DE102018004145A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere 4-Takt-Verbrennungskraftmaschine, in einem Katalysatorheizbetrieb, bei welchem wenigstens einem Zylinderinnenraum der Verbrennungskraftmaschine über zumindest einen Ansaugkanal der Verbrennungskraftmaschine zugeführte Luft zusammen mit einer Kraftstoffmenge in dem wenigstens einen Zylinderinnenraum unter Bildung von Abgas umgesetzt wird und das Abgas über zumindest einen Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine wenigstens einem Abgaskatalysator der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, um den wenigstens einen Abgaskatalysator auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufzuheizen. Eine erste Teilmenge (10) der Kraftstoffmenge wird über den zumindest einen Ansaugkanal in den Zylinderinnenraum und eine zweite Teilmenge (20) der Kraftstoffmenge direkt in den Zylinderinnenraum eingeleitet.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular 4-stroke internal combustion engine, in a Katalysatorheizbetrieb in which at least one cylinder interior of the internal combustion engine via at least one intake passage of the internal combustion engine supplied air together with an amount of fuel in the at least one cylinder interior to form exhaust gas and the exhaust gas is supplied via at least one exhaust passage of the internal combustion engine at least one exhaust gas catalyst of the internal combustion engine to heat the at least one exhaust gas catalyst to a predetermined operating temperature. A first subset (10) of the amount of fuel is introduced via the at least one intake passage into the cylinder interior and a second subset (20) of the amount of fuel directly into the cylinder interior.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Vier-Takt-Verbrennungsmaschine, in einem Katalysatorheizbetrieb, bei welchem wenigstens einem Zylinderinnenraum der Verbrennungskraftmaschine über zumindest einen Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine zugeführte Luft zusammen mit einer Kraftstoffmenge in dem wenigstens einen Zylinderraum unter Bildung von Abgas umgesetzt wird und das Abgas über zumindest einen Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine wenigstens einem Abgaskatalysator der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, um den wenigstens einen Abgaskatalysator auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufzuheizen.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, in particular four-stroke internal combustion engine, in a Katalysatorheizbetrieb, wherein at least one cylinder interior of the internal combustion engine via at least one intake tract of the internal combustion engine supplied air together with an amount of fuel in the at least one cylinder chamber to form exhaust gas and the exhaust gas is supplied via at least one exhaust passage of the internal combustion engine at least one exhaust gas catalyst of the internal combustion engine to heat the at least one exhaust gas catalyst to a predetermined operating temperature.
Nach einem Kaltstart, also bei kalten Zylinderinnenräumen, welche auch als Brennräume bezeichnet werden können, emittieren Verbrennungskraftmaschinen besonders große Mengen an Schadstoffen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoffe (HC) sowie Kohlenmonoxid (CO). Um jeweilige, vom Gesetzgeber vorgeschriebene Emissionsgrenzwerte einzuhalten, wird ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine angestrebt, bei welchem ein Abgaskatalysator nach dem Kaltstart möglichst schnell auf eine Temperatur aufgeheizt wird, bei welcher eine ausreichende Konvertierung der Schadstoffe ermöglicht ist. Diese Temperatur wird auch als sogenannte Light-off-Temperatur bezeichnet.After a cold start, ie in cold cylinder interiors, which can also be referred to as combustion chambers, internal combustion engines emit particularly large amounts of pollutants, such as hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO). In order to comply with respective prescribed by the legislature emission limits, an operation of the internal combustion engine is sought, in which an exhaust gas catalyst is heated as soon as possible after the cold start to a temperature at which a sufficient conversion of pollutants is possible. This temperature is also referred to as so-called light-off temperature.
Um ein möglichst zügiges Aufheizen des Abgaskatalysators auf die Light-off-Temperatur zu erzielen, werden Verbrennungskraftmaschinen häufig bei Luftmangel, also bei einer sogenannten unterstöchiometrischen Verbrennung eines Kraftstoff-Luft-Gemisches betrieben um beispielsweise eine zuverlässige Entflammung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu gewährleisten. Als weitere Maßnahme zur Beschleunigung des Aufheizens des Abgaskatalysators ist eine sogenannte Sekundärlufteinblasung bekannt, durch welche eine Nachoxidation des infolge der Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches erzeugten Abgases im Auslasskanal oder im Abgaskatalysator bewirkt werden kann. Nachteilig an den bekannten Maßnahmen ist jedoch ein erhöhter Kraftstoffverbrauch aufgrund des unterstöchiometrischen (fetten) Kraftstoff-Luft-Gemisches sowie verschiedene, aufwendige konstruktive Maßnahmen im Zusammenhang mit der Sekundärlufteinblasung.In order to achieve the fastest possible heating of the catalytic converter to the light-off temperature, internal combustion engines are often operated in air deficiency, ie in a so-called substoichiometric combustion of a fuel-air mixture to ensure, for example, a reliable ignition of the fuel-air mixture. As a further measure for accelerating the heating of the catalytic converter, a so-called secondary air injection is known, by which a post-oxidation of the exhaust gas generated as a result of the combustion of the fuel-air mixture in the exhaust duct or in the catalytic converter can be effected. A disadvantage of the known measures, however, is an increased fuel consumption due to the substoichiometric (rich) fuel-air mixture and various complex design measures in connection with the secondary air injection.
Um derartige Nachteile zu vermeiden, schlägt die
Darüber hinaus ist es bekannt, bei Verbrennungskraftmaschinen mit Direkteinspritzung während eines Katalysatorheizbetriebs eine Aufteilung in eine frühe Einspritzung des Kraftstoffs während eines Saughubes und zusätzlich oder alternativ eines Kompressionshubes eines Kolbens der Verbrennungskraftmaschine und eine späte Einspritzung kurz vor oder während einer Zündung (Fremdzündung) durchzuführen.Moreover, in direct injection internal combustion engines during a catalyst heating operation, it is known to split into early injection of the fuel during a suction stroke and additionally or alternatively a compression stroke of a piston of the internal combustion engine and a late injection just before or during ignition (spark ignition).
Mit Hybridantrieben eingesetzte Verbrennungskraftmaschinen, welche beispielsweise in sogenannten Plug-In-Hybridkraftwagen zum Einsatz kommen, arbeiten im Vergleich zu einem Betrieb in einem konventionellen, rein verbrennungsmotorischen Antrieb aufgrund einer Prinzip bedingt reduzierten Betriebszeit häufig bei deutlich niedrigeren Betriebstemperaturen, insbesondere niedrigeren mittleren Betriebstemperaturen. Dies resultiert in schlechteren Bedingungen für die Gemischbildung, also für die Aufbereitung des Kraftstoff-Luft-Gemisches, was in der Folge zu erhöhten Schadstoffemissionen und einer Verdünnung eines Motoröls durch Kraftstoff führen kann. Von der Verdünnung des Motoröls, welche auch als Schmierölverdünnung bezeichnet werden kann, sind vor allem Verbrennungskraftmaschinen betroffen, in deren Zylinderinnenräume (Brennräume) Kraftstoff direkt eingespritzt wird. Derartige Verbrennungskraftmaschinen werden auch als direkteinspritzende Verbrennungskraftmaschinen bezeichnet.Combustion engines used with hybrid drives, which are used, for example, in so-called plug-in hybrid motor vehicles, often operate at significantly lower operating temperatures, in particular lower average operating temperatures, compared to operation in a conventional, purely internal combustion engine drive due to a principle reduced operating time. This results in worse conditions for mixture formation, ie for the preparation of the fuel-air mixture, which can result in increased pollutant emissions and a dilution of an engine oil by fuel as a result. Of the dilution of the engine oil, which can also be referred to as Schmierölverdünnung, especially internal combustion engines are affected in the cylinder interiors (combustion chambers) fuel is injected directly. Such internal combustion engines are also referred to as direct-injection internal combustion engines.
Zur Verbesserung der Gemischbildung ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welches auch bei einem häufig unterbrochenen Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ein schnelles Aufheizen eines Abgaskatalysators auf dessen Betriebstemperatur erreicht werden kann.Object of the present invention is to provide a method of the type mentioned, by which even at a frequently interrupted operation of an internal combustion engine, a rapid heating of a catalytic converter can be achieved on the operating temperature.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.
Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Vier-Takt-Verbrennungskraftmaschine, in einem Katalysatorheizbetrieb, aus, bei welchem wenigstens einem Zylinderinnenraum der Verbrennungskraftmaschine über zumindest einen Ansaugkanal der Verbrennungskraftmaschine zugeführte Luft zusammen mit einer Kraftstoffmenge in dem wenigstens einen Zylinderinnenraum unter Bildung von Abgas umgesetzt wird und das Abgas über zumindest einen Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine wenigstens einem Abgaskatalysator der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, um den wenigstens einen Abgaskatalysator auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufzuheizen. Der Zylinderinnenraum kann allgemein auch als Brennraum bezeichnet werden, in welchem ein Gemisch aus der Luft und der Kraftstoffmenge umgesetzt, also mit anderen Worten verbrannt wird. Die Betriebstemperatur kann auch als Light-off-Temperatur bezeichnet werden.The invention is based on a method for operating an internal combustion engine, in particular a four-cycle internal combustion engine, in a catalyst heating operation in which at least one cylinder interior of the internal combustion engine is supplied with air via at least one intake duct of the internal combustion engine together with an amount of fuel in the at least one cylinder interior is converted by exhaust gas and the exhaust gas is supplied via at least one exhaust passage of the internal combustion engine at least one exhaust gas catalyst of the internal combustion engine to heat the at least one exhaust gas catalyst to a predetermined operating temperature. The cylinder interior can generally also be referred to as a combustion chamber, in which a mixture of the air and the amount of fuel is converted, that is burned in other words. The operating temperature can also be referred to as the light-off temperature.
Um auch bei einem häufig unterbrochenen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ein schnelles Aufheizen des Abgaskatalysators auf dessen Betriebstemperatur zu erreichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine erste Teilmenge der Kraftstoffmenge über den zumindest einen Ansaugkanal in den Zylinderinnenraum und eine zweite Teilmenge der Kraftstoffmenge direkt in den Zylinderinnenraum eingeleitet wird. Dies ist von Vorteil, da dadurch das Einleiten der ersten Teilmenge in den Ansaugkanal, bei welchem es sich um ein Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine handeln kann, eine gute Homogenisierung eines Gemisches aus der Luft und der ersten Teilmenge erzielt werden kann, wobei ein Eintrag von Kraftstoff in eine Motorölmenge der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden kann. Die zweite Teilmenge der Kraftstoffmenge wird direkt in den Zylinderraum eingeleitet, wodurch besonders gute Bedingungen für das Umsetzen, also mit anderen Worten eine Entflammung des Gemisches aus der zweiten Teilmenge und der Luft und damit auch für die Entflammung der (gesamten) Kraftstoffmenge und der Luft bereitgestellt ist. Durch das direkte Einleiten der zweiten Teilmenge in den Zylinderinnenraum können in diesem erhöhte Turbulenzen erzeugt werden, was zu einer schnelleren und vollständigeren Verbrennung des Gemisches aus der Kraftstoffmenge und Luft und damit einhergehend zu einem schnelleren Aufheizen des Abgaskatalysators auf dessen vorbestimmte Betriebstemperatur führen kann.In order to achieve a rapid heating of the catalytic converter to its operating temperature even with a frequently interrupted operation of the internal combustion engine, it is provided according to the invention that a first subset of the amount of fuel via the at least one intake into the cylinder interior and a second subset of the amount of fuel introduced directly into the cylinder interior becomes. This is advantageous since, as a result, the introduction of the first subset into the intake passage, which may be a suction pipe of the internal combustion engine, a good homogenization of a mixture of the air and the first subset can be achieved, with an entry of fuel in an engine oil amount of the internal combustion engine can be kept particularly low. The second subset of the amount of fuel is introduced directly into the cylinder chamber, whereby particularly good conditions for the implementation, in other words a fire of the mixture of the second subset and the air and thus provided for the ignition of the (total) amount of fuel and the air is. By direct introduction of the second subset in the cylinder interior can be generated in this increased turbulence, which can lead to a faster and more complete combustion of the mixture of the amount of fuel and air and, consequently, to a faster heating of the catalytic converter to its predetermined operating temperature.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing (s). The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.
Dabei zeigt die einzige Figur ein Diagramm, welches jeweilige Einspritzintervalle einer ersten Teilmenge einer Kraftstoffmenge sowie einer zweiten Teilmenge einer Kraftstoffmenge bei einem Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine in einem Katalysatorheizbetrieb über einem Kurbelwinkelverlauf zeigt.The single FIGURE shows a diagram which shows respective injection intervals of a first subset of a fuel quantity and a second subset of a fuel quantity in a method for operating an internal combustion engine in a Katalysatorheizbetrieb over a crank angle curve.
Die einzige Figur zeigt ein Diagramm, in welchem ein Auslassventilhubverlauf
Die erste Teilmenge
Die zweite Teilmenge
Die Zündung
Die zweite Teilmenge
Bevorzugt wird die erste Teilmenge
Die zweite Teilmenge
Die zweite Teilmenge
Bei dem Verfahren kann die zweite Teilmenge
Insgesamt wird bei dem Verfahren eine Direkteinspritzung der zweiten Teilmenge
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- erste Teilmengefirst subset
- 2020
- zweite Teilmengesecond subset
- 3030
- Ansaugtaktintake
- 4040
- Verdichtungstaktcompression stroke
- 5050
- Expansionstaktexpansion stroke
- 6060
- Ausschiebetaktexhaust stroke
- 7070
- Zündungignition
- AHAH
- AuslassventilhubverlaufAuslassventilhubverlauf
- EHEH
- EinlassventilhubverlaufEinlassventilhubverlauf
- LW-OTLW-OT
- oberer Landungswechsel-TotpunktUpper landing change dead center
- pz pz
- ZylinderdruckverlaufCylinder pressure curve
- UTUT
- unterer Totpunktbottom dead center
- ZOTZOT
- oberer Zünd-Totpunktupper ignition dead center
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102004017988 A1 [0004]DE 102004017988 A1 [0004]
- DE 102015219042 A1 [0007]DE 102015219042 A1 [0007]
Claims (8)
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---|---|---|---|
DE102018004145.0A DE102018004145A1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Method for operating an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018004145.0A DE102018004145A1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Method for operating an internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018004145A1 true DE102018004145A1 (en) | 2019-11-28 |
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ID=68499063
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018004145.0A Withdrawn DE102018004145A1 (en) | 2018-05-24 | 2018-05-24 | Method for operating an internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018004145A1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11773802B2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-10-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
DE102023003560A1 (en) | 2022-09-09 | 2024-03-14 | Mercedes-Benz Group AG | An emissions tax system for a vehicle |
-
2018
- 2018-05-24 DE DE102018004145.0A patent/DE102018004145A1/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11773802B2 (en) * | 2021-10-14 | 2023-10-03 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Internal combustion engine |
DE102023003560A1 (en) | 2022-09-09 | 2024-03-14 | Mercedes-Benz Group AG | An emissions tax system for a vehicle |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |