DE102011015629B4 - Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102011015629B4
DE102011015629B4 DE102011015629.1A DE102011015629A DE102011015629B4 DE 102011015629 B4 DE102011015629 B4 DE 102011015629B4 DE 102011015629 A DE102011015629 A DE 102011015629A DE 102011015629 B4 DE102011015629 B4 DE 102011015629B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
operating method
exhaust gas
rzv
ignition
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102011015629.1A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102011015629A1 (de
Inventor
Dipl.-Ing. Dieler Torsten
Dr. Ing. Haase Dirk
Dr. Ing. Herweg Rüdiger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE102011015629.1A priority Critical patent/DE102011015629B4/de
Priority to PCT/EP2011/005001 priority patent/WO2012045461A2/de
Priority to EP11776696.4A priority patent/EP2625407A2/de
Priority to JP2013532076A priority patent/JP5735116B2/ja
Publication of DE102011015629A1 publication Critical patent/DE102011015629A1/de
Priority to US13/856,142 priority patent/US20130218444A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102011015629B4 publication Critical patent/DE102011015629B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D43/00—Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
    • F02D43/04—Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment using only digital means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/04—Engines with prolonged expansion in main cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F02D41/3041—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode with means for triggering compression ignition, e.g. spark plug
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F02D41/0057—Specific combustion modes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung, wobei in einem Kennfeldbereich mit niedriger bis mittlerer Drehzahl und/oder niedriger bis mittlerer Last ein RZV-Teilbetriebsverfahren durchgeführt wird, in dem ein mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch durch Kompressionszündung gezündet wird und in einer Raumzündverbrennung (RZV) verbrennt, wobei an den Kennfeldbereich mit Kompressionszündung zu höherer Last ein weiterer Kennfeldbereich anschließt, in dem ein NAV-Teilbetriebsverfahren durchgeführt wird, bei dem zu einem Zündzeitpunkt (ZZP) ein homogenes, mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ≥1 in einem jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine mittels einer Zündvorrichtung fremdgezündet wird und bei dem eine durch die Fremdzündung gestartete Flammenfrontverbrennung (FFV) in die Raumzündverbrennung (RZV) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Teilbetriebsverfahren mit Raumzündverbrennung (RZV) eine Reaktivitätsreduktion eines mittels externer Abgasrückführung in den jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgases vor dessen Einleitung in den jeweiligen Brennraum durchgeführt wird, wobei das NAV-Teilbetriebsverfahren bei einer Motorlast von 10 % bis 70 % der maximalen Motorlast der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für einen Hubkolbenmotor, z.B. für einen Ottomotor mit Direkteinspritzung, in einem Kraftfahrzeug, mit NOx-armer Verbrennung (NAV).
  • Um CO2-Emissionswerte zu verbessern, kann man im Kraftfahrzeugbau neben anderen Maßnahmen Downsizing betreiben. Dabei versteht man unter Downsizing, Motoren mit kleinerem Hubraum so zu konstruieren, einzusetzen und zu betreiben, dass sie vergleichbare oder verbesserte Werte bezüglich des Fahrverhaltens erreichen, im Gegensatz zu ihren vorangegangenen, hubraumgroße Motoren. Durch Downsizing kann dabei der Kraftstoffverbrauch gesenkt und somit die CO2-Emissionswerte reduziert werden. Zudem haben hubraumkleinere Motoren eine geringere absolute Reibleistung.
  • Hubraumkleinere Motoren zeichnen sich jedoch durch ein geringeres Drehmoment, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, aus und führen somit zu einem schlechteren Dynamikverhalten des Fahrzeuges, und damit beispielsweise zu einer schlechteren Elastizität. Durch dementsprechende Betriebsverfahren können Nachteile, die das Downsizing von Ottomotoren mit sich bringt, zumindest weitgehend kompensiert werden.
  • Aus der EP 1 543 228 B1 ist beispielsweise ein Betriebsverfahren bekannt, bei dem ein mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch in dem jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine zur Selbstzündung veranlasst wird. Damit die Kompressionszündung zu dem gewünschten Zeitpunkt einsetzt, wird in das magere, homogene Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch bei dementsprechender Kompression kurz vor einer Fremdzündung Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt, so dass sich eine fettere Gemischwolke bildet. Eingebettet in das magere, homogene Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch dient diese konzentrierte Gemischwolke als Zündinitiator für die kompressionsgezündete Verbrennung im Brennraum.
  • In der DE 10 2006 041 467 A1 ist ein Betriebsverfahren für einen Ottomotor mit homogener, kompressionsgezündeter Verbrennung beschrieben. Wird dabei im jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine das homogene Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch, das mager ausgebildet ist, komprimiert, so stellt sich im Gegensatz zum fremdgezündeten, ottomotorischen Betriebsverfahren und ausgehend von der Zündstelle in dem Brennraum keine Flammenfrontverbrennung ein, sondern das homogene Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch zündet in dem jeweiligen Brennraum bei einer dementsprechenden Kompressionsrate an mehreren Stellen nahezu gleichzeitig durch, sodass sich in diesem Fall eine Raumzündverbrennung einstellt. Die Raumzündverbrennung (RZV) hat dabei im Vergleich zu dem ottomotorischen, fremdgezündeten Betriebsverfahren eine deutlich geringere Stickoxidemission bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad hinsichtlich des Kraftstoffverbrauches. Allerdings kann dieses emissionsarme, effiziente RZV-Betriebsverfahren mit Raumzündverbrennung nur in einem unteren und ggf. in einem mittleren Motorlast-/Motordrehzahlbereich eingesetzt werden, da mit sinkender Ladungsverdünnung die Klopfneigung ansteigt und somit der Einsatz des RZV-Betriebsverfahrens zu höheren Motorlastbereichen hin beschränkt ist.
  • Aus dem Artikel „CARE - CAtalytic Reformated Exhaust Gases in turbocharged DISI-Engines" von Henrik Hoffmeyer, Emanuela Montefrancesco, Linda Beck, Jürgen Willand und Florian Ziebart der Zeitschrift SAE Int. J. Fuels Lubr., Volume 2, Issue 1, ist ein Betriebsverfahren für eine direkt eingespritzte, mehrere Brennräume aufweisende Brennkraftmaschine bekannt, das analog eines direkteinspritzenden, mittels einer Zündeinrichtung fremdgezündeten, ottomotorischen Betriebsverfahrens durchgeführt wird. Um eine verbesserte Betriebsstabilität des beschriebenen Betriebsverfahrens zu erreichen, ist in einer externen Abgasrückführungsleitung ein Oxidationskatalysator angeordnet, der das zum jeweiligen Brennraum rückgeleitete Abgas von reaktiven Bestandteilen, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffen und/oder Kohlenmonoxid befreit. Dadurch kann die dem jeweiligen Brennraum zugeführte Kraftstoffmenge genauer dosiert werden, da infolge des Oxidationskatalysators die in den jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgase nahezu frei von reaktiven Bestandteilen sind.
  • Des Weiteren ist aus der DE 10 2006 044 523 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors bekannt, der einen Brennraum mit einem Kolben und einer Zündkerze aufweist. Des Weiteren ist aus der DE 10 2008 033 350 A1 ein Verfahren zum Messen eines Abgasrückführungsstroms in einem Motor bekannt. Außerdem ist der DE 10 2007 001 301 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Motors eines Fahrzeugs als bekannt zu entnehmen.
  • Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich nun mit dem Problem, ein verbessertes oder zumindest ein alternatives Betriebsverfahren für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine anzugeben, das sich insbesondere durch eine sichere Betriebsstabilität unter anderem in einem höheren Motorlastbereich bei gleichzeitiger NOx-armer Verbrennung auszeichnet.
  • Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Betriebsverfahren für eine, insbesondere direkt eingespritzte, mehrere Brennräume aufweisende Brennkraftmaschine, insbesondere für einen direkt eingespritzten Ottomotor, zum Beispiel eines Kraftfahrzeuges, mit zumindest teilweiser NOx-armer Verbrennung (NAV) und mit mehreren Teilbetriebsverfahren, zumindest in einem Teilbetriebsverfahren, bei dem eine Raumzündverbrennung (RZV) auftritt, eine Reaktivitätsreduktion eines mittels externer Abgasrückführung rückgeführten Abgases durchzuführen, wobei die Reaktivitätsreduktion vor dem Eintritt des rückgeführten Abgases in den jeweiligen Brennraum vorgenommen wird.
  • Bei den Teilbetriebsverfahren RZV und NAV kann eine Abgasrückführung angewendet werden. Im rückgeführten Abgas können aus den vorangegangenen Arbeitsspielen freie Radikale vorhanden sein. Diese haben einen Einfluss auf die Verbrennung sowie die Klopfempfindlichkeit des Motors. Die Abgasrückführung über einen Oxidationskatalysators beeinflusst die Reaktivität des zurückgeführten Abgases, da die freien Radikale im Katalysator gewandelt werden. Somit kann die Schwerpunktlage der Verbrennungsumsetzung beeinflusst und die Betriebsstabilität verbessert werden.
  • Eine, insbesondere direkteinspritzende, mehrere Brennräume aufweisende Brennkraftmaschine kann nach verschiedenen Betriebsverfahren bzw. mit verschiedenen Teilbetriebsverfahren betrieben werden. So sind mehrere ottomotorische Teilbetriebsverfahren möglich. Das stöchiometrische, ottomotorische Teilbetriebsverfahren weist ein Verbrennungsluftverhältnis oder auch Luftzahl λ = 1 auf und wird durch eine Zündeinrichtung fremdgezündet, wobei sich eine Flammenfrontverbrennung (FFV) einstellt. Das stöchiometrische, ottomotorische Teilbetriebsverfahren kann im gesamten Motorlast- und/oder Motordrehzahlbereich angewendet werden. Bevorzugt wird es bei Anwendung auch anderer Teilbetriebsverfahren im hohen Motorlast- und/oder Motordrehzahlbereich angewendet.
  • Ein ottomotorisches Teilbetriebsverfahren kann fremdgezündet auch mit Luftüberschuss und somit mit einem Verbrennungsluftverhältnis λ > 1 durchgeführt werden. Dieses Teilbetriebsverfahren wird üblicherweise auch als DES-Teilbetriebsverfahren (DirektEinspritzungSchicht) bezeichnet, wobei mittels mehrerer Direkteinspritzungen ein geschichtetes, insgesamt mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch in der jeweiligen Brennkammer ausgebildet wird. Aufgrund der geschichteten Ausbildung sind in dem jeweiligen Brennraum zumindest idealisiert zwei Teilbereiche mit einem unterschiedlichen Verbrennungsluftverhältnis λ angeordnet. Diese Schichtung wird üblicherweise durch mehrere Einspritzungen erzeugt. Dabei kann zuerst durch eine oder mehrere Einspritzungen ein mageres, homogenes Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch in dem jeweiligen Brennraum ausgebildet werden. In diesen mageren, homogenen Bereich wird dann durch eine letzte Einspritzung, die auch als Mehrfach-Einspritzung ausgebildet sein kann, im Bereich der Zündeinrichtung eine Gemischwolke positioniert, die fetter ausgebildet ist, als der magere, homogene Bereich. Dieses Verfahren wir üblicherweise als HOS (HomogenSchicht) bezeichnet. Durch die fettere Gemischwolke im Bereich der Zündeinrichtung kann das insgesamt magere Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch in der Brennkammer gezündet werden und durch eine Flammenfrontverbrennung (FFV) umgesetzt werden. Die DES- und HOS Teilbetriebsverfahren werden bevorzugt in einem unteren Motorlast- und/oder Motordrehzahlbereich angewendet.
  • Die DES-, und HOS Teilbetriebsverfahren können auch kompressionsgezündet werden und werden dann üblicherweise aber nicht mehr als DES-, HOS-Teilbetriebsverfahren bezeichnet.
  • Ebenfalls in einem unteren Motorlast- und/oder Motordrehzahlbereich kann das RZV-Teilbetriebsverfahren angewendet werden, bei dem ein mageres, homogenes Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch in dem jeweiligen Brennraum durch Raumzündverbrennung und somit kompressionsgezündet gestartet wird. Im Gegensatz zu einem ottomotorischen Teilbetriebsverfahren, bei dem durch Fremdzündung eine Flammenfrontverbrennung (FFV) auftritt, beginnt bei dem RZV-Teilbetriebsverfahren das in der jeweiligen Brennkammer angeordnete Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch nahezu gleichzeitig in mehreren Bereichen der jeweiligen Brennkammer durchzuzünden, sodass eine Raumzündverbrennung auftritt. Das RZV-Teilbetriebsverfahren weist gegenüber den ottomotorischen Teilbetriebsverfahren eine deutlich geringere NOx-Emission auf und zeichnet sich gleichzeitig durch einen geringeren Kraftstoffverbrauch aus.
  • Das erfindungsgemäße NAV-Teilbetriebsverfahren kann nun als Kombination aus einem fremdgezündeten, ottomotorischen Teilbetriebsverfahren und einem RZV-Teilbetriebsverfahren verstanden werden. Dabei liegt bei dem NAV-Teilbetriebsverfahren ein homogenes, mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch vor, das mittels einer Zündeinrichtung fremdgezündet wird. Nach einer anfänglichen Flammenfrontverbrennung (FFV) geht die Verbrennung des homogenen Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches bei dem NAV-Teilbetriebsverfahren jedoch in eine Raumzündverbrennung (RZV) über. Demzufolge weist auch das NAV-Teilbetriebsverfahren im Vergleich zu den ottomotorischen Teilbetriebsverfahren aufgrund der auftretenden Raumzündverbrennung (RZV) einen verringerten Kraftstoffverbrauch und eine reduzierte NOx-Emission auf.
  • Im Gegensatz zum RZV-Teilbetriebsverfahren wird bei dem NAV-Teilbetriebsverfahren die Verbrennung durch eine Zündeinrichtung fremdgezündet. Unter anderem deshalb ist, insbesondere im höheren Motorlast- und/oder Motordrehzahlbereich, die Betriebsstabilität der Gemischzündung und/oder der Verbrennung deutlich verbessert. Somit beginnt das homogene, magere Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch in Art einer ottomotorischen Flammenfronverbrennung (FFV) zu verbrennen, die dann anschließend in eine Raumzündverbrennung (RZV) übergeht. Somit kombiniert das NAV-Teilbetriebsverfahren die Vorteile der Raumzündverbrennung (RZV) und der ottomotorischen, betriebsstabilen Zündung des Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches. Dabei kann gesteuert durch die Bereitstellung eines dementsprechend zusammengesetzten Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches im jeweiligen Brennraum sowie gesteuert durch das Fremdzünden mittels einer Zündeinrichtung zum richtigen Zeitpunkt dieses erfindungsgemäße NAV-Teilbetriebsverfahren durchgeführt werden.
  • Das NAV-Teilbetriebsverfahren zeichnet sich durch einen geringen Druckgradienten und durch eine Reduzierung der Klopfneigung aus. Demzufolge ist mittels des NAV-Teilbetriebsverfahrens auch eine Raumzündverbrennung (RZV) in einem höheren Motorlastbereich durchführbar, in dem das reine RZV-Teilbetriebsverfahren aufgrund des ansteigenden Druckgradienten und wegen irregulärer Verbrennungszustände, insbesondere wegen der erhöhten Klopfneigung, nicht mehr ausreichend betriebsstabil durchgeführt werden kann.
  • Ein Vergleich der Teilbetriebsverfahren führt zu folgendem Ergebnis:
    Teilbetriebsverfahren Kraftstoffverbrauch NOx-Emission Einsatzbereich Laufruhe
    ottomotorisch λ=1 +/- +/- +++ +/-
    DES +++ - + +/-
    RZV ++ +++ + +/-
    NAV ++ ++ ++ ++
    (- =̂ Verschlechterung, + =̂ Verbesserung, ++ =̂ gute Verbesserung, +++ =̂ sehr gute Verbesserung)
  • Demzufolge weisen Teilbetriebsverfahren mit Raumzündverbrennung (RZV) gegenüber stöchiometrischen ottomotorischen Brennverfahren sowohl einen verringerten Kraftstoffverbrauch als auch reduzierte NOx-Emissionswerte auf. Zudem kann der Einsatzbereich durch das NAV-Teilbetriebsverfahren hinsichtlich der effizienten Raumzündverbrennung erweitert werden. Auch ist die Laufruhe beim NAV-Brennverfahren gegenüber dem Teilbetriebsverfahren mit Raumzündung verbessert.
  • Dabei wird das NAV-Teilbetriebsverfahren bei einer Motorlast von 10 % bis 70 % der maximalen Motorlast der Brennkraftmaschine durchgeführt.
  • Bevorzugt wird als ein solches Teilbetriebsverfahren mit zumindest teilweiser Raumzündverbrennung (RZV) ein RZV-Teilbetriebsverfahren mit hauptsächlich reiner Raumzündverbrennung (RZV) durchgeführt. Dabei ist unter hauptsächlich reiner Raumzündverbrennung (RZV) idealerweise ein RZV-Teilbetriebsverfahren zu verstehen, bei dem ausschließlich Raumzündverbrennung stattfindet. Jedoch kann zu einem gewissen Prozentsatz infolge von Störungen auch eine andere Art der Verbrennung stattfinden, die somit mit der Formulierung hauptsächlich reiner Raumzündverbrennung (RZV) umfasst ist. Im Wesentlichen wird mit dieser Formulierung darauf abgezielt, dass bei dem RZV-Teilbetriebsverfahren hauptsächlich reine Raumzündverbrennung (RZV) stattfindet, wobei durch Störungen des Teilbetriebsverfahrens auch andere Verbrennungszustände auftreten können, die allerdings die reine Raumzündverbrennung (RZV) nicht überwiegen oder ein wesentlicher Bestandteil des Teilbetriebsverfahrens sind.
  • Bevorzugt wird das RZV-Teilbetriebsverfahren bei einer Motordrehzahl von 5 % bis 70 % der maximalen Motordrehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt.
  • Als weiteres Teilbetriebsverfahren, bei dem eine Reaktivitätsreduktion des in den jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgases von Vorteil zumindest für die Betriebsstabilität des jeweiligen Teilbetriebsverfahrens ist, ist das NAV-Teilbetriebsverfahren zu nennen, bei dem zum Zündzeitpunkt (ZZP) ein weitgehend homogenes, mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ ≥ 1 in dem jeweiligen Brennraum mittels einer Zündvorrichtung fremdgezündet wird und bei der die durch die Fremdzündung gestartete Flammenfrontverbrennung (FFV) in eine Raumzündverbrennung (RZV) übergeht. Da in diesem Fall das NAV-Teilbetriebsverfahren ebenfalls eine Phase aufweist, in der eine Raumzündverbrennung (RZV) stattfindet, ist nicht nur deshalb sondern auch hinsichtlich des Zündverhaltens eine Reaktivitätsreduktion des in den jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgases vorteilhaft. Die Klopfneigung des Motors wird dadurch verringert.
  • Bevorzugt wird das NAV-Teilbetriebsverfahren bei einer Motordrehzahl von 5 % bis 70 % der maximalen Motordrehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt.
  • Unter einem mageren Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch ist ein Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch zu verstehen, das ein Verbrennungsluftverhältnis von λ > 1 und somit einen Luftüberschuss aufweist, während ein fettes Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch ein Verbrennungsluftverhältnis von λ < 1 aufweist. Stöchiometrie liegt bei λ = 1 vor.
  • Das Verbrennungsluftverhältnis ist eine dimensionslose, physikalische Größe, mit der eine Gemischzusammensetzung eines Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches beschrieben wird. Das Verbrennungsluftverhältnis λ wird dabei als Quotient aus der tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfügung stehenden Luftmasse und der mindestens notwendigen stöchiometrischen Luftmasse für eine vollständige Verbrennung des vorhandenen Kraftstoffes berechnet. Ist demnach λ = 1, so spricht man von einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis bzw. Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch, und im Falle von λ > 1 von einem mageren Verbrennungsluftverhältnis bzw. Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch. Liegt zudem zumindest λ = 1 oder λ < 1 vor, so spricht man auch von einem fetten Verbrennungsluftverhältnis bzw. Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch.
  • Bevorzugt liegt beim NAV-Teilbetriebsverfahren zum Zündzeitpunkt (ZZP) ein Verbrennungsluftverhältnis λ von 1 bis 2 vor.
  • Des Weiteren kann die Gemischzusammensetzung des Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches durch die Ladungsverdünnung angegeben werden. Unabhängig ob nun ein mageres oder ein fettes oder stöchiometrisches Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch vorliegt, gibt die Ladungsverdünnung an, wie viel Kraftstoff in Relation zu den anderen Komponenten des Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches in der jeweiligen Brennkammer positioniert wurde. Dabei ist die Ladungsverdünnung der Quotient aus der Masse an Kraftstoff und der Gesamtmasse an Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch, die in der jeweiligen Brennkammer vorliegt.
  • Bevorzugt wird bei dem NAV-Teilbetriebsverfahren eine Ladungsverdünnung von 0,03 bis 0,05 eingestellt.
  • Da der Zündzeitpunkt beim NAV-Teilbetriebsverfahren eine wesentliche Rolle spielt, wird bevorzugt der Zündzeitpunkt bei einem Kurbelwellenwinkel (KWW) von - 45 bis - 10° KWW angeordnet.
  • Unter dem Kurbelwellenwinkel versteht man eine in Grad eingeteilte Bewegung des Kolbens in dem jeweiligen Zylinder bzw. Brennraum. Im Falle eines Viertaktzyklus, bei dem ein Ansaugtakt in einen Kompressionstakt und dann in einen Expansionstakt und darauffolgend in einen Ausstoßtakt übergeht, wird üblicherweise der obere Totpunkt des in den jeweiligen Brennraum bzw. Zylinder eingefahrenen Kolbens zwischen dem Kompressionstakt und dem Expansionstakt mit dem Kurbelwellenwinkel von 0° referenziert. Ausgehend von diesem oberen Totpunkt bei 0° KWW nimmt der Kurbelwellenwinkel in Richtung des Expansionstaktes und Ausstoßtaktes zu und in Richtung des Verdichtungstaktes und Ansaugtaktes ab. Der Ansaugtakt ist in dieser Einteilung zwischen - 360° KWW und - 180° KWW angeordnet, der Kompressionstakt zwischen -180° KWW und 0° KWW, der Expansionstakt zwischen 0° KWW und 180° KWW und der Ausstoßtakt zwischen 180° KWW und 360° KWW.
  • Wird von einem weitgehend homogenen, mageren Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch gesprochen, so versteht man darunter ein homogenes, mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch, das im Wesentlichen homogen in dem jeweiligen Brennraum verteilt ist. Im idealen Fall ist dabei eine exakt homogene Ausbildung vorliegend. Im realen Fall können aber auch geringe Inhomogenitäten auftreten, die jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf das jeweilige Teilbetriebsverfahren haben. Ein derartiges homogenes, mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch kann durch Einfach- oder Mehrfacheinspritzung erzeugt werden. Bevorzugt werden die Einspritzungen bzw. die Mehrfach-Einspritzungen lastabhängig und/oder drehzahlabhängig vorgenommen.
  • Zusätzlich kann bei dem NAV-Betriebsverfahren zur Aufheizung des Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches in dem jeweiligen Brennraum eine interne Abgasrückführung durchgeführt werden. Diese Abgasrückführung kann als Abgasrücksaugung und/oder Abgasrückhaltung ausgeführt werden. Bei der Abgasrücksaugung wird durch Ausstoßen des Abgases in den Ansaugtrakt und/oder in den Ausstoßtrakt mit nachfolgendem Rücksaugen dem jeweiligen Brennraum Abgas zugeführt. Alternativ oder zusätzlich zur Abgasrücksaugung, als interne Abgasrückführung, kann eine Abgasrückhaltung vorgenommen werden, bei der ein Teil des Abgases in dem jeweiligen Brennraum rückgehalten wird. Zur Abkühlung des Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisches ist wiederum eine externe Abgasrückführung durchführbar, wobei das extern rückgeführte Abgas zudem noch gekühlt werden kann und hinsichtlich seiner reaktiven Bestandteile eine Reaktivitätsreduktion erfährt.
  • Die Reaktivitätsreduktion des in den jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgases kann mittels Oxidation der in dem Abgas auftretenden, unverbrannten Kohlenwasserstoffe und/oder des Kohlenmonoxids durchgeführt werden.
  • Bevorzugt kann eine derartige Reaktivitätsreduktion auch durch zumindest teilweises Rückführen von Abgas aus der Abgasanlage stromab eines Oxidationskatalysators durchgeführt werden. Da in der Regel in der Abgasanlage ein Oxidationskatalysator angeordnet ist, bietet es sich in diesem Fall an, das Abgas in Strömungsrichtung nach dem Oxidationskatalysator aus der Abgasanlage zu entnehmen und dieses hinsichtlich der reaktiven Bestandteile reduzierte Abgas in den jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine rückzuführen. Vorteilhaft ist in diesem Fall auch, aufgrund des längeren Abgasweges, eine höhere Abkühlung des in dem jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgases zu erwarten.
  • Besonders bevorzugt wird die Reaktivitätsreduktion des in den jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgases durch einen in einer Abgasrückführungsleitung angeordneten Oxidationskatalysator bewerkstelligt. In vorteilhafter Weise wird dabei der Oxidationskatalysator vor einem eventuell in der jeweiligen Abgasrückführungsleitung angeordneten Abgasrückführungskühler eingebaut, da in diesem Fall die Betriebstemperatur des Oxidationskatalysators durch das Abgas gewährleistet werden kann.
  • Das NAV-Teilbetriebsverfahren kann in Kombination mit und/oder ergänzend zu einem fremdgezündeten, geschichteten DES-Teilbetriebsverfahren durchgeführt werden.
  • Bevorzugt kann in diesem Fall der Zündzeitpunkt (ZZP) und/oder eine Schwerpunktlage der Verbrennungsumsetzung bei einem derartigen Kurbelwellenwinkel positioniert sein, der dem Kurbelwellenwinkel des Zündzeitpunktes (ZZP) und/oder der Schwerpunktlage eines fremdgezündeten, geschichteten DES-Teilbetriebsverfahrens entspricht.
  • Bevorzugt wird in diesem Fall auch das NAV-Teilbetriebsverfahren in einem Motordrehzahlbereich und/oder einem Motorlastbereich durchgeführt, in dem auch ein fremdgezündetes, geschichtetes DES-Teilbetriebsverfahren möglich ist.
  • Besonders bevorzugt wird das NAV-Teilbetriebsverfahren in Kombination mit und/oder ergänzend zu einem RZV-Teilbetriebsverfahren mit reiner Raumzündverbringung (RZV) durchgeführt, wobei zwischen den beiden Teilbetriebsverfahren gewechselt wird, wenn das jeweilig andere Teilbetriebsverfahren eine geringere Betriebsstabilität aufweist.
  • Ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist eine Brennkraftmaschine, die nach einem derartigen Betriebsverfahren mit zumindest teilweiser Raumzündverbrennung betrieben wird. Vorteilhaft ist bei einer derartigen Brennkraftmaschine in einer Abgasrückführungsleitung ein separater Oxidationskatalysator, insbesondere in Abgasströmungsrichtung vor einem Abgasrückführungskühler, angeordnet.
  • Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
  • Es zeigen, jeweils schematisch,
    • 1: Eine grafische Darstellung eines Brennverlaufes des NAV-Betriebsverfahrens,
    • 2: ein Vergleich von Ventilhüben eines RZV-, NAV- und DES-Betriebsverfahrens,
    • 3: eine grafische Darstellung eines Kennfeldbereiches des RZV- und NAV-Betriebsverfahren,
    • 4: Einstellbedingungen des RZV- und NAV-Betriebsverfahrens,
    • 5: eine Brennkraftmaschine mit einem in einer externen Abgasrückführungsleitung angeordneten Oxidationskatalysator.
  • In einem in 1 gezeigten Brennverlauf-Diagramm 1 eines NAV-Teilbetriebsverfahrens ist auf einer Abszisse 2 der Kurbelwellenwinkel in Grad KWW abgetragen, während auf einer Ordinate 3 ein Brennverlauf BV in Joule aufgetragen ist. Der Brennverlauf des NAV-Teilbetriebsverfahrens ist durch eine Kurve 4 dargestellt. Ein in dem jeweiligen Brennraum angeordnetes Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch wird zu einem Zündzeitpunkt 5 bei einem Kurbelwellenwinkel von - 30° +/- 5° KWW fremdgezündet. Bis zu einer Grenzlinie 6 verbrennt das in dem jeweiligen Brennraum angeordnete Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch mit einer ottomotorischen Flammenfrontverbrennung (FFV). Ab der Grenzlinie 6 beginnt das durch die Flammenfrontverbrennung (FFV) weiter aufgeheizte und stärker unter Druck gesetzte Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch in eine Raumzündverbrennung (RZV) überzugehen. Dabei werden eine für die Raumzündung notwendige Temperatur und ein ausreichend hoher Druck durch die voranschreitende Flammenfrontverbrennung (FFV) aufgebaut. Somit ist das NAV-Teilbetriebsverfahren in eine Phase I der homogenen Flammenfrontverbrennung (FFV) und in eine Phase II der homogenen Raumzündverbrennung (RZV) unterteilbar, wobei beide Phasen I,II durch die Grenzlinie 6 begrenzt werden.
  • In einem Zylinderdruck-/Ventilhub-Diagramm 7 der 2 ist auf einer Abszisse 8 der Kurbelwellenwinkel in Grad KWW abgetragen, während auf den Ordinaten 9,9' der Zylinderdruck P in Bar (links) bzw. der Ventilhub VH in Millimeter (rechts) aufgetragen ist. Die Kurven 10,10', 10'' referenzieren jeweils die Zylinderdruckkurven des DES-, RZV-, und NAV-Teilbetriebsverfahrens. Für diese Kurven gilt die Zylinderdruckeinteilung der linken Ordinate 9. Des Weiteren sind die DES-Ventilhub-Kurven 11,11' die RZV-Ventilhub-Kurven 12,12' und die NAV-Ventilhub-Kurven 13,13' in das Zylinderdruck-Ventilhub-Diagramm 7 eingezeichnet. Für diese Kurven gilt die Ventilhubeinteilung der rechten Ordinate 9'. Bei Vergleich der Ventilhub-Kurven 11,11', 12,12', 13,13' ist festzustellen, dass die NAV-Ventilhub-Kurven 13,13' im Vergleich zu den DES-Ventilhub-Kurven 11,11' deutlich kleiner ausfallen. Auch erstreckt sich die DES-Ventilhub-Kurve 11,11' über einen größeren Kurbelwellenwinkel-Bereich als die NAV-Ventilhub-Kurve 13,13'. Demzufolge ist bei einer derartigen DES-Ventilhub-Kurve 11,11' eine Abgasrückhaltung bzw. eine interne Abgasrückführung nur unzureichend möglich. Im Gegensatz dazu kann mit derartigen NAV-Ventilhub-Kurven 13,13' eine interne Abgasrückführung und/oder eine Abgasrückhaltung eingestellt werden.
  • Vergleicht man nun die RZV-Ventilhub-Kurven 12,12' und die NAV-Ventilhub-Kurven 13,13', so stellt man fest, dass die NAV-Ventilhub-Kurven 13,13' einen geringfügig höheren Ventilhub aufweisen und zudem sich über einen größeren Kurbelwellenwinkelbereich erstrecken als die RZV-Ventilhub-Kurven 12,12'. Demzufolge zeichnen sich derartige RZV-Ventilhub-Kurven 12,12' durch eine größere Abgasrückhaltung bzw. interne Abgasrückführung aus und es können dadurch höhere Temperaturen in dem jeweiligen Brennraum eingestellt werden. Jedoch ist auch aufgrund der kleinen Hübe und kurzen Öffnungszeiten die Drosselung des Luftstromes groß. Demzufolge können für einen hohen Motorlastbereich derartige RZV-Ventilhub-Kurven 12,12' nur eingeschränkt verwendet werden. Dies ist bei den vorliegenden NAV-Ventilhub-Kurven 13,13' verbessert, da zum einen größere Ventilhübe eingestellt werden können und da zum anderen die Öffnung des Ventiles über einen größeren Kurbelwellenwinkelbereich stattfindet. Demzufolge lässt sich mittels derartiger NAV-Ventilhub-Kurven 13,13' auch eine geringere Temperatur in dem jeweiligen Brennraum einstellen und die angesaugte Luftmenge ist größer als mit den in der 2 dargestellten RZV-Ventilhub-Kurven 12,12'.
  • In 3 ist in einem Motorlast-/Motordrehzahl-Diagramm 14 ein Kennfeld 15 für das RZV-Teilbetriebsverfahren und ein Kennfeld 16 für das NAV-Teilbetriebsverfahren eingezeichnet. In dem Motorlast-/Motordrehzahl-Diagramm 14 ist auf der Abszisse 17 die Drehzahl n abgetragen, während auf der Ordinate 18 die Motorlast M abgetragen ist. Eine Grenzkurve 19 begrenzt denjenigen Motorlast- bzw. Motordrehzahlbereich, in dem die Brennkraftmaschine betrieben werden kann. In dem Motorlast-/Motordrehzahl-Bereich 20, der nicht von dem Kennfeld 15 des RZV-Teilbetriebsverfahrens und auch nicht von dem Kennfeld 16 des NAV-Teilbetriebsverfahrens eingenommen wird, kann ein ottomotorisches Teilbetriebsverfahren durchgeführt werden.
  • Ein Einstellbedingungs-Diagramm 21, dargestellt in 4, stellt schematisch Einstellbedingungen für das RZV-Teilbetriebsverfahren und für das NAV-Teilbetriebsverfahren dar. Auf einer Abszisse 22 ist die Ladungsverdünnung abgetragen, die in Richtung der Abszisse 22 abnimmt, visualisiert durch einen abnehmenden Balken 30. Demzufolge nimmt in Richtung der Abszisse 22 die Motorlast zu. Auf einer Ordinate 23 ist der Kurbelwellenwinkel des Zündzeitpunktes (ZZP) abgetragen, der ebenfalls in Orientierung der Ordinate 23 abnimmt, visualisiert durch einen abnehmenden Balken 30'. In dem Einstellbedingungs-Diagramm 21 sind die Betriebsbereiche 24, 25, 26, 27, 28, 29 eingezeichnet. Der Betriebsbereich 24 kennzeichnet einen möglichen Betriebsbereich des RZV-Teilbetriebsverfahrens. In diesem sehr hohen Ladungsverdünnungsbereich ist es nicht möglich, das dementsprechend verdünnte Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch durch eine Zündvorrichtung fremdzuzünden. In diesem Betriebsbereich 24 kann vorteilhaft das RZV-Teilbetriebsverfahren angewendet werden. Mit sinkender Ladungsverdünnung kann in dem Betriebsbereich 25 sowohl das RZV-Teilbetriebsverfahren durchgeführt werden als auch das NAV-Teilbetriebsverfahren. Durch Verwendung des NAV-Teilbetriebsverfahrens kann mittels des Zündzeitpunktes die Schwerpunktlage der Verbrennungsumsetzung zu einem früheren Kurbelwellenwinkel hin verschoben werden.
  • Senkt man die Ladungsverdünnung weiter ab, so kommt man in den Betriebsbereich 26, in dem das RZV-Teilbetriebsverfahren zwar durchgeführt werden kann, jedoch weist in diesem Ladungsverdünnungsbereich das RZV-Teilbetriebsverfahren eine höhere Klopfneigung auf und zeichnet sich durch einen dementsprechend hohen Druckanstieg aus.
  • Dadurch leidet das RZV-Teilbetriebsverfahren in diesem Ladungsverdünnungsbereich unter einer erhöhten Betriebsinstabilität, die beispielhaft durch eine externe Abgasrückführung verbessert werden kann. Dieser Betriebsbereich 26 kann durch das NAV-Teilbetriebsverfahren übersprungen werden, wobei in diesem Fall ebenfalls durch dementsprechende Wahl des Zündzeitpunktes (ZZP) die Schwerpunktlage der Verbrennungsumsetzung zu einem geringen Kurbelwellenwinkel hin verschoben werden kann.
  • In dem Betriebsbereich 27 ist bevorzugt das NAV-Teilbetriebsverfahren anzuwenden. In dem Betriebsbereich 28 kann ein ottomotorisches Teilbetriebsverfahren angewendet werden. Üblicherweise kann in dem Betriebsbereich 29 weder das RZV-, NAV- oder DES-Teilbetriebsverfahren angewendet werden.
  • In 5 ist eine Brennkraftmaschine 31 mit einer externen Abgasrückführung 32 dargestellt. Zur Verminderung der Reaktivität des aus einem Auslassstrom 33 in einen Einlassstrom 34 über eine Abgasrückführungsleitung 35 rückgeführten Abgases ist in der Abgasrückführungsleitung 35 ein Oxidationskatalysator 36 angeordnet. Bevorzugt ist dabei der Oxidationskatalysator 36 in Abgasströmungsrichtung vor einem Abgasrückführungskühler 37 angeordnet. Ebenso bevorzugt ist der Oxidationskatalysator 36 in Abgasströmungsrichtung nach einem gegebenenfalls in der Abgasrückführungsleitung 35 angeordneten Abgasrückführungsventil 38 zur Steuerung einer Abgasrückführungsrate positioniert.
  • Für einen weiter verbesserten Betrieb der Brennkraftmaschine 31 ist das Verdichtungsverhältnis der Brennkraftmaschine 31 entsprechend vorteilhaft auszulegen. Insbesondere wird das NAV-Teilbetriebsverfahren bei einem Verdichtungsverhältnis ε von 10 bis 13 durchgeführt.
  • Das Verdichtungsverhältnis ε ist der Quotient aus einem Kompressionsvolumen des Brennraums bei einer Stellung des Kolbens in seinem oberen Totpunkt und der Summe aus dem Kompressionsvolumen und dem Hubvolumen des Brennraums bei einer Stellung des Kolbens in seinem unteren Totpunkt.
  • Bei einem Wechsel vom RZV-Teilbetriebsverfahren zum NAV-Teilbetriebsverfahren wird das Verdichtungsverhältnis ε abgesenkt. Aufgrund des abgesenkten Verdichtungsverhältnisses ε ist die Klopfneigung deutlich reduziert und eine frühere Schwerpunktlage der Verbrennungsumsetzung, sowie eine daraus resultierende erhöhte Betriebsstabilität des NAV-Teilbetriebsverfahrens gegeben.
  • Bei einem Wechsel vom NAV-Teilbetriebsverfahren zum RZV-Teilbetriebsverfahren wird das Verdichtungsverhältnis ε angehoben.

Claims (10)

  1. Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung, wobei in einem Kennfeldbereich mit niedriger bis mittlerer Drehzahl und/oder niedriger bis mittlerer Last ein RZV-Teilbetriebsverfahren durchgeführt wird, in dem ein mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch durch Kompressionszündung gezündet wird und in einer Raumzündverbrennung (RZV) verbrennt, wobei an den Kennfeldbereich mit Kompressionszündung zu höherer Last ein weiterer Kennfeldbereich anschließt, in dem ein NAV-Teilbetriebsverfahren durchgeführt wird, bei dem zu einem Zündzeitpunkt (ZZP) ein homogenes, mageres Kraftstoff-/Abgas-/Luftgemisch mit einem Verbrennungsluftverhältnis von λ≥1 in einem jeweiligen Brennraum der Brennkraftmaschine mittels einer Zündvorrichtung fremdgezündet wird und bei dem eine durch die Fremdzündung gestartete Flammenfrontverbrennung (FFV) in die Raumzündverbrennung (RZV) übergeht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einem Teilbetriebsverfahren mit Raumzündverbrennung (RZV) eine Reaktivitätsreduktion eines mittels externer Abgasrückführung in den jeweiligen Brennraum rückgeführten Abgases vor dessen Einleitung in den jeweiligen Brennraum durchgeführt wird, wobei das NAV-Teilbetriebsverfahren bei einer Motorlast von 10 % bis 70 % der maximalen Motorlast der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
  2. Betriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein Teilbetriebsverfahren mit zumindest teilweiser Raumzündverbrennung (RZV) ein RZV-Teilbetriebsverfahren mit hauptsächlich reiner Raumzündverbrennung (RZV) durchgeführt wird.
  3. Betriebsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das RZV-Teilbetriebsverfahren bei einer Motordrehzahl von 5 % bis 70% der maximalen Motordrehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
  4. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das NAV-Teilbetriebsverfahren bei einer Motordrehzahl von 5 % bis 70 % der maximalen Motordrehzahl der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
  5. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivitätsreduktion mittels Oxidation der in dem Abgas auftretenden, unverbrannten Kohlenwasserstoffe und/oder Kohlenmonoxid durchgeführt wird.
  6. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivitätsreduktion durch zumindest teilweises Rückführen von Abgas aus der Abgasanlage in Abgasströmungsrichtung stromab eines Oxidationskatalysators durchgeführt wird.
  7. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivitätsreduktion durch einen separaten, in einer Abgasrückführungsleitung angeordneten Oxidationskatalysator durchgeführt wird.
  8. Betriebsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Wechsel vom RZV-Teilbetriebsverfahren zum NAV-Teilbetriebsverfahren ein Verdichtungsverhältnis ε abgesenkt wird und bei einem Wechsel vom NAV-Teilbetriebsverfahren zum RZV-Teilbetriebsverfahren das Verdichtungsverhältnis ε angehoben wird.
  9. Nach einem Betriebsverfahren eines der vorhergehenden Ansprüche betreibbare Brennkraftmaschine.
  10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Abgasrückführungsleitung (35) ein separater Oxidationskatalysator (36) angeordnet ist.
DE102011015629.1A 2010-10-07 2011-03-31 Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine Active DE102011015629B4 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011015629.1A DE102011015629B4 (de) 2010-10-07 2011-03-31 Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine
PCT/EP2011/005001 WO2012045461A2 (de) 2010-10-07 2011-10-07 Betriebsverfahren einer brennkraftmaschine
EP11776696.4A EP2625407A2 (de) 2010-10-07 2011-10-07 Betriebsverfahren einer brennkraftmaschine mit einem agr katalysator während des wechsels zwischen den hcci-brennverfahren und den brennverfahren mit fremdzündung (si)
JP2013532076A JP5735116B2 (ja) 2010-10-07 2011-10-07 内燃機関エンジンのための操作方法
US13/856,142 US20130218444A1 (en) 2010-10-07 2013-04-03 Operating method for an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010047799 2010-10-07
DE102010047799.0 2010-10-07
DE102011015629.1A DE102011015629B4 (de) 2010-10-07 2011-03-31 Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102011015629A1 DE102011015629A1 (de) 2012-04-12
DE102011015629B4 true DE102011015629B4 (de) 2020-12-24

Family

ID=45872489

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011015629.1A Active DE102011015629B4 (de) 2010-10-07 2011-03-31 Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20130218444A1 (de)
EP (1) EP2625407A2 (de)
JP (1) JP5735116B2 (de)
DE (1) DE102011015629B4 (de)
WO (1) WO2012045461A2 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015108224A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 Tenneco Gmbh AGR-System mit Partikelfilter für Ottomotor
DE102014118813A1 (de) 2014-12-17 2016-06-23 Tenneco Gmbh AGR-System mit Partikelfilter für Ottomotor
US10480460B2 (en) 2014-12-17 2019-11-19 Tenneco Gmbh EGR system with particle filter for a gasoline engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1543228B1 (de) * 2002-09-24 2007-01-24 DaimlerChrysler AG Brennkraftmaschine mit selbstz ndung
DE102006041467A1 (de) * 2005-09-10 2007-03-15 Daimlerchrysler Ag Regelungskonzepte in Ottomotoren mit homogenkompressionsgezündeter Verbrennung
DE102006044523A1 (de) * 2005-09-21 2007-03-22 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Übergangsstrategie für Motorbetrieb mit den Betriebsarten Fremdzündung und homogene Kompressionszündung
DE102007001301A1 (de) * 2006-01-12 2007-07-19 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn System und Verfahren zum Steuern von Selbstzündung
DE102008033350A1 (de) * 2007-09-25 2009-04-02 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Differentialdruck(Delta-P)-AGR-Anlage für starke Strömung mit Vorkehrung sowohl für Strömungssteuerung als auch OBD-Überwachung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001152855A (ja) * 1999-12-01 2001-06-05 Honda Motor Co Ltd 圧縮着火式内燃機関のｅｇｒ制御装置
JP3997768B2 (ja) * 2001-11-30 2007-10-24 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP4193535B2 (ja) * 2003-03-24 2008-12-10 マツダ株式会社 ガソリンエンジンの燃焼制御装置
FR2872861B1 (fr) * 2004-07-06 2009-06-05 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme de controle de l'inflammation du melange dans un moteur a combustion interne
GB2418744B (en) * 2004-09-30 2009-04-01 Mahle Powertrain Ltd Exhaust gas recirculation
JP4581794B2 (ja) * 2005-03-31 2010-11-17 マツダ株式会社 火花点火式エンジンの制御装置
JP5035088B2 (ja) * 2007-08-06 2012-09-26 日産自動車株式会社 エンジン
JP4836088B2 (ja) * 2007-11-08 2011-12-14 日立オートモティブシステムズ株式会社 圧縮自己着火式内燃機関の制御装置および制御方法
US8099230B2 (en) * 2007-12-18 2012-01-17 GM Global Technology Operations LLC Method to enchance light load HCCI combustion control using measurement of cylinder pressures
US8516799B2 (en) * 2009-12-23 2013-08-27 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for emission system control
DE102011015626B9 (de) * 2010-10-07 2020-01-23 Daimler Ag Betriebsverfahren für einen direkteinspritzenden Ottomotor mit NOx-armer Verbrennung (NAV)
DE102011015627B4 (de) * 2010-10-07 2023-02-02 Mercedes-Benz Group AG Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit NOx-armer Verbrennung (NAV)
DE102011015628A1 (de) * 2010-10-07 2012-04-12 Daimler Ag Betriebsverfahrn mit Wassereinspritzung
DE102010047795A1 (de) * 2010-10-07 2012-04-12 Daimler Ag Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine
US8526799B2 (en) * 2011-01-18 2013-09-03 Peet Shoe Dryer, Inc. Air dehumidifier system for enclosures and safes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1543228B1 (de) * 2002-09-24 2007-01-24 DaimlerChrysler AG Brennkraftmaschine mit selbstz ndung
DE102006041467A1 (de) * 2005-09-10 2007-03-15 Daimlerchrysler Ag Regelungskonzepte in Ottomotoren mit homogenkompressionsgezündeter Verbrennung
DE102006044523A1 (de) * 2005-09-21 2007-03-22 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Übergangsstrategie für Motorbetrieb mit den Betriebsarten Fremdzündung und homogene Kompressionszündung
DE102007001301A1 (de) * 2006-01-12 2007-07-19 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn System und Verfahren zum Steuern von Selbstzündung
DE102008033350A1 (de) * 2007-09-25 2009-04-02 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Differentialdruck(Delta-P)-AGR-Anlage für starke Strömung mit Vorkehrung sowohl für Strömungssteuerung als auch OBD-Überwachung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012045461A2 (de) 2012-04-12
WO2012045461A3 (de) 2012-08-23
JP5735116B2 (ja) 2015-06-17
JP2013542365A (ja) 2013-11-21
DE102011015629A1 (de) 2012-04-12
US20130218444A1 (en) 2013-08-22
EP2625407A2 (de) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112006002631B4 (de) Kraftstoffanpassung in einem Kompressionszündungsmotor mit homogener Ladung
DE112007001208B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Übergangs zwischen HCCI- und SI-Verbrennungen in einem Benzinmotor mit Direkteinspritzung
EP2625410A2 (de) Betriebsverfahren mit wassereinspritzung s in einer brennkraftmaschine während des wechsels zwischen den hcci-brennverfahren und den - brennverfahren mit fremdzündung (si)
DE60312941T2 (de) Zündungsregler für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
DE112008000786B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors
DE102010035481B4 (de) Steuerstrategie für einen Motor mit homogener Kompressionszündung
DE102011015627B4 (de) Betriebsverfahren für eine Brennkraftmaschine mit NOx-armer Verbrennung (NAV)
DE112005001795B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Viertakt-Verbrennungsmotors
DE102010010123B4 (de) Verfahren zum Steuern von Verbrennungsmodus-Übergängen in einem Verbrennungsmotor
DE102018100346B4 (de) Steuerungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102005044544B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer fremdgezündeten 4-Takt-Brennkraftmaschine
AT516289B1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Selbstzündungs-Brennkraftmaschine
DE102006022321B4 (de) DIESELMOTOR UND VERFAHREN ZUM REDUZIEREN VON NOx-EMISSIONEN
DE602004004211T2 (de) Einspritzungsstrategie zum Betreiben einer direkteinspritzenden selbstzündenden Viertakt-Brennkraftmaschine
DE102016000582A1 (de) Regel- bzw. Steuervorrichtung für Verdichtungszündungstyp-Motoren, Funkenzündungsmotor und Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE102011015626B9 (de) Betriebsverfahren für einen direkteinspritzenden Ottomotor mit NOx-armer Verbrennung (NAV)
DE102011015629B4 (de) Betriebsverfahren einer Brennkraftmaschine
DE10344428B4 (de) Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine
DE102014109113A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Verbrennung eines Verbrennungsmotors mit Mischverbrennungsmodus
WO2012045462A2 (de) Betriebsverfahren für eine brennkraftmaschine
DE10160057A1 (de) Brennkraftmaschine mit Kompressionszündung
DE102008012612A1 (de) Verfahren für einen emissionsoptimierten Wechsel von einer Betriebsart eines Verbrennungsmotors in eine andere
EP3177818B1 (de) Verfahren zum betreiben einer selbstzündenden brennkraftmaschine
AT518574B1 (de) Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben eines Gasmotors
DE102011083946A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

Owner name: DAIMLER AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: MERCEDES-BENZ GROUP AG, DE

Free format text: FORMER OWNER: DAIMLER AG, STUTTGART, DE