DE102013209810A1 - Method and device for reducing the particle emission of a spark-ignited internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Partikelemission einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in einer einem Leerlauf folgenden Betriebsphase der Brennkraftmaschine. Dabei ist es vorgesehen, dass während des Leerlaufs ein oder mehrere Brennräume der Brennkraftmaschine durch eine Frühverstellung des Zündwinkels vor einen bezüglich einer effizienten Verbrennung optimalen Zündwinkel aufgeheizt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen es, die Partikel-Rohemission einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine durch eine geeignete Wahl des Zündwinkels während einer Leerlaufphase der Brennkraftmaschine zu reduzieren.The invention relates to a method for reducing the particle emission of a spark-ignited internal combustion engine in an operating phase of the internal combustion engine following an idling. It is provided that one or more combustion chambers of the internal combustion engine are heated during idling by an advance adjustment of the ignition angle before an ignition angle that is optimal with regard to efficient combustion. The invention further relates to an apparatus for performing the method. The method and the device make it possible to reduce the raw particle emission of a spark-ignited internal combustion engine by a suitable choice of the ignition angle during an idling phase of the internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Partikelemission einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in einer einem Leerlauf folgenden Betriebsphase der Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for reducing the particle emission of a spark-ignited internal combustion engine in an idling following operation phase of the internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Reduzierung der Partikelemission einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in einer einem Leerlauf folgenden Betriebsphase der Brennkraftmaschine mit einer Steuereinheit zur Vorgabe eines Zündzeitpunkts der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, wobei die Steuerung während eines Leerlaufs der Brennkraftmaschine einen Zündzeitpunkt einstellt, der zu einer verminderten Effizienz der Brennkraftmaschine führt.The invention further relates to a device for reducing the particle emission of a spark-ignition internal combustion engine in an idling following phase of operation of the internal combustion engine with a control unit for specifying an ignition timing of the spark-ignition internal combustion engine, wherein the controller sets an ignition during idling of the internal combustion engine, which leads to a reduced efficiency of the Internal combustion engine leads.

Vorschriften zum Betrieb von Kraftfahrzeugen mit Brennkraftmaschinen regeln unter anderem auch den zulässigen Ausstoß von Partikeln im Abgas. Beispielhaft wird in der Euro 6 Norm bei Ottomotoren die Anzahl der mit dem Abgas abgegebenen Partikel auf 6·1011 pro Fahrkilometer begrenzt. Weiterhin wird für Ottomotoren und Dieselmotoren die mit dem Abgas abgegebene zulässige Partikelmasse auf 4,5 mg pro Fahrkilometer begrenzt. Zur Einhaltung dieser Grenzwerte müssen innermotorische Partikelquellen soweit wie möglich reduziert werden.Regulations governing the operation of motor vehicles with internal combustion engines also regulate, among other things, the permissible emission of particles in the exhaust gas. Example becomes in the Euro 6 norm for gasoline engines, the number of particles emitted with the exhaust gas is limited to 6 · 10 11 per kilometer. Furthermore, for gasoline engines and diesel engines, the allowable particulate mass emitted with the exhaust gas is limited to 4.5 mg per kilometer. To comply with these limits, internal engine particle sources must be reduced as much as possible.

Nach dem Stand der Technik werden Brennkraftmaschinen so betrieben, dass sie sich stationär in einem Optimum bezüglich der mit dem Abgas abgegebenen Partikelanzahl, dem Kraftstoffverbrauch, dem Fahrkomfort sowie den Emissionen von Stickoxiden, Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid bewegen. In dynamischen Betriebszuständen kann es jedoch derzeit noch zu unerwünschten Partikelemissionen kommen. Insbesondere nach einer Leerlaufphase kann bei Erhöhung der Drehzahl und Last der Brennkraftmaschine eine kurzzeitig vermehrte Abgabe von Partikeln auftreten, da Kraftstoff an den dann vergleichsweise kühlen Wänden der Brennräume der Brennkraftmaschine nur ungenügend verdunstet. Dieser Teil des Kraftstoffs, der so genannte Wandfilm, kann erst während der Hauptverbrennung verdampfen und verbrennt diffus, was eine erhöhte Partikelemission zur Folge haben kann.According to the state of the art, internal combustion engines are operated in such a way that they move stationarily in an optimum with regard to the number of particles emitted with the exhaust gas, fuel consumption, driving comfort and emissions of nitrogen oxides, hydrocarbons and carbon monoxide. In dynamic operating states, however, unwanted particle emissions may still be present at the moment. In particular, after an idle phase can increase the speed and load of the engine a momentarily increased release of particles occur because fuel evaporates only insufficient then the relatively cool walls of the combustion chambers of the internal combustion engine. This part of the fuel, the so-called wall film, can vaporize only during the main combustion and burns diffusely, which can result in increased particle emission.

Eine nach dem Stand der Technik übliche Betriebsweise von Brennkraftmaschinen sieht vor, zur Bereitstellung einer Momentenreserve während einer Leerlaufphase den Zündzeitpunkt in Richtung "spät" zu verstellen. Bei einer kurzfristigen Momentenanforderung, wie sie beispielhaft bei Zuschaltung eines Klimakompressors auftreten kann, wird durch eine Rücknahme der Spätverstellung des Zündzeitpunkts das erforderliche zusätzliche Moment schnell bereitgestellt. Alleine durch Öffnen einer Drosselklappe in der Frischluftzufuhr der Brennkraftmaschine kann aus dem Leerlauf das erforderliche Drehmoment nicht ausreichend schnell bereitgestellt werden, so dass es ohne diese Spätverstellung bei einer Momentenanforderung zum unerwünschten Stillstand der Brennkraftmaschine oder zu einem unruhigen Leerlaufbetrieb kommen kann. A conventional operating method of internal combustion engines according to the prior art provides for the provision of a torque reserve during an idling phase to adjust the ignition timing in the direction of "late". In the case of a short-term torque request, as can occur by way of example when activating an air-conditioning compressor, the retardation of the retardation of the ignition point quickly provides the required additional torque. Just by opening a throttle in the fresh air supply of the engine, the required torque can not be provided sufficiently fast from idle, so that it can come without unwanted retardation at a torque request to undesirable engine down or to a restless idle operation.

Eine Brennkraftmaschine wird mit höchstmöglicher Effizienz betrieben, wenn der Schwerpunkt der Verbrennung, bei dem 50% des Kraftstoffs in einem Brennvorgang verbrannt ist, in einem Bereich um 8 Grad Kurbelwellenwinkel nach dem oberen Zünd-Totpunkt (ZOT) liegt. Der obere Zünd-Totpunkt bezeichnet dabei die Kurbelwellenstellung, bei der zwischen Kompressions- und Arbeits-Takt der Kolben des betrachteten Zylinders der Brennkraftmaschine an der oberen Umkehrposition ist. Die Spätverstellung des Zündzeitpunkts im Leerlauf, so dass der Verbrennungsschwerpunkt deutlich später als 8 Grad Kurbelwellenwinkel liegt, vermindert die Effizienz der Brennkraftmaschine; es wird Energie über das Abgas-System abgeführt. Bei einer Momentenanforderung kann diese Energie durch eine durch Wahl des Zündwinkels effizientere Verbrennung sofort zu Verfügung gestellt werden.An internal combustion engine is operated at the highest possible efficiency when the center of gravity of the combustion in which 50% of the fuel is burned in a combustion process is in a range of 8 degrees crankshaft angle after the top ignition dead center (ZOT). The upper ignition dead center designates the crankshaft position, in which the piston of the considered cylinder of the internal combustion engine is at the upper reversing position between the compression and working cycle. The retardation of the ignition timing at idle, so that the combustion center of gravity is significantly later than 8 degrees crankshaft angle, reduces the efficiency of the internal combustion engine; Energy is dissipated via the exhaust system. At a torque request, this energy can be made immediately available by a more efficient by choosing the ignition angle combustion.

Die DE 10 2004 016 559 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Hybrid-Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine und wenigstens einer elektrischen Maschine, wobei wenigstens eine der elektrischen Maschinen die Brennkraftmaschine im Leerlauf mit einem variierenden Drehmoment derart beaufschlagt, dass Drehungleichförmigkeiten der Brennkraftmaschine im Leerlauf verringert werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass gleichzeitig im Leerlauf die Brennkraftmaschine mit für diesen Betriebszustand optimiertem Zündwinkel und Füllungsgrad ohne Spätverstellung des Zündwinkels zum Aufbau einer Momentenreserve betrieben wird.The DE 10 2004 016 559 A1 discloses a method of operating a hybrid motor vehicle having an internal combustion engine and at least one electric machine, wherein at least one of the electrical machines applies a varying torque to the internal combustion engine at idle such that idling rotational nonuniformity of the internal combustion engine is reduced. According to the invention, it is provided that at the same time the internal combustion engine is operated with optimized for this operating condition ignition angle and degree of filling without retardation of the ignition angle to build a torque reserve at idle.

Die DE 10 2000 703 046 5 offenbart ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlaufbetrieb und/oder im Schwachlastbetrieb ein Zündwinkel vom motorischen Wirkungsgradoptimum entfernt eingestellt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass im Leerlauf und/oder Schwachlastbetrieb ausgehend vom Wirkungsgradoptimum der Zündwinkel in Richtung Aufbau einer Momentenreserve so lange verstellt wird, bis eine Laufruhe der Brennkraftmaschine ein vorbestimmtes Laufruhelimit unterschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als erste Zündwinkelgrenze abgespeichert wird, und anschließend der Zündwinkel in Richtung weiterer Erhöhung der Momentenreserve solange verstellt wird, bis die Laufruhe der Brennkraftmaschine das vorbestimmte Laufruhelimit wieder überschreitet, wobei der so erreichte Zündwinkel als zweite Zündwinkelgrenze abgespeichert wird, wobei bei nachfolgenden Verstellungen des Zündwinkels zum Aufbau einer Momentenreserve im Leerlauf und/oder Schwachlastbetrieb die Zündwinkelverstellung auf Werte zwischen der ersten und zweiten Zündwinkelgrenze begrenzt werden. Die Schrift lässt das genaue Vorgehen bei der Zündwinkelverstellung offen. Sie legt keine Verstellung des Zündwinkels unter Berücksichtigung von Schadstoff-Emissionen nahe.The DE 10 2000 703 046 5 discloses a method for operating an internal combustion engine, wherein for establishing a torque reserve in idle mode and / or in low load operation, a firing angle is set away from the engine efficiency optimum. It is envisaged that in idle and / or low-load operation starting from the optimum efficiency of the ignition angle in the direction of building a torque reserve is adjusted until a quiet running of the engine falls below a predetermined Laufruimimit, wherein the ignition angle thus achieved is stored as a first Zündwinkelgrenze, and then the firing angle in the direction of further increase of the torque reserve is adjusted until the smoothness of the engine exceeds the predetermined Laufruimimit again, wherein the ignition angle thus achieved is stored as the second Zündwinkel limit, with subsequent adjustments of the ignition angle to build a Torque reserve in idle and / or low load operation, the ignition angle can be limited to values between the first and second ignition angle limit. The font leaves the exact procedure for the ignition angle adjustment open. It suggests no adjustment of the ignition angle, taking into account pollutant emissions.

Die DE 19963914 C2 offenbart ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung in einem Otto-Verbrennungsmotor bei einem Kaltstart. Das Verfahren ist gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

  • – Spätverstellen des Zündwinkels wenigstens für die erste Verbrennung in wenigstens einem Zylinder des Verbrennungsmotors während einer Kaltstartphase, wobei der in den Zylinder eingespritzte Kraftstoff zur Verbrennung gebracht wird.
  • – Normalstellen des Zündwinkels zur Beendigung der Kaltstartphase.
The DE 19963914 C2 discloses a method of fuel injection in a gasoline engine during a cold start. The method is characterized by the following method steps:
  • - retard the firing angle at least for the first combustion in at least one cylinder of the internal combustion engine during a cold start phase, wherein the fuel injected into the cylinder is brought to the combustion.
  • - Normal positions of the ignition angle to complete the cold start phase.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine Verminderung einer Partikelabgabe einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in einer an eine Leerlaufphase anschließende Betriebsphase ermöglichen. It is an object of the invention to provide a method and a device which allow a reduction of a particle delivery of a spark-ignited internal combustion engine in an operating phase subsequent to an idling phase.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass während des Leerlaufs ein oder mehrere Brennräume der Brennkraftmaschine durch eine Frühverstellung des Zündwinkels vor einen bezüglich einer effizienten Verbrennung optimalen Zündwinkel aufgeheizt werden.The object of the invention relating to the method is achieved by heating one or more combustion chambers of the internal combustion engine during idling by advancing the ignition angle in advance of an ignition angle which is optimal with respect to efficient combustion.

Durch die Frühverstellung wird die Effizienz der Verbrennung gesenkt. Ein schneller Regeleingriff über den Zündwinkelwirkungsgrad ermöglicht somit eine schnelle Bereitstellung eines zusätzlich geforderten Drehmoments, wie dies heute mit einer bekannten Spätverstellung des Zündwinkels zur Bereitstellung einer Momentenreserve erreicht wird. The advance setting reduces the efficiency of combustion. A quick control intervention on the Zündwinkelwirkungsgrad thus allows a quick provision of additionally required torque, as is achieved today with a known retard of the ignition angle to provide a torque reserve.

Im Gegensatz zu der Spätverstellung des Zündwinkels wird bei der Frühverstellung die Energie nicht in das Abgassystem der Brennkraftmaschine ausgeschoben, sondern sie wird zum Aufheizen des Brennraums genutzt, wodurch die Temperatur der Brennraumwände ansteigt. Bei einer anschließenden Beschleunigung aus dem Leerlauf ist der Brennraum somit wesentlich wärmer. Dies führt zu einer verbesserten Verdunstung des Kraftstoffwandfilmes und damit zur Reduzierung der Partikelemission. In contrast to the retardation of the ignition angle, the energy is not expelled into the exhaust system of the internal combustion engine in the advance, but it is used to heat the combustion chamber, whereby the temperature of the combustion chamber walls increases. In a subsequent acceleration from idling the combustion chamber is thus much warmer. This leads to an improved evaporation of the fuel wall film and thus to the reduction of the particle emission.

Vorteilhaft kann es dabei vorgesehen sein, dass der Zündwinkel im Leerlauf der Brennkraftmaschine vor den oberen Zünd-Totpunkt gelegt wird. Advantageously, it may be provided that the ignition angle is placed in the idling of the engine before the upper ignition dead center.

Dabei kann sowohl eine ausreichende Momentenreserve wie auch eine ausreichende Temperaturerhöhung der Brennräume dadurch erreicht werden, dass der Zündwinkel um 10° bis 20°, vorzugsweise um etwa 15° vor den bezüglich einer effizienten Verbrennung optimalen Zündwinkel gelegt wird. Ist eine höhere Momentenreserve erforderlich, kann der Zündwinkel während der Leerlaufphase jedoch auch weiter vor den bezüglich einer effizienten Verbrennung optimalen Zündwinkel gelegt werden. Bei einigen Brennverfahren kann es erforderlich sein, die Frühverlegung auf einen geringeren Wert zu beschränken. In this case, both a sufficient torque reserve as well as a sufficient increase in temperature of the combustion chambers can be achieved in that the ignition angle is set by 10 ° to 20 °, preferably by about 15 ° in front of the optimum ignition angle with respect to an efficient combustion. If a higher torque reserve is required, however, the ignition angle during the idle phase can also be set further ahead of the ignition angle which is optimal with regard to efficient combustion. In some firing processes it may be necessary to limit the early laying to a lower value.

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass in der Steuerung ein Schaltkreis oder Programmablauf zur Einstellung des Zündzeitpunkts während des Leerlaufs vor einen oberen Zünd-Totpunkt der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Die Vorrichtung erlaubt somit die Durchführung des beschriebenen Verfahrens. The object of the invention relating to the device is achieved in that a circuit or program sequence for setting the ignition timing during idling is provided in the control before an upper ignition dead center of the internal combustion engine. The device thus allows the implementation of the described method.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in FIGS. Show it:

1 ein erstes Diagramm mit einem Verlauf eines Zündwinkels während eines Fahrzyklus eines Kraftfahrzeugs, 1 a first diagram with a profile of an ignition angle during a driving cycle of a motor vehicle,

2 ein zweites Diagramm mit einem Verlauf einer Partikelemission während eines Fahrzyklus des Kraftfahrzeugs, 2 a second diagram with a profile of a particle emission during a driving cycle of the motor vehicle,

3 ein drittes Diagramm mit einer Abhängigkeit eines Wärmeeintrags in einer Zylinderwand einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von einem Verbrennungsschwerpunkt, 3 a third diagram with a dependence of a heat input in a cylinder wall of an internal combustion engine as a function of a combustion center,

4 ein viertes Diagramm mit einem Verlauf der Partikelemission während eines Lastwechsels. 4 a fourth diagram with a course of the particle emission during a load change.

1 zeigt in einem ersten Diagramm 10 entlang einer ersten Zeitachse 14 einen auf einer Geschwindigkeitsachse 15 aufgetragenen Geschwindigkeitsverlauf 13, wie er während eines Teils eines Fahrtests gemäß eines Neuen Europäischen Fahrzyklus (NEFZ) auftritt. Während des Neuen Europäischen Fahrzyklus werden mehrere Leerlaufphasen 16 und Fahrphasen 17 durchlaufen, wobei die Fahrphasen mit einer Beschleunigungsphase beginnen und unterschiedliche maximale Geschwindigkeiten aufweisen. In dem Diagramm 10 ist weiterhin entlang einer Zündwinkelachse 11 und der ersten Zeitachse 14 ein Zündwinkelverlauf 12 eingetragen. Gemäß dem Stand der Technik werden Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge so betrieben, dass während der Leerlaufphase der Zündwinkelverlauf 12 einen Wert von etwa –4 Grad bezogen auf einen oberen Zünd-Totpunkt (ZOT) einnimmt. Der obere Zünd-Totpunkt bezeichnet dabei die Kurbelwellenstellung, bei der zwischen Kompressions- und Arbeits-Takt der Kolben des betrachteten Zylinders der Brennkraftmaschine an der oberen Umkehrposition ist; diese Stellung wird mit Kurbelwellenwinkel Null Grad bezeichnet. Eine Zündung beim Kurbelwellenwinkel Null Grad wird durch einen Zündwinkel Null Grad gekennzeichnet. Ein negativer Wert des Zündwinkels bedeutet einen späteren Zündzeitpunkt als eine Zündung zum oberen Zünd-Totpunkt; ein positiver Zündwinkel bedeutet eine Zündung vor dem oberen Zünd-Totpunkt. Ein positiver Wert des Kurbelwellenwinkels bezeichnet eine Kurbelwellenstellung nach dem oberen Zünd-Totpunkt (ZOT). Während der Fahrphase 17 liegt der Zündwinkelverlauf 12 bei Werten von 10 bis 25 Grad Zündwinkel. Ziel der Einstellung des Zündwinkels in der Fahrphase 17 ist es, einen möglichst kraftstoffsparenden Betrieb bei möglichst geringen Emissionen der Brennkraftmaschine zu erreichen. Erfahrungsgemäß ist der Betrieb besonders effizient und damit kraftstoffsparend, wenn der durch die Zündung ausgelöste Verbrennungsvorgang so abläuft, dass 50% des Kraftstoffs bei einem Kurbelwellenwinkel von +8 Grad verbrannt sind, wenn also der Verbrennungsschwerpunkt bei +8 Grad liegt. Durch die Verstellung des Zündwinkels während des Leerlaufs auf –4 Grad wird eine Verschlechterung des Motorwirkungsgrades erreicht. Die Schwerpunktlage der Verbrennung wird über den Zündwinkel deutlich später als +8 Grad gestellt, so dass bei Bedarf eine sehr schnelle Momentenerhöhung über den Zündwinkelpfad ermöglicht wird. Dabei wird während des Leerlaufs ein großer Teil der bei der Verbrennung freigesetzten Energie ungenutzt in das Abgassystem der Brennkraftmaschine geführt. 1 shows in a first diagram 10 along a first timeline 14 one on a speed axis 15 applied velocity course 13 as it occurs during part of a test drive according to a New European Driving Cycle (NEDC). During the New European Driving Cycle, several idle periods will occur 16 and driving phases 17 go through, with the driving phases begin with an acceleration phase and have different maximum speeds. In the diagram 10 is still along a Zündwinkelachse 11 and the first timeline 14 a firing angle course 12 entered. According to the prior art, internal combustion engines for motor vehicles are operated so that during the idling phase of the ignition angle course 12 assumes a value of about -4 degrees with respect to an upper ignition dead center (ZOT). The upper ignition dead center designates the crankshaft position in which the piston of the considered cylinder of the internal combustion engine is at the upper reversal position between compression and working cycle; this position is referred to crankshaft angle zero degrees. An ignition at crankshaft angle zero degrees is characterized by a firing angle zero degrees. A negative value of the ignition angle means a later ignition timing than an ignition to the upper ignition dead center; a positive ignition angle means an ignition before the upper ignition dead center. A positive value of the crankshaft angle indicates a crankshaft position after the top ignition dead center (ZOT). During the driving phase 17 is the ignition angle course 12 at values of 10 to 25 degrees ignition angle. Target of setting the ignition angle in the driving phase 17 It is to achieve the most fuel-efficient operation with the lowest possible emissions of the internal combustion engine. Experience has shown that the operation is particularly efficient and thus fuel-efficient, if the combustion process triggered by the ignition proceeds in such a way that 50% of the fuel is burned at a crankshaft angle of +8 degrees, ie if the combustion focus is +8 degrees. Adjusting the firing angle during idling to -4 degrees results in a deterioration of engine efficiency. The center of gravity of combustion is set significantly later than +8 degrees via the ignition angle, so that, if required, a very rapid torque increase over the ignition angle path is made possible. During idling, a large part of the energy released during combustion is led unused into the exhaust system of the internal combustion engine.

2 zeigt in einem zweiten Diagramm 20 entlang der ersten Zeitachse 14 den auf der Geschwindigkeitsachse 15 aufgetragenen Geschwindigkeitsverlauf 13, wie er bereits in 1 gezeigt ist. Dabei entspricht der Zündwinkelverlauf 12 dem in 1 gezeigten Zündwinkelverlauf 12. Entlang einer ersten Partikelmengenachse 21 ist ein erster Partikelmengenverlauf 22 aufgetragen. Während der Leerlaufphase 16 nimmt der Partikelmengenverlauf 22 kleine Werte der Partikelmenge an. Zu Beginn der Fahrphase 17 steigt der Partikelmengenverlauf 22 stark an und erreicht für einige Sekunden Werte, die weit über denen im weiteren Verlauf der Fahrphase 17 liegen. Die hohen Partikelmengen werden erzeugt, da in dieser Betriebsphase die Brennräume der Brennkraftmaschine eine vergleichsweise niedrige Temperatur haben. Zudosierter Kraftstoff kann daher einen Wandfilm am Brennraum bilden, der bis zum Einsetzen der Verbrennung nicht verdunstet. Ein Teil der im Wandfilm gebundenen Kraftstoffmenge wird erst während der Hauptverbrennung verdampft und diffus verbrannt. Hierbei entsteht eine erhöhte Partikelemission. Ziel der Erfindung ist es, eine höhere Temperatur im Brennraum während einer Leerlaufphase 16 zu erreichen, so dass der anfänglich der Fahrphase 17 auftretende vermehrte Partikelausstoß vermindert werden kann. 2 shows in a second diagram 20 along the first timeline 14 the on the speed axis 15 applied velocity course 13 as he is already in 1 is shown. The firing angle curve corresponds to this 12 the in 1 shown ignition angle course 12 , Along a first particle quantity axis 21 is a first particle flow 22 applied. During the idling phase 16 takes the particle flow rate 22 small values of the amount of particles. At the beginning of the driving phase 17 increases the particle flow rate 22 strong and reaches values for a few seconds, which far exceed those in the further course of the driving phase 17 lie. The high particle quantities are generated because in this phase of operation, the combustion chambers of the internal combustion engine have a comparatively low temperature. Metered fuel can therefore form a wall film on the combustion chamber, which does not evaporate until the onset of combustion. Part of the amount of fuel bound in the wall film is vaporized only during the main combustion and burned diffusely. This results in an increased particle emission. The aim of the invention is a higher temperature in the combustion chamber during an idling phase 16 to achieve, so that the initial of the driving phase 17 occurring increased particle emissions can be reduced.

3 zeigt in einem dritten Diagramm 30 entlang einer Winkelachse 33 und einer Wärmeeintrags-Achse 31 eine Wärmeeintrags-Kurve 32 während eines Leerlaufs der Brennkraftmaschine. Die Winkelachse 33 kennzeichnet den Kurbelwellenwinkel, bei dem der Verbrennungsschwerpunkt liegt. Die Wärmeeintrags-Achse 31 zeigt einen Wärmeeintrag in die Brennraumwände der Brennkraftmaschine in Joule, wobei negative Werte einen Wärmetransport in die Brennraumwände bedeuten. Es zeigt sich, dass durch eine Frühverstellung des Zündwinkels der Wärmeeintrag in die Brennraumwände deutlich ansteigt. Dies führt zu einer Temperaturerhöhung der Brennraumwände. Der heißere Brennraum hat zum Vorteil, dass bei einer zusätzlichen Lastanforderung, beispielhaft bei einem Anfahrvorgang, das Emissionsverhalten und dabei insbesondere die Emission von Partikeln verbessert werden. Ursache hierfür ist, dass die Ausbildung eines Kraftstoff-Wandfilms während des Leerlaufs auf Grund der hohen Temperaturen der Brennraumwände zumindest teilweise vermieden wird. Eine Verdampfung und diffuse Verbrennung eines als Wandfilm vorliegenden Kraftstoffs während der Hauptverbrennung und die damit verbundene, erhöhte Partikelemission wird dadurch vermieden. 3 shows in a third diagram 30 along an angular axis 33 and a heat input axis 31 a heat input curve 32 during idling of the internal combustion engine. The angle axis 33 indicates the crankshaft angle at which the combustion center is located. The heat input axis 31 shows a heat input into the combustion chamber walls of the internal combustion engine in Joule, wherein negative values mean a heat transfer into the combustion chamber walls. It can be seen that the heat input into the combustion chamber walls increases significantly by an advance adjustment of the ignition angle. This leads to a temperature increase of the combustion chamber walls. The hotter combustion chamber has the advantage that, in the case of an additional load requirement, for example during a start-up procedure, the emission behavior and in particular the emission of particles are improved. The reason for this is that the formation of a fuel wall film during idling due to the high temperatures of the combustion chamber walls is at least partially avoided. An evaporation and diffuse combustion of a fuel present as a wall film during the main combustion and the associated increased particulate emission is thereby avoided.

4 zeigt ein viertes Diagramm 40 mit einem Verlauf der Partikelemission einer Brennkraftmaschine während eines Lastwechsels. Dazu sind ein zweiter Partikelmengenverlauf 42 und ein dritter Partikelmengenverlauf 43 gegenüber einer zweiten Partikelmengenachse 41 und einer zweiten Zeitachse 44 aufgetragen. 4 shows a fourth diagram 40 with a course of the particle emission of an internal combustion engine during a load change. These are a second particle flow 42 and a third particle flow rate 43 opposite a second particle quantity axis 41 and a second timeline 44 applied.

Der zweite Partikelmengenverlauf 42 zeigt die Partikelemission einer Brennkraftmaschine bei einem Lastsprung aus einem Leerlauf, wobei der Zündwinkel zur Bereitstellung einer Momentenreserve gemäß dem Stand der Technik nach spät verstellt wurde. Nach dem Lastsprung liegt eine deutlich überhöhte Partikelemission vor, welche erst mit fortlaufend stationärem Betrieb der Brennkraftmaschine abklingt. The second particle quantity course 42 shows the particle emission of an internal combustion engine at a load jump from an idle, wherein the ignition angle has been retarded to provide a torque reserve according to the prior art. After the load step, there is a significantly increased particulate emission, which decays only with continuous steady-state operation of the internal combustion engine.

Der dritte Partikelmengenverlauf 43 zeigt die Partikelemission einer Brennkraftmaschine bei einem Lastsprung aus einem Leerlauf, wobei der Zündwinkel zur Bereitstellung einer Momentenreserve erfindungsgemäß nach früh verstellt wurde. Nach dem Lastsprung liegt keine überhöhte Partikelemission vor. Die Partikelemission einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine kann somit durch eine Frühverstellung des Zündwinkels während der Leerlaufphasen deutlich reduziert werden. The third particle flow 43 shows the particle emission of an internal combustion engine at a load jump from an idle, the firing angle for providing a torque reserve according to the invention was adjusted to early. After the load step, there is no excessive particle emission. The particle emission of a spark-ignition internal combustion engine can thus be significantly reduced by an advance of the ignition angle during the idling phases.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004016559 A1 [0007] DE 102004016559 A1 [0007]
  • DE 1020007030465 [0008] DE 1020007030465 [0008]
  • DE 19963914 C2 [0009] DE 19963914 C2 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Euro 6 Norm [0003] Euro 6 standard [0003]

Claims (4)

Verfahren zur Reduzierung der Partikelemission einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in einer einem Leerlauf folgenden Betriebsphase der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass während des Leerlaufs ein oder mehrere Brennräume der Brennkraftmaschine durch eine Frühverstellung des Zündwinkels vor einen bezüglich einer effizienten Verbrennung optimalen Zündwinkel aufgeheizt werden.A method for reducing the particle emission of a spark-ignition internal combustion engine in an idling following operating phase of the internal combustion engine, characterized in that one or more combustion chambers of the internal combustion engine are heated by an advance of the ignition angle before an optimal ignition angle with respect to an efficient combustion during idling. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel im Leerlauf der Brennkraftmaschine vor den oberen Zünd-Totpunkt gelegt wird. A method according to claim 1, characterized in that the ignition angle is set in the idling of the internal combustion engine before the ignition top dead center. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zündwinkel um 10° bis 20°, vorzugsweise um 15° vor den bezüglich einer effizienten Verbrennung optimalen Zündwinkel gelegt wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition angle is placed by 10 ° to 20 °, preferably by 15 ° in front of the optimum combustion angle with respect to an efficient combustion. Vorrichtung zur Reduzierung der Partikelemission einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine in einer einem Leerlauf folgenden Betriebsphase der Brennkraftmaschine mit einer Steuereinheit zur Vorgabe eines Zündzeitpunkts der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, wobei die Steuerung während eines Leerlaufs der Brennkraftmaschine einen Zündzeitpunkt einstellt, der zu einer verminderten Effizienz der Brennkraftmaschine führt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung ein Schaltkreis oder Programmablauf zur Einstellung des Zündzeitpunkts während des Leerlaufs vor einen oberen Zünd-Totpunkt der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.A device for reducing the particle emission of a spark-ignition internal combustion engine in an idling following phase of operation of the internal combustion engine with a control unit for specifying an ignition timing of the spark-ignition internal combustion engine, the controller during an idling of the internal combustion engine sets an ignition timing, which leads to a reduced efficiency of the internal combustion engine, characterized in that a control circuit or program sequence for setting the ignition timing during idling before an upper ignition dead center of the internal combustion engine is provided in the control system.
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