DE102021123030A1 - Method for reducing particulate formation in an internal combustion engine, control unit and internal combustion engine - Google Patents

Method for reducing particulate formation in an internal combustion engine, control unit and internal combustion engine Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren 100 zum Verringern einer Partikelbildung in einem Verbrennungsmotor 1 angegeben. Das Verfahren 100 weist die folgenden Schritte auf: S2: Betreiben des Verbrennungsmotors 1 in einem DFSO-Modus, S3: Beenden des DFSO-Modus und S4: Betreiben des Verbrennungsmotors 1 in einem Verbrennungsmodus, wobei der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung im Vergleich zu einem Verbrennungsmodus mit einem regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird.
Daneben werden eine Steuereinheit 13 zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsraum 2 eines Verbrennungsmotors 1, ein Verbrennungsmotor 1, ein Kraftfahrzeug 200 sowie ein Computerprogramm angegeben.

Figure DE102021123030A1_0000
A method 100 for reducing particle formation in an internal combustion engine 1 is specified. The method 100 has the following steps: S2: operating the internal combustion engine 1 in a DFSO mode, S3: terminating the DFSO mode, and S4: operating the internal combustion engine 1 in a combustion mode, the timing of the fuel injection compared to a combustion mode with a regular fuel injection timing is shifted to a later timing.
In addition, a control unit 13 for controlling fuel injection into a combustion chamber 2 of an internal combustion engine 1, an internal combustion engine 1, a motor vehicle 200 and a computer program are specified.
Figure DE102021123030A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern einer Partikelbildung in einem Verbrennungsmotor, eine Steuereinheit zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors, einen Verbrennungsmotor, ein Kraftfahrzeug sowie ein Computerprogramm.The invention relates to a method for reducing particle formation in an internal combustion engine, a control unit for controlling fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine, an internal combustion engine, a motor vehicle and a computer program.

Bekannte Betriebsverfahren von Verbrennungsmotoren können ein temporäres Abschalten der Kraftstoffzufuhr vorsehen, sofern der Verbrennungsmotor keine Leistung abgeben soll, z. B. beim Abbremsen, und eine vorgebbare Temperatur des Verbrennungsmotors, z. B. die Motorbetriebstemperatur, erreicht ist, wobei die Temperatur beispielsweise indirekt basierend auf der Temperatur des Motorkühlmediums ermittelt werden kann. Dieser Vorgang wird auf Deutsch auch als Schubabschaltung und auf Englisch auch als deceleration fuel shut off (DFSO-Modus) oder deceleration fuel cut-off bezeichnet. Wird erneut Motorleistung angefordert, beispielsweise durch Betätigung des Fahrpedals, kann der DFSO-Modus beendet werden, so dass wieder Kraftstoff in den Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors injiziert wird. Der Verbrennungsraum wird durch das von Zylinder, Kolben und Zylinderkopf eingeschlossene Volumen gebildet, wobei der Zylinderkopf den Verbrennungsraum aus Sicht des oszillierenden Kolbens nach oben hin abschließt.Known operating methods of internal combustion engines can provide for a temporary shutdown of the fuel supply if the internal combustion engine is not supposed to deliver any power, e.g. B. when braking, and a predetermined temperature of the engine, z. B. the engine operating temperature is reached, the temperature can be determined, for example, indirectly based on the temperature of the engine coolant. This process is also referred to in German as overrun cut-off and in English as deceleration fuel shut off (DFSO mode) or deceleration fuel cut-off. If engine power is requested again, for example by pressing the accelerator pedal, the DFSO mode can be ended so that fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine again. The combustion chamber is formed by the volume enclosed by the cylinder, piston and cylinder head, with the cylinder head closing off the combustion chamber from the point of view of the oscillating piston.

Da während des DFSO-Modus im Unterschied zum Verbrennungsmodus keine Kraftstoffverbrennung stattfindet, kühlt sich die Wandung des Verbrennungsraums, insbesondere die Zylinderwandung, zunehmend ab, da weiterhin Luft durch den Verbrennungsraum geleitet wird und auch die Motorkühlung weiterhin in Betrieb ist.Since no fuel combustion takes place during the DFSO mode, in contrast to the combustion mode, the wall of the combustion chamber, in particular the cylinder wall, increasingly cools down, since air continues to be conducted through the combustion chamber and the engine cooling also continues to operate.

Dies wirkt sich bei einer nachfolgenden erneuten Kraftstoffeinspritzung dahingehend aus, dass Kraftstoff weiter in den Verbrennungsraum eindringt als es bei einem Verbrennungsraum im nicht abgekühlten Zustand der Fall wäre. In der Folge kommt es zum Kontakt des zumindest teilweise flüssigen Kraftstoffs mit der Kolbenoberfläche. Dies begünstigt die Bildung von unerwünschten Partikeln bis zum erneuten Erreichen einer höheren Temperatur, z. B. der Motorbetriebstemperatur.In the case of a subsequent renewed fuel injection, this has the effect that fuel penetrates further into the combustion chamber than would be the case with a combustion chamber in a non-cooled state. As a result, the at least partially liquid fuel comes into contact with the piston surface. This promotes the formation of undesirable particles until a higher temperature is reached again, e.g. B. the engine operating temperature.

Die vermehrt gebildeten Partikel wirken sich negativ auf die Schadstoffemission des Verbrennungsmotors aus. Zudem können Abgasnachbehandlungseinrichtungen wie Partikelfilter in ihrer Funktion beeinträchtigt werden oder es ist eine frühzeitigere Regeneration der betroffenen Abgasnachbehandlungseinrichtungen erforderlich, die üblicherweise mit einem erhöhten Kraftstoffverbrauch einhergeht.The increasingly formed particles have a negative effect on the pollutant emissions of the combustion engine. In addition, exhaust gas after-treatment devices such as particle filters can be impaired in their function or an earlier regeneration of the affected exhaust gas after-treatment devices is required, which is usually associated with increased fuel consumption.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten anzugeben, mit denen die vorstehend beschriebenen Nachteile verringert oder sogar gänzlich vermieden werden können. Insbesondere wäre eine Verringerung der Partikelbildung nach dem Beenden des DFSO-Modus wünschenswert.Against this background, it is the object of the invention to specify possibilities with which the disadvantages described above can be reduced or even completely avoided. In particular, a reduction in particle formation after exiting DFSO mode would be desirable.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Die abhängigen Ansprüche betreffen Ausgestaltungen dieser erfindungsgemäßen Lösungen.This problem is solved by the subject matter of the independent claims. The dependent claims relate to developments of these solutions according to the invention.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern einer Partikelbildung in einem Verbrennungsmotor. Unter einem Verbrennungsmotor, teilweise auch als Brennkraftmaschine bezeichnet, ist eine Verbrennungskraftmaschine zur Umwandlung von im Kraftstoff enthaltener chemischer Energie in mechanische Arbeit zu verstehen. Während des dafür nötigen Verbrennungsvorgangs wird Abgas gebildet, das in einen sich an den Verbrennungsmotor anschließenden Abgasstrang eingeleitet wird. Die für den Verbrennungsvorgang benötigte Zuluft wird dem Verbrennungsmotor über einen Zuluftstrang von außen zugeführt. Optional kann dem Verbrennungsmotor eine Abgasrückführung zugeordnet sein, so dass der Zuluft ein Anteil an Abgas zugemischt werden kann. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise als selbstzündender oder fremdgezündeter Verbrennungsmotor ausgebildet sein. Als Kraftstoff kann beispielsweise Motorbenzin oder Diesel genutzt werden. Der Verbrennungsmotor kann folglich als Ottomotor oder Dieselmotor ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Verbrennungsmotor in einem Modus mit homogener Verteilung des Kraftstoffs im Verbrennungsraum betreibbar sein oder betrieben werden (Homogenbetrieb).A first aspect of the invention relates to a method for reducing particle formation in an internal combustion engine. An internal combustion engine, sometimes also referred to as an internal combustion engine, is to be understood as meaning an internal combustion engine for converting chemical energy contained in the fuel into mechanical work. During the combustion process required for this, exhaust gas is formed, which is introduced into an exhaust line connected to the internal combustion engine. The intake air required for the combustion process is supplied to the combustion engine from outside via an intake air line. Exhaust gas recirculation can optionally be assigned to the internal combustion engine, so that a proportion of exhaust gas can be admixed to the intake air. The internal combustion engine can be designed, for example, as a self-igniting or spark-ignited internal combustion engine. Motor petrol or diesel can be used as fuel, for example. The internal combustion engine can consequently be designed as an Otto engine or a diesel engine. For example, the internal combustion engine can be operated or operated in a mode with homogeneous distribution of the fuel in the combustion chamber (homogeneous operation).

Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Verfahrensschritte auf: Betreiben des Verbrennungsmotors in einem DFSO-Modus, Beenden des DFSO-Modus und Betreiben des Verbrennungsmotors in einem Verbrennungsmodus, wobei der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung im Vergleich zu einem Verbrennungsmodus mit einem regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird.The method according to the invention has the following method steps: operating the internal combustion engine in a DFSO mode, terminating the DFSO mode and operating the internal combustion engine in a combustion mode, the timing of the fuel injection compared to a combustion mode with a regular timing of the fuel injection to a later time is postponed.

Mit anderen Worten wird der Verbrennungsmotor zunächst in einem DFSO-Modus bzw. unter Schubabschaltung betrieben, also ohne Kraftstoffzufuhr bei eingekoppelten Getriebe, so dass die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors weiterhin, z. B. durch die Rotationsbewegung der Räder eines mit dem Verbrennungsmotor ausgestatteten Fahrzeugs, angetrieben wird und die Kolben folglich wie üblich eine Auf- und Abwärtsbewegung in den Zylindern ausführen. Der Verbrennungsmotor kann beispielsweise beim Bergabfahren des Fahrzeugs im DFSO-Modus betrieben werden, um Kraftstoff einzusparen, wobei die Bewegung der Kolben durch die in Schwung befindliche Fahrzeugmasse aufrechterhalten wird.In other words, the internal combustion engine is initially operated in a DFSO mode or under fuel cut-off, i.e. without fuel supply when the transmission is engaged, so that the crankshaft of the internal combustion engine continues to rotate, e.g. by the rotational movement of the wheels of a vehicle equipped with the internal combustion engine, and the pistons consequently perform an up and down movement in the cylinders as usual. The internal combustion engine can In order to save fuel, the vehicle can be operated in DFSO mode when driving the vehicle downhill, with the movement of the pistons being maintained by the momentum of the vehicle mass.

Vor dem Betreiben des Verbrennungsmotors im DFSO-Modus kann der Verbrennungsmotor im regulären Verbrennungsmodus betrieben werden, d. h. mit Kraftstoffeinspritzung in den Verbrennungsraum bei regulären Betriebsparametern, z. B. regulärer Betriebstemperatur, regulärem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung etc.Prior to operating the engine in DFSO mode, the engine may be operated in regular combustion mode, i. H. with fuel injection into the combustion chamber at regular operating parameters, e.g. B. regular operating temperature, regular timing of fuel injection, etc.

Der reguläre Verbrennungsmodus kann beispielsweise vier Takte aufweisen, einen Ansaugtakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt und einen Ausstoßtakt, wobei der Kolben des Zylinders zu Beginn des Ansaugtakts und zu Beginn des Arbeitstakts an einem oberen Totpunkt des Zylinders und zu Beginn des Verdichtungstakts und zu Beginn des Ausstoßtakts an einem unteren Totpunkt des Zylinders steht.For example, the regular combustion mode may have four strokes, an intake stroke, a compression stroke, a power stroke and an exhaust stroke, wherein the piston of the cylinder is at a top dead center of the cylinder at the beginning of the intake stroke and at the beginning of the power stroke and at a top dead center of the cylinder at the beginning of the compression stroke and at the beginning of the exhaust stroke Exhaust stroke is at a bottom dead center of the cylinder.

Der Begriff „Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung“ bezieht sich auf die Stellung der Kurbelwelle bei Beginn der Kraftstoffeinspritzung. Die Stellung der Kurbelwelle kann mittels des Kurbelwinkels beschrieben werden. Der Kurbelwinkel ist der Winkel der Kurbelwelle im Verhältnis zum oberen Totpunkt (OT) des Kolbens und kann zwischen 0 °KW und 720 °KW liegen. Im oberen Totpunkt beträgt der Kurbelwinkel 0 °KW bzw. 720 °KW und 360 °KW. Am unteren Totpunkt beträgt der Kurbelwinkel 180 °KW und 540 °KW. Am Zünd-OT beträgt der Kurbelwinkel 0 °KW, am Ladungswechsel-OT 360 °KW. Der reguläre Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung kann beispielsweise einem Zeitpunkt entsprechen, bei dem der Kurbelwinkel ca. 290 °KW beträgt.The term "fuel injection timing" refers to the position of the crankshaft when fuel injection begins. The position of the crankshaft can be described using the crank angle. The crank angle is the angle of the crankshaft in relation to the top dead center (TDC) of the piston and can be between 0 °CA and 720 °CA. At top dead center, the crank angle is 0 °CA or 720 °CA and 360 °CA. At bottom dead center, the crank angle is 180 °CA and 540 °CA. The crank angle is 0 °CA at ignition TDC and 360 °CA at gas exchange TDC. The regular point in time of the fuel injection can, for example, correspond to a point in time at which the crank angle is approximately 290° CA.

Anschließend wird der DFSO-Modus beendet, beispielsweise falls die Drehzahl des Verbrennungsmotors sich der Leerlaufdrehzahl nähert und/oder eine Motorleistung angefordert wird, z. B. zum Erhöhen der Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Da während des DFSO-Modus Luft durch den Verbrennungsraum gepumpt wird, kühlt sich der Verbrennungsraum mit fortschreitender Zeitdauer ab, so dass die Temperatur im Verbrennungsraum bei Beendigung des DFSO-Modus üblicherweise unterhalb der regulären Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors liegt.The DFSO mode is then terminated, for example if the speed of the combustion engine approaches idle speed and/or engine power is requested, e.g. B. to increase the speed of the vehicle. As air is pumped through the combustion chamber during DFSO mode, the combustion chamber cools down over time, such that when DFSO mode is terminated, the temperature in the combustion chamber is typically below the regular operating temperature of the internal combustion engine.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird der Verbrennungsmotor (erneut) in einem Verbrennungsmodus betrieben. Im Unterschied zum regulären Verbrennungsmodus mit regulärem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung wird hierbei jedoch der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben. Späterer Zeitpunkt bedeutet, dass sich der Kolben weiter in der Abwärtsbewegung befindet, d. h. im Vergleich zum regulären Zeitpunkt weiter vom oberen Totpunkt und folglich auch weiter von der im Zylinderkopf angeordneten Kraftstoffeinspritzeinrichtung entfernt ist. Der spätere Zeitpunkt kann beispielsweise einem Kurbelwinkel zwischen 260 °KW und 250 °KW entsprechen.In a further method step, the internal combustion engine is (again) operated in a combustion mode. However, unlike the regular combustion mode in which the fuel injection timing is regular, the fuel injection timing is shifted to a later timing. Later point in time means that the piston is further in the downward movement, i. H. compared to the regular point in time, is further away from top dead center and consequently also further away from the fuel injection device arranged in the cylinder head. The later point in time can correspond, for example, to a crank angle between 260° CA and 250° CA.

Nach einer gewissen Zeitdauer, z. B. in Abhängigkeit der Temperatur im Verbrennungsraum, kann anschließend zum regulären Verbrennungsmodus zurückgekehrt werden, d. h. der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung wird wieder auf den regulären Zeitpunkt verschoben.After a certain period of time, e.g. B. depending on the temperature in the combustion chamber, can then be returned to the regular combustion mode, i. H. the fuel injection timing is shifted back to the regular timing.

Ein Grundgedanke der Erfindung besteht also darin, den Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, engl. start of injection (SOI), nach Beenden des DFSO-Modus auf einen späteren Zeitpunkt zu verschieben, z. B. bis eine vorgebbare Temperatur im Verbrennungsraum (wieder) erreicht ist. Dadurch erfolgt die Kraftstoffeinspritzung zu einem Zeitpunkt, zu dem der Kolben und folglich auch die Kolbenoberfläche weiter von der Kraftstoffeinspritzeinrichtung entfernt sind.A basic idea of the invention is therefore the timing of the fuel injection, engl. start of injection (SOI) after exiting DFSO mode to a later point in time, e.g. B. until a predetermined temperature in the combustion chamber (again) is reached. As a result, the fuel injection takes place at a time when the piston and consequently also the piston surface are further away from the fuel injector.

Sollte der Verbrennungsmotor als Schichtlademotor ausgebildet sein bzw. im Schichtlademodus betrieben werden, wird der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf einen Zeitpunkt kurz vor dem Zündzeitpunkt mit Erreichen des oberen Totpunkts verschoben. Die dabei benötigte Kraftstoffmenge sollte sehr klein sein, da ansonsten eine ungewollte Kolbenbenetzung stattfinden kann, woraus Partikelbildung resultieren kann.If the internal combustion engine is designed as a stratified charge engine or is operated in stratified charge mode, the point in time of the fuel injection is shifted to a point in time shortly before the ignition point when top dead center is reached. The amount of fuel required for this should be very small, as otherwise unwanted wetting of the piston can occur, which can result in the formation of particles.

Folglich kann ein Kontakt des zumindest teilweise flüssigen Kraftstoffs mit der Kolbenoberfläche verringert oder sogar vermieden werden, so dass die Partikelbildung reduziert wird. Die mit der Partikelbildung einhergehenden negativen Auswirkungen auf die Schadstoffemission des Verbrennungsmotors sowie die Abgasnachbehandlungseinrichtungen im Abgasstrang des Verbrennungsmotors können ebenfalls verringert werden. Consequently, contact of the at least partially liquid fuel with the piston surface can be reduced or even avoided, so that particle formation is reduced. The negative effects associated with particle formation on the pollutant emissions of the internal combustion engine and the exhaust gas after-treatment devices in the exhaust system of the internal combustion engine can also be reduced.

Im Ergebnis können mittels des vorgeschlagenen Verfahrens die Emission von Schadstoffen verringert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden. Weiterhin kann die Lebensdauer des Verbrennungsmotors sowie der Abgasnachbehandlungseinrichtungen verlängert werden.As a result, the emission of pollutants can be reduced and the fuel consumption can be lowered by means of the proposed method. Furthermore, the service life of the internal combustion engine and the exhaust gas aftertreatment devices can be extended.

Das Verfahren kann computerimplementiert ausgeführt werden, d. h. mindestens ein Verfahrensschritt, bevorzugt mehrere oder alle Verfahrensschritte, können unter Verwendung eines Computerprogramms ausgeführt werden.The method can be carried out in a computer-implemented manner, i. H. at least one method step, preferably several or all method steps, can be carried out using a computer program.

Gemäß verschiedenen Ausführungsvarianten kann der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung bis zum Erreichen einer vorgebbaren Temperatur in einem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors auf den späteren Zeitpunkt und bei Erreichen der vorgebbaren Temperatur auf den regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung verschoben werden.According to various embodiment variants, the time of the fuel injection can be postponed to a later time until a predefinable temperature is reached in a combustion chamber of the internal combustion engine, and when the predefinable temperature is reached to the regular time of the fuel injection.

Die vorgebbare Temperatur kann beispielsweise der regulären Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors entsprechen, also derjenigen Temperatur oder einer Temperatur in demjenigen Temperaturbereich, die bzw. der für den Betrieb des Verbrennungsmotors optimal ist. Eine konkrete Temperatur ist von der konkreten Ausgestaltung des Verbrennungsmotors abhängig und kann u. a. Parameter wie Verdichtungsverhältnis, Hub, Bohrung, Betriebszustand der Kolbenkühlung (an/aus), Kolbenmaterialzusammensetzung berücksichtigen.The predefinable temperature can correspond, for example, to the regular operating temperature of the internal combustion engine, ie that temperature or a temperature in that temperature range which is optimal for the operation of the internal combustion engine. A specific temperature depends on the specific design of the internal combustion engine and can u. Consider parameters such as compression ratio, stroke, bore, operating condition of piston cooling (on/off), piston material composition.

Dadurch kann ein zeitlich umfangreicher Betrieb des Verbrennungsmotors im regulären Verbrennungsmodus ermöglicht werden, so dass die mit dem regulären Verbrennungsbetrieb verbundenen Vorteile im größtmöglichen Umfang realisierbar sind. Beispielsweise kann im regulären Verbrennungsmodus die Homogenisierungszeit im Brennraum für die Durchmischung von Kraftstoff und Luft möglichst lang sein, um eine bessere Verbrennung des Kraftstoffs zu erreichen.This allows the internal combustion engine to be operated in the regular combustion mode over a long period of time, so that the advantages associated with regular combustion operation can be realized to the greatest possible extent. For example, in the regular combustion mode, the homogenization time in the combustion chamber for mixing fuel and air can be as long as possible in order to achieve better combustion of the fuel.

Das Erreichen der vorgebbaren Temperatur kann beispielsweise basierend auf einer Zeitdauer des DFSO-Modus ermittelt werden.Reaching the specifiable temperature can be determined, for example, based on a period of time in the DFSO mode.

Mit anderen Worten kann das Erreichen der vorgebbaren Temperatur anhand der Zeitdauer des DFSO-Modus abgeschätzt werden. Mit zunehmender Zeitdauer des DFSO-Modus nimmt auch die Zeitdauer bis zum Erreichen der vorgebbaren Temperatur zu, da die Temperatur im Verbrennungsraum mit zunehmender Zeitdauer des DFSO-Modus sinkt und folglich eine längere Zeitdauer im Verbrennungsmodus bis zum Erreichen der vorgebbaren Temperatur benötigt wird.In other words, reaching the specifiable temperature can be estimated based on the duration of the DFSO mode. As the time in the DFSO mode increases, the time it takes for the predefinable temperature to be reached also increases, since the temperature in the combustion chamber falls as the time in the DFSO mode increases, and consequently a longer time is required in the combustion mode to reach the predefinable temperature.

Die Zeitdauer des DFSO-Modus kann beispielsweise basierend auf der Anzahl der Arbeitsspiele und/oder der Drehzahl ermittelt werden.The duration of the DFSO mode can be determined based on the number of work cycles and/or the speed, for example.

Gemäß weiteren Ausführungsvarianten kann der spätere Zeitpunkt in Abhängigkeit der Zeitdauer des DFSO-Modus und/oder der Temperatur im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors bei Beenden des DFSO-Modus festgelegt werden.According to further embodiment variants, the later point in time can be defined as a function of the duration of the DFSO mode and/or the temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine when the DFSO mode ends.

Da die Temperatur im Verbrennungsraum mit zunehmender Zeitdauer des DFSO-Modus abnimmt, kann eine Festlegung des späteren Zeitpunkts in Abhängigkeit der Zeitdauer des DFSO-Modus einerseits ermöglichen, dass der spätere Zeitpunkt möglichst gering vom regulären Zeitpunkt abweicht, andererseits der spätere Zeitpunkt jedoch ausreichend spät gewählt wird, um einen Kontakt des Kraftstoffs mit der Kolbenoberfläche und die damit einhergehende Partikelbildung weitestgehend zu verhindern. Bei einem längeren DFSO-Modus kann also ein noch späterer späterer Zeitpunkt gewählt werden als bei einem kürzeren DFSO-Modus.Since the temperature in the combustion chamber decreases as the duration of the DFSO mode increases, determining the later point in time as a function of the duration of the DFSO mode can on the one hand allow the later point in time to deviate as little as possible from the regular point in time, and on the other hand the later point in time can be selected sufficiently late in order to prevent the fuel from coming into contact with the piston surface and the associated formation of particles as far as possible. In the case of a longer DFSO mode, an even later, later point in time can therefore be selected than in the case of a shorter DFSO mode.

Alternativ oder zusätzlich zur Zeitdauer des DFSO-Modus kann der spätere Zeitpunkt unter Berücksichtigung der Temperatur im Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors bei Beenden des DFSO-Modus, z. B. der Temperatur der Oberfläche eines Kolbens des Verbrennungsmotors, festgelegt werden. Alternatively or in addition to the duration of the DFSO mode, the later point in time, taking into account the temperature in the combustion chamber of the internal combustion engine when the DFSO mode ends, e.g. B. the temperature of the surface of a piston of the internal combustion engine.

Auch dadurch kann erreicht werden, dass der spätere Zeitpunkt möglichst wenig vom regulären Zeitpunkt abweicht, aber dennoch eine Partikelbildung weitestgehend verhindert werden kann.It can also be achieved in this way that the later point in time deviates as little as possible from the regular point in time, but particle formation can still be largely prevented.

Optional kann vorgesehen sein, dass der spätere Zeitpunkt in Abhängigkeit der Zeitdauer des DFSO-Modus und/oder der Temperatur im Verbrennungsraum variiert wird.Provision can optionally be made for the later point in time to be varied as a function of the duration of the DFSO mode and/or the temperature in the combustion chamber.

Mit anderen Worten besteht die Möglichkeit nicht nur einen bestimmten späteren Zeitpunkt und diesen optional in Abhängigkeit der Zeitdauer des DFSO-Modus und/oder der Temperatur im Verbrennungsraum festzulegen, sondern der spätere Zeitpunkt kann auch während des Verfahrens variiert und dadurch an die sich ändernden Temperaturverhältnisse angepasst werden. Beispielsweise kann nach Beenden des DFSO-Modus zunächst ein später späterer Zeitpunkt festgelegt werden. Mit zunehmender Zeitdauer des Verbrennungsmodus kann der spätere Zeitpunkt wieder nach vorn in Richtung des regulären Zeitpunkts verschoben werden bis der reguläre Zeitpunkt wieder erreicht wird.In other words, it is not only possible to set a specific later point in time and this optionally depending on the duration of the DFSO mode and/or the temperature in the combustion chamber, but the later point in time can also be varied during the process and thus adapted to the changing temperature conditions become. For example, after the end of the DFSO mode, a later later time can first be specified. As the duration of the combustion mode increases, the later point in time can be shifted forward again in the direction of the regular point in time until the regular point in time is reached again.

Dadurch können abrupte Änderungen des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung vermieden werden. Durch graduelle Anpassung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung an die sich ändernden Temperaturverhältnisse im Verbrennungsraum können Motorleistung und Partikelbildung gleichzeitig verbessert werden.As a result, abrupt changes in fuel injection timing can be avoided. By gradually adapting the fuel injection timing to the changing temperature conditions in the combustion chamber, engine performance and particle formation can be improved at the same time.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuereinheit zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors. Die Steuereinheit ist dazu ausgebildet, Steuersignale zu generieren und an eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung auszugeben, wobei die Steuersignale ein Verschieben eines Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt im Vergleich zu einem regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung bewirken, nachdem, bevorzugt unmittelbar nachdem, ein Betreiben des Verbrennungsmotors in einem DFSO-Modus beendet wird. A further aspect of the invention relates to a control unit for controlling fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine. The control unit is designed to generate control signals and to output them to a fuel injection device, the control signals shifting a point in time of the fuel injection to a later point in time compared to a regular point in time of the force bring about fuel injection after, preferably immediately after, operation of the internal combustion engine in a DFSO mode has ended.

Mittels der Steuereinheit können beispielsweise die vorstehend beschriebenen Verfahrensschritte des Verfahrens zum Verringern einer Partikelbildung in einem Verbrennungsmotor gesteuert werden. Ausführungsvarianten des Verfahrens können ebenfalls mittels der Steuereinheit entsprechend umgesetzt werden. Insofern dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des Verfahrens auch zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Steuereinheit. Die Vorteile des Verfahrens sind mit der Steuereinheit entsprechend verbunden.The control unit can be used, for example, to control the above-described method steps of the method for reducing particle formation in an internal combustion engine. Variants of the method can also be implemented accordingly by means of the control unit. In this respect, the above explanations for explaining the method also serve to describe the control unit according to the invention. The advantages of the method are associated with the control unit accordingly.

Die Steuereinheit kann Eingangsdaten, z. B. von Sensoren, empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten basierend auf Anweisungen oder einem in der Steuereinheit programmiertem Code entsprechend einer oder mehrerer Routinen auslösen. Die Steuereinheit kann hardware- und/oder softwaremäßig realisiert sein und physisch ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Insbesondere kann die Steuereinheit Teil einer Steuerung des Verbrennungsmotors sein oder in diese integriert sein. In einer typischen Ausgestaltung fungiert die Motorsteuerung eines Kraftfahrzeugs als Steuereinheit.The control unit can input data, e.g. from sensors, which process input data and trigger actuators in response to the processed input data based on instructions or code programmed into the controller according to one or more routines. The control unit can be realized in terms of hardware and/or software and can be designed physically in one or more parts. In particular, the control unit can be part of a controller for the internal combustion engine or can be integrated into it. In a typical embodiment, the engine control of a motor vehicle functions as a control unit.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor. Der Verbrennungsmotor weist einen Verbrennungsraum, eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum und eine Steuereinheit gemäß vorstehender Beschreibung auf. Daneben kann der Verbrennungsmotor übliche weitere Bauteile, z. B. Einlassventile, Auslassventile, eine Zündeinrichtung, etc. aufweisen.Another aspect of the invention relates to an internal combustion engine. The internal combustion engine has a combustion chamber, a fuel injection device for injecting fuel into the combustion chamber and a control unit as described above. In addition, the internal combustion engine can have other usual components, e.g. B. intake valves, exhaust valves, an ignition device, etc. have.

Insofern dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des Verfahrens und der Steuereinheit auch zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors. Die Vorteile des Verfahrens und der Steuereinheit sind mit dem Verbrennungsmotor entsprechend verbunden.In this respect, the above explanations for explaining the method and the control unit also serve to describe the internal combustion engine according to the invention. The advantages of the method and the control unit are associated with the internal combustion engine accordingly.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor gemäß vorstehender Beschreibung. Insofern dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des Verbrennungsmotors sowie des Verfahrens und der Steuereinheit auch zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.A further aspect of the invention relates to a motor vehicle with an internal combustion engine as described above. In this respect, the above statements serve to explain the internal combustion engine and the method and the control unit and also to describe the motor vehicle according to the invention.

Die Vorteile des Verbrennungsmotors sowie des Verfahrens und der Steuereinheit sind mit dem Kraftfahrzeug entsprechend verbunden. Darüber hinaus wirkt sich die Erfindung bei einem Kraftfahrzeug besonders vorteilhaft aus, da sie die Einhaltung strenger gesetzlicher Vorgaben hinsichtlich der zulässigen Emission von Luftschadstoffen ermöglicht.The advantages of the internal combustion engine and the method and the control unit are associated with the motor vehicle accordingly. In addition, the invention has a particularly advantageous effect in a motor vehicle, since it enables compliance with strict legal requirements with regard to the permissible emission of air pollutants.

Unter einem Kraftfahrzeug ist ein durch einen Motor antreibbares Fahrzeug, z. B. ein Land-, Luft- oder Wasserfahrzeug, zu verstehen. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise als Personenkraftwagen ausgebildet sein.A motor vehicle is a motor-driven vehicle, e.g. B. a land, air or water vehicle to understand. The motor vehicle can be designed as a passenger car, for example.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Computerprogramm umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Verbrennungsmotor oder ein Kraftfahrzeug gemäß vorstehender Beschreibung ein Verfahren gemäß vorstehender Beschreibung ausführt.A further aspect of the invention relates to a computer program comprising instructions which cause an internal combustion engine or a motor vehicle as described above to execute a method as described above.

Unter einem Computerprogramm kann ein auf einem geeigneten Medium speicherbarer und/oder über ein geeignetes Medium abrufbarer Programmcode verstanden werden. Zum Speichern des Programmcodes kann jedes zum Speichern von Software geeignete Medium, beispielsweise ein in einem Steuergerät verbauter nichtflüchtiger Speicher, eine DVD, ein USB-Stick, eine Flashcard oder dergleichen, Verwendung finden. Das Abrufen des Programmcodes kann beispielsweise über das Internet oder ein Intranet erfolgen oder über ein anderes geeignetes drahtloses oder kabelgebundenes Netzwerk.A computer program can be understood as meaning a program code that can be stored on a suitable medium and/or can be called up via a suitable medium. Any medium suitable for storing software, for example a non-volatile memory installed in a control unit, a DVD, a USB stick, a flash card or the like, can be used to store the program code. The program code can be retrieved, for example, via the Internet or an intranet or via another suitable wireless or wired network.

Insofern dienen die obigen Ausführungen zur Erläuterung des Verbrennungsmotors, des Kraftfahrzeugs sowie des Verfahrens auch zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Computerprogramms. Die Vorteile des Verbrennungsmotors, des Kraftfahrzeugs sowie des Verfahrens sind mit dem Computerprogramm entsprechend verbunden.In this respect, the above statements serve to explain the internal combustion engine, the motor vehicle and the method, and also to describe the computer program according to the invention. The advantages of the internal combustion engine, the motor vehicle and the method are associated with the computer program accordingly.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Abbildungen und der zugehörigen Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 ein Ablaufschema eines beispielhaften Verfahrens zum Verringern der Partikelbildung;
  • 2a eine schematische Darstellung eines Verbrennungsraums im regulären Verbrennungsmodus;
  • 2b eine schematische Darstellung des Verbrennungsraums im regulären Verbrennungsmodus nach Beenden eines DFSO-Modus gemäß dem Stand der Technik;
  • 2c eine schematische Darstellung des Verbrennungsraums im Verbrennungsmodus mit späterem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung nach Beenden eines DFSO-Modus;
  • 3 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Kraftfahrzeugs.
The invention is explained in more detail below with reference to the figures and the associated description. Show it:
  • 1 a flowchart of an exemplary method for reducing particulate formation;
  • 2a a schematic representation of a combustion chamber in the regular combustion mode;
  • 2 B a schematic representation of the combustion chamber in the regular combustion mode after ending a DFSO mode according to the prior art;
  • 2c a schematic representation of the combustion chamber in combustion mode with later timing of fuel injection after exiting a DFSO mode;
  • 3 a schematic representation of an exemplary motor vehicle.

1 zeigt ein Ablaufschema eines beispielhaften Verfahrens 100 mit den Verfahrensschritten S1 bis S5. Das Verfahren 100 dient der Verringerung der Partikelbildung in einem Verbrennungsmotor 1, z. B. in einem Verbrennungsmotor 1 eines Kraftfahrzeugs 200. 1 shows a flow chart of an exemplary method 100 with the method steps S1 to S5. The method 100 is used to reduce particle formation in an internal combustion engine 1, z. B. in an internal combustion engine 1 of a motor vehicle 200.

Nach dem Start des Verfahrens 100 wird der Verbrennungsmotor 1 im Schritt S1 zunächst im regulären Verbrennungsmodus, d. h. mit regulären Betriebsparametern, z. B. regulärem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung und bei regulärer Betriebstemperatur, betrieben. Ist der Verbrennungsmotor 1 als Viertaktmotor ausgebildet, so umfasst der reguläre Verbrennungsmodus vier Takte, bei denen sich der Kolben 5 im aus Zylinderkopf 3 und Zylinderwandung 4 gebildeten Zylinder zwischen oberem Totpunkt OT und unterem Totpunkt auf und ab bewegt. Über die mit dem Kolben 5 verbundene Kolbenstange 7 wird diese Bewegung auf die Kurbelwelle übertragen.After the start of method 100, internal combustion engine 1 is first operated in regular combustion mode, ie. H. with regular operating parameters, e.g. B. regular time of fuel injection and at regular operating temperature operated. If the internal combustion engine 1 is designed as a four-stroke engine, the regular combustion mode comprises four strokes in which the piston 5 in the cylinder formed by the cylinder head 3 and the cylinder wall 4 moves up and down between top dead center OT and bottom dead center. This movement is transmitted to the crankshaft via the piston rod 7 connected to the piston 5 .

Bei den vier Takten handelt es sich um den Ansaugtakt, den Verdichtungstakt, den Arbeitstakt und den Ausstoßtakt, wobei die Kraftstoffeinspritzung während des Ansaugtakts direkt in den Verbrennungsraum 2 erfolgt, also während sich der Kolben vom oberen Totpunkt OT zum unteren Totpunkt bewegt. Die Kraftstoffeinspritzung beginnt dabei bei einem Kurbelwinkel von ca. 290 °KW, d. h. der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung ist 290 °KW. Der Kraftstoff 12 wird in flüssiger Form in eingespritzt und bildet eine Kraftstoffwolke im Verbrennungsraum 1 aus.The four strokes are the intake stroke, the compression stroke, the power stroke and the exhaust stroke, with fuel injection taking place directly into the combustion chamber 2 during the intake stroke, i.e. while the piston is moving from top dead center to bottom dead center. The fuel injection begins at a crank angle of approx. 290 °CA, i. H. fuel injection timing is 290° CA. The fuel 12 is injected in liquid form and forms a fuel cloud in the combustion chamber 1 .

Im sich anschließenden Verfahrensschritt S2 wird der Verbrennungsmotor 1 im DFSO-Modus betrieben, d. h. unter Schubabschaltung, also ohne Kraftstoffzufuhr. Dies kann beispielsweise beim Bergabfahren der Fall sein. Während des DFSO-Modus kühlt sich der Verbrennungsraum 1 ab, da weiterhin Luft durch den Verbrennungsraum 1 gepumpt wird und auch die Motorkühlung weiterhin aktiv ist.In the subsequent method step S2, the internal combustion engine 1 is operated in the DFSO mode, i. H. under fuel cut-off, i.e. without fuel supply. This can be the case, for example, when driving downhill. During DFSO mode, combustion chamber 1 cools down as air continues to be pumped through combustion chamber 1 and engine cooling is also still active.

Im Verfahrensschritt S3 wird der DFSO-Modus beendet, beispielsweise basierend auf einer Motorleistungsanforderung durch Betätigung des Fahrpedals.In method step S3, the DFSO mode is terminated, for example based on an engine power requirement by actuating the accelerator pedal.

Im Verfahrensschritt S4 wird der Verbrennungsmotor 1 erneut in einem Verbrennungsmodus betrieben. Im Unterschied zum regulären Verbrennungsmodus wird hierbei jedoch der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben. Mit anderen Worten beginnt die Kraftstoffeinspritzung nicht mehr bei ca. 290 °KW, sondern bei einem Kurbelwinkel zwischen beispielsweise 260 °KW und 250 °KW.In method step S4, internal combustion engine 1 is again operated in a combustion mode. In contrast to the regular combustion mode, however, the fuel injection timing is shifted to a later timing. In other words, the fuel injection no longer begins at approximately 290° CA, but at a crank angle between, for example, 260° CA and 250° CA.

Da sich in diesem modifizierten Verbrennungsbetrieb aufgrund der Abkühlung während des DFSO-Modus die Kraftstoffwolke weiter in den Verbrennungsraum 2 ausbildet, also weiter in Richtung Kolben 5 vordringt, würde es ohne Anpassung des Einspritzzeitpunkts zu einem Kontakt von Kraftstoff 12 und der Oberfläche des Kolben 6 kommen. Dies würde eine unerwünschte Partikelbildung verursachen.Since the fuel cloud forms further into the combustion chamber 2 in this modified combustion mode due to the cooling during the DFSO mode, i.e. advances further in the direction of the piston 5, there would be contact between the fuel 12 and the surface of the piston 6 if the injection timing were not adjusted . This would cause unwanted particle formation.

Um die Partikelbildung weitgehend zu verhindern, wird daher der Einspritzzeitpunkt auf einen späteren Zeitpunkt verschoben, bei dem sich der Kolben 5 vom oberen Totpunkt OT betrachtet weiter in der Abwärtsbewegung befindet, so dass mehr Raum für die Ausbreitung der Kraftstoffwolke geschaffen wird.In order to largely prevent the formation of particles, the injection timing is therefore shifted to a later point in time at which the piston 5 is still moving downwards as viewed from the top dead center TDC, so that more space is created for the spread of the fuel cloud.

Der Verbrennungsmotor 1 wird in diesem modifizierten Verbrennungsmodus mit späterem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung solange Betrieben, bis eine vorgebbare Temperatur, z. B. die reguläre Betriebstemperatur, wieder erreicht ist. Dabei kann das Erreichen dieser Temperatur anhand der Zeitdauer des DFSO-Modus im Verfahrensschritt S2 abgeschätzt werden. Dauert der DFSO-Modus lang, so ist mit einer entsprechend starken Abkühlung und folglich einer langen Zeitdauer bis zum Erreichen der vorgebbaren Temperatur zu rechnen.The internal combustion engine 1 is operated in this modified combustion mode with a later point in time for the fuel injection until a predetermined temperature, e.g. B. the regular operating temperature is reached again. Reaching this temperature can be estimated based on the duration of the DFSO mode in method step S2. If the DFSO mode lasts for a long time, a correspondingly strong cooling and consequently a long time until the predefinable temperature is reached is to be expected.

Optional besteht die Möglichkeit, den späteren Zeitpunkt, also den Kurbelwinkel zu Beginn der Kraftstoffeinspritzung, in Abhängigkeit der Dauer des DFSO-Modus festzulegen, da mit zunehmender Dauer des DFSO-Modus und damit zunehmender Abkühlung der Abstand zwischen Kraftstoffeinspritzeinrichtung und Oberfläche des Kolben 6 größer sein sollte, um einen Kontakt des flüssigen Kraftstoffs mit der Oberfläche 6 und die damit einhergehende Partikelbildung zu vermeiden.There is the option of specifying the later point in time, i.e. the crank angle at the start of fuel injection, as a function of the duration of the DFSO mode, since the longer the DFSO mode lasts and thus the greater the cooling, the greater the distance between the fuel injection device and the surface of the piston 6 should, in order to avoid contact of the liquid fuel with the surface 6 and the associated formation of particles.

Im Verfahrensschritt S5 wird der Verbrennungsmotor 1 anschließend erneut im regulären Verbrennungsmodus wie zu Verfahrensschritt S1 erläutert betrieben. Der Wechsel vom modifizierten Verbrennungsmodus zum regulären Verbrennungsmodus, also von Verfahrensschritt S4 zu Verfahrensschritt S5, kann mit Erreichen der vorgebbaren Temperatur erfolgen. Damit endet das Verfahren 100.In method step S5, internal combustion engine 1 is then operated again in the regular combustion mode, as explained for method step S1. The change from the modified combustion mode to the regular combustion mode, ie from method step S4 to method step S5, can take place when the predefinable temperature is reached. This ends the method 100.

Die 2a bis 2c zeigen den Verbrennungsraum 2 in verschiedenen Betriebsmodi des Verbrennungsmotors 1 schematisch.The 2a until 2c show the combustion chamber 2 in different operating modes of the internal combustion engine 1 schematically.

2a zeigt den Verbrennungsraum 2 im regulären Verbrennungsmodus, wie er beispielsweise in den vorstehend erläuterten Verfahrensschritten S1 und S5 durchgeführt werden kann. Der Verbrennungsraum 2 ist dabei dasjenige Volumen, das vom Zylinderkopf 3, der Zylinderwandung 4 und dem Kolben 5 eingeschlossen wird. Der Kolben weist eine in Richtung des Zylinderkopfs 3 gerichtete Oberfläche 6 auf und ist über die Kolbenstange 7 mit der Kurbelwelle (nicht dargestellt) verbunden. 2a shows the combustion chamber 2 in the regular combustion mode, as can be carried out, for example, in the method steps S1 and S5 explained above. The combustion chamber 2 is that volume which is enclosed by the cylinder head 3, the cylinder wall 4 and the piston 5. The piston has a directed in the direction of the cylinder head 3 upper surface 6 and is connected to the crankshaft (not shown) via the piston rod 7 .

Im Zylinderkopf 3 sind ein Einlassventil 8 sowie ein Auslassventil 9 angeordnet, um Zuluft zum Verbrennungsraum 2 zuführen und Verbrennungsgase aus dem Verbrennungsraum 2 abführen zu können. Außerdem ist die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 im Zylinderkopf 3 angeordnet, mittels derer Kraftstoff 12 unter Ausbildung einer Kraftstoffwolke in den Verbrennungsraum 2 eingespritzt werden kann. Ebenfalls im Zylinderkopf 3 angeordnet ist eine Zündkerze 10 zur Zündung des sich im Verbrennungsraum 2 ausbildenden Luft-Kraftstoff-Gemischs. Während des Verbrennungsvorgangs führt die Kolben 5 die vorstehend beschriebene Auf- und Abwärtsbewegung durch.An inlet valve 8 and an outlet valve 9 are arranged in the cylinder head 3 in order to be able to supply air to the combustion chamber 2 and to discharge combustion gases from the combustion chamber 2 . In addition, the fuel injection device 11 is arranged in the cylinder head 3, by means of which fuel 12 can be injected into the combustion chamber 2, forming a fuel cloud. Also arranged in the cylinder head 3 is a spark plug 10 for igniting the air-fuel mixture forming in the combustion chamber 2 . During the combustion process, the piston 5 performs the up and down movement described above.

Im regulären Verbrennungsmodus herrscht im Verbrennungsraum 2 die reguläre Betriebstemperatur, d. h. der Verbrennungsraum 2 ist vergleichsweise warm. Folglich kommt es nach Einspritzung des Kraftstoffs 12 zu einer schnellen Verdampfung des Kraftstoffs 12 und die sich aus flüssigem Kraftstoff 12 bildende Kraftstoffwolke kann sich nicht weit in den Verbrennungsraum 2 hinein ausbreiten. Ein Kontakt des flüssigen Kraftstoffs 12 mit der Oberfläche des Kolbens 6 kann vermieden werden. In the regular combustion mode, the combustion chamber 2 is at the regular operating temperature, i. H. the combustion chamber 2 is comparatively warm. Consequently, after the fuel 12 has been injected, the fuel 12 evaporates quickly and the fuel cloud formed from liquid fuel 12 cannot spread far into the combustion chamber 2 . Contact of the liquid fuel 12 with the surface of the piston 6 can be avoided.

2b zeigt den Verbrennungsraum 2 nach Beenden des DSFO-Modus gemäß dem Stand der Technik. Durch Abkühlung des Verbrennungsraums 2 während des DFSO-Modus verdampft der Kraftstoff 12 nach seiner Einspritzung weniger schnell und die sich ausbildende Kraftstoffwolke kann sich weiter in den Verbrennungsraum 2 hinein ausbreiten. Dadurch kommt es zu einem unerwünschten Kontakt des flüssigen Kraftstoffs 12 mit der Oberfläche des Kolbens 6 und folglich zur Partikelbildung. 2 B shows the combustion chamber 2 after exiting the DSFO mode according to the prior art. By cooling down the combustion chamber 2 during the DFSO mode, the fuel 12 evaporates less quickly after its injection and the fuel cloud that forms can spread further into the combustion chamber 2 . This results in undesired contact of the liquid fuel 12 with the surface of the piston 6 and consequently in the formation of particles.

2c zeigt den Verbrennungsraum 2 nach Beenden des DFSO-Modus gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Um einen Kontakt des flüssigen Kraftstoff 12 mit der Oberfläche des Kolbens 6 zu verhindern, erfolgt die Kraftstoffeinspritzung im modifizierten Verbrennungsmodus zu einem späteren Zeitpunkt, nämlich zu einem Zeitpunkt, an dem der Kolben 6 weiter vom oberen Totpunkt OT entfernt ist. 2c shows the combustion chamber 2 after the end of the DFSO mode according to the method according to the invention. In the modified combustion mode, in order to prevent the liquid fuel 12 from contacting the surface of the piston 6, the fuel injection is carried out at a later timing, namely at a timing when the piston 6 is farther from the top dead center TDC.

In 3 ist ein beispielhaftes Kraftfahrzeug 200, welches als Personenkraftwagen ausgebildet ist, schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 200 weist einen Verbrennungsmotor 1 auf, der im Ausführungsbeispiel als benzinbetriebener Viertaktmotor mit Direkteinspritzung des Benzins ausgebildet ist. Der Verbrennungsmotor 1 weist vier Zylinder auf, von denen in 3 lediglich der Verbrennungsraum 2 eines Zylinders schematisch dargestellt ist. Die Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Anzahl an Zylinder begrenzt und der Verbrennungsmotor 1 könnte beispielsweise auch sechs oder acht Zylinder aufweisen.In 3 an exemplary motor vehicle 200, which is designed as a passenger car, is shown schematically. Motor vehicle 200 has an internal combustion engine 1, which in the exemplary embodiment is designed as a gasoline-powered four-stroke engine with direct injection of the gasoline. The internal combustion engine 1 has four cylinders, of which 3 only the combustion chamber 2 of a cylinder is shown schematically. The invention is not limited to a specific number of cylinders, and the internal combustion engine 1 could also have six or eight cylinders, for example.

Dem Verbrennungsraum 2 ist eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 zugeordnet. Diese Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 dient der Einspritzung des Kraftstoffs 12 in den Verbrennungsraum 2. Die Einspritzung des Kraftstoffs 12 wird mittels Steuersignalen 14 gesteuert, die von der Steuereinheit 13 generiert und an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 ausgegeben werden. Hierfür stehen die Kraftstofffeinspritzeinrichtung 11 und die Steuereinheit 13 in einer signaltechnischen Wirkverbindung.A fuel injection device 11 is assigned to the combustion chamber 2 . This fuel injection device 11 serves to inject the fuel 12 into the combustion chamber 2 . The injection of the fuel 12 is controlled by means of control signals 14 which are generated by the control unit 13 and output to the fuel injection device 11 . For this purpose, the fine fuel injection device 11 and the control unit 13 are in an active signaling connection.

Die Steuersignale 14 bewirken ein Verschieben eines Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt im Vergleich zu einem regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung, nachdem ein Betreiben des Verbrennungsmotors 1 in einem DFSO-Modus beendet wurde. Mit anderen Worten ist die Steuereinheit 13 dazu ausgebildet, ein Beenden eines DFSO-Modus zu erkennen und nachfolgend Steuersignale 14 zu generieren und auszugeben, die eine Verschiebung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt bewirken. Der spätere Zeitpunkt kann dabei in Abhängigkeit der Dauer des DFSO-Modus festgelegt werden. Wird im Verbrennungsraum 2 die reguläre Betriebstemperatur wieder erreicht, werden Steuersignale 14 generiert und an die Kraftstoffeinspritzeinrichtung 11 ausgegeben, die eine Verschiebung des Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung auf den regulären Zeitpunkt bewirken.The control signals 14 cause a timing of fuel injection to be shifted to a later timing compared to a regular timing of fuel injection after operation of the internal combustion engine 1 in a DFSO mode has ended. In other words, the control unit 13 is designed to recognize the end of a DFSO mode and then to generate and output control signals 14 that cause the point in time of the fuel injection to be shifted to a later point in time. The later point in time can be defined depending on the duration of the DFSO mode. If the regular operating temperature is reached again in the combustion chamber 2, control signals 14 are generated and output to the fuel injection device 11, which bring about a shift in the point in time of the fuel injection to the regular point in time.

BezugszeichenlisteReference List

11
Verbrennungsmotorcombustion engine
22
Verbrennungsraumcombustion chamber
33
Zylinderkopfcylinder head
44
Zylinderwandungcylinder wall
55
KolbenPistons
66
Oberfläche des Kolbensurface of the flask
77
Kolbenstangepiston rod
88th
Einlassventilintake valve
99
Auslassventiloutlet valve
1010
Zündkerzespark plug
1111
Kraftstoffeinspritzeinrichtungfuel injector
1212
Kraftstofffuel
1313
Steuereinheitcontrol unit
1414
Steuersignal control signal
100100
VerfahrenProceedings
200200
Kraftfahrzeug motor vehicle
OTOT
oberer Totpunkt Top Dead Center
S1S1
Betreiben des Verbrennungsmotors im regulären VerbrennungsmodusOperating the internal combustion engine in the regular combustion mode
S2S2
Betreiben des Verbrennungsmotors in einem DFSO-Modusoperating the internal combustion engine in a DFSO mode
S3S3
Beenden des DFSO-ModusExit DFSO mode
S4S4
Betreiben des Verbrennungsmotors in einem Verbrennungsmodus mit späterem Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzungoperating the internal combustion engine in a combustion mode with retarded fuel injection timing
S5S5
Betreiben des Verbrennungsmotors im regulären VerbrennungsmodusOperating the internal combustion engine in the regular combustion mode

Claims (10)

Verfahren (100) zum Verringern einer Partikelbildung in einem Verbrennungsmotor (1), das Verfahren (100) die folgenden Schritte aufweisend: - S2: Betreiben des Verbrennungsmotors (1) in einem DFSO-Modus, - S3: Beenden des DFSO-Modus und - S4: Betreiben des Verbrennungsmotors (1) in einem Verbrennungsmodus, wobei der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung im Vergleich zu einem Verbrennungsmodus mit einem regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird.Method (100) for reducing particle formation in an internal combustion engine (1), the method (100) having the following steps: - S2: operating the internal combustion engine (1) in a DFSO mode, - S3: Exit DFSO mode and - S4: Operating the internal combustion engine (1) in a combustion mode in which the fuel injection timing is shifted to a later timing compared to a combustion mode with a regular fuel injection timing. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei der Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung bis zum Erreichen einer vorgebbaren Temperatur in einem Verbrennungsraum (2) des Verbrennungsmotors (1) auf den späteren Zeitpunkt verschoben wird und bei Erreichen der vorgebbaren Temperatur auf den regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung verschoben wird.Method (100) according to claim 1 , wherein the point in time of the fuel injection is shifted to the later point in time until a predeterminable temperature is reached in a combustion chamber (2) of the internal combustion engine (1) and when the predeterminable temperature is reached it is shifted to the regular point in time of the fuel injection. Verfahren (100) nach Anspruch 2, wobei das Erreichen der vorgebbaren Temperatur basierend auf einer Zeitdauer des DFSO-Modus ermittelt wird.Method (100) according to claim 2 , wherein reaching the predefinable temperature is determined based on a period of time of the DFSO mode. Verfahren (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die vorgebbare Temperatur einer regulären Betriebstemperatur des Verbrennungsmotors (1) entspricht.Method (100) according to claim 2 or 3 , wherein the predeterminable temperature corresponds to a regular operating temperature of the internal combustion engine (1). Verfahren (100) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der spätere Zeitpunkt in Abhängigkeit der Zeitdauer des DFSO-Modus und/oder der Temperatur im Verbrennungsraum (2) des Verbrennungsmotors (1) bei Beenden des DFSO-Modus festgelegt wird.Method (100) according to one of the preceding claims, wherein the later point in time is determined as a function of the duration of the DFSO mode and/or the temperature in the combustion chamber (2) of the internal combustion engine (1) when the DFSO mode ends. Verfahren (100) nach Anspruch 5, wobei der spätere Zeitpunkt in Abhängigkeit der Zeitdauer des DFSO-Modus und/oder der Temperatur im Verbrennungsraum (2) variiert wird.Method (100) according to claim 5 , the later point in time depending on the duration of the DFSO mode and/or the temperature in the combustion chamber (2) being varied. Steuereinheit (13) zur Steuerung einer Kraftstoffeinspritzung in einen Verbrennungsraum (2) eines Verbrennungsmotors (1), wobei die Steuereinheit (13) dazu ausgebildet ist, Steuersignale (14) zu generieren und an eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (11) auszugeben, wobei die Steuersignale (14) ein Verschieben eines Zeitpunkts der Kraftstoffeinspritzung auf einen späteren Zeitpunkt im Vergleich zu einem regulären Zeitpunkt der Kraftstoffeinspritzung bewirken, nachdem ein Betreiben des Verbrennungsmotors (1) in einem DFSO-Modus beendet wird.Control unit (13) for controlling fuel injection into a combustion chamber (2) of an internal combustion engine (1), the control unit (13) being designed to generate control signals (14) and to output them to a fuel injection device (11), the control signals (14 ) cause a fuel injection timing to be shifted to a later timing compared to a regular fuel injection timing after the internal combustion engine (1) stops operating in a DFSO mode. Verbrennungsmotor (1), aufweisend: - einen Verbrennungsraum (2), - eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (11) zur Einspritzung von Kraftstoff in den Verbrennungsraum (2) und - eine Steuereinheit (13) nach Anspruch 7.Internal combustion engine (1), comprising: - a combustion chamber (2), - a fuel injection device (11) for injecting fuel into the combustion chamber (2) and - a control unit (13). claim 7 . Kraftfahrzeug (200) mit einem Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 8.Motor vehicle (200) with an internal combustion engine (1). claim 8 . Computerprogramm, umfassend Befehle, die bewirken, dass ein Verbrennungsmotor (1) nach Anspruch 8 oder ein Kraftfahrzeug (200) nach Anspruch 9 ein Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 ausführt.Computer program comprising instructions that cause an internal combustion engine (1) to claim 8 or a motor vehicle (200). claim 9 a method (100) according to any one of Claims 1 until 6 executes
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