DE102017121282A1 - Verfahren zur verbrennungsstabilisierung in einem ottomotor - Google Patents

Verfahren zur verbrennungsstabilisierung in einem ottomotor Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennungsstabilisierung in einem selbstzündenden Ottomotor, mit den Schritten eines Erfassens (S101) eines Vorreaktionsgasanteils in einer Brennkammer während einer Zwischenkompression des Ottomotors; und eines Steuerns (S102) eines Einspritzens an Kraftstoff in einer folgenden Hauptkompression oder Zwischenkompression des Ottomotors auf Basis des erfassten Vorreaktionsgasanteils.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen selbstzündenden Ottomotor und ein Verfahren zur Verbrennungsstabilisierung in einem selbstzündenden Ottomotor.
  • In einem selbstzündenden Ottomotor können zyklische Verbrennungsschwankungen unter anderem aufgrund von Gemischbildungsschwankungen in einer Zwischenkompressionsphase auftreten. Die Menge an produzierten Wasserstoffperoxid ist eine Ursache für die kontrollierte Selbstzündung im Verbrennungsmotor. Im Teillastbereich kommt es aufgrund des ungünstigeren thermodynamischen Zustands wegen des reduzierten effektiven Mitteldrucks im Zylinder zu zyklischen Schwankungen.
  • Die Druckschrift US 8,616,163 B2 betrifft beispielsweise ein mageres Brennverfahren für eine Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinder, in dem ein Brennraum von einem Zylinderkopf und einem hubbeweglichen Kolben begrenzt ist. Bei diesem Brennverfahren wird eine Pilotmenge von Kraftstoff in der Zwischenkompression, d.h. während des Ladungswechsels bei negativer Ventilüberschneidung, eingebracht. Die Pilotmenge des Kraftstoffes und ein Restabgas werden im Zylinder zur Bildung von Zwischenprodukten und/oder vollständigen Verbrennungsprodukten komprimiert.
  • Die Druckschriften US 9,010,293 B2 und WO 2011/153448 betreffen beispielsweise ein Verfahren zum Verbessern einer Verbrennungssteuerung und Kraftstoffeffizienz in Verbrennungsmotoren durch Ermöglichen einer magereren Verbrennung bei höheren Kompressionsverhältnissen unter Verwendung von geringerer Wärme zur Zündung.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Stabilisierung einer Kraftstoffverbrennung und einen geringeren Schadstoffausstoß in einem selbstzündenden Ottomotor zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird durch Gegenstände nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Verbrennungsstabilisierung in einem selbstzündenden Ottomotor gelöst, mit den Schritten eines Erfassens eines Vorreaktionsgasanteils in einer Brennkammer während einer Zwischenkompression des Ottomotors; und eines Steuerns eines Einspritzens an Kraftstoff in einer folgenden Hauptkompression oder Zwischenkompression des Ottomotors auf Basis des erfassten Vorreaktionsgasanteils. Der Vorreaktionsgasanteil ist beispielsweise ein Wasserstoffperoxid-Anteil oder ein Formaldehyd-Anteil des Gases in der Brennkammer. Das Einspritzen des Kraftstoffs in der Zwischenkompression und in der Hauptkompression kann über den gleichen Injektor erfolgen. Durch das Steuern einer eingespritzten Kraftstoffmenge in der folgenden Hauptkompression lassen sich intrazyklische Korrelationen bei der Verbrennung wirksam vermeiden und der Betrieb des Ottomotors stabilisieren. Durch das Steuern einer eingespritzten Kraftstoffmenge in der folgenden Zwischenkompression lassen sich interzyklische Korrelationen (Zyklus-zu-Zyklus Korrelation) bei der Verbrennung wirksam vermeiden und der Betrieb des Ottomotors stabilisieren.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das Steuern eines Einspritzens an Kraftstoff in der folgenden Hauptkompression auf Basis des erfassten Vorreaktionsanteils und auf Basis einer Verbrennung in der Hauptkompression in einem vorangegangenen Zyklus. Auf diese Weise wird eine kombinierte Inter- und Intrazyklusregelung realisiert, die sowohl interzyklische und intrazyklische Schwankungen berücksichtigen kann.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine eingespritzte Kraftstoffmenge in der Hauptkompression erhöht, falls der erfasste Vorreaktionsgasanteil unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt oder eine eingespritzte Kraftstoffmenge in einer Hauptkompression verringert wird, falls der erfasste Vorreaktionsgasanteil über einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine einfache Steuerung der Kraftstoffmenge realisiert wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Vorreaktionsgasanteil anhand einer Druckkurve in der Brennkammer während der Zwischenkompression bestimmt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der Vorreaktionsgasanteil auf einfache Weise ermitteln lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine Ausgleichsrechnung anhand der Druckkurve zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils verwendet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Druckkurve mit einer hohen Genauigkeit ausgewertet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine mathematische Ableitung der Druckkurve zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils verwendet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass wenige Schritte zur Auswertung der Druckkurve erforderlich sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird eine Lage des Maximums der Druckkurve zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils verwendet. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass wenige Schritte zur Auswertung der Druckkurve erforderlich sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Druckkurve durch einen Drucksensor in der Brennkammer erfasst. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Druckkurve in der Brennkammer unmittelbar erfasst werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird ist der Drucksensor in einer Zündkerze integriert. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine bauliche Vereinfachung des Ottomotors erreicht wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird während der Zwischenkompression Kraftstoff in die Brennkammer eingespritzt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Verbrennung stabilisiert werden kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt wird diese Aufgabe durch einen selbstzündenden Ottomotor gelöst, mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Vorreaktionsgasanteils in einer Brennkammer während einer Zwischenkompression des Ottomotors; und einer Steuervorrichtung zum Steuern eines Einspritzens an Kraftstoff in einer folgenden Hauptkompression oder Zwischenkompression des Ottomotors auf Basis des erfassten Vorreaktionsgasanteils. Der Vorreaktionsgasanteil ist beispielsweise ein Wasserstoffperoxid-Anteil oder ein Formaldehyd-Anteil des Gases in der Brennkammer. Durch den selbstzündenden Ottomotor werden die gleichen technischen Vorteile wie durch das Verfahren nach dem ersten Aspekt erreicht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Steuervorrichtung ausgebildet, das Einspritzen eines Kraftstoffs in der folgenden Hauptkompression auf Basis des erfassten Vorreaktionsanteils und auf Basis einer Verbrennung in der Hauptkompression in einem vorangegangenen Zyklus zu steuern.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform des selbstzündenden Ottomotors ist die Erfassungsvorrichtung ausgebildet, eine Druckkurve in der Brennkammer während der Zwischenkompression zu bestimmen. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass sich der Vorreaktionsgasanteil auf einfache Weise ermitteln lässt.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des selbstzündenden Ottomotors ist die Erfassungsvorrichtung ausgebildet, eine Ausgleichsrechnung anhand der Druckkurve zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils zu verwenden. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass die Druckkurve mit einer hohen Genauigkeit ausgewertet werden kann.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des selbstzündenden Ottomotors ist die Erfassungsvorrichtung ausgebildet, eine mathematische Ableitung der Druckkurve zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils zu verwenden. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass wenige Schritte zur Auswertung der Druckkurve erforderlich sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des selbstzündenden Ottomotors ist die Erfassungsvorrichtung ausgebildet, eine Lage des Maximums der Druckkurve zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils zu verwenden. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass wenige Schritte zur Auswertung der Druckkurve erforderlich sind.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des selbstzündenden Ottomotors umfasst die Brennkammer einen Drucksensor zum Erfassen der Druckkurve. Dadurch wird beispielsweise ebenfalls der technische Vorteil erreicht, dass die Druckkurve in der Brennkammer unmittelbar erfasst werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische Ansicht eines Ottomotors;
  • 2 ein Druck/Volumen-Diagramm eines herkömmlichen Ottomotors und eines selbstzündenden Ottomotors;
  • 3 eine Abhängigkeit einer Druckkurve von einem Wasserstoffperoxid-Anteil;
  • 4 ein Blockdiagramm eines Verfahrens; und
  • 5 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Verbrennungsstabilisierung.
  • 1 zeigt schematische Ansicht eines selbstzündenden Ottomotors/GCAI-Motors 100 (GCAI – Gasoline Controlled Auto Ignition). Der selbstzündende Ottomotor 100 wird beispielsweise mit Ethanol, Benzin mit einer Oktanzahl (ROZ) zwischen 91 bis 100 oder einem Ethanol-Benzin-Gemisch betrieben.
  • Die kontrollierte ottomotorische Selbstzündung ist ein Brennverfahren, das im Teillastbereich ein Potential für eine Kraftstoffeinsparung und eine Emissionsreduktion gegenüber herkömmlichen Ottomotoren bietet. Die Kraftstoffersparnis ist ähnlich hoch wie bei modernen Magerbrennverfahren. Moderne Magerbrennverfahren haben jedoch den Nachteil, dass Stickoxidemissionen (NOx-Emissionen) zusätzlich über aufwändige katalytische Maßnahmen reduziert werden.
  • Aufgrund einer Niedertemperaturverbrennung tritt dieser Nachteil bei der kontrollierten ottomorischen Selbstzündung nicht auf. Neben einer Ladungsverdünnung für die niedrigen Verbrennungstemperaturen wird zusätzlich eine Restgasrückführung genutzt, um eine gleichräumige und hochdruckwirkungsgradoptimale Zündung und Verbrennung des Kraftstoffgemisches einzuleiten.
  • Der dargestellte Ottomotor 100 umfasst vier Zylinder 115, in denen sich jeweils ein Kolben 117 bewegt. Im Inneren eines jeden Zylinders 115 ist eine Brennkammer 101 angeordnet. Beim Betrieb des selbstzündenden Ottomotors 100 wird der Brennkammer 101 über ein Einlassventil 111 im Ladungswechsel Luft zugeführt. Der Kraftstoff wird in der Zwischenkompression über einen Injektor 123 direkt dem Zylinder 115 zugeführt. In der anschließenden Hauptkompression zündet das Kraftstoffgemisch selbstständig, ohne dass ein Zündfunke in der Brennkammer 101 erzeugt wird. Anschließend wird das entstandene Verbrennungsgas über ein Auslassventil 113 abgeführt. Zudem umfasst der Ottomotor 100 eine elektronische Steuervorrichtung 121, die in der Lage ist, die in die Brennkammer 101 eingespritzten Kraftstoffmengen zu steuern.
  • Weiter umfasst der Ottomotor 100 eine Zündkerze 109 zum anfänglichen Zuführen von Wärme beim Starten des Ottomotors 100. In der Zündkerze 109 ist ein Drucksensor 107 integriert, der den zeitlichen Verlauf einer Druckkurve erfassen kann. Die Druckkurve gibt den zeitlichen Verlauf eines Druckes im Inneren der Brennkammer 101 wieder. Der Drucksensor 107 ist Teil einer Erfassungseinrichtung 119, die in der Lage ist, einen Vorreaktionsgasanteil, wie beispielsweise einen Wasserstoffperoxid-Anteil oder einen Formaldehyd-Anteil, im Inneren der Brennkammer zu bestimmen.
  • Im Betrieb wird eine Restgasrückführung über eine Brennraumrückführung realisiert, die durch eine Ventilstellung mit einem negativen Ventilüberschnitt erreicht wird. Bei dem negativen Ventilüberschnitt wird das Auslassventil 113 im Auslasstakt geschlossen, bevor das Verbrennungsgas vollständig aus der Brennkammer entwichen ist. In entsprechender Weise wird das Einlassventil 111 geöffnet, nachdem in der Brennkammer 101 bereits eine Volumenexpansion stattgefunden hat.
  • Über eine Einspritzung in die resultierende Zwischenkompression während des Ladungswechsels kann der Betrieb des Ottomotors 100 stabilisiert werden und die Laufqualität des selbstzündenden Ottomotors 100 verbessert werden. Die Einspritzung in der Hauptkompression wird betriebspunktabhängig und zyklenindividuell über den gleichen Injektor 123 geregelt, nachdem der Erfolg der Einspritzung in der Zwischenkompression geprüft worden ist. Da in der Realität die bereitgestellten Wasserstoffperoxid-Mengen aus der Zwischenkompression schwanken, wird die Einspritzung in der Hauptkompression verwendet, um den Effekt dieser Schwankungen mit variablen Haupteinspritzmengen zu dämpfen. Wenn wenige Vorreaktionen in der Zwischenkompression detektiert worden sind, wird die Haupteinspritzmenge vergrößert, damit trotz eines zu erwartenden schlechteren Wirkungsgrads des Zyklus aufgrund später Verbrennung, der effektive Mitteldruck nicht stark beeinträchtigt wird. Die Einspritzung in der Zwischenkompression wird betriebspunktabhängig geregelt. Bei einer zusätzlichen Zyklus-zu-Zyklus-Regelung, wird eine Autokorrelation zur Korrektur der Haupteinspritzmenge verwendet.
  • Zyklische Schwankungen können beispielsweise durch kombinierte Intra- und Zyklus-zu-Zyklus-Regelung reduziert werden. Zyklische Schwankungen resultieren beispielsweise aus Autokorrelationen und Gemischbildungsschwankungen.
  • Eine Autokorrelation ist eine Abhängigkeit der aktuellen Verbrennung in der Brennkammer 101 von der vorhergehenden Verbrennung in der gleichen Brennkammer 101. Diese Autokorrelation wird durch Prozesstemperaturschwankungen hervorgerufen.
  • 2 zeigt ein Druck/Volumen-Diagramm (PV-Diagramm) eines herkömmlichen Ottomotors A und eines selbstzündenden Ottomotors B. Die Ordinate zeigt den Zylinderdruck in bar. Die Abszisse zeigt das relative Hubvolumen.
  • Während bei einem herkömmlichen Ottomotor A der Einlasstakt und der Auslasstakt annähernd isobar durchgeführt werden, wird bei einem selbstzündenden Ottomotor B eine Zwischenkompression 103 mit einer Druckerhöhung in der Brennkammer 101 durchgeführt. Diese wird durch einen negativen Ventilüberschnitt erreicht, d.h. durch ein frühes Schließen des Auslassventils 113 und ein spätes Öffnen des Einlassventils 111. Anschließend erfolgt eine Hauptkompression 105 mit Selbstzündung des Kraftstoffgemisches.
  • Ein ineffizienter, d.h. spät brennender, Zyklus hinterlässt heißes Restgas in der Brennkammer 101. Das verbliebende Restgas zündet den folgenden Zyklus aufgrund der starktemperaturabhängigen Reaktionskinetik früher. Dieser früh brennende Zyklus ist sehr effizient und hinterlässt kaltes Restgas, aus dem wiederum eine späte und ineffizientere Folgeverbrennung resultiert.
  • Die so entstehenden Autokorrelationen kann mittels einer Zyklus-zu-Zyklus-Regelung beeinflusst werden. Zyklische Verbrennungsschwankungen aufgrund von Gemischbildungsschwankungen resultieren aus der starken Nichtlinearität der Strömungsmechanik. Für Verbrennungsschwankungen sind zudem Wasserstoffperoxid-Schwankungen (H2O2-Schwankungen) verantwortlich.
  • Aus diesem Grund kann eine gezielte Wasserstoffperoxid-Produktion genutzt werden, um die Verbrennungsstabilität zu erhöhen. Die Einspritzung in die Zwischenkompression 103 bildet Wasserstoffperoxid, stellt aber keine klassische Verbrennung dar. Wasserstoffperoxid wird dabei bis zur Hauptkompression in der Brennkammer 101 gespeichert. Diese Wasserstoffperoxid-Produktion unterliegt jedoch ebenfalls zyklischen Schwankungen.
  • Die Bildung von Wasserstoffperoxid geht mit einer Wärmefreisetzung einher, die sich in der Druckkurve in der Zwischenkompression zeigt. Eine Druckkurvenauswertung kann also den Erfolg einer Zwischenkompressionseinspritzung prüfen.
  • Sollte aufgrund zyklischer Schwankungen wenig Wasserstoffperoxid gebildet werden, lässt sich dies anhand der Druckkurve erkennen. Im Allgemeinen können jedoch auch andere Verfahren zum Bestimmen des Wasserstoffperoxid-Anteils verwendet werden.
  • 3 zeigt eine Abhängigkeit einer Druckkurve von einem Wasserstoffperoxid-Anteil. Die Ordinate zeigt den Zylinderdruck in bar. Die Abszisse zeigt den Kurbelwinkel in Grad. Die Druckkurve D1 stellt den Druckverlauf in der Brennkammer 101 während der Zwischenkompression 103 dar, bei der keine Wärmefreisetzung und folglich lediglich eine geringe Wasserstoffperoxid-Erzeugung stattfindet. Die Druckkurve D2 stellt demgegenüber den Druckverlauf in der Brennkammer 101 während der Zwischenkompression 103 dar, bei der eine Wärmefreisetzung und eine hohe Wasserstoffperoxid-Erzeugung stattfindet.
  • Durch die Wärmefreisetzung bei der Wasserstoffperoxid-Erzeugung verschiebt sich das Maximum der Druckkurve D2 gegenüber der Druckkurve D1 mit geringer Wasserstoffperoxid-Erzeugung. Das Maximum der Druckkure D2 liegt sowohl bei einem höheren Kurbelwinkel als auch bei einem höheren Druck als das Maximum der Druckkurve D1. Durch eine Auswertung der Lage des Maximums M1 und M2 und der Lage der Druckkurven D1 und D2 kann daher bestimmt werden, wieviel Wasserstoffperoxid in der Zwischenkompression 103 erzeugt worden ist. Je weiter das Maximum zu höheren Kurbelwinkeln verschoben ist und je höher der Druck des Maximums liegt, desto mehr Wasserstoffperoxid ist in der Zwischenkompression 103 erzeugt worden.
  • Die Auswertung der Lage des Maximums M kann beispielsweise durch einen Algorithmus erfolgen, der die mathematische Ableitung der Kurve erzeugt und einen Nulldurchgang bestimmt. Die Auswertung kann aber auch durch eine Ausgleichungsrechnung (Fitfunktion) erfolgen, bei der für die gemessenen Druckkurven D1 oder D2 die unbekannten Parameter einer vorgegebenen Funktion bestimmt werden. Dabei wird die Berechnung mit der Methode der kleinsten Quadrate durchgeführt.
  • Der jeweilige Algorithmus wird beispielsweise auf einem Mikrokontroller mit einer Verarbeitungseinheit und einem Speicher in der Erfassungseinrichtung 119 implementiert. Dadurch ist der Mikrokontroller in der Lage, den jeweiligen Algorithmus auszuführen. Allerdings kann der Ottomotor 100 auch eine festverdrahtete Schaltung zur Auswertung der Druckkurven aufweisen.
  • In der direkt folgenden Hauptkompression wird dann eine höhere Kraftstoffmenge eingespritzt, um den zu erwartenden abgesenkten Mitteldruck aufgrund ineffizienterer Verbrennung zu kompensieren. Dadurch werden zyklische Schwankungen bei der Verbrennung effektiv gedämpft. Es erfolgt eine Stabilisierung der Kraftstoffverbrennung und ein geringerer Schadstoffausstoß wird erreicht.
  • Eine abgestimmte Kombination aus Zyklus-zu-Zyklus und Intra-Zyklus-Regelung greift beide Ursachen zyklischer Schwankungen auf.
  • 4 zeigt ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Verbrennungsstabilisierung in dem selbstzündenden Ottomotor 100. Das Verfahren umfasst den Schritt S101 eines Erfassens des Wasserstoffperoxid-Anteils in der Brennkammer 101 während der Zwischenkompression 103 des Ottomotors 100; und den Schritt S102 eines Steuerns eines Einspritzens an Kraftstoff in die Brennkammer 101 in einer Hauptkompression 105 des Ottomotors 100 auf Basis des erfassten Wasserstoffperoxid-Anteils.
  • 5 zeigt ein Diagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Verbrennungsstabilisierung.
  • Gemäß des Verfahrens ist eine interzyklische mit einer intrazyklischen Verbrennungsregelung kombiniert. Das Steuern eines Einspritzens an Kraftstoff in der folgenden Hauptkompression erfolgt hier auf Basis des erfassten Vorreaktionsanteils in der Zwischenkompression in demselben Zyklus und auf Basis einer Verbrennung in der Hauptkompression in einem vorangegangenen Zyklus.
  • Dargestellt ist der Zylinderdruck über den Kurbelwinkel. OT bezeichnet den oberen Totpunkt. Das Diagramm beginnt mit der Hauptkompression des Zyklus i – 1, dann folgt der Zyklus i mit Zwischen- und Hauptkompression und anschließend der Zyklus i + 1, der mit der Zwischenkompression beginnt. Abschnitt 1 der Kurve zeigt die Hauptverbrennung im Zyklus i – 1. Abschnitt 2 stellt den Druckabfall dar. Verfahrensgemäß wird auf Basis der Verbrennung 2, hier durch Bestimmung der Schwerpunktlage der Verbrennung mittels Auswertung des Druckverlaufs in Abschnitt 2, geprüft, ob sich dieser im gewünschten Optimum befindet. Liegt eine Verschiebung vor, so wird das Einspritzen des Kraftstoffes in der folgenden Hauptkompression im Zyklus i angepasst, beispielsweise durch Änderung des Einspritzprofils und/oder der Einspritzmenge. Typisch ist eine Verschiebung nach spät, so dass das im Zylinder verbleibendes Restgas bei Beginn des nächsten Zyklus eine erhöhte Temperatur hat und damit die Entflammung im folgenden Zyklus unterstützt wird. Entsprechend kann beispielsweise die Einspritzmenge für die folgende Haupteinspritzung, siehe Abschnitt 5, reduziert werden. Auf diese Weise ist eine interzyklische Regelung gegeben.
  • Mögliche Restschwankungen, die beispielsweise durch Instabilitäten im Strömungs- und Gemischfeld hervorgerufen werden können, können durch die intrazyklische Steuerung reduziert werden. Hierzu wird nach einer Pilotkraftstoffeinspritzung in der Zwischenkompression, siehe Abschnitt 3, der Vorreaktionsgasanteil gemessen, beispielsweise über die Messung des Druckverlaufs im nachfolgenden Abschnitt 4. Bevorzugt ist, dass die Pilotkraftstoffeinspritzung konstant ist, also nicht zwischen zwei verschiedenen Zyklen geändert wird. Dabei ist die Einspritzmenge vorzugsweise minimal. Anhand des gemessenen Vorreaktionsgasanteils wird die Haupteinspritzung, siehe Abschnitt 5, gesteuert, beispielsweise die Einspritzmenge adaptiert. Ausführungsbeispiele hierzu wurden bereits zuvor ausführlich beschrieben. Im Ergebnis basiert die Steuerung der Haupteinspritzung in der Hauptkompression sowohl auf der Verbrennung in der Hauptkompression des vorangegangen Zyklus als auch von dem Vorreaktionsgasanteils in der Zwischenkompression desselben Zyklus, was für die Optimierung der Haupteinspritzung genutzt wird.
  • Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.
  • Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.
  • Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die Ansprüche gegeben und wird durch die in der Beschreibung erläuterten oder den Figuren gezeigten Merkmale nicht beschränkt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • 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.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8616163 B2 [0003]
    • US 9010293 B2 [0004]
    • WO 2011/153448 [0004]

Claims (10)

  1. Verfahren zur Verbrennungsstabilisierung in einem selbstzündenden Ottomotor (100), mit den Schritten: Erfassen (S101) eines Vorreaktionsgasanteils in einer Brennkammer (101) während einer Zwischenkompression (103) des Ottomotors (100); und Steuern (S102) eines Einspritzens an Kraftstoff in einer folgenden Hauptkompression (105) auf Basis des erfassten Vorreaktionsgasanteils.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Steuern eines Einspritzens an Kraftstoff in der folgenden Hauptkompression auf Basis des erfassten Vorreaktionsanteils und auf Basis einer Verbrennung in der Hauptkompression in einem vorangegangenen Zyklus erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine eingespritzte Kraftstoffmenge in der Hauptkompression (105) erhöht wird, falls der erfasste Vorreaktionsgasanteil unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt oder eine eingespritzte Kraftstoffmenge in einer Hauptkompression (105) verringert wird, falls der erfasste Vorreaktionsgasanteil über einem vorgegebenen Grenzwert liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Vorreaktionsgasanteil anhand einer Druckkurve (D1, D2) in der Brennkammer (101) während der Zwischenkompression (103) bestimmt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Ausgleichsrechnung anhand der Druckkurve (D1, D2) zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils verwendet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine mathematische Ableitung der Druckkurve (D1, D2) zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils verwendet wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei eine Lage des Maximums (M1, M2) der Druckkurve (D1, D2) zur Bestimmung des Vorreaktionsgasanteils verwendet wird.
  8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei während der Zwischenkompression (103) Kraftstoff in die Brennkammer (101) eingespritzt wird.
  9. Selbstzündender Ottomotor (100), mit: einer Erfassungsvorrichtung (119) zum Erfassen eines Vorreaktionsgasanteils in einer Brennkammer (101) während einer Zwischenkompression (103) des Ottomotors (100); und einer Steuervorrichtung (121) zum Steuern eines Einspritzens an Kraftstoff in einer folgenden Hauptkompression (105) des Ottomotors (100) auf Basis des erfassten Vorreaktionsgasanteils.
  10. Selbstzündender Ottomotor (100) nach Anspruch 9, wobei die Steuervorrichtung (121) ausgebildet ist, das Einspritzen eines Kraftstoffs in der folgenden Hauptkompression auf Basis des erfassten Vorreaktionsanteils und auf Basis einer Verbrennung in der Hauptkompression in einem vorangegangenen Zyklus zu steuern.
DE102017121282.5A 2016-09-14 2017-09-14 Verfahren zur verbrennungsstabilisierung in einem ottomotor Pending DE102017121282A1 (de)

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