DE102011083458A1 - Method for introducing unburnt hydrocarbons into an exhaust gas pipe of a four-stroke-piston-combustion engine, involves introducing hydrocarbons into combustion chamber in area of ignition-upper dead center - Google Patents

Method for introducing unburnt hydrocarbons into an exhaust gas pipe of a four-stroke-piston-combustion engine, involves introducing hydrocarbons into combustion chamber in area of ignition-upper dead center Download PDF

Info

Publication number
DE102011083458A1
DE102011083458A1 DE102011083458A DE102011083458A DE102011083458A1 DE 102011083458 A1 DE102011083458 A1 DE 102011083458A1 DE 102011083458 A DE102011083458 A DE 102011083458A DE 102011083458 A DE102011083458 A DE 102011083458A DE 102011083458 A1 DE102011083458 A1 DE 102011083458A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
hydrocarbons
piston
combustion chamber
exhaust gas
dead center
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.)
Withdrawn
Application number
DE102011083458A
Other languages
German (de)
Inventor
Joachim Moser
Dieter Messner
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.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke 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 Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to DE102011083458A priority Critical patent/DE102011083458A1/en
Publication of DE102011083458A1 publication Critical patent/DE102011083458A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • F02D41/405Multiple injections with post injections
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/08Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing
    • F01N2430/085Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing at least a part of the injection taking place during expansion or exhaust stroke
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/0275Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a NOx trap or adsorbent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30Controlling fuel injection
    • F02D41/38Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402Multiple injections
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Abstract

The method involves introducing hydrocarbons into the combustion chamber in the area of an ignition-upper dead center, i.e. the upper dead center of the piston in the area of ignition of a hydrocarbon or air-mixture, by an injection process. The hydrocarbons are introduced into the combustion chamber in the range of 40 degrees kilowatts before a gas exchange-upper dead center up to the gas exchange-upper dead center, i.e. the upper dead center of the piston in the area of gas exchange, by an injection process.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in einen Abgastrakt einer Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a method for introducing unburned hydrocarbons into an exhaust tract of a four-stroke reciprocating internal combustion engine having the features of the preamble of patent claim 1.

Bei aktuellen Abgasnachbehandlungssystemen für Diesel-Brennkraftmaschinen muss das Abgas zumindest zeitweise den jeweiligen Anforderungen entsprechend konditioniert werden. Dies ist nötig um den korrekten Betrieb dieser Abgasnachbehandlungssysteme über einen längeren Zeitraum sicherzustellen. Im Speziellen sind bei den momentanen Diesel-Abgasnachbehandlungssystemen Partikelfilter (DPF) und NOx-Speicherkatalysator (NSC) zyklische Regenerationen notwendig.In current exhaust aftertreatment systems for diesel internal combustion engines, the exhaust gas must be at least temporarily conditioned according to the respective requirements. This is necessary to ensure the correct operation of these exhaust aftertreatment systems over a longer period of time. Specifically, in the current diesel exhaust aftertreatment systems, particulate filters (DPF) and NO x storage catalytic converter (NSC) require cyclic regeneration.

Anforderung an die Dieselpartikelfilter-Regeneration: Die Abgastemperatur vor dem DPF muss möglichst lastpunktunabhängig auf ein hohes Niveau (ca. 580–650°C bei Nicht-Additivsystemen) angehoben werden, um die thermische Oxidation des im DPF eingelagerten Rußes zu bewirken. Als zusätzliche Bedingung muss noch ein hoher (Rest-)Sauerstoffgehalt im Abgas vor dem DPF sichergestellt werden, sodass genügend Sauerstoff für diese Reaktion bereitsteht. Im Realbetrieb muss typischerweise eine 15 minütige DPF-Regeneration ca. alle 1200 km (abhängig vom Fahrprofil) durchgeführt werden. Der aktuelle Stand bei vielen Diesel-Brennkraftmaschinen besteht darin, die Abgastemperaturen durch innermotorische Einstellungen anzuheben. Dies geschieht durch Androsselung der Brennkraftmaschine und Applikation mehrerer Kraftstoffeinspritzungen im Verbrennungszyklus. Einige dieser Einspritzungen können teilweise auch spät nach dem Zünd-OT (bis zu ca. 180°KW (Kurbelwelle) nach dem oberen Totpunkt des Kolbens) appliziert sein. Diese späte Applikation bewirkt ein Anheben der Abgastemperaturen beim Öffnen des Gaswechselauslassventils, sowie ein Anheben der HC/CO-Emissionen (Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid) im Abgas. Die Oxidation der teilweise hohen HC/CO-Emissionen in den der Brennkraftmaschine nachgeschalteten katalytischen Elementen führt zu einer zusätzlichen Exothermie im Abgasstrang. In Summe wird durch das innermotorisch angehobene Abgastemperaturniveau und der Exotherme aufgrund der HC/CO-Oxidation das gewünschte Regenerationstemperaturniveau vor und auch im DPF erreicht.Requirement for diesel particle filter regeneration: The exhaust gas temperature upstream of the DPF must be raised to a high level (approx. 580-650 ° C for non-additive systems), as far as possible from the load point, in order to effect the thermal oxidation of the soot deposited in the DPF. As an additional condition, a high (residual) oxygen content in the exhaust gas must be ensured before the DPF, so that enough oxygen is available for this reaction. In real operation, a 15-minute DPF regeneration typically has to be performed approximately every 1200 km (depending on the driving profile). The current state of many diesel internal combustion engines is to raise the exhaust gas temperatures by internal engine settings. This is done by throttling the engine and applying multiple fuel injections in the combustion cycle. Some of these injections can also be partially applied late after the ignition TDC (up to about 180 ° CA (crankshaft) after top dead center of the piston). This late application causes an increase in the exhaust gas temperatures when opening the gas exchange outlet valve, as well as an increase in the HC / CO emissions (hydrocarbon / carbon monoxide) in the exhaust gas. The oxidation of the partially high HC / CO emissions in the catalytic converter connected downstream of the engine leads to an additional exotherm in the exhaust system. In sum, the desired regeneration temperature level before and also in the DPF is achieved due to the internal engine-elevated exhaust gas temperature level and the exotherm due to the HC / CO oxidation.

Anforderungen an die NSC (NOx Storage Catalyst) Regeneration: Zur Durchführung einer NSC-Regeneration (die sogenannte „DeNOx” Reaktion, der Umwandlung der im NSC gespeicherten Nitrate in Stickstoff) muss möglichst lastpunktunabhängig ein bestimmtes Lambda-Niveau im Abgas kleiner eins (typischerweise ca. 0.92) vor dem NSC bereitgestellt werden. Die Aufgrund des Sauerstoffmangels nicht vollständig oxidierten Kraftstoffkomponenten (H2, CO, HC) im Abgas dienen als Reduktionsmittel für die gespeicherten Nitrate. Der Restsauerstoffgehalt im Abgas am NSC soll bei dieser Betriebsart möglichst gering sein da er den DeNOx-Reduktionsprozess beeinträchtigt. Im Realbetrieb wird ca. alle zehn Minuten eine NSC-Regeneration mit bis zu 15 sec. Dauer benötigt, um das gesamte gespeicherte Nitrat abzubauen. Der diesbezüglich aktuelle Stand bei vielen Dieselbrennkraftmaschinen besteht ähnlich wie im DPF-Regenerationsbetrieb darin, Verbrennungseinstellungen für die Brennkraftmaschine zu finden, welche zu einem Lambda Niveau kleiner eins im Abgasstrang führen. Die heute üblichen, hauptsächlichen Maßnahmen zur Erreichung dieses Ziels sind wiederum die starke Androsselung der Brennkraftmaschine und die Applikation teilweise sehr hoher Nacheinspritzmengen bei Einspritzzeitpunkten bis zu ca. 180°KW nach OT.NSC (NO x Storage Catalyst) Regeneration Requirements: In order to carry out NGC regeneration (the so-called "DeNO x " reaction, the conversion of nitrates stored in the NSI to nitrogen), a specific lambda level in the exhaust gas must be less than or equal to zero typically about 0.92) before the NPC. The fuel components (H 2 , CO, HC) in the exhaust gas which are not completely oxidized due to the lack of oxygen serve as reducing agents for the stored nitrates. The residual oxygen content in the exhaust gas at the NSC should be as low as possible in this operating mode because it impairs the DeNO x reduction process. In real operation, an NSC regeneration with a duration of up to 15 seconds is required approximately every ten minutes to reduce the total stored nitrate. The current state of many diesel internal combustion engines is similar to the DPF regeneration mode is to find combustion settings for the internal combustion engine, which lead to a lambda level less than one in the exhaust system. The main measures that are common today to achieve this goal are, in turn, the strong throttling of the internal combustion engine and the application of sometimes very high post-injection quantities at injection times up to about 180 ° CA after TDC.

Hieraus resultieren folgende Nachteile:
Der Betriebsbereich der o. g. Verbrennungseinstellungen ist beschränkt: Speziell in niedriglastigen Betriebspunkten lässt sich die hohe benötigte Kraftstoffmenge zur Temperaturerhöhung und Lambdaabsenkung nicht mehr durch Nacheinspritzungen einbringen, ohne dass das Brennkraftmaschinenausgangsmoment angehoben wird. Somit sind solche Verbrennungseinstellungen in niedriglastigen Betriebspunkten nicht darstellbar.
This results in the following disadvantages:
The operating range of the above-mentioned combustion settings is limited: Especially in low-load operating points, the high amount of fuel required for increasing the temperature and lambda reduction can no longer be introduced by post-injection without the engine output torque being increased. Thus, such combustion settings can not be displayed in low-load operating points.

Hoher Kraftstoffmehrverbrauch:High fuel consumption:

Speziell DPF-Regeneration Verbrennungseinstellungen sind in Konstantfahrpunkten bei geringen Geschwindigkeiten aufgrund eines hohen Kraftstoffmehrverbrauchs nicht mehr effizient darstellbar. Ein Teil der innermotorisch, aus dem zugeführten Kraftstoff erzeugten Wärme wird durch den Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine abgeführt und steht nicht mehr im Abgas zur Verfügung. Diese fehlende Wärmemenge erhöht den Kraftstoffmehrverbrauch in den DPF-Regenerationseinstellungen.Specially DPF regeneration Combustion settings can no longer be efficiently displayed at constant speeds at low speeds due to high fuel consumption. Some of the heat generated within the engine, from the fuel supplied, is dissipated by the coolant circuit of the internal combustion engine and is no longer available in the exhaust gas. This lack of heat increases the fuel consumption in the DPF regeneration settings.

Geringer Sauerstoffgehalt im Abgas:Low oxygen content in the exhaust gas:

Der oben angeführte Kraftstoffmehrverbrauch resultiert bei DPF-Regenerationseinstellungen in einem niedrigeren Restsauerstoffgehalt im Abgas. Dieser geringere Sauerstoffgehalt begrenzt die Rußabbrandgeschwindigkeit.The above fuel over-consumption results in a lower residual oxygen content in the exhaust gas at DPF regeneration settings. This lower oxygen content limits the Rußabbrandgeschwindigkeit.

Hohe Bauteiltemperaturen abgasseitig:High component temperatures on the exhaust side:

Da üblicherweise der Großteil der Temperaturerhöhung innermotorisch erfolgt und in der Regel somit nur geringe Exothermen in den nachgeschalteten, katalytisch aktiven Elementen erzielt werden, ist mit hohen Bauteiltemperaturen (Abgaskrümmer, Abgasturbolader, etc.) in höherlastigen Betriebspunkten zu rechnen. Dies führt zu erhöhter Bauteilbelastung bzw. auch zu Schwierigkeiten in der Darstellung von DPF-Verbrennungseinstellungen in diesen Lastbereichen.Since usually the majority of the temperature increase takes place inside the engine and thus usually only small exotherms in the downstream, catalytically active elements are achieved, is with high component temperatures (exhaust manifold, exhaust manifold, Exhaust gas turbocharger, etc.) to be expected in higher load operating points. This leads to increased component load and also difficulties in the representation of DPF combustion settings in these load ranges.

Hohe Ölverdünnung:High oil dilution:

Das Einbringen von Kraftstoffnacheinspritzmengen im Verbrennungszyklus zu Zeitpunkten, bei welchen der Kolben sich bereits weit vom oberen Totpunkt nach unten weg bewegt hat, resultiert häufig darin, dass die Kraftstoffeinspritzstrahlen vom Injektor bis zur Zylinderwand vordringen. An der relativ kalten Zylinderwand lagert sich unverbrannter Kraftstoff an, der bei der nächsten Aufwärtsbewegung des Kolbens an den Kolbenringen vorbei in den Ölraum unter der Zylinderbohrung gelangen kann (sog. „Ölverdünnung”). Die somit ins Öl eingebrachte Kraftstoffmenge kann zu Problemen beim Betrieb der Brennkraftmaschine führen (Viskositätsverlust des Öls, Überschreitung des maximalen Ölstands, etc.).The introduction of post fuel injection quantities in the combustion cycle at times when the piston has already moved far away from top dead center often results in the fuel injection jets penetrating from the injector to the cylinder wall. On the relatively cold cylinder wall, unburned fuel accumulates, which in the next upward movement of the piston past the piston rings can pass into the oil space under the cylinder bore (so-called "oil dilution"). The amount of fuel thus introduced into the oil can lead to problems in the operation of the internal combustion engine (viscosity loss of the oil, exceeding the maximum oil level, etc.).

In der DE 10 2006 042 875 A1 , von der die Erfindung ausgeht, wird mit einem Verfahren zum Einspritzen unverbrannter Kohlenwasserstoffe in den Abgastrakt einer Brennkraftmaschine, insbesondere zu dem Zweck der Regeneration eines im Abgastrakt vorgesehenen Partikelfilters und/oder zu dem Zweck der Entschwefelung eines im Abgastrakt vorgesehenen Speicherkatalysators, bei dem mittels einer im Abgastrakt vorgesehenen Einspritzdüse die unverbrannten Kohlenwasserstoffe im Rahmen eines Einspritzvorganges eingespritzt werden, das dadurch gekennzeichnet, dass die pro Zeiteinheit Δt eingespritzte Menge ΔmHC an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Rahmen des Einspritzvorganges gesteuert wird, versucht, die o. g. Probleme zu lösen.In the DE 10 2006 042 875 A1 , from which the invention proceeds, is provided with a method for injecting unburned hydrocarbons into the exhaust gas tract of an internal combustion engine, in particular for the purpose of regeneration of a particulate filter provided in the exhaust tract and / or for the purpose of desulfurization of a storage catalytic converter provided in the exhaust tract, in which by means of a In the exhaust system provided injector the unburned hydrocarbons are injected as part of an injection process, which is characterized in that the per unit time .DELTA.t injected amount .DELTA.m HC is controlled in unburned hydrocarbons in the injection process, trying to solve the above problems.

Nachteilig an diesem bekannten Verfahren sind die zusätzlich benötigten Hardwarekomponenten in Form einer Einspritzdüse, Verrohrung, etc. sowie eine zusätzliche Steuergerätefunktion.Disadvantages of this known method are the additionally required hardware components in the form of an injection nozzle, piping, etc., as well as an additional control unit function.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, o. g. Nachteile zu vermeiden.The object of the present invention is o. G. To avoid disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is solved by the features in the characterizing part of patent claim 1.

Vorgeschlagen wird die Veränderung des Kraftstoffeinspritzmusters während der Regenerationseinstellungen in der Form:The change of the fuel injection pattern during regeneration adjustments in the form is proposed:

Erstens:First:

Die Absetzung zumindest einer Kraftstoffeinspritzung während des Ladungswechselzyklus, vorzugsweise im Bereich kurz vor dem Ladungswechsel-OT, mit dem Ziel eines starken Anhebens der HC/CO-Emissionen im Abgas. Durch das starke Anheben der HC/CO-Emissionen ist es zum Beispiel möglich

  • a.) bei DPF-Regenerationen hohe Exothermen über ein nachgeschaltenes katalytisches Element zu erreichen und
  • b.) bei DeNOx Regenerationen das Lambda im Abgas stark abzusenken.
The offset of at least one fuel injection during the charge cycle, preferably in the region shortly before the gas exchange TDC, with the aim of greatly increasing the HC / CO emissions in the exhaust gas. For example, it is possible to greatly increase the HC / CO emissions
  • a.) to achieve high exotherms via a downstream catalytic element in DPF regenerations and
  • b.) to greatly lower the lambda in the exhaust gas during DeNO x regenerations.

Zweitens:Secondly:

Während des Verbrennungstaktes die Absetzung zumindest einer Haupteinspritzung und gem. Patentanspruch 2 zumindest einer, deutlich nach dem Verbrennungs-OT platzierten Nacheinspritzung. (mit oder ohne einer oder mehreren Voreinspritzungen), mit dem Ziel, eine moderate innermotorische Temperaturanhebung/Lambda-Absenkung ohne die Bauteiltemperaturgrenzen zu überschreiten, zu erreichen.During the combustion cycle, the deposition of at least one main injection and gem. Claim 2 at least one post injection placed well after the combustion TDC. (with or without one or more pre-injections) with the aim of achieving a moderate internal engine temperature increase / lambda reduction without exceeding the component temperature limits.

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt somit die Erweiterung des Betriebsbereichs von Regenerationseinstellungen. Das Einbringen von Kraftstoff im Ladungswechselzyklus bei geöffneten Gaswechselauslassventil ist weitestgehend momentenneutral. Somit lassen sich auch in niedriglastigen Punkten die benötigten hohen Kraftstoffmengen in den Brennraum und somit ins Abgas einbringen. DeNOx- und DPF-Regenerationseinstellungen sind bei wesentlich geringeren Lasten als bisher stabil darstellbar.The inventive method thus allows the extension of the operating range of regeneration settings. The introduction of fuel in the charge cycle with open Gaswechselauslassventil is largely torque neutral. Thus, even in low-load points, the required high fuel quantities can be introduced into the combustion chamber and thus into the exhaust gas. DeNO x and DPF regeneration settings are stable at much lower loads than before.

Weiter ergibt sich ein deutlich verringerter Kraftstoffmehrverbrauch bei DPF-Regenerationen Die im Ladungswechselzyklus eingebrachte Nacheinspritzmenge nimmt nur mehr rudimentär an Verbrennungs- und Oxidationsprozessen im Brennraum teil. Der überwiegende Teil wird als HC/CO ins Abgas überführt. Diese HC/CO-Emissionen werden hocheffizient (wärmetechnisch gesehen) an den nachgeschalteten katalytischen Elementen oxidiert und erwärmen, wie gewünscht, direkt das Abgas ohne dass Wärme an den Brennkraftmaschinenkühlkreislauf abgegeben wird. Die somit gestiegene Gesamteffizienz des Prozesses zur Regenerationstemperaturerreichung vor, bzw. im DPF resultiert in einem deutlichen Kraftstoffverbrauchsvorteil während der DPF-Regeneration.Furthermore, a significantly reduced additional fuel consumption results in DPF regenerations. The amount of post-injection introduced in the charge cycle takes only a rudimentary part in combustion and oxidation processes in the combustion chamber. The predominant part is transferred as HC / CO into the exhaust gas. These HC / CO emissions are highly efficiently (thermally) oxidized at the downstream catalytic elements and, as desired, directly heat the exhaust gas without giving up heat to the engine cooling circuit. The thus increased overall efficiency of the regeneration temperature attainment process, or in the DPF, results in a significant fuel economy benefit during DPF regeneration.

Weiter führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einem höheren Restsauerstoffgehalt. Die oben angeführte erhöhte Gesamteffizient resultiert in einer geringeren Gesamt-Kraftstoffeinspritzmenge bei gleichem Abgasmassenstrom und somit zu einem deutlich erhöhten Restsauerstoffgehalt vor bzw. im DPF. Der Rußabbrand während einer DPF-Regeneration wird durch den höheren Restsauerstoffgehalt wesentlich beschleunigt. Furthermore, the process according to the invention leads to a higher residual oxygen content. The above-mentioned increased overall efficiency results in a lower overall fuel injection quantity with the same exhaust gas mass flow and thus in a significantly increased residual oxygen content before or in the DPF. Soot burn-off during DPF regeneration is significantly accelerated by the higher residual oxygen content.

Weiter führt das erfindungsgemäße Verfahren zu geringeren Bauteiltemperaturen abgasseitig. Durch das ermöglichte Einbringen hoher HC/CO-Mengen in das Abgas besteht die Möglichkeit, hohe Exothermen von einigen hundert Grad über die katalytischen Elemente im Abgasstrang zu erzielen. Somit kann bei gleicher Zieltemperatur vor bzw. im DPF die Temperatur vor diesen Elementen, und somit die Bauteiltemperaturen, stark abgesenkt werden. Geringere Bauteiltemperaturen (Krümmer, ATL, etc.) sind in vorteilhafter Weise realisiert.Furthermore, the method according to the invention leads to lower component temperatures on the exhaust gas side. The introduction of high amounts of HC / CO into the exhaust gas makes it possible to achieve high exotherms of a few hundred degrees via the catalytic elements in the exhaust gas system. Thus, with the same target temperature before or in the DPF, the temperature before these elements, and thus the component temperatures, can be greatly reduced. Lower component temperatures (manifold, ATL, etc.) are realized in an advantageous manner.

Weiter führt das erfindungsgemäße Verfahren zu einer verringerten Ölverdünnung. Durch die Wahl des Kraftstoff-Einspritzzeitpunktes im Ladungswechselzyklus nahe/vor dem Ladungswechsel-OT trifft der Einspritzstrahl nicht mehr die Zylinderwand, sondern den Kolben und/oder die Kolbenmulde. Die somit verringerte Zylinderwandbenetzung führt zu einer stark verringerten Ölverdünnung.Furthermore, the inventive method leads to a reduced oil dilution. By choosing the fuel injection timing in the charge cycle near / before the charge cycle OT the injection jet no longer hits the cylinder wall, but the piston and / or the piston recess. The thus reduced cylinder wall wetting leads to a greatly reduced oil dilution.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.In the following the invention is explained in more detail with reference to two figures.

1 zeigt in einem Diagramm einen Zylinderinnendruckverlauf und einen erfindungsgemäßen Einspritzverlauf für eine Brennkraftmaschine. 1 shows in a diagram an in-cylinder pressure curve and an injection curve according to the invention for an internal combustion engine.

2 zeigt einen Temperaturverlauf für ein bekanntes Verfahren und das erfindungsgemäße Verfahren. 2 shows a temperature profile for a known method and the inventive method.

1 zeigt in einem Diagramm einen Zylinderinnendruckverlauf 1 und einen erfindungsgemäßen Einspritzvorgang 5 für eine Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine. Über die Y-Achse ist der Zylinderinnendruck 1 von 0 bis 40 [bar] und über die X-Achse ist der Kurbelwinkel KW [Grad] der Kurbelwelle von –80° bis 640° aufgetragen. 1 shows in a diagram an in-cylinder pressure curve 1 and an injection process according to the invention 5 for a four-stroke reciprocating internal combustion engine. About the Y-axis is the in-cylinder pressure 1 from 0 to 40 [bar] and over the X-axis the crank angle KW [degrees] of the crankshaft from -80 ° to 640 ° is plotted.

Kurz nach ca. 0°KW, im Zünd-OT (oberer Totpunkt) des Kolbens, weist der Zylinderinnendruck 1 seinen Maximalwert von ca. 32 bar auf und fällt bis zum Ladungswechsel-OT bei 360°KW auf ca. Abgaskrümmerdruck ab. Eine Ventilhubkurve 3 eines Gaswechselauslassventils erstreckt sich von ca. 140°KW bis ca. 380°KW, eine Ventilhubkurve 4 eines Gaswechseleinlassventils erstreckt sich von ca. 340°KW bis ca. 580°KW. Ein Kraftstoff-Einspritzvorgang (Haupteinspritzung) ist in diesem Ausführungsbeispiel auf drei Einzeleinspritzvorgänge 2 im Bereich des höchsten Zylinderinnendrucks aufgeteilt.Shortly after about 0 ° CA, in ignition TDC (top dead center) of the piston, the cylinder internal pressure 1 its maximum value of about 32 bar and falls until the change of charge OT at 360 ° KW to about exhaust manifold pressure. A valve lift curve 3 a Gaswechselauslassventils extends from about 140 ° CA to about 380 ° KW, a valve lift 4 a gas exchange inlet valve extends from about 340 ° CA to about 580 ° KW. A fuel injection process (main injection) in this embodiment is three single injection operations 2 divided in the range of the highest cylinder internal pressure.

Ein erfindungsgemäßer Einspritzvorgang 5 liegt im Bereich des Ladungswechsel-OT bei ca. 340°KW. Erfindungsgemäß kann er zwischen 40°KW vor dem Ladungswechsel-OT und bis zum Ladungswechsel-OT liegen, so dass der Kraftstoff keine Zylinderwandung trifft, sondern nur einen Kolben bzw. eine Kolbenmulde. Weiter erfolgt bei ca. 40°KW, in einer Expansionsphase nach dem Zünd-OT, ein zusätzlicher Einspritzvorgang 6 statt.An inventive injection process 5 lies in the range of the charge exchange OT at approx. 340 ° KW. According to the invention, it can be between 40 ° CA before the charge-exchange TDC and until the charge-exchange TDC, so that the fuel does not hit any cylinder wall, but only a piston or a piston recess. Next takes place at about 40 ° CA, in an expansion phase after the ignition TDC, an additional injection process 6 instead of.

2 zeigt einen Temperaturverlauf für ein bekanntes Verfahren (Basis) und das erfindungsgemäße Verfahren. Über eine Y-Achse ist eine Gastemperatur von 0 bis 800°C aufgetragen. Über eine X-Achse sind Meßpunkte für die Temperatur aufgetragen. Mit T21 ist eine Ansauglufttemperatur, mit T31 eine Abgastemperatur nach der Brennkraftmaschine, mit T40 eine Abgastemperatur nach einer Turbine eines Abgasturboladers (ATL), drei weitere Abgastemperaturen in einem DeNOx-Speicherkatalysator (NSC) und eine Abgastemperatur TvCSF nach dem NSC und vor einem Partikelfilter (DPF) beziffert. 2 shows a temperature profile for a known method (base) and the inventive method. A gas temperature of 0 to 800 ° C is plotted over a Y axis. Measuring points for the temperature are plotted over an X-axis. T21 is an intake air temperature, T31 an exhaust gas temperature after the engine, T40 an exhaust gas temperature after a turbocharger of an exhaust gas turbocharger (ATL), three further exhaust gas temperatures in a DeNO x storage catalytic converter (NSC) and an exhaust gas temperature TvCSF after the NSC and in front of a particulate filter (DPF).

Der zugehörige Temperaturverlauf für das bekannte Verfahren (Basis) ist mit Rauten im Diagramm eingetragen, der zugehörige Temperaturverlauf für das erfindungsgemäße Verfahren (Erfindung) ist mit Rechtecken im Diagramm eingetragen.The associated temperature profile for the known method (base) is entered with diamonds in the diagram, the associated temperature profile for the inventive method (invention) is entered with rectangles in the diagram.

Anhand der 2 ist nun klar zu erkennen, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren die Abgastemperatur T31 deutlich um ca. 200°C, durch einen Pfeil dargestellt, abgesenkt ist, innerhalb des NSC jedoch durch die o. g. Effekte jedoch wieder auf konventionellen Niveau ist, so dass im DPF eine Mindestrußabbrandtemperatur sicher gestellt ist.Based on 2 is now clearly seen that the exhaust gas temperature T31 is significantly lowered by about 200 ° C, shown by an arrow by the inventive method, but within the NSC by the above effects, however, again at the conventional level, so that in the DPF a Minimum Rußbrbrandtemperatur is ensured.

Somit werden wie oben detailliert dargestellt, durch das erfindungsgemäße Verfahren folgende Temperatureffekte erzielt:

  • • Bauteiltemperaturabsenkung,
  • • starke Exothermenanhebung,
  • • hohe Exotherme direkt im NSC Eintrittsbereich.
Thus, as detailed above, the following temperature effects are achieved by the method according to the invention:
  • • component temperature reduction,
  • • strong exothermic increase,
  • • high exotherm directly in the NSC inlet area.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
ZylinderinnendruckCylinder pressure
22
EinspritzvorgangInjection process
33
Ventilhubkurve GaswechselauslassventilValve lift curve Gas exchange outlet valve
44
Ventilhubkurve GaswechseleinlassventilValve lift curve Gas exchange inlet valve
55
erfindungsgemäßer EinspritzvorgangInventive injection process
66
zusätzlicher Einspritzvorgangadditional injection process

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006042875 A1 [0010] DE 102006042875 A1 [0010]

Claims (2)

Verfahren zum Einbringen von unverbrannten Kohlenwasserstoffen in einen Abgastrakt einer Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine, insbesondere zur Regeneration eines in dem Abgastrakt angeordneten Partikelfilters und/oder zur Entschwefelung und/oder DeNOxierung eines in dem Abgastrakt angeordneten Speicherkatalysators mittels einer Einspritzdüse, mit der Kohlenwasserstoffe in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzbar sind, wobei der Brennraum von einem Zylinder, in dem ein hubbeweglicher Kolben mit einer Kolbenmulde angeordnet ist und einem Zylinderkopf mit Gaswechselventilen begrenzt ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: – Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den Brennraum im Bereich eines Zünd-OTs (oberer Totpunkt des Kolbens im Bereich einer Zündung eines Kohlenwasserstoff/Luft-Gemischs) durch zumindest einen Einspritzvorgang, – Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den Brennraum im Bereich von 40°KW vor einem Ladungswechsel-OT bis zum Ladungswechsel-OT (oberer Totpunkt des Kolbens im Bereich eines Ladungswechsel) durch zumindest einen Einspritzvorgang.Method for introducing unburnt hydrocarbon into an exhaust tract of a four-stroke reciprocating piston combustion engine, in particular for regenerating a arranged in the exhaust tract particulate filter and / or for the desulfurization and / or DeNO x ation of a arranged in the exhaust tract storage catalytic converter by means of an injection nozzle, with the hydrocarbons in a combustion chamber of the internal combustion engine can be injected, wherein the combustion chamber of a cylinder in which a reciprocating piston is arranged with a piston recess and a cylinder head is limited with gas exchange valves, characterized by the following process steps: - introducing hydrocarbons into the combustion chamber in the region of an ignition TDC (top dead center of the piston in the region of ignition of a hydrocarbon / air mixture) by at least one injection process, - introduction of hydrocarbons in the combustion chamber in the range of 40 ° CA before a change of charge TDC until the charge cycle sel-OT (top dead center of the piston in the region of a charge change) by at least one injection process. Verfahren nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch folgenden Verfahrensschritt: – Einbringen von Kohlenwasserstoffen in den Brennraum nach dem Zünd-OT während einer Expansionsphase durch zumindest einen Einspritzvorgang.Method according to claim 1, characterized by the following method step: - Introducing hydrocarbons in the combustion chamber after the ignition TDC during an expansion phase by at least one injection process.
DE102011083458A 2011-09-27 2011-09-27 Method for introducing unburnt hydrocarbons into an exhaust gas pipe of a four-stroke-piston-combustion engine, involves introducing hydrocarbons into combustion chamber in area of ignition-upper dead center Withdrawn DE102011083458A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011083458A DE102011083458A1 (en) 2011-09-27 2011-09-27 Method for introducing unburnt hydrocarbons into an exhaust gas pipe of a four-stroke-piston-combustion engine, involves introducing hydrocarbons into combustion chamber in area of ignition-upper dead center

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011083458A DE102011083458A1 (en) 2011-09-27 2011-09-27 Method for introducing unburnt hydrocarbons into an exhaust gas pipe of a four-stroke-piston-combustion engine, involves introducing hydrocarbons into combustion chamber in area of ignition-upper dead center

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011083458A1 true DE102011083458A1 (en) 2013-03-28

Family

ID=47827708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011083458A Withdrawn DE102011083458A1 (en) 2011-09-27 2011-09-27 Method for introducing unburnt hydrocarbons into an exhaust gas pipe of a four-stroke-piston-combustion engine, involves introducing hydrocarbons into combustion chamber in area of ignition-upper dead center

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011083458A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3085932A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-26 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Internal combustion engine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1281852A2 (en) * 2001-08-03 2003-02-05 C.R.F. Società Consortile per Azioni Method of initiating regeneration of a particulate filter for a direct-injection diesel engine with a common rail injection system
DE102006042875A1 (en) 2006-09-13 2008-03-27 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Unburned hydrocarbon injecting method for internal combustion engine, involves injecting unburned hydrocarbon using injection nozzle, and controlling amount of hydrocarbons injected per time unit during injection process
DE102007047796A1 (en) * 2006-11-24 2008-07-03 Denso Corp., Kariya Control device for an internal combustion engine
DE102008025851A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Daimler Ag Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102010030640A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Late post-injection of fuel for particulate filter heating

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1281852A2 (en) * 2001-08-03 2003-02-05 C.R.F. Società Consortile per Azioni Method of initiating regeneration of a particulate filter for a direct-injection diesel engine with a common rail injection system
DE102006042875A1 (en) 2006-09-13 2008-03-27 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Unburned hydrocarbon injecting method for internal combustion engine, involves injecting unburned hydrocarbon using injection nozzle, and controlling amount of hydrocarbons injected per time unit during injection process
DE102007047796A1 (en) * 2006-11-24 2008-07-03 Denso Corp., Kariya Control device for an internal combustion engine
DE102008025851A1 (en) * 2008-05-29 2009-12-03 Daimler Ag Method for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
DE102010030640A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Late post-injection of fuel for particulate filter heating

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3085932A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-26 Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha Internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10359693B4 (en) exhaust aftertreatment
EP1639251B1 (en) Compression-ignition internal combustion engine
DE102011109336B4 (en) Diesel engine and method of controlling the same
DE10348366B4 (en) Method for operating a direct-injection diesel internal combustion engine
EP2147205B1 (en) Method for cylinder synchronization of an internal combustion engine
EP2628922A1 (en) Method for operating a self-igniting combustion engine
EP2394043B1 (en) Method for the operation of an internal combustion engine comprising an emission control system
DE102016221847A1 (en) Method for operating an internal combustion engine after a cold start
DE102006022321A1 (en) Emission control for internal combustion engine, involves performing at least one late homogenization combustion or diffusion combustion in combustion chamber if catalyst temperature is equal to or less than temperature threshold
EP1612392B1 (en) Method for operating a combustion engine
EP3034842A1 (en) Method for controlling an engine braking device and engine braking device
EP2029867B1 (en) Device and method for exhaust gas aftertreatment
DE102007060142A1 (en) Control method for increasing the exhaust gas temperature over time
EP0527362B2 (en) Method and device for reducing nitrogen oxide emissions from internal combustion engines
DE102017201401A1 (en) exhaust aftertreatment
EP1682754B1 (en) Multi-cylinder internal combustion engine and method for the operation thereof
DE102011083458A1 (en) Method for introducing unburnt hydrocarbons into an exhaust gas pipe of a four-stroke-piston-combustion engine, involves introducing hydrocarbons into combustion chamber in area of ignition-upper dead center
DE102015217394A1 (en) Method for controlling a particle filter and motor vehicle
DE10114039A1 (en) Controlling fuel injection involves dividing injection process into pre-injection, main injection and post injection, whereby post-injection is omitted under certain operating conditions
DE202015008560U1 (en) Direct coupled catalyst arrangement for an internal combustion engine
DE102015204505A1 (en) Method for operating a spark-ignited, direct-injection internal combustion engine and spark-ignited, direct-injection internal combustion engine
DE102012022156A1 (en) Method for fuel injection in control unit of diesel motor, involves providing two post injections by injection operations, whose injection start is selected, so that fuel quantities participate at combustion within cylinder
WO2020053081A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102012012748A1 (en) Operating method of a combustion chamber comprising an internal combustion engine
DE102012111626B4 (en) Internal combustion engine, method and control device for operating the same

Legal Events

Date Code Title Description
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F01N0003025000

Ipc: F01N0009000000

R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20140401