DE102018009098A1 - Method for operating an internal combustion engine - Google Patents

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Frank Otto
Tobias Bieniek
Sebastian Donath
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, bei welchem Frischgas über wenigstens ein Einlassventil der Verbrennungskraftmaschine in zumindest einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet wird, um ein Gemisch aus dem Frischgas und einer mittels einer Einspritzvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge unter Bildung von Abgas in dem zumindest einen Brennraum zu verbrennen, und bei welchem das Abgas zumindest teilweise über wenigstens ein Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine aus dem zumindest einen Brennraum ausgeleitet wird. Als die Kraftstoffmenge wird Methanol oder eine Mischung aus Methanol und wenigstens einem weiteren Brennstoff eingespritzt und dem Gemisch aus dem Frischgas und der Kraftstoffmenge wird durch innere Abgasrückführung, die durch eine Ventilüberschneidungsphase (10), bei welcher sowohl das wenigstens eine Einlassventil, als auch das wenigstens eine Auslassventil geöffnet ist, bewirkt wird, eine Abgasmenge des Abgases zugemischt, bevor das Gemisch verbrannt wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle, in which fresh gas is introduced via at least one inlet valve of the internal combustion engine into at least one combustion chamber of the internal combustion engine in order to produce a mixture of the fresh gas and an amount of fuel injected by means of an injection device of the internal combustion engine to form exhaust gas burn in the at least one combustion chamber, and in which the exhaust gas is at least partially discharged from the at least one combustion chamber via at least one exhaust valve of the internal combustion engine. As the fuel amount, methanol or a mixture of methanol and at least one other fuel is injected and the mixture of the fresh gas and the fuel amount is provided by internal exhaust gas recirculation, which is achieved by a valve overlap phase (10), in which both the at least one inlet valve and the at least one an exhaust valve is opened, an exhaust gas amount of the exhaust gas is caused to be mixed in before the mixture is burned.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, bei welchem Frischgas über wenigstens ein Einlassventil der Verbrennungskraftmaschine in zumindest einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet wird, um ein Gemisch aus dem Frischgas und einer mittels einer Einspritzvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge unter Bildung von Abgas in dem zumindest einen Brennraum zu verbrennen, und bei welchem das Abgas zumindest teilweise über wenigstens ein Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine aus dem zumindest einen Brennraum ausgeleitet wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle, in which fresh gas is introduced via at least one inlet valve of the internal combustion engine into at least one combustion chamber of the internal combustion engine in order to produce a mixture of the fresh gas and an amount of fuel injected by means of an injection device of the internal combustion engine to form exhaust gas burn in the at least one combustion chamber, and in which the exhaust gas is at least partially discharged from the at least one combustion chamber via at least one exhaust valve of the internal combustion engine.

Die sogenannte Gemischaufbereitung beeinflusst maßgeblich den Kraftstoffverbrauch, die Schadstoffemissionen und das Laufverhalten einer Verbrennungskraftmaschine. Insbesondere bei der Verwendung von Kraftstoffen mit niedrigem Dampfdruck und großer Verdampfungswärme bzw. Verdampfungsenthalpie stellt die Gemischaufbereitung eine besondere Herausforderung dar.The so-called mixture preparation has a decisive influence on fuel consumption, pollutant emissions and the running behavior of an internal combustion engine. Mixture preparation is particularly challenging when using fuels with low vapor pressure and high heat of vaporization or enthalpy of vaporization.

Aus der DE 10 2014 018 545 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen bekannt, bei welchem ein Gasmassenstrom, welcher in einen durch einen Zylinder und einen Kolben begrenzten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine über einen Einlasskanal eingeleitet wird, durch ein erstes Einlassventil und durch ein zweites Einlassventil geregelt wird. Das erste Einlassventil bleibt beim Einleiten des Gasmassenstroms in den Brennraum in einer Gaswechselphase geschlossen und das zweite Einlassventil wird im Bereich des oberen Totpunktes in der Gaswechselphase geöffnet. Dabei wird dem Gasmassenstrom ein Abgasmassenstrom über eine Abgasrückführleitung zugeführt, wobei der Abgasmassenstrom durch ein AGR-Ventil dosierbar ist.From the DE 10 2014 018 545 A1 A method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle is known, in which a gas mass flow, which is introduced into a combustion chamber of the internal combustion engine bounded by a cylinder and a piston via an inlet channel, is regulated by a first inlet valve and by a second inlet valve. When the gas mass flow is introduced into the combustion chamber, the first inlet valve remains closed in a gas exchange phase and the second inlet valve is opened in the gas exchange phase in the area of top dead center. An exhaust gas mass flow is supplied to the gas mass flow via an exhaust gas recirculation line, the exhaust gas mass flow being meterable through an EGR valve.

Die WO 2009/074169 A1 beschreibt einen selbstzündenden Verbrennungsmotor, welcher als Dieselmotor, als Alkoholmotor oder als Flex-Fuel-Motor ausgebildet ist. Der Verbrennungsmotor umfasst eine Steuervorrichtung, ein hinterlegtes Kennfeld für unterschiedliche Betriebszustände des Verbrennungsmotors, wobei das Kennfeld einen unteren Lastbereich, der von der Nulllast bis zu einer Lastuntergrenze reicht, einen oberen Lastbereich, der von einer Lastobergrenze bis zur Volllast reicht, und einen Übergangsbereich aufweist, der von der Lastuntergrenze bis zur Lastobergrenze reicht. Die Steuervorrichtung greift auf das Kennfeld zu, um im unteren Lastbereich eine magere und im oberen Lastbereich eine stöchiometrische Verbrennung einzustellen und im Übergangsbereich die jeweils bereits eingestellte magere oder stöchiometrische Verbrennung beizubehalten.The WO 2009/074169 A1 describes a self-igniting internal combustion engine, which is designed as a diesel engine, as an alcohol engine or as a flex-fuel engine. The internal combustion engine comprises a control device, a stored characteristic diagram for different operating states of the internal combustion engine, the characteristic diagram having a lower load range that extends from the zero load to a lower load limit, an upper load range that ranges from an upper load limit to full load and a transition range, which ranges from the lower load limit to the upper load limit. The control device accesses the characteristic diagram in order to set a lean combustion in the lower load range and a stoichiometric combustion in the upper load range and to maintain the lean or stoichiometric combustion already set in the transition range.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem ein umweltfreundlicher Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine bei günstiger Gemischaufbereitung ermöglicht ist.The object of the present invention is to provide a method of the type mentioned at the outset by means of which an environmentally friendly operation of an internal combustion engine is made possible with a favorable mixture preparation.

Diese Aufgabe wird 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 patent claim 1. Advantageous refinements with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, bei welchem Frischgas über wenigstens ein Einlassventil der Verbrennungskraftmaschine in zumindest einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet wird, um ein Gemisch aus dem Frischgas und einer mittels einer Einspritzvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge unter Bildung von Abgas in dem zumindest einen Brennraum zu verbrennen, und bei welchem das Abgas zumindest teilweise über wenigstens ein Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine aus dem zumindest einen Brennraum ausgeleitet wird. Durch das Verbrennen der Kraftstoffmenge entstehende Expansionsarbeit kann zum Bewegen eines, dem Brennraum zugeordneten Kolbens der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. Der Kolben kann eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine antreiben. Das Verbrennen der Kraftstoffmenge kann auch als Umsetzen der Kraftstoffmenge bezeichnet werden.The invention is based on a method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle, in which fresh gas is introduced into at least one combustion chamber of the internal combustion engine via at least one inlet valve of the internal combustion engine, in order to produce a mixture of the fresh gas and an amount of fuel injected by means of an injection device of the internal combustion engine to burn exhaust gas in the at least one combustion chamber, and in which the exhaust gas is at least partially discharged from the at least one combustion chamber via at least one exhaust valve of the internal combustion engine. Expansion work resulting from the combustion of the fuel quantity can be used to move a piston of the internal combustion engine assigned to the combustion chamber. The piston can drive a crankshaft of the internal combustion engine. Burning the amount of fuel can also be referred to as converting the amount of fuel.

Um einen umweltfreundlichen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bei günstiger Gemischaufbereitung zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass als die Kraftstoffmenge Methanol oder eine Mischung aus Methanol und wenigstens einem weiteren Brennstoff eingespritzt wird und dem Gemisch aus dem Frischgas und der Kraftstoffmenge durch innere Abgasrückführung, die durch eine Ventilüberschneidungsphase, bei welcher sowohl das wenigstens eine Einlassventil, als auch das wenigstens eine Auslassventil geöffnet ist, bewirkt wird, eine Abgasmenge des Abgases zugemischt wird, bevor das Gemisch verbrannt wird. Dies ist von Vorteil, da Methanol biologisch abbaubar ist, sodass bei einem Methanolschlupf, also bei einem Austreten von unverbranntem Methanol aus dem Brennraum keine dauerhafte Umweltverschmutzung auftritt. Durch die Verwendung von Methanol ist also ein besonders umweltfreundlicher Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Durch die innere Abgasrückführung wird die Abgasmenge mit einer im Gegensatz zur äußeren Abgasrückführung höheren Abgastemperatur in den Brennraum zurückgeführt. Diese hohe Abgastemperatur der Abgasmenge kann in vorteilhafter Weise genutzt werden, um die Mischung aus Methanol und dem wenigstens einen weiteren Brennstoff bzw. das Gemisch aus dem Frischgas und der Kraftstoffmenge aufzuheizen und somit eine Verdampfung des Methanol und zusätzlich oder alternativ des weiteren Brennstoffs zu beschleunigen, wodurch die Gemischbildung verbessert werden kann. Durch die innere Abgasrückführung kann also eine insbesondere die Verdampfung des Methanols begünstigende Vorwärmung der Mischung bzw. des Gemischs bewirkt werden. Die innere Abgasrückführung kann mittels variabler Steuerzeiten des wenigstens einen Einlassventils und zusätzlich oder alternativ des wenigstens einen Auslassventils bewirkt werden. Durch die variablen Steuerzeiten kann die Ventilüberschneidungsphase bedarfsgerecht in Abhängigkeit von einer jeweiligen Motorlast der Verbrennungskraftmaschine eingestellt werden.In order to enable environmentally friendly operation of the internal combustion engine with favorable mixture preparation, it is provided according to the invention that methanol or a mixture of methanol and at least one further fuel is injected as the fuel quantity and the mixture of the fresh gas and the fuel quantity by internal exhaust gas recirculation, which is caused by a Valve overlap phase, in which both the at least one inlet valve and the at least one outlet valve are opened, an exhaust gas quantity of the exhaust gas is mixed in before the mixture is burned. This is advantageous because methanol is biodegradable, so that in the event of a methanol slip, i.e. when unburned methanol emerges from the combustion chamber, there is no permanent environmental pollution. The use of methanol enables the internal combustion engine to be operated in a particularly environmentally friendly manner. Due to the internal exhaust gas recirculation, the amount of exhaust gas is in the combustion chamber with a higher exhaust gas temperature than the external exhaust gas recirculation returned. This high exhaust gas temperature of the exhaust gas quantity can advantageously be used to heat the mixture of methanol and the at least one further fuel or the mixture of the fresh gas and the fuel quantity and thus to accelerate evaporation of the methanol and additionally or alternatively the further fuel, whereby the mixture formation can be improved. The internal exhaust gas recirculation can thus bring about a preheating of the mixture or of the mixture, which in particular favors the evaporation of the methanol. The internal exhaust gas recirculation can be brought about by means of variable control times of the at least one intake valve and additionally or alternatively of the at least one exhaust valve. Due to the variable control times, the valve overlap phase can be set as required depending on a particular engine load of the internal combustion engine.

Zusätzlich oder alternativ kann die Kraftstoffmenge auch Ethanol oder andere Alkohole bzw. Alkoholmischungen umfassen.Additionally or alternatively, the amount of fuel can also include ethanol or other alcohols or alcohol mixtures.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass zwar im Gegensatz zur äußeren Abgasrückführung, bei welcher Abgas vor dem Rückführen gekühlt wird, durch die innere Abgasrückführung geringere AGR-Raten (Abgasrückführraten) erzielt werden können, jedoch das Methanol durch die der bei der inneren Abgasrückführung auftretende, höhere Abgastemperatur schneller verdampft, wodurch die Gemischbildung des Gemischs aus dem Frischgas und der Kraftstoffmenge durch die innere Abgasrückführung wirksamer verbessert werden kann, als durch die äußere Abgasrückführung.The invention is based on the knowledge that, in contrast to the external exhaust gas recirculation, in which exhaust gas is cooled before the recirculation, lower EGR rates (exhaust gas recirculation rates) can be achieved by the internal exhaust gas recirculation, but the methanol can be achieved by that occurring in the internal exhaust gas recirculation , higher exhaust gas temperature evaporates faster, whereby the mixture formation of the mixture of the fresh gas and the fuel quantity can be improved more effectively by the internal exhaust gas recirculation than by the external exhaust gas recirculation.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das wenigstens eine Einlassventil durch einen Einlassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine betätigt und zum Durchführen der Ventilüberschneidungsphase gemäß einer durch den Einlassventil-Plateaunocken vorgegebenen Einlassventilhubkurve bewegt. Dies ist von Vorteil, da der Einlassventil-Plateaunocken eine besonders vorteilhafte, einlassseitige Steuerung der Ventilüberschneidungsphase ermöglicht.In an advantageous development of the invention, the at least one inlet valve is actuated by an inlet valve plateau cam of the internal combustion engine and moved to perform the valve overlap phase in accordance with an inlet valve lift curve predetermined by the inlet valve plateau cam. This is advantageous because the inlet valve platform cam enables a particularly advantageous control of the valve overlap phase on the inlet side.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das wenigstens eine Auslassventil durch einen Auslassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine betätigt und zum Durchführen der Ventilüberschneidungsphase gemäß einer durch den Auslassventil-Plateaunocken vorgegebenen Auslassventilhubkurve bewegt. Dies ist von Vorteil, da der Auslassventil-Plateaunocken eine besonders vorteilhafte, auslassseitige Steuerung der Ventilüberschneidungsphase ermöglicht.In a further advantageous development of the invention, the at least one exhaust valve is actuated by an exhaust valve plateau cam of the internal combustion engine and moved to perform the valve overlap phase in accordance with an exhaust valve lift curve predetermined by the exhaust valve plateau cam. This is advantageous because the exhaust valve platform cam enables a particularly advantageous control of the valve overlap phase on the exhaust side.

Besonders bevorzugt wird das Einlassventil durch den Einlassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine und zusätzlich das Auslassventil durch den Auslassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine betätigt, um die Ventilüberschneidungsphase durchzuführen. Die Kombination aus der Betätigung des Einlassventils mittels des Einlassventil-Plateaunockens und des Auslassventils mittels des Auslassventil-Plateaunockens ermöglicht eine besonders flexible Einstellung der Ventilüberschneidungsphase.The inlet valve is particularly preferably actuated by the inlet valve plateau cam of the internal combustion engine and additionally the exhaust valve is actuated by the outlet valve plateau cam of the internal combustion engine in order to carry out the valve overlap phase. The combination of the actuation of the inlet valve by means of the inlet valve platform cam and the outlet valve by means of the outlet valve platform cam enables a particularly flexible adjustment of the valve overlap phase.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird als der wenigstens eine weitere Brennstoff Benzin verwendet, wodurch ein, insbesondere im Vergleich zu Diesel, besonders kurzer Zündverzug beim Verbrennen (Umsetzen) der Kraftstoffmenge erzielt werden kann.In a further advantageous development of the invention, gasoline is used as the at least one further fuel, as a result of which a particularly short ignition delay when the amount of fuel is burned (converted), in particular in comparison with diesel.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthält die Kraftstoffmenge mehr als 50 Vol.-% Methanol, wodurch beispielsweise ein besonders großer Anteil an fossilen Brennstoffen der Kraftstoffmenge eingespart werden kann. Mit anderen Worten enthält die Kraftstoffmenge in vorteilhafter Weise mehr als 50 Volumenprozent Methanol, wobei der Rest ausschließlich Benzin umfassen kann.In a further advantageous development of the invention, the amount of fuel contains more than 50% by volume of methanol, as a result of which, for example, a particularly large proportion of fossil fuels in the amount of fuel can be saved. In other words, the amount of fuel advantageously contains more than 50 percent by volume of methanol, the rest being able to include gasoline only.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Kraftstoffmenge direkt in den zumindest einen Brennraum eingespritzt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch ein Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit besonders großem Wirkungsgrad ermöglicht ist.In a further advantageous development of the invention, the amount of fuel is injected directly into the at least one combustion chamber. This is advantageous since it enables the internal combustion engine to be operated with a particularly high degree of efficiency.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren 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 result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing (s). The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the combination indicated in each case, but also in other combinations or on their own, without the scope of Leaving invention.

Dabei zeigen:

  • 1 ein Diagramm, welches eine Einlassventilhubkurve eines Einlassventils und eine Auslassventilhubkurve eines Auslassventils in Abhängigkeit von einem Kurbelwinkelverlauf beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine zeigt;
  • 2 ein weiteres Diagramm, welches die Einlassventilhubkurve und die Auslassventilhubkurve in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkelverlauf beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zeigt, wobei die Einlassventilhubkurve durch einen Einlassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine vorgegeben wird;
  • 3 ein weiteres Diagramm, welches die Einlassventilhubkurve und die Auslassventilhubkurve in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkelverlauf beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zeigt, wobei die Auslassventilhubkurve durch einen Auslassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine vorgegeben wird;
  • 4 ein weiteres Diagramm, welches die Einlassventilhubkurve und die Auslassventilhubkurve in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkelverlauf beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zeigt, wobei die Einlassventilhubkurve durch den Einlassventil-Plateaunocken und die Auslassventilhubkurve durch den Auslassventil-Plateaunocken vorgegeben wird.
Show:
  • 1 a diagram showing an intake valve lift curve of an intake valve and an exhaust valve lift curve of an exhaust valve as a function of a crank angle curve when operating an internal combustion engine;
  • 2nd a further diagram which shows the intake valve lift curve and the exhaust valve lift curve as a function of the crank angle curve during operation of the internal combustion engine, the intake valve lift curve being represented by an intake valve plateau cam of the internal combustion engine is specified;
  • 3rd another diagram showing the intake valve lift curve and the exhaust valve lift curve as a function of the crank angle during operation of the internal combustion engine, the exhaust valve lift curve being predetermined by an exhaust valve plateau cam of the internal combustion engine;
  • 4th a further diagram which shows the intake valve lift curve and the exhaust valve lift curve as a function of the crank angle profile during operation of the internal combustion engine, the intake valve lift curve being predefined by the intake valve plateau cam and the exhaust valve lift curve being predefined by the exhaust valve plateau cam.

In den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.Identical and functionally identical elements are provided with the same reference symbols in the figures.

Die 1 bis 4 zeigen jeweils Diagramme, bei welchen ein Ventilhub qualitativ auf einer jeweiligen Ordinate und ein Kurbelwinkel einer Kurbelwelle einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens qualitativ auf einer jeweiligen Abszisse der jeweiligen Diagramme aufgetragen sind. Die Verbrennungskraftmaschine und der Kraftwagen sind vorliegend nicht weiter dargestellt.The 1 to 4th each show diagrams in which a valve lift is plotted qualitatively on a respective ordinate and a crank angle of a crankshaft of an internal combustion engine of a motor vehicle is plotted qualitatively on a respective abscissa of the respective diagrams. The internal combustion engine and the motor vehicle are not shown further here.

Der Ventilhub H ist dabei in Millimetern [mm] aufgetragen, wohingegen der Kurbelwinkel KW in Grad [°] aufgetragen ist. Die Diagramme dienen zur Verdeutlichung eines Verfahrens zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine ist vorliegend als Ottomotor ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Verbrennungskraftmaschine ottomotorisch betreibbar.The valve stroke H is plotted in millimeters [mm], whereas the crank angle KW is entered in degrees [°]. The diagrams serve to illustrate a method for operating the internal combustion engine. In the present case, the internal combustion engine is designed as a gasoline engine. In other words, the internal combustion engine can be operated by an otto engine.

Bei dem Verfahren wird Frischgas über wenigstens ein Einlassventil der Verbrennungskraftmaschine in zumindest einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet, um ein Gemisch aus dem Frischgas und einer mittels einer Einspritzvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge unter Bildung von Abgas in dem zumindest einen Brennraum zu verbrennen. Darüber hinaus wird bei dem Verfahren das Abgas zumindest teilweise über wenigstens ein Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine aus dem zumindest einen Brennraum ausgeleitet.In the method, fresh gas is introduced into at least one combustion chamber of the internal combustion engine via at least one inlet valve of the internal combustion engine in order to burn a mixture of the fresh gas and an amount of fuel injected by means of an injection device of the internal combustion engine with the formation of exhaust gas in the at least one combustion chamber. In addition, in the method, the exhaust gas is at least partially discharged from the at least one combustion chamber via at least one exhaust valve of the internal combustion engine.

Als die Kraftstoffmenge wird Methanol oder eine Mischung aus Methanol und wenigstens einem weiteren Brennstoff direkt in den zumindest einen Brennraum eingespritzt. Zusätzlich oder alternativ zu Methanol kann die Kraftstoffmenge auch einen anderen, durch Zuführen von elektrischer Energie herstellbaren und damit strombasierten synthetischen Kraftstoff, wie beispielsweise Ethanol oder einen anderen Alkohol aufweisen. Die Kraftstoffmenge enthält vorliegend mehr als 50 Vol.-% Methanol.As the fuel quantity, methanol or a mixture of methanol and at least one further fuel is injected directly into the at least one combustion chamber. In addition or as an alternative to methanol, the amount of fuel can also have a different synthetic fuel that can be produced by supplying electrical energy and is therefore current-based, such as ethanol or another alcohol. The amount of fuel in the present case contains more than 50% by volume of methanol.

Dem Gemisch aus dem Frischgas und der Kraftstoffmenge wird vorliegend durch innere Abgasrückführung, die durch eine in den 1 bis 4 verdeutlichte Ventilüberschneidungsphase 10 bewirkt wird, eine Abgasmenge des Abgases zugemischt, bevor das Gemisch in dem Brennraum verbrannt wird. Die Abgasmenge des Abgases dient dabei als sogenanntes Ballastgas zur innermotorischen Verringerung von Stickoxidemissionen. Durch die Abgasmenge wird das Gemisch aus dem Frischgas und der Kraftstoffmenge bzw. die Mischung aus Methanol und dem weiteren Brennstoff, bei welchem es sich vorliegend um Benzin handelt, erwärmt, wodurch eine Verdampfung des Methanols und des Benzins beschleunigt und dadurch die Gemischbildung verbessert wird.The mixture of the fresh gas and the amount of fuel is in the present case by internal exhaust gas recirculation, which is in the 1 to 4th illustrated valve overlap phase 10th is caused to mix an exhaust gas amount of the exhaust gas before the mixture is burned in the combustion chamber. The exhaust gas quantity of the exhaust gas serves as so-called ballast gas for the reduction of nitrogen oxide emissions within the engine. The mixture of the fresh gas and the fuel quantity or the mixture of methanol and the further fuel, which in the present case is gasoline, is heated by the amount of exhaust gas, which accelerates evaporation of the methanol and the gasoline and thereby improves the mixture formation.

Bei der Ventilüberschneidungsphase 10 ist sowohl das wenigstens eine Einlassventil, als auch das wenigstens eine Auslassventil geöffnet, wie aus den 1 bis 4 hervorgeht.At the valve overlap phase 10th Both the at least one inlet valve and the at least one outlet valve are open, as shown in FIGS 1 to 4th emerges.

Die 1 bis 4 zeigen jeweils eine dem Einlassventil zugeordnete Einlassventilhubkurve 12 sowie eine dem Auslassventil zugeordnete, jeweils gestrichelt dargestellte Auslassventilhubkurve 14.The 1 to 4th each show an intake valve lift curve associated with the intake valve 12 and an exhaust valve lift curve assigned to the exhaust valve and shown in broken lines 14 .

1 zeigt die jeweils konventionelle Formen der Einlassventilhubkurve 12 und der Auslassventilhubkurve 14, welche sich durch Standardnockenformen jeweiliger, zur Betätigung des Einlassventils und des Auslassventils verwendeter Standardnocken, beispielsweise harmonischer Nocken, ergeben. 1 shows the conventional forms of the intake valve lift curve 12 and the exhaust valve lift curve 14 , which result from standard cam shapes of respective standard cams used for actuating the intake valve and the exhaust valve, for example harmonic cams.

2 zeigt ein verlängertes Öffnen des Einlassventils durch einen Einlassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine, welcher zum Durchführen der Ventilüberschneidungsphase 10 gemäß der durch den Einlassventil-Plateaunocken vorgegebenen Einlassventilhubkurve 12 bewegt wird. Durch die Verwendung des Einlassventil-Plateaunockens weist die Einlassventilhubkurve 12 ein Einlassventilhubkurven-Plateau 13 auf. Durch den Einlassventil-Plateaunocken ist ein sogenanntes Einlassrücksaugen ermöglicht. 2nd shows an extended opening of the intake valve by an intake valve plateau cam of the internal combustion engine, which is used to perform the valve overlap phase 10th according to the intake valve lift curve given by the intake valve platform cam 12 is moved. By using the inlet valve platform cam, the inlet valve lift curve points 12 an intake valve lift curve plateau 13 on. So-called intake back suction is made possible by the inlet valve platform cam.

3 zeigt ein verlängertes Öffnen des Auslassventils durch einen Auslassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine, welcher zum Durchführen der Ventilüberschneidungsphase 10 gemäß der durch den Auslassventil-Plateaunocken vorgegebenen Auslassventilhubkurve 14 bewegt wird. Durch die Verwendung des Auslassventil-Plateaunockens weist die Auslassventilhubkurve 14 ein Auslassventilhubkurven-Plateau 15 auf. Durch den Auslassventil-Plateaunocken ist ein sogenanntes Auslassrücksaugen ermöglicht. 3rd shows an extended opening of the exhaust valve by an exhaust valve platform cam of the internal combustion engine, which is used to perform the valve overlap phase 10th according to the exhaust valve lift curve given by the exhaust valve platform cam 14 is moved. By using the exhaust valve platform cam, the exhaust valve lift curve points 14 a Exhaust valve lift curve plateau 15 on. A so-called exhaust back suction is made possible by the exhaust valve platform cam.

4 zeigt das verlängerte Öffnen sowohl des Einlassventils als auch des Auslassventils durch den Einlassventil-Plateaunocken und den Auslassventil-Plateaunocken. Dadurch erstreckt sich die Ventilüberschneidungsphase 10 über einen besonders großen Kurbelwinkelbereich. Durch den Einlassventil-Plateaunocken und den Auslassventil-Plateaunocken ist sowohl das Einlassrücksaugen als auch das Auslassrücksaugen, also mit anderen Worten ein kombiniertes Rücksaugen, ermöglicht. 4th shows the extended opening of both the intake valve and the exhaust valve by the intake valve platform cam and the exhaust valve platform cam. This extends the valve overlap phase 10th over a particularly large crank angle range. The inlet valve platform cam and the outlet valve platform cam enable both intake and exhaust back suction, in other words a combined back suction.

Durch das vorliegende Verfahren kann die Gemischbildung der methanolhaltigen Kraftstoffmenge verbessert und dadurch der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine reduziert sowie deren Schadstoffemissionen verringert werden. Durch die innere Abgasrückführung sind höhere Temperaturen des Gemisches, welche auch als Gemischtemperaturen bezeichnet werden können, erreichbar, als bei äußerer Abgasrückführung. Des Weiteren ist durch die innere Abgasrückführung ein besseres Instationärverhalten der Verbrennungskraftmaschine erzielbar als bei äußerer Abgasrückführung.With the present method, the mixture formation of the methanol-containing fuel quantity can be improved, thereby reducing the fuel consumption of the internal combustion engine and reducing its pollutant emissions. Due to the internal exhaust gas recirculation, higher temperatures of the mixture, which can also be referred to as mixture temperatures, can be achieved than with external exhaust gas recirculation. Furthermore, the internal exhaust gas recirculation can achieve better unsteady behavior of the internal combustion engine than with external exhaust gas recirculation.

Die Verbrennungskraftmaschine kann bevorzugt quer im Kraftwagen eingebaut werden. Der Hubraum der Verbrennungskraftmaschine kann bevorzugt kleiner als 1,5 I sein, wodurch ein besonders sparsamer Betrieb ermöglicht ist. Bevorzugt kann die Verbrennungskraftmaschine als Dreizylindermotor ausgebildet sein, wodurch die Verbrennungskraftmaschine dementsprechend verlustarm betrieben werden kann. Bevorzugt wird die Kraftstoffmenge mit einem Einspritzdruck von mehr als 300 bar anhand der Einspritzvorrichtung direkt in den Brennraum eingespritzt. Ein derart hoher Einspritzdruck ermöglicht eine besonders günstige Gemischbildung.The internal combustion engine can preferably be installed transversely in the motor vehicle. The displacement of the internal combustion engine can preferably be less than 1.5 l, which enables particularly economical operation. The internal combustion engine can preferably be designed as a three-cylinder engine, as a result of which the internal combustion engine can accordingly be operated with little loss. The fuel quantity is preferably injected directly into the combustion chamber using the injection device with an injection pressure of more than 300 bar. Such a high injection pressure enables a particularly favorable mixture formation.

BezugszeichenlisteReference symbol list

1010th
VentilüberschneidungsphaseValve overlap phase
1212
EinlassventilhubkurveIntake valve lift curve
1313
Einlassventilhubkurven-PlateauIntake valve lift curve plateau
1414
AuslassventilhubkurveExhaust valve lift curve
1515
Auslassventilhubkurven-PlateauExhaust valve lift curve plateau
HH
VentilhubValve lift
KWKW
KurbelwinkelCrank angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102014018545 A1 [0003]DE 102014018545 A1 [0003]
  • WO 2009/074169 A1 [0004]WO 2009/074169 A1 [0004]

Claims (6)

Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, bei welchem Frischgas über wenigstens ein Einlassventil der Verbrennungskraftmaschine in zumindest einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet wird, um ein Gemisch aus dem Frischgas und einer mittels einer Einspritzvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine eingespritzten Kraftstoffmenge unter Bildung von Abgas in dem zumindest einen Brennraum zu verbrennen, und bei welchem das Abgas zumindest teilweise über wenigstens ein Auslassventil der Verbrennungskraftmaschine aus dem zumindest einen Brennraum ausgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass als die Kraftstoffmenge Methanol oder eine Mischung aus Methanol und wenigstens einem weiteren Brennstoff eingespritzt wird und dem Gemisch aus dem Frischgas und der Kraftstoffmenge durch innere Abgasrückführung, die durch eine Ventilüberschneidungsphase (10), bei welcher sowohl das wenigstens eine Einlassventil, als auch das wenigstens eine Auslassventil geöffnet ist, bewirkt wird, eine Abgasmenge des Abgases zugemischt wird, bevor das Gemisch verbrannt wird.Method for operating an internal combustion engine for a motor vehicle, in which fresh gas is introduced via at least one inlet valve of the internal combustion engine into at least one combustion chamber of the internal combustion engine in order to produce a mixture of the fresh gas and an amount of fuel injected by means of an injection device of the internal combustion engine, with formation of exhaust gas in the at least one Burn the combustion chamber, and in which the exhaust gas is at least partially discharged from the at least one combustion chamber via at least one exhaust valve of the internal combustion engine, characterized in that methanol or a mixture of methanol and at least one further fuel is injected as the fuel quantity and the mixture of the Fresh gas and the amount of fuel through internal exhaust gas recirculation, through a valve overlap phase (10), in which both the at least one inlet valve and the at least one outlet sventil is opened, is caused, an exhaust gas amount of the exhaust gas is mixed before the mixture is burned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Einlassventil durch einen Einlassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine betätigt und zum Durchführen der Ventilüberschneidungsphase (10) gemäß einer durch den Einlassventil-Plateaunocken vorgegebenen Einlassventilhubkurve (12) bewegt wird.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the at least one inlet valve is actuated by an inlet valve plateau cam of the internal combustion engine and is moved in order to carry out the valve overlap phase (10) according to an inlet valve lift curve (12) predetermined by the inlet valve plateau cam. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Auslassventil durch einen Auslassventil-Plateaunocken der Verbrennungskraftmaschine betätigt und zum Durchführen der Ventilüberschneidungsphase (10) gemäß einer durch den Auslassventil-Plateaunocken vorgegebenen Auslassventilhubkurve (14) bewegt wird.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the at least one exhaust valve is actuated by an exhaust valve plateau cam of the internal combustion engine and is moved to carry out the valve overlap phase (10) according to an exhaust valve lift curve (14) predetermined by the exhaust valve plateau cam. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als der wenigstens eine weitere Brennstoff Benzin verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that gasoline is used as the at least one further fuel. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmenge mehr als 50 Vol.-% Methanol enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of fuel contains more than 50 vol .-% methanol. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffmenge direkt in den zumindest einen Brennraum eingespritzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of fuel is injected directly into the at least one combustion chamber.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2009074169A1 (en) 2007-12-12 2009-06-18 Fev Motorentechnik Gmbh Self-igniting internal combustion engine and method for controlling a self-igniting internal combustion engine
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