch die gezielte Aufheizung des Kraftstoffs auf eine der Gleichgewichtstemperatur im Wesentlichen entsprechende Vorwärmtemperatur wird die Tropfenverdunstungszeit jedoch stark reduziert. Dies ist insbesondere bei einer Direkteinspritzung des Kraftstoffs von großem Vorteil, da hierdurch eine schnelle und intensive Gemischbildung stattfindet. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die vorgewärmten Kraftstofftropfen zu einer geringeren lokalen Abkühlung der Gasphase führen als das bei aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren innerhalb des Kraftstoffstrahls beobachtet werden kann. Hierdurch wird nicht nur die Verdunstung, sondern auch der Reaktionsfortschritt und der Reaktionsbeginn begünstigt. Generell wird durch das Vorwärmen des Kraftstoffs auf eine der Gleichgewichtstemperatur im Wesentlichen entsprechende Vorwärmtemperatur eine schnellere Homogenisierung des Kraftstoffgemischs realisiert, die einen verminderten Rußausstoß und eine verminderte Stickoxidbildung zur Folge hat. Bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen wird darüber hinaus das Verbrennungsgeräusch durch Verkürzung des Zündverzugs wesentlich reduziert.A Deviation from the equilibrium temperature would fall below lead to a sharp increase in drop evaporation time during the additional Use in case of exceeding the equilibrium temperature would be relatively low. By the targeted heating of the fuel to one of the equilibrium temperature essentially corresponding preheat temperature will be the drop evaporation time but greatly reduced. This is especially true for direct injection the fuel of great Advantage, as this results in a fast and intensive mixture formation. It is also advantageous that the preheated fuel droplets to a lower local cooling lead the gas phase than that of prior art methods within the Fuel jet can be observed. This will not only the evaporation, but also the reaction progress and the beginning of the reaction favored. Generally, by preheating of the fuel to one of the equilibrium temperature substantially corresponding preheating temperature a realized faster homogenization of the fuel mixture, the a reduced soot emission and a reduced nitrogen oxide formation results. For self-igniting Internal combustion engines will over it addition, the combustion noise by shortening the ignition delay significantly reduced.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der auf den unabhängigen Anspruch rückbezogenen Unteransprüche.Advantageous embodiments of the method are the subject of independent on claim back dependent claims.

So wird die Vorwärmtemperatur zweckmäßigerweise abhängig von dem im Brennraum herrschenden Druck und der im Brennraum herrschenden Temperatur bestimmt.So becomes the preheating temperature expediently dependent from the pressure prevailing in the combustion chamber and the pressure prevailing in the combustion chamber Temperature determined.

Da der Brennraumdruck und die Brennraumtemperatur von dem Einspritzzeitraum und der Kühlwassertemperatur maßgeblich beeinflusst werden, sieht eine vorteilhafte Ausfüh rungsform vor, die Vorwärmtemperatur abhängig von dem Einspritzzeitpunkt und der Kühlwassertemperatur zu bestimmen.There the combustion chamber pressure and the combustion chamber temperature of the injection period and the cooling water temperature decisively be influenced, provides an advantageous Ausfüh tion form, the preheating temperature dependent from the injection timing and the cooling water temperature.

Sofern ein Abgasrückführsystem vorgesehen ist, wie dies beispielsweise bei direkteinspritzenden, selbstzündenden Verbrennungsmotoren der Fall ist, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, die Vorwärmtemperatur auch abhängig von der Abgasrückführrate zu bestimmen.Provided an exhaust gas recirculation system is provided, as is the case, for example, with direct injection, self-igniting Internal combustion engines is the case, provides an advantageous embodiment before, the preheating temperature also dependent from the exhaust gas recirculation rate to determine.

Sofern der Verbrennungsmotor des Weiteren aufgeladen ist, beispielsweise durch einen Turbolader oder einen Kompressor, wird zweckmäßigerweise die Vorwärmtemperatur auch abhängig von dem Ladedruck und der Ladelufttemperatur bestimmt.Provided the internal combustion engine is further charged, for example through a turbocharger or a compressor is expediently the preheating temperature also dependent determined by the boost pressure and the charge air temperature.

Abhängig von diesen Größen bestimmen bedeutet dabei, dass die Vorwärmtemperatur als Funktion dieser an sich bekannten und in einem Steuergerät des Verbrennungsmotors verarbeiteten Größen bestimmt wird.Depending on determine these sizes means that the preheating temperature as a function of this known per se and in a control unit of the internal combustion engine processed sizes determined becomes.

Die Aufwärmung des Kraftstoffs kann durch eine ansteuerbare Heizeinrichtung in der Kraftstoffeinspritzdüse, dem Injektor und/oder durch einen in der Kraftstoffzuführung angeordneten Wärmetauscher und/oder durch Wärmeleitung, beispielsweise an heißen Teilen des Verbrennungsmotors erfolgen. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, nur eine gewisse Grundenergiemenge aus der Abluft des Verbrennungsmotors zu entnehmen und eine kleine, regelbare Energiemenge über die Heizungseinrichtung in der Einspritzdüse dem Kraftstoff zuzuführen.The warming of fuel can be controlled by a controllable heating device in the fuel injector, the injector and / or by a arranged in the fuel supply heat exchangers and / or by heat conduction, for example, on hot Parts of the engine take place. It can, for example be provided, only a certain amount of basic energy from the exhaust air to take the internal combustion engine and a small, adjustable amount of energy over the To supply heating device in the injection nozzle to the fuel.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematisch eine Kraftstoffzuführung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt; 1 schematically a fuel supply, in which the inventive method is used;

2 die Tropfenoberfläche über der Zeit bei nicht vorgeheiztem Kraftstoff und bei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeheiztem Kraftstoff und 2 the drop surface over time with not preheated fuel and preheated fuel according to the inventive method and

3 die Tropfentemperatur über der Zeit bei nicht vorgewärmtem Kraftstoff und bei nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeheiztem Kraftstoff. 3 the drop temperature over time with not preheated fuel and preheated by the inventive method fuel.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist schematisch ein Brennraum 110 eines Verbrennungsmotors dargestellt. In diesem Brennraum 110 bewegt sich ein Kolben 120 auf an sich bekannte Weise auf und ab.In 1 is schematically a combustion chamber 110 an internal combustion engine shown. In this combustion chamber 110 a piston moves 120 in a known manner up and down.

In den Brennraum 110 mündet ein Einspritzventil 130, beispielsweise ein Injektor zum Einspritzen von Diesel-Kraftstoff im Falle eines Dieselmotors oder Benzin im Falle eines Ottomotors. Das Einspritzventil 130 weist eine elektrische Heizung 135 auf, mit der Kraftstoff, der in einer Kraftstoffzuführung 140, beispielsweise in Form einer Kraftstoffleitung fließt, erwärmt werden kann. Des Weiteren ist in der Kraftstoffzuführung 140 ein Wärmetauscher 150 angeordnet, durch den der Kraftstoff ebenfalls erwärmt werden kann.In the combustion chamber 110 opens an injection valve 130 For example, an injector for injecting diesel fuel in the case of a diesel engine or gasoline in the case of a gasoline engine. The injection valve 130 has an electric heater 135 on, with the fuel in a fuel supply 140 , For example, flows in the form of a fuel line, can be heated. Furthermore, in the fuel supply 140 a heat exchanger 150 arranged, through which the fuel can also be heated.

Bei einer Direkteinspritzung wird Kraftstoff unter hohem Druck in den Brennraum 110 eingespritzt. Dabei wird der Kraftstoffstrahl bei Verlassen der Einspritzdüse 130 in sehr feine Tropfen zerstäubt. Die Haupteinspritzung erfolgt dabei typischerweise in der Nähe des oberen Totpunktes. Somit herrschen innerhalb des Zylinders, das heißt im Brennraum 110 hohe Drücke und Temperaturen. In dieser heißen Umgebung wird den Tropfen Wärmeenergie zugeführt. Dieses führt zu einer Verdunstung der Tropfen. Dabei findet zunächst am Anfang eine starke Aufheizung der Tropfen statt. Während dieser Zeit spielt die Verdunstung nur eine untergeordnete Rolle. In dieser Zeit nimmt die Tropfenoberfläche kontinuierlich zu. Erst nach einer gewissen Zeit setzt eine immer schneller werdende Verdunstung ein, bis die Tropfen ein Energiegleichgewicht erreicht haben. Der zugeführte Wärmestrom ist dann genauso groß, wie der durch Verdampfung abfließende Energiestrom. In dieser Phase bleibt die Tropfentemperatur konstant (3).In a direct injection fuel is under high pressure in the combustion chamber 110 injected. At the same time, the jet of fuel exits the injection nozzle 130 atomized into very fine drops. The main injection is typically carried out near the top dead center. Thus prevail within the cylinder, that is in the combustion chamber 110 high pressures and temperatures. In this hot environment, heat is supplied to the drops. This leads to an evaporation of the drops. At the beginning, a strong heating of the drops takes place at the beginning. During this time, evaporation plays only a minor role. During this time, the drop surface increases continuously. Only after a certain time does an evaporation become ever faster, until the drops have reached an energy equilibrium. The supplied heat flow is then just as large as the energy flowing out through evaporation energy flow. In this phase, the drop temperature remains constant ( 3 ).

Der Grundgedanke der Erfindung liegt nun darin, den Kraftstoff schon vor der Einspritzung auf die Gleichgewichtstemperatur zu erwärmen. Die Aufheizung findet dabei beispielsweise durch die Heizung 135 in dem Einspritzventil 130 statt und/oder mittels des Wärmetauschers 150 in der Kraftstoffzuführung 140. Denkbar ist auch die Aufheizung durch eine Wärmeleitung an heißen Motorteilen. In diesem Falle ist die Kraftstoffzuführung 140 in direktem Wärmekontakt mit den heißen Teilen des Verbrennungsmotors angeordnet. Dies ist in 1 schematisch durch Pfeile 170 dargestellt, durch die angedeutet ist, dass die Kraftstoffzuführung 140 benachbart beispielsweise zum Brennraum 110 verläuft, wodurch die von dem Brennraum 110 abgegebene, beispielsweise abgestrahlte Wärmeenergie von der Kraftstoffzuführung 140 absorbiert wird. Auch eine Kombination ist denkbar, bei der nur eine gewisse Grundenergiemenge aus der Abwärme des Verbrennungsmotors entnommen wird und eine kleine, regelbare Energiemenge über die in dem Einspritzventil 130 angeordnete Heizung 135 zugeführt wird (1).The basic idea of the invention is now to heat the fuel to the equilibrium temperature even before the injection. The heating takes place, for example, by the heater 135 in the injection valve 130 instead of and / or by means of the heat exchanger 150 in the fuel supply 140 , Also conceivable is the heating by a heat conduction to hot engine parts. In this case, the fuel supply 140 arranged in direct thermal contact with the hot parts of the internal combustion engine. This is in 1 schematically by arrows 170 represented by which is indicated that the fuel supply 140 adjacent, for example, to the combustion chamber 110 runs, eliminating the from the combustion chamber 110 emitted, for example radiated heat energy from the fuel supply 140 is absorbed. A combination is conceivable in which only a certain amount of basic energy is taken from the waste heat of the internal combustion engine and a small, controllable amount of energy over the in the injection valve 130 arranged heating 135 is fed ( 1 ).

Die der Gleichgewichtstemperatur entsprechende Vorwärmtemperatur des Kraftstoffs wird mit Hilfe von Zustandsgleichungen für einen gewissen Kraftstofftyp als Funktion des Drucks und der Temperatur bestimmt, die der Tropfen im Brennraum 110 gewissermaßen vorfindet, also in Abhängigkeit von dem Brennraumdruck und der Brennraumtemperatur. Die thermodynamische Beschreibung und Berechnung der Tropfenverdunstung ist an sich bekannt und geht beispielsweise aus der Veröffentlichung Sirignano, W. A. (1999): „Fluid Dynamics and Transportation of Droplets and Sprays", Cambridge University Press und aus der Veröffentlichung Burger, M., Schmehl, R., Prommersberger, K., Schäfer, O., Koch R. und Wittig, S. (2003): Droplet evaporation modeling by the distillation curve model: accounting for kerosene fuel and elevated pressures", International Journal of Heat and Mass Transfer, Bd. 46, S. 4403–4412 hervor, auf die vorliegend Bezug genommen wird.The equilibrium temperature corresponding preheat temperature of the fuel is determined by means of equations of state for a certain fuel type as a function of pressure and temperature, which is the drop in the combustion chamber 110 so to speak, so depending on the combustion chamber pressure and the combustion chamber temperature. The thermodynamic description and calculation of the drop evaporation is known per se and is for example from the publication Sirignano, WA (1999): "Fluid Dynamics and Transportation of Droplets and Sprays", Cambridge University Press and from the publication Burger, M., Schmehl, R ., Prommersberger, K., Schafer, O., Koch R. and Wittig, S. (2003): Droplet evaporation modeling by the distillation curve model: accounting for kerosene fuel and elevated pressures ", International Journal of Heat and Mass Transfer, Vol. 46, pp. 4403-4412, to which reference is made in the present case.

Die Bestimmung der der Gleichgewichtstemperatur im Wesentlichen entsprechenden Vorwärmtemperatur erfolgt dabei also in Abhängigkeit von dem im Brennraum 110 herrschenden Druck und von der im Brennraum 110 herrschenden Temperatur. Da diese Größen von dem Einspritzzeitpunkt und von der Kühlwassertemperatur bestimmt werden, erfolgt die Bestimmung der Vorwärmtemperatur abhängig, das heißt als Funktion des Einspritzzeitpunkts t_i und beispielsweise der Kühlwassertemperatur θ_C, mit dem der Verbrennungsmotor gekühlt wird. Wenn eine Abgasrückführung existiert, beispielsweise bei Diesel-Brennkraftmaschinen kann die Gleichgewichtstemperatur darüber hinaus auch noch abhängig von der Abgasrückführrate AGR bestimmt werden. Im Falle eines aufgeladenen Motors, erfolgt die Bestimmung der Vorwärmtemperatur ferner vorteilhafterweise auch abhängig von dem Ladedruck p_L und der Ladelufttemperatur θ_L. Die der Gleichgewichtstemperatur im Wesentlichen entsprechende Vorwärmtemperatur wird dabei in einem Steuergerät 200 bestimmt, welches sowohl die Heizung 135 als auch den Wärmetauscher 150 ansteuert. Das vorbeschriebene Verfahren kann beispielsweise durch ein Computerprogramm realisiert werden, welches in dem Steuergerät 200 implementiert ist. Hierzu kann ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode vorgesehen sein, der beispielsweise auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.The determination of the equilibrium temperature substantially corresponding preheating temperature is thus carried out as a function of that in the combustion chamber 110 prevailing pressure and of the in the combustion chamber 110 prevailing temperature. Since these quantities are determined by the injection timing and the cooling water temperature, the determination of the preheating temperature is dependent, that is, as a function of the injection timing t _i and, for example, the cooling water temperature θ _C , with which the internal combustion engine is cooled. If an exhaust gas recirculation exists, for example, in diesel internal combustion engines, the equilibrium temperature can also be determined depending on the exhaust gas recirculation EGR. In the case of a supercharged engine, the determination of the preheating temperature is also advantageously also dependent on the supercharging pressure p _L and the charge air temperature θ _L. The equilibrium temperature substantially corresponding preheat temperature is in a control unit 200 which determines both the heating 135 as well as the heat exchanger 150 controls. The above-described method can be realized, for example, by a computer program which is in the control unit 200 is implemented. For this purpose, a computer program product may be provided with a program code which is stored, for example, on a machine-readable carrier.

In 2 und 3 ist der Oberflächen- und Temperaturverlauf eines verdunstenden Tropfens schematisch dargestellt. Dabei sind die Verläufe für reinen Kraftstoff (durchgezogene Linien 200, 210, 300, 310) sowie für ein Kraftstoffgemisch (unterbrochene Linien 205, 215, 305, 315) dargestellt. Ohne eine Vorwärmung des Kraftstoffs setzt die Verdunstung durch den hohen Brennraumdruck stark verzögert ein, wie dies anhand der Verläufe 200, 205 ersichtlich ist. Es vergeht eine mit I bezeichnete Zeitspanne, bis eine Aufheizung stattgefunden hat und sich ein thermisches Gleichgewicht einstellt (Zeitintervall II in 2 und 3).In 2 and 3 the surface and temperature profile of an evaporating droplet is shown schematically. The curves for pure fuel (solid lines 200 . 210 . 300 . 310 ) as well as for a fuel mixture (broken lines 205 . 215 . 305 . 315 ). Without a preheating of the fuel, the evaporation is greatly delayed due to the high combustion chamber pressure, as shown by the gradients 200 . 205 is apparent. It goes by a time period designated I, until a heating has taken place and a thermal equilibrium is established (time interval II in 2 and 3 ).

Wird der Kraftstoff jedoch vor der Einspritzung auf eine der Gleichgewichtstemperatur im Wesentlichen entsprechende Vorwärmtemperatur vorgewärmt, setzt die Tropfenverdunstung sofort ein, wie dies anhand der Kurvenverläufe 210, 215, 310, 315 ersichtlich ist. Die Tropfenverdunstungszeit wird auf diese Weise signifikant reduziert. Zwar kann rein prinzipiell auch nach Erreichen des thermodynamischen Gleichgewichts noch ein Temperaturanstieg stattfinden, weil Kraftstoffe wie Benzin und Diesel sich aus Hunderten von chemisch reinen Stoffen zusammensetzen und während der Verdunstung eine Destillation im Kraftstofftropfen stattfindet. Leicht flüchtige Bestandteile verdunsten dabei in einem frühen Stadium, schwer flüchtige Bestandteile verbleiben länger im Tropfen, wodurch sich die Stoffeigenschaften des Gemisches ändern. Das vorstehende Verfahren ist jedoch bei beliebigen Kraftstoffsorten anwendbar.However, if the fuel is preheated prior to injection to an equilibrium temperature substantially corresponding preheat temperature, the drop evaporation begins immediately, as shown by the curves 210 . 215 . 310 . 315 is apparent. The drop evaporation time is significantly reduced in this way. Although in principle can still take place even after reaching the thermodynamic equilibrium temperature rise, because fuels such as gasoline and diesel are composed of hundreds of chemically pure substances and during evaporation, a distillation takes place in the fuel droplet. Volatile constituents evaporate at an early stage, while volatile constituents remain longer in the droplets, which changes the substance properties of the mixture. However, the above method is applicable to any fuel grade.

In 2 und 3 sind schematisch Tropfenoberflächen O und die Tropfentemperatur Temp über der Zeit dargestellt. Die Kurvenverläufe 200, 205 bzw. 300, 305 sind dabei Temperaturverläufe von reinem Kraftstoff (200, 300) bzw. einem Kraftstoffgemisch (205, 305). Wie den Kurven 200, 205 bzw. 300, 305 zu entnehmen ist, findet ohne Vorwärmung des Kraftstoffs zunächst eine Aufheizung des Kraftstoffs in dem Zeit-Intervall I statt, bis der Kraftstoff in dem Zeit-Intervall II seine Gleichgewichtstemperatur erreicht hat, der Kraftstoff sich also in einem Energiegleichgewicht befindet, in dem der zugeführte Wärmestrom genau so groß ist wie der abdampfende Energiestrom. In diesem Falle ändert sich die Temperatur, wie der 3 zu entnehmen ist, nicht mehr. Der Beginn dieses Zeitintervalls ist in 2 durch einen Punkt 240 und in 3 durch einen Punkt 340 dargestellt. Im Gegensatz dazu befindet sich der auf Gleichgewichtstemperatur vorgewärmte Kraftstoff bereits auf einer solchen Temperatur (Kurvenverläufe 210, 215, 310, 315). Die Tropfenverdunstungszeit wird signifikant reduziert, wodurch die Verbrennung und das Abgasverhalten deutlich verbessert werden.In 2 and 3 are shown schematically drop surfaces O and the drop temperature Temp over time. The curves 200 . 205 respectively. 300 . 305 are temperature profiles of pure fuel ( 200 . 300 ) or a fuel mixture ( 205 . 305 ). Like the curves 200 . 205 respectively. 300 . 305 can be seen, takes place without preheating of the fuel initially a heating of the fuel in the time interval I, until the fuel has reached its equilibrium temperature in the time interval II, so the fuel is in an energy balance in which the heat flow supplied just as big as the evaporating energy flow. In this case, the temperature changes, like the 3 it can be seen, not anymore. The beginning of this time interval is in 2 through a point 240 and in 3 through a point 340 shown. In contrast, the preheated to equilibrium temperature fuel is already at such a temperature (curves 210 . 215 . 310 . 315 ). The droplet evaporation time is significantly reduced, significantly improving combustion and exhaust performance.

Claims

Method for preheating fuel, which is provided with at least one fuel injection nozzle in at least one combustion chamber ( 110 ) of an internal combustion engine after it has been connected to at least one heating device ( 135 . 150 ) was preheated, characterized in that the fuel is preheated to one of the equilibrium temperature substantially corresponding preheating temperature.

Method according to claim 1, characterized in that the preheating temperature depends on that in the combustion chamber ( 110 ) prevailing pressure and of the in the combustion chamber ( 110 ) prevailing temperature is determined.

A method according to claim 1, characterized in that the preheating temperature depending on the injection timing (t _i ) and the cooling water temperature (θ _C ) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the preheating temperature dependent from the exhaust gas recirculation rate (EGR) is determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the preheating temperature is determined as a function of the charge pressure (p _L ) and the charge air temperature (θ _L ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the heating of the fuel by a in an injection nozzle ( 130 ) arranged heating device ( 135 ) he follows.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating of the fuel by a in the fuel supply ( 140 ) arranged heat exchanger ( 150 ) he follows.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heating of the fuel by heat conduction ( 170 ) he follows.

Computer program, all the steps of the procedure according to one of the claims 1 to 8 executes when it runs on a computing device.

Computer program with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, when the program is stored on a computer or control unit ( 200 ) is performed.