DE102022121521A1 - METHOD OF OPERATING A HYDROGEN COMBUSTION ENGINE - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors, mit den Schritten eines Erfassens (S101) eines Lastsprungs des Wasserstoff-Verbrennungsmotors; eines Berechnens (S102) einer Wassermenge auf Basis des Lastsprungs; und eines Zugebens (S103) der Wassermenge zu einem Wasserstoffverbrennungsgemisch, um einem kraftstoffreichen Betrieb des Wasserstoff-Verbrennungsmotors auszugleichen.Method for operating a hydrogen internal combustion engine, with the steps of detecting (S101) a sudden change in load of the hydrogen internal combustion engine; calculating (S102) an amount of water based on the load jump; and adding (S103) the amount of water to a hydrogen combustion mixture to compensate for fuel-rich operation of the hydrogen internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors und einen Wasserstoff-Verbrennungsmotor.The invention relates to a method for operating a hydrogen internal combustion engine and a hydrogen internal combustion engine.

In der heutigen Zeit wird es immer wichtiger fossile Treibstoffe, wie beispielsweise Benzin und Diesel gegen umweltfreundlichere Kraftstoffe auszutauschen. Dies wird in der Praxis bereits durch Biokraftstoffe wie beispielsweise Kraftstoffe, die mit Bioethanol versetzt sind, realisiert. Aber auch der Betrieb mit derartigen Biokraftstoffen kann den Ausstoß von Abgasen, wie beispielsweise CO2 nicht wesentlich reduzieren. Außerdem müssen manche Verbrennungsmotoren angepasst werden, um optimal mit dem neuen Kraftstoff zu arbeiten. Daher besteht immer stärkeres Interesse an Wasserstoff als Brennstoff in Kraftfahrzeugen. Die Verbrennung von Wasserstoff mit Sauerstoff liefert theoretisch nur Wasser als Abfallprodukt.Nowadays it is becoming more and more important to replace fossil fuels such as petrol and diesel with more environmentally friendly fuels. In practice, this is already being achieved with biofuels such as fuels that contain bioethanol. But even operation with such biofuels cannot significantly reduce the emission of exhaust gases such as CO 2 . In addition, some internal combustion engines have to be adapted to work optimally with the new fuel. Therefore, there is increasing interest in hydrogen as a fuel in automobiles. Theoretically, the combustion of hydrogen with oxygen only produces water as a waste product.

Wasserstoff zeigt aber im Vergleich zu anderen gasförmigen Kraftstoffen eine hohe Neigung zur klopfenden Verbrennung. Dies ist dadurch begründet, dass Wasserstoffmotoren aufgrund ihrer geringen Mindestzündenergie zu vorzeitigen Zündungen neigen. Da vorzeitige Zündungen die Verbrennung deutlich vorverlegen können, können Spitzendrücke ansteigen und die Klopfwahrscheinlichkeit und -stärke steigt. Ein so genannter „Mega Knock“ aufgrund von vorzeitigen Zündungen schränkt die Betriebsgrenzen ein und kann große Schäden an der Leistungseinheit verursachen.In comparison to other gaseous fuels, however, hydrogen has a high tendency towards knocking combustion. This is due to the fact that hydrogen engines tend to ignite prematurely due to their low minimum ignition energy. Because pre-ignition can significantly advance combustion, peak pressures can increase and the likelihood and severity of knock increases. A so-called "mega knock" due to pre-ignition restricts the operating limits and can cause major damage to the power unit.

Die Druckschrift US 2012/260886 A1 betrifft beispielsweise einen innengekühlten Kolbenverbrennungsmotor für herkömmliche Kraftstoffe.The pamphlet U.S. 2012/260886 A1 relates, for example, to an internally cooled piston internal combustion engine for conventional fuels.

Es ist die technische Aufgabe der Erfindung, die Emission von Stickoxiden eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors zu senken.It is the technical object of the invention to reduce the emission of nitrogen oxides from a hydrogen internal combustion engine.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors und umfasst die Schritte eines Erfassens eines Lastsprungs des Wasserstoff-Verbrennungsmotors; eines Berechnens einer Wassermenge auf Basis des Lastsprungs; und eines Zugebens der Wassermenge zu einem Wasserstoffverbrennungsgemisch, um einem kraftstoffreichen Betrieb des Wasserstoff-Verbrennungsmotors auszugleichen. Durch das gezielte Zugeben der Wassermenge bei einem Lastsprung wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Ausstoß von NOx-Emissionen verringert wird. Zudem können Anomalien bei der Verbrennung wie vorzeitige Zündungen und ein klopfbetrieb verhindert werden.The method according to the invention serves to operate a hydrogen internal combustion engine and comprises the steps of detecting a sudden change in load of the hydrogen internal combustion engine; calculating an amount of water based on the load jump; and adding the amount of water to a hydrogen combustion mixture to compensate for fuel-rich operation of the hydrogen internal combustion engine. By adding the amount of water in a targeted manner when there is a sudden change in load, the technical advantage is achieved, for example, that the emission of NO x emissions is reduced. In addition, abnormalities in combustion such as premature ignition and knocking can be prevented.

Die Wassermenge kann mittels physikalischer oder empirischer Modelle auf Basis eines vorhergesagten Motorverhaltens bestimmt werden. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die benötigte Wassermenge zum richtigen Zeitpunkt bereitgestellt wird. Durch die Verwendung physikalischer oder empirischer Modelle können genaue, zuverlässige und realitätsnahe Berechnungen durchgeführt werden. Anhand dieser kann auf eine einfache Weise die benötigte Wassermenge berechnet werden, so dass auch bereits im Voraus die Größe des benötigten Wassertanks festgelegt werden kann. Dadurch kann unnötige Platzverschwendung beim Konzipieren des Fahrzeugs vermieden werden und auch Gewicht eingespart werden. Ein weiterer technischer Vorteil ist, dass durch die genaue Bestimmung der Wassermenge auch die Effizienz des Motors erhöht wird, da weder zu viel noch zu wenig Wasser eingebracht wird.The amount of water can be determined using physical or empirical models based on predicted engine behavior. This achieves the technical advantage, for example, that the required amount of water is provided at the right time. Accurate, reliable and realistic calculations can be carried out by using physical or empirical models. Using this, the amount of water required can be easily calculated, so that the size of the required water tank can be determined in advance. Thereby, unnecessary waste of space in designing the vehicle can be avoided and weight can also be saved. Another technical advantage is that the exact determination of the amount of water also increases the efficiency of the engine, since neither too much nor too little water is introduced.

Vor dem Einspritzen von Wasser kann eine Wassermenge auf Basis eines Betriebszeitpunkts und/oder eines Emissionsziels festgelegt werden. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die benötigte Menge Wasser zum richtigen Zeitpunkt bereitsteht, um eingespritzt zu werden. Wenn zu wenig Wasser eingespritzt würde, oder wenn das Einspritzen zu spät oder zu früh erfolgt, kann der Klopfbetrieb nicht verhindert werden. Wenn zu viel Wasser eingespritzt wird, kann das Wasserstoffverbrennungsgemisch nicht mehr zünden, da es zu verdünnt ist.Before injecting water, an amount of water may be determined based on an operating timing and/or an emissions target. This achieves the technical advantage, for example, that the required amount of water is available at the right time to be injected. If too little water is injected, or if the injection is too late or too early, the knocking operation cannot be prevented. If too much water is injected, the hydrogen combustion mixture can no longer ignite because it is too diluted.

In einer technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird ein erwarteter Abfall des Lambda-Wertes beim Lastsprung berechnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass genaue Berechnungen der Wassermenge durchgeführt werden können.In a technically advantageous embodiment of the method, an expected drop in the lambda value when the load changes is calculated. This achieves the technical advantage, for example, that exact calculations of the amount of water can be carried out.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Wassermenge auf Basis des erwarteten Abfalls des Lambda-Wertes berechnet. In a further technically advantageous embodiment of the method, the amount of water is calculated on the basis of the expected drop in the lambda value.

Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Wassermenge genau bestimmt werden kann.This achieves the technical advantage, for example, that the amount of water can be precisely determined.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Wassermenge in die Brennkammer eingespritzt. Das Einspritzen kann über eine Direkteinspritzung erfolgen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die Verdampfung des Wassers direkt in der Brennkammer erfolgt, so dass das Wasserstoffverbrennungsgemisch gekühlt und verdünnt wird. Dadurch wird eine vorzeitige Zündung verhindert und auch der Ausstoß von NOx-Emissionen verringert.In a further technically advantageous embodiment of the method, the amount of water is injected into the combustion chamber. The injection can take place via a direct injection. This achieves the technical advantage, for example, that the evaporation of the water takes place directly in the combustion chamber, so that the hydrogen combustion mixture is cooled and diluted. This prevents premature ignition and also reduces NOx emissions.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Wassermenge dem Wasserstoffverbrennungsgemisch vor einem Eintreten in die Brennkammer zugeführt. Das Wasserstoffverbrennungsgemisch kann über einen Port-Injektor mit der Wassermenge versetzt werden. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass weniger Anschlüsse an der Brennkammer angebracht sein müssen. Dadurch werden die Druckfestigkeit und Stabilität der Brennkammer erhöht.In a further technically advantageous embodiment of the method, the quantity of water is supplied to the hydrogen combustion mixture before it enters the combustion chamber. The amount of water can be added to the hydrogen combustion mixture via a port injector. This achieves the technical advantage, for example, that fewer connections have to be attached to the combustion chamber. This increases the pressure resistance and stability of the combustion chamber.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt das Einspritzen der Wassermenge über einen Mehrloch-Injektor. Diese Einspritzung wird als Spray Targeting bezeichnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Wasser fein verteilt eingebracht wird und somit schneller verdampfen kann. Dadurch wird eine vorzeitige Zündung früh genug verhindert und auch der Ausstoß von NOx-Emissionen verringert.In a further technically advantageous embodiment of the method, the quantity of water is injected via a multi-hole injector. This injection is called spray targeting. This achieves the technical advantage, for example, that the water is introduced in finely divided form and can therefore evaporate more quickly. This prevents premature ignition early enough and also reduces NOx emissions.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Lambda-Grenze abgesenkt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine bessere Lastantwort erreicht wird.In a further technically advantageous embodiment of the method, the lambda limit is lowered. This achieves the technical advantage, for example, that a better load response is achieved.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Lastsprung auf Basis einer Drehmomentanforderung bestimmt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Lastsprung auf einfache Weise und mit kurzer Zeitverzögerung bestimmt werden kann.In a further technically advantageous embodiment of the method, the sudden change in load is determined on the basis of a torque requirement. This achieves the technical advantage, for example, that the sudden change in load can be determined in a simple manner and with a short time delay.

In einer weiteren technisch vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird die Wassermenge aus dem Abgas des Wasserstoff-Verbrennungsmotors zurückgewonnen. Durch das gezielte Zugeben der Wassermenge in das Wasserstoffverbrennungsgemisch enthalten auch die Abgase hohe Wasserkonzentrationen, die wiederum die Temperatur des Abgases senken. Ein hoher Wassergehalt und niedrige Abgastemperaturen machen die Rückgewinnung von Wasser aus dem Abgas praktikabel. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der Wassertank für die Wassereinspritzung klein gehalten werden kann. Platzeinsparungen sind bei Kraftfahrzeugen von Vorteil, da hierdurch auf eine einfache Weise zum einen der Stauraum eines Fahrzeugs erhöht werden kann und zum anderen auch das Gewicht geringgehalten wird.In a further technically advantageous embodiment of the method, the amount of water is recovered from the exhaust gas of the hydrogen internal combustion engine. By adding the amount of water to the hydrogen combustion mixture in a targeted manner, the exhaust gases also contain high water concentrations, which in turn lower the temperature of the exhaust gases. A high water content and low flue gas temperatures make the recovery of water from the flue gas viable. This achieves the technical advantage, for example, that the water tank for the water injection can be kept small. Saving space is advantageous in motor vehicles, since this allows the storage space of a vehicle to be increased in a simple manner and the weight is also kept low.

Der erfindungsgemäße Wasserstoff-Verbrennungsmotor, mit einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Lastsprungs des Wasserstoff-Verbrennungsmotors; einem elektronischen Steuergerät zum Berechnen einer Wassermenge auf Basis des Lastsprungs; und einer Zuführeinrichtung zum Zugeben der Wassermenge zu einem Wasserstoffverbrennungsgemisch, um einem kraftstoffreichen Betrieb des Wasserstoff-Verbrennungsmotors auszugleichen, erzielt die gleichen technischen Vorteile wie das Verfahren. Die Lastsprünge werden beispielsweise durch das Steuergerät erfasst.The hydrogen internal combustion engine according to the invention, with a detection device for detecting a load jump of the hydrogen internal combustion engine; an electronic control unit for calculating an amount of water based on the load jump; and a feed device for adding the quantity of water to a hydrogen combustion mixture in order to compensate for fuel-rich operation of the hydrogen internal combustion engine, achieves the same technical advantages as the method. The sudden changes in load are detected, for example, by the control unit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

  • 1 eine graphische Darstellung verschiedener Verbrennungsabläufe beim Betrieb eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Brennkammer eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors in zwei Ausführungsformen;
  • 3 ein Blockdiagram eines Verfahrens zum Betreiben eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors;
  • 4 eine graphische Darstellung des Einflusses einer zugegebenen Wassermenge auf verschiedene Betriebsparameter; und
  • 5 eine graphische Darstellung des Einflusses einer zugebenen Wassermenge auf weitere Betriebsparameter.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the following figures. show:
  • 1 a graphical representation of various combustion processes when operating a hydrogen internal combustion engine;
  • 2 a schematic representation of a combustion chamber of a hydrogen internal combustion engine in two embodiments;
  • 3 a block diagram of a method for operating a hydrogen internal combustion engine;
  • 4 a graphical representation of the influence of an added amount of water on various operating parameters; and
  • 5 a graphical representation of the influence of an added amount of water on other operating parameters.

1 zeigt eine graphische Darstellung verschiedener Verbrennungsabläufe beim Betrieb eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors. Hierbei ist der Zylinderdruck (Cylinder Pressure) dem Kurbelwinkel (Crank Angle) α gegenübergestellt. Der Kurbelwinkel α beschreibt den Winkel der Kurbelwelle im Verhältnis zum oberen Totpunkt des Kolbens. Als Verläufe sind der Verlauf 105 der regulären Verbrennung, der Verlauf 107 der klopfenden Verbrennung, der Verlauf 109 des sogenannten „Mega Knock“ und der Verlauf 111 der nichtklopfenden Verbrennung dargestellt, der aus einer frühzeitigen Zündung 111 resultiert. 1 shows a graphical representation of various combustion processes when operating a hydrogen internal combustion engine. Here, the cylinder pressure (Cylinder Pressure) is compared to the crank angle (Crank Angle) α. The crank angle α describes the angle of the crankshaft in relation to the top dead center of the piston. The curves shown are curve 105 of regular combustion, curve 107 of knocking combustion, curve 109 of the so-called “mega knock” and curve 111 of non-knocking combustion, which results from early ignition 111 .

Die entstehenden Drücke sind bei den zwei Verläufen 107 und 109 der klopfenden Verbrennung sowie beim Verlauf 111 der nichtklopfenden Verbrennung nach einer vorzeitigen Zündung höher als bei der regulären Verbrennung. Wasserstoff-Verbrennungsmotoren neigen aufgrund der geringen Mindestzündenergie von Wasserstoff zu vorzeitigen Zündungen. Da vorzeitige Zündungen die Verbrennung vorverlegen, steigen die Spitzendrücke an und eine Klopfwahrscheinlichkeit und -stärke steigt.The resulting pressures are higher in the two curves 107 and 109 of knocking combustion and in curve 111 of non-knocking combustion after premature ignition than in regular combustion. Hydrogen internal combustion engines tend to ignite prematurely due to the low minimum ignition energy of hydrogen. As pre-ignition advances combustion, peak pressures increase and knock probability and magnitude increases.

Die höchsten Drücke entstehen beim Klopfbetrieb im sogenannten „Mega Knock“. Dem „Mega Knock“ geht oft eine vorzeitige Zündung voraus. Der „Mega Knock“ 109 schränkt die Betriebsgrenzen eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors stark ein und verursacht große Schäden an der Leistungseinheit. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der technische Vorteil erreicht, dass derartige Anomalien bei der Verbrennung effektiv verhindert werden. Der „Mega Knock“ tritt besonders bei einer Anfettung auf, d.h. bei einem kraftstoffreichen Verbrennungsgemisch.The highest pressures occur during knocking in the so-called "Mega Knock". The "mega knock" is often preceded by premature ignition. The "Mega Knock" 109 severely limits the operating limits of a hydrogen internal combustion engine and causes major damage to the power unit. The inventive method is achieves the technical advantage that such anomalies are effectively prevented during combustion. The "mega knock" occurs particularly when the engine is enriched, ie when there is a fuel-rich combustion mixture.

2a und 2b zeigen eine schematische Darstellung der Brennkammer 200 eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors in zwei Ausführungsformen. In 2a wird das Wasserstoffverbrennungsgemisch außerhalb der Brennkammer 200, d.h. bevor es in die Brennkammer 200 geleitet wird, über einen Port-Injektor 201 mit Wasser versetzt. In 2b wird Wasserstoff oder Wasser über eine Direkteinspritzung 203 direkt in die Brennkammer 200 eingespritzt. Diese Direkteinspritzung 203 kann auch ein Port-Injektor sein, aber auch andere Einbringmöglichkeiten für Wasser wie ein Vernebler sind denkbar. Anschließend wird in beiden Ausführungsformen das mit Wasser versetzte Wasserstoffverbrennungsgemisch über eine Zündkerze 205 gezündet, so dass dann wiederum der Kolben 207 durch das gezündete Wasserstoffverbrennungsgemisch angetrieben wird. 2a and 2 B show a schematic representation of the combustion chamber 200 of a hydrogen internal combustion engine in two embodiments. In 2a the hydrogen combustion mixture is mixed with water via a port injector 201 outside of the combustion chamber 200, ie before it is fed into the combustion chamber 200. In 2 B hydrogen or water is injected directly into the combustion chamber 200 via a direct injection 203 . This direct injection 203 can also be a port injector, but other ways of introducing water, such as a nebulizer, are also conceivable. In both embodiments, the hydrogen combustion mixture mixed with water is then ignited via a spark plug 205, so that the piston 207 is then in turn driven by the ignited hydrogen combustion mixture.

Durch das Einbringen von Wasser in das vorgemischte Wasserstoffverbrennungsgemisch können Verbrennungsanomalien, wie beispielsweise vorzeitige Zündungen und ein Klopfbetrieb verhindert werden. Zum einen verdünnt das Einbringen von Wasser die Füllung der Brennkammer, d.h. das zur Verbrennung benötigte Wasserstoffverbrennungsgemisch. Dies hat den technischen Vorteil, dass vorzeitige Zündungen effektiv verhindert werden.By introducing water into the premixed hydrogen combustion mixture, combustion anomalies such as pre-ignition and knocking can be prevented. On the one hand, the introduction of water dilutes the filling of the combustion chamber, i.e. the hydrogen combustion mixture required for combustion. This has the technical advantage that premature ignition is effectively prevented.

Zum anderen hat das Verdampfen des Wassers einen Kühlungseffekt auf das Wasserstoffverbrennungsgemisch und auf die Brennkammer. Der Zündzeitpunkt αIGN ist der Zeitpunkt, an dem die Zündkerze zündet. Dadurch werden heiße Stellen im Brennraum abgekühlt, so dass vorzeitige Zündungen effektiv verhindert werden können. Ein weiterer technischer Vorteil der Kühlung des Gasgemisches ist, dass dadurch die Emission von NOx-Verbindungen reduziert wird. Der Ausdruck NOx-Verbindungen steht für eine Vielzahl von Stickoxiden, wie beispielsweise Stickstoffmonoxid NO oder Stickstoffdioxid NO2. NOx-Gase werden aus der Reaktion zwischen Stickstoff und Sauerstoff, vor allem bei hohen Temperaturen, während der Verbrennung in der Luft erzeugt. In der Brennkammer eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors liegen diese Voraussetzungen zur Bildung von NOx-Verbindungen vor, da zur Verbrennung von Wasserstoff Umgebungsluft verwendet wird, die Stickstoff enthält.On the other hand, the evaporation of the water has a cooling effect on the hydrogen combustion mixture and on the combustion chamber. The ignition timing α IGN is the point in time at which the spark plug fires. This cools hot spots in the combustion chamber so that premature ignition can be effectively prevented. Another technical advantage of cooling the gas mixture is that it reduces the emission of NOx compounds. The term NO x compounds stands for a large number of nitrogen oxides, such as nitrogen monoxide NO or nitrogen dioxide NO 2 . NOx gases are produced from the reaction between nitrogen and oxygen, especially at high temperatures, during combustion in air. These prerequisites for the formation of NOx compounds are present in the combustion chamber of a hydrogen internal combustion engine, since ambient air containing nitrogen is used for the combustion of hydrogen.

Es gibt vier Möglichkeiten die Einspritzung anzuordnen, nämlich H2 PI/H2O PI; H2 DI/H2O PI; H2 PI / H2O DI; oder H2 DI / H2O DI (PI - Port Injection; DI - Direct Injection). Eine gleichzeitige Einspritzung ist beim ersteren und letzteren möglich und kann für spezielle Systeme einen Vorteil erzielen. Über die Düsengeometrie, beispielsweise mit einer Mehrlochdüse oder mit einem abgestimmten Einspritztiming, kann ein Wegwaschen des Ölfilms verhindert werden.There are four ways to arrange the injection, namely H2 PI/H2O PI; H2DI/H2OPI; H2PI / H2ODI; or H2 DI / H2O DI (PI - Port Injection; DI - Direct Injection). Simultaneous injection is possible with the former and the latter, and can bring an advantage for special systems. The oil film can be prevented from being washed away via the nozzle geometry, for example with a multi-hole nozzle or with a coordinated injection timing.

Die Wassereinspritzung kann in ein Saugrohr erfolgen oder es wird eine direkte Wassereinspritzung durchgeführt. Durch die gleichzeitige Direkteinspritzung des Wasserstoffverbrennungsgemisch in die Brennkammer 200 mittels eines Mehrloch-Injektors wird die Verkleidung der Brennkammer im Laufe der Zeit nicht abgeschliffen, da das Wasser somit nicht lange in der Brennkammer verweilt. Da nicht auf die Brennraumwände gespritzt wird, wird der Ölfilm nicht weggewaschen. Es ist keine gleichzeitige Einspritzung von Wassersstoff und Wasser erforderlich. Es ist vorteilhaft, wenn auf den Kolben gespritzt wird, wenn sich dieser in der richtigen Position befindet. The water injection can be into an intake manifold or direct water injection is performed. By simultaneously injecting the hydrogen combustion mixture directly into the combustion chamber 200 by means of a multi-hole injector, the lining of the combustion chamber is not abraded over time, since the water does not stay in the combustion chamber for a long time. Since the combustion chamber walls are not sprayed, the oil film is not washed away. Simultaneous injection of hydrogen and water is not required. It is beneficial to spray on the plunger when it is in the correct position.

Das Verfahren erfolgt sofort mit der Zündung des Wasserstoffverbrennungsgemisches. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Bildung von diesen NOx-Verbindungen reduziert. Folglich hat das Verfahren auch einen positiven Effekt auf die Luftreinheit.The process occurs immediately with the ignition of the hydrogen combustion mixture. The formation of these NO x compounds is reduced by the method according to the invention. Consequently, the process also has a positive effect on air purity.

3 zeigt ein Blockdiagram des Verfahrens zum Betreiben des Wasserstoff-Verbrennungsmotors. Im ersten Schritt S101 wird ein Lastsprung des Wasserstoff-Verbrennungsmotors erfasst. Dieser Lastsprung findet beispielsweise bei einem Übergang von vom Leerlaufbetrieb in einen Vollastbetrieb statt. Im Schritt S102 wird eine Wassermenge auf Basis des Lastsprungs bestimmt. Hierzu kann ein erwarteter Abfall des Lambda-Wertes beim Lastsprung berechnet werden. Die Wassermenge kann anschließend auf Basis des erwarteten Abfalls des Lambda-Wertes berechnet werden. 3 shows a block diagram of the method for operating the hydrogen internal combustion engine. In the first step S101, a sudden change in load of the hydrogen internal combustion engine is detected. This load jump occurs, for example, when there is a transition from idling operation to full-load operation. In step S102, a water quantity is determined on the basis of the load jump. For this purpose, an expected drop in the lambda value can be calculated when there is a sudden change in load. The amount of water can then be calculated based on the expected drop in lambda value.

Die Berechnung des resultierenden Lambda-Wertes funktioniert ähnlich wie bei der Rußgrenze in einem Dieselmotor. Bei einem Lastsprung wird die Kraftstoffmasse so weit erhöht, bis eine gewisser Lambda-Grenzwert erreicht wird. Hierzu kommt jedoch noch die Verwendung einer Drosselklappe. Die Position des Gaspedals gibt dann das geforderte Drehmoment, d.h. die geforderte Kraftstoffmasse vor, die jedoch aufgrund der fehlenden Luft nicht sofort bereitgestellt werden kann. Die zunächst bereitstellbare Luftmasse wird durch die Öffnung der Drosselklappe erhöht und kann dann beispielsweise mit einem physikalischen Füllungsmodell bestimmt werden. Der vorgegebene minimale Lambda-Wert, der durch die Wassereinspritzung weiter reduziert werden kann, wird dann durch die Einstellung der sich daraus ergebenden Kraftstoffmasse erreicht.The calculation of the resulting lambda value works in a similar way to the soot limit in a diesel engine. In the event of a sudden change in load, the fuel mass is increased until a certain lambda limit is reached. In addition, however, there is still the use of a throttle valve. The position of the gas pedal then specifies the required torque, ie the required fuel mass, which, however, cannot be provided immediately because of the lack of air. The air mass that can initially be provided is increased by opening the throttle valve and can then be determined, for example, using a physical charge model. The specified minimum lambda value, which can be further reduced by the water injection, is then Adjustment of the resulting fuel mass achieved.

In Schritt S103 wird die Wassermenge zu einem Wasserstoffverbrennungsgemisch zugeführt, um einem kraftstoffreichen Betrieb des Wasserstoff-Verbrennungsmotors auszugleichen. Durch die gezielte Zugabe von Wasser bei einem Lastsprung können stickoxid-Emission verringert werden. Außerdem kann der Lambda-Wert weiter verringert werden, um ein transientes Verhalten zu verbessern. Zudem kann eine anormale Verbrennung des Wasserstoffverbrennungsgemischs verhindert werden, die beispielsweise in einer vorzeitigen Zündung oder in einem Klopfen besteht.In step S103, the amount of water is added to a hydrogen combustion mixture in order to compensate for fuel-rich operation of the hydrogen engine. The targeted addition of water when there is a sudden change in load can reduce nitrogen oxide emissions. In addition, the lambda value can be further reduced in order to improve transient behavior. In addition, abnormal combustion of the hydrogen combustion mixture, such as premature ignition or knocking, can be prevented.

4a bis 4d zeigen den Einfluss der zugeführten Wassermenge in das Wasserstoffverbrennungsgemisch auf verschiedene Parameter während des Betriebes des Wasserstoff-Verbrennungsmotors im Zeitverlauf. 4a until 4d show the influence of the amount of water fed into the hydrogen combustion mixture on various parameters during the operation of the hydrogen internal combustion engine over time.

4a zeigt die Drehzahl des Wasserstoff-Verbrennungsmotors im Zeitverlauf. Die Drehzahl des Wasserstoff-Verbrennungsmotors ist im Zeitverlauf konstant. 4a shows the speed of the hydrogen internal combustion engine over time. The speed of the hydrogen internal combustion engine is constant over time.

4b zeigt den Zeitverlauf einer Änderung des Motordrehmoments (Engine Torque) des Wasserstoff-Verbrennungsmotors in Nm. Der gestrichelte Verlauf 403 zeigt die Drehmomentanforderung. Die Drehmomentanforderung ist zunächst konstant und springt dann in einem Lastsprung 401 auf einen höheren Wert. Der Verlauf 405 ist das tatsächliche Drehmoment ohne die Zufuhr der Wassermenge. Im Verlauf 405 des tatsächlichen Drehmoments ist eine zeitliche Verzögerung im Vergleich zur Drehmomentanforderung beim Lastsprung 401 durch ein Plateau erkennbar. 4b shows the time course of a change in the engine torque (engine torque) of the hydrogen internal combustion engine in Nm. The dashed curve 403 shows the torque request. The torque requirement is initially constant and then jumps to a higher value in a load jump 401 . The curve 405 is the actual torque without the addition of the amount of water. In the curve 405 of the actual torque, a time delay in comparison to the torque request during the load step 401 can be seen due to a plateau.

Der Verlauf 407 zeigt das tatsächliche Drehmoment nach der Zufuhr der Wassermenge für den Lastsprung 401. In dem Verlauf 407 ist kein Plateau erkennbar. Die zeitliche Verzögerung im Vergleich zum Lastsprung 401 der Drehmomentanforderung nimmt ab, so dass der Wasserstoff-Verbrennungsmotor direkter anspricht. Das Ansprechverhalten des Wasserstoff-Verbrennungsmotors kann durch die Zugabe der Wassermenge zu dem Wasserstoffverbrennungsgemisch verbessert werden und die gewünschte Drehmomentanforderung kann schneller erreicht werden. Bei einem Lastsprung, wie beispielsweise bei einem plötzlichen Wechsel von Leerlauf zu Volllast, kann schneller auf die neue Drehmomentanforderung reagiert werden. Das Ansprechverhalten des Wasserstoff-Verbrennungsmotors wird durch das Einbringen der Wassermenge verbessert.Curve 407 shows the actual torque after the water quantity has been supplied for sudden load change 401. No plateau can be seen in curve 407. The time lag compared to the load step 401 of the torque request decreases, so that the hydrogen internal combustion engine responds more directly. The responsiveness of the hydrogen internal combustion engine can be improved by adding the amount of water to the hydrogen combustion mixture and the desired torque demand can be reached more quickly. In the event of a sudden change in load, such as a sudden change from idling to full load, the new torque requirement can be responded to more quickly. The response behavior of the hydrogen internal combustion engine is improved by introducing the amount of water.

4c zeigt den zugehörigen Lambda-Wert im Zeitverlauf. Der Lambda-Wert wird durch die Lambda-Sonde gemessen. Die Lambdasonde (λ-Sonde) ist der Hauptsensor im Regelkreis der Lambdaregelung zur katalytischen Abgasreinigung. Ziel ist es dabei, die Abgabe von Schadstoffen wie Stickoxiden zu minimieren. Die Lambda-Sonde vergleicht den Restsauerstoffgehalt im Abgas mit dem Sauerstoffgehalt einer Referenz, meist der momentanen Atmosphärenluft. Daraus kann das Verbrennungsluftverhältnis λ (Verhältnis von Verbrennungsluft zu Kraftstoff) bestimmt und eingestellt werden. 4c shows the associated lambda value over time. The lambda value is measured by the lambda probe. The lambda probe (λ probe) is the main sensor in the control circuit of the lambda control for catalytic exhaust gas cleaning. The aim is to minimize the emission of pollutants such as nitrogen oxides. The lambda probe compares the residual oxygen content in the exhaust gas with the oxygen content of a reference, usually the current atmospheric air. From this, the combustion air ratio λ (ratio of combustion air to fuel) can be determined and adjusted.

Der Verlauf 409 (durchgezogene Linie) zeigt den Lambda-Wert ohne Zugabe der Wassermenge zu dem Wasserstoffverbrennungsgemisch. Der Verlauf 411 (gestrichelte Linie) zeigt den Lambda-Wert nach dem Zugeben der Wassermenge in das Wasserstoffverbrennungsgemisch (gestrichelte Linie 411). Ein Vergleich der beiden Verläufe 409 und 411 zeigt, dass die Zugabe der Wassermenge den Lambda-Wert um 0,2 verringert. Durch die Zugabe von Wasser kann also der Lambda-Wert reduziert werden, so dass der transiente Betrieb verbessert wird. Die Lambda-Grenze kann für ein verbessertes Lastverhalten auch zu niedrigeren Werten verschoben werden.The curve 409 (solid line) shows the lambda value without adding the amount of water to the hydrogen combustion mixture. The profile 411 (dashed line) shows the lambda value after adding the amount of water to the hydrogen combustion mixture (dashed line 411). A comparison of the two curves 409 and 411 shows that adding the amount of water reduces the lambda value by 0.2. The lambda value can therefore be reduced by adding water, so that the transient operation is improved. The lambda limit can also be shifted to lower values for improved load behavior.

4d zeigt die Konzentration der NOx-Emissionen im Zeitverlauf in ppm. Der Verlauf 413 (durchgezogene Linie) zeigt die NOx-Emissionen ohne Zugabe der Wassermenge zu dem Wasserstoffverbrennungsgemisch. Der Verlauf 415 (gestrichelte Linie) zeigt die NOx-Emissionen nach der Zugabe der Wassermenge in das Wasserstoffverbrennungsgem isch. 4d shows the concentration of NO x emissions over time in ppm. Trace 413 (solid line) shows the NOx emissions without adding the amount of water to the hydrogen combustion mixture. Curve 415 (dashed line) shows the NOx emissions after adding the amount of water to the hydrogen combustion mixture.

Bei einem Lastsprung kommt es zu einem kraftstoffreichen Betrieb und damit einhergehenden erhöhten NOx-Emissionen, da die zugeführte Kraftstoffmenge schnell erhöht wird. Ein Vergleich der beiden Verläufe 413 und 415 zeigt, dass die gezielte Zugabe der Wassermenge die Bildung von NOx-Verbindungen verringert. Das Einbringen der Wassermenge in das Wasserstoffverbrennungsgemisch verursacht eine Kompensation der Kraftstoffanreicherung im transienten Betrieb.In the event of a load jump, fuel-rich operation occurs and the associated increased NO x emissions, since the amount of fuel supplied is increased rapidly. A comparison of the two curves 413 and 415 shows that the targeted addition of the amount of water reduces the formation of NO x compounds. The introduction of the amount of water into the hydrogen combustion mixture causes compensation for fuel enrichment in transient operation.

Aus den Verläufen der 5b bis 5d kann erkannt werden, dass bei herkömmlichen Wasserstoff-Verbrennungsmotoren ohne gezielte Zugabe von Wasser zu dem Wasserstoffverbrennungsgemisch ein Lastsprung zu einem kraftstoffreichen Betrieb führt. Dieser verursacht hohe NOx-Emissionen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren der gezielten Zugabe einer Wassermenge können nicht nur die NOx-Emissionen verringert, sondern auch Anomalien bei der Verbrennung verhindert werden, wie beispielsweise vorzeitige Zündungen und Klopfen.From the history of 5b until 5d it can be seen that in conventional hydrogen internal combustion engines without the targeted addition of water to the hydrogen combustion mixture, a sudden load change leads to fuel-rich operation. This causes high NO x emissions. The method according to the invention of the targeted addition of a quantity of water not only reduces the NO x emissions, but also prevents anomalies during combustion, such as premature ignition and knocking.

5a bis 5d zeigen den Einfluss der zugegebenen Wassermenge auf verschiedene Parameter während der Verbrennung eines Wasserstoffverbrennungsgemischs in dem Wasserstoff-Verbrennungsmotor. 5a until 5d show the influence of the added amount of water on various parameters during the combustion of a hydrogen combustion mixture in the hydrogen internal combustion engine.

5a zeigt das Verhältnis der Massenflussrate ṁH2O des enthaltenen Wassers im Abgas eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors zur Massenflussrate ṁH2 des eingesetzten Wasserstoffs in Abhängigkeit des relativen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (Rel. AFR - Relative Air Fuel Ratio). Bei einem relativen Luft-Kraftstoff-Verhältnis von in etwa 1,8 ist die Verbrennung besser als bei einem Verhältnis von 2,4. Dazwischen flacht die Kurve immer weiter ab. 5a shows the ratio of the mass flow rate ṁ H2O of the water contained in the exhaust gas of a hydrogen internal combustion engine to the mass flow rate ṁ H2 of the hydrogen used as a function of the relative air-fuel ratio (Rel. AFR - Relative Air Fuel Ratio). At a relative air-fuel ratio of about 1.8, combustion is better than at a ratio of 2.4. In between, the curve flattens out more and more.

5b zeigt den Wirkungsgrad η in Abhängigkeit des relativen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Der Verlauf zeigt, dass der Wirkungsgrad mit steigendem relativen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zunimmt. Die Effizienz des Motors nimmt zu, wenn ausreichend Luft und dementsprechend Sauerstoff vorhanden sind. 5b shows the efficiency η as a function of the relative air-fuel ratio. The curve shows that the efficiency increases as the relative air-fuel ratio increases. The efficiency of the engine increases when there is sufficient air and, accordingly, oxygen.

5c zeigt das Peak-zu-Peak-Verhältnis des Klopfbetriebs (KPP - Knock Peak-to-Peak) in Abhängigkeit des relativen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Der Verlauf mit der durchgehenden Linie zeigt, dass das Peak-zu-Peak-Verhältnis beim Klopfbetrieb im Durchschnitt konstant ist. Der Verlauf mit der gestrichelten Linie zeigt, dass das Peak-zu-Peak-Verhältnis beim Klopfbetrieb im Maximum bei höheren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen aufgrund der geringeren eingespritzten Wassermasse zunimmt. Bei höheren Luft-Kraftstoff-Verhältnissen können nicht nur höhere Drücke, sondern auch hohe Druckschwankungen in der Brennkammer 200 auftreten. Dies kann zu Schäden am Verbrennungsmotor führen. 5c shows the peak-to-peak ratio of knocking operation (KPP - Knock Peak-to-Peak) as a function of the relative air-fuel ratio. The curve with the solid line shows that the peak-to-peak ratio is constant on average during knocking operation. The curve with the dashed line shows that the peak-to-peak ratio during knocking operation increases at the maximum at higher air-fuel ratios due to the lower injected water mass. At higher air-fuel ratios, not only higher pressures but also high pressure fluctuations in the combustion chamber 200 can occur. This can lead to damage to the combustion engine.

5d zeigt die Häufigkeit in Prozent einer vorzeitigen Zündung in Abhängigkeit des relativen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses. Mit zunehmendem relativen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, also steigendem Anteil an Luft und damit steigendem Sauerstoffanteil, nimmt die Wahrscheinlichkeit einer vorzeitigen Zündung aufgrund der geringeren eingespritzten Wassermasse zu. 5d shows the frequency in percent of pre-ignition as a function of the relative air-fuel ratio. With an increasing relative air-fuel ratio, i.e. an increasing proportion of air and thus an increasing proportion of oxygen, the probability of premature ignition increases due to the lower injected water mass.

Alle in Verbindung mit einzelnen Ausführungsformen der Erfindung erläuterten und gezeigten Merkmale können in unterschiedlicher Kombination in dem erfindungsgemäßen Gegenstand vorgesehen sein, um gleichzeitig deren vorteilhafte Wirkungen zu realisieren.All of the features explained and shown in connection with individual embodiments of the invention can be provided in different combinations in the object according to the invention in order to realize their advantageous effects at the same time.

Alle Verfahrensschritte können durch Vorrichtungen implementiert werden, die zum Ausführen des jeweiligen Verfahrensschrittes geeignet sind. Alle Funktionen, die von gegenständlichen Merkmalen ausgeführt werden, können ein Verfahrensschritt eines Verfahrens sein.All method steps can be implemented by devices that are suitable for carrying out the respective method step. All functions performed by physical features can be a method step of a method.

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  • US 2012260886 A1 [0004]US2012260886A1 [0004]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben eines Wasserstoff-Verbrennungsmotors, mit den Schritten: - Erfassen (S101) eines Lastsprungs des Wasserstoff-Verbrennungsmotors; - Berechnen (S102) einer Wassermenge auf Basis des Lastsprungs; und - Zugeben (S103) der Wassermenge zu einem Wasserstoffverbrennungsgemisch, um einem kraftstoffreichen Betrieb des Wasserstoff-Verbrennungsmotors auszugleichen.Method for operating a hydrogen internal combustion engine, comprising the steps: - Detecting (S101) a sudden change in load of the hydrogen internal combustion engine; - Calculating (S102) an amount of water on the basis of the sudden change in load; and - adding (S103) the quantity of water to a hydrogen combustion mixture in order to compensate for a fuel-rich operation of the hydrogen internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein erwarteter Abfall des Lambda-Wertes beim Lastsprung berechnet wird.procedure after claim 1 , whereby an expected drop in the lambda value is calculated when the load changes. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Wassermenge auf Basis des erwarteten Abfalls des Lambda-Wertes berechnet wird.procedure after claim 2 , where the amount of water is calculated based on the expected drop in lambda value. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wassermenge in die Brennkammer (200) eingespritzt wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the quantity of water is injected into the combustion chamber (200). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Wassermenge dem Wasserstoffverbrennungsgemisch vor einem Eintreten in die Brennkammer (200) zugeführt wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the quantity of water is added to the hydrogen combustion mixture prior to entering the combustor (200). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einspritzen der Wassermenge über einen Mehrloch-Injektor erfolgt.Method according to one of the preceding claims, in which the injection of the quantity of water takes place via a multi-hole injector. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Lambda-Grenze abgesenkt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the lambda limit is lowered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lastsprung auf Basis einer Drehmomentanforderung bestimmt wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the load jump is determined on the basis of a torque requirement. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wassermenge aus dem Abgas des Wasserstoff-Verbrennungsmotors zurückgewonnen wird.A method according to any one of the preceding claims, wherein the quantity of water is recovered from the exhaust gas of the hydrogen internal combustion engine. Wasserstoff-Verbrennungsmotor, mit: - einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines Lastsprungs des Wasserstoff-Verbrennungsmotors; - einem elektronischen Steuergerät zum Berechnen einer Wassermenge auf Basis des Lastsprungs; und - einer Zuführeinrichtung zum Zugeben der Wassermenge zu einem Wasserstoffverbrennungsgemisch, um einem kraftstoffreichen Betrieb des Wasserstoff-Verbrennungsmotors auszugleichen.Hydrogen internal combustion engine, with: - A detection device for detecting a load jump of the hydrogen internal combustion engine; - An electronic control unit for calculating a water quantity on the basis of the load jump; and - A feed device for adding the amount of water to a hydrogen combustion mixture in order to compensate for fuel-rich operation of the hydrogen internal combustion engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20120260886A1 (en) 2011-04-11 2012-10-18 Nirmal Mulye Internally cooled high compression lean-burning internal combustion engine

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