DE19707811B4 - Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine - Google Patents

Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE19707811B4
DE19707811B4 DE19707811A DE19707811A DE19707811B4 DE 19707811 B4 DE19707811 B4 DE 19707811B4 DE 19707811 A DE19707811 A DE 19707811A DE 19707811 A DE19707811 A DE 19707811A DE 19707811 B4 DE19707811 B4 DE 19707811B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
injection
fuel
exhaust gas
internal combustion
combustion engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE19707811A
Other languages
German (de)
Other versions
DE19707811A1 (en
Inventor
Karl-Ernst Dr.-Ing. Haak
Bernd Dr. Krutzsch
Günter Dipl.-Ing. Wenninger
Friedrich Dr. Wirbeleit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
Daimler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daimler AG filed Critical Daimler AG
Priority to DE19707811A priority Critical patent/DE19707811B4/en
Publication of DE19707811A1 publication Critical patent/DE19707811A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19707811B4 publication Critical patent/DE19707811B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/04—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only
    • F02B47/08—Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being other than water or steam only the substances including exhaust gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/345—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/02—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts
    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/3809—Common rail control systems
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

Verfahren zur Reduzierung der Stickstoffoxide im Abgas einer Kraftstoff einspritzenden Brennkraftmaschine (1), wobei Abgas durch eine Abgasrückführungsleitung von einer Auslaßleitung (7) in eine Frischluft zuführende Einlaßleitung (6) der Brennkraftmaschine (1) rückführbar ist und die in einem Arbeitsspiel jeweils einzuspritzende Kraftstoffmenge in Teilmengen zu unterschiedlichen Zeitpunkten einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kraftstoff-Teilmenge in einer Früheinspritzung (12) zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffradikalen vor einer oder mehreren Teileinspritzungen eingespritzt wird und in nicht geringem Abstand nach dem Ende der Früheinspritzung (12) eine Haupteinspritzung (13) der für die Verbrennung notwendigen Kraftstoff-Teilmenge beginnt.Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection engine (1), wherein exhaust gas through an exhaust gas recirculation line from an outlet line (7) in a fresh air inlet inlet line (6) of the internal combustion engine (1) is traceable and injected in a working cycle each fuel quantity in Subsets can be injected at different times, characterized in that a first fuel subset is injected in an early injection (12) for generating hydrocarbon radicals before one or more partial injections and at a short distance after the end of early injection (12) a main injection (13 ) starts the necessary for the combustion fuel subset.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung der Stickstoffoxide im Abgas einer Kraftstoff einspritzenden Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a process for the reduction of nitrogen oxides in the exhaust of a fuel injection engine after the preamble of claim 1.

Aus der DE 44 15 826 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, welche zur Reduzierung der Verbrennungsgeräusche die direkt in den Brennraum einzuspritzende Kraftstoffmenge in eine Voreinspritzmenge und eine Haupteinspritzmenge aufteilt. Diese Aufteilung erfolgt durch ein Steuergerät in Abhängigkeit von der Betriebslast bzw. der Drehzahländerung der Brennkraftmaschine mit dem Kriterium einer vorgebbaren Brennraumtemperatur. Außerdem legt das Steuergerät die Aufteilung der Gesamteinspritzmenge unter Auswertung von Meßsignalen über die Abgasemission, das Verbrennungsgeräusch oder auch den spezifischen Kraftstoffverbrauch fest. Es ist eine Abgasrückführung in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vorgesehen, wodurch infolge der Brennraumerwärmung durch die heißen Abgase eine Reduzierung der Verbrennungsgeräusche bei kleinem Zündverzug erzielt ist. Die Abgasrückführung ist ein lange bekanntes und bewährtes Mittel zur Reduzierung der Schadstoffemissionen einer Brennkraftmaschine, jedoch wird hier ein Kompromiß zwischen der Reduzierung der Geräuschemission und der Reduzierung der Abgas emission getroffen. Dabei wird in Kauf genommen, dass durch die erhöhte Brennraumtemperatur die Bildung von toxischen Stickstoffoxiden begünstigt und verstärkt ist. Die einzuhaltenden, engen Grenzwerte der Stickstoffoxid-Emission einer Brennkraftmaschine beschränkt somit stark die Möglichkeiten zur vorteilhaften Beeinflussung der Verbrennungsparameter.From the DE 44 15 826 A1 An internal combustion engine is known which divides the fuel quantity to be injected directly into the combustion chamber into a pre-injection quantity and a main injection quantity in order to reduce the combustion noises. This division is made by a control unit in dependence on the operating load or the speed change of the internal combustion engine with the criterion of a predeterminable combustion chamber temperature. In addition, the control unit determines the distribution of the total injection amount under evaluation of measurement signals on the exhaust emission, the combustion noise or the specific fuel consumption. There is an exhaust gas recirculation provided in the intake tract of the internal combustion engine, which as a result of the combustion chamber heating by the hot exhaust gases, a reduction of the combustion noise is achieved with a small ignition delay. Exhaust gas recirculation is a long-known and proven means for reducing the pollutant emissions of an internal combustion engine, but here a compromise between the reduction of noise emission and the reduction of the exhaust emission is made. It is accepted that the increased combustion chamber temperature favors and enhances the formation of toxic nitrogen oxides. The narrow limits of the nitrogen oxide emission of an internal combustion engine to be observed thus severely limit the possibilities for advantageously influencing the combustion parameters.

Aus der WO 96 03 578 A1 ist ein Brennverfahren für Dieselbrennkraftmaschinen bekannt, bei dem während eines Ansaugtaktes eine Voreinspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge in einen Brennraum vorgesehen ist. Anschließend wird eine Hauptkraftstoffmenge in einer Haupteinspritzung während des Kompressionstakts und des Expansionstaktes in den Brennraum eingebracht. Durch die Voreinspritzung werden während des Kompressionstaktes und noch vor Einspritzung der Hauptkraftstoffmenge teilweise oxidierte Reaktionsprodukte im Brennraum gebildet, durch die ein Zündverzug bei der anschließenden Zündung des Gemischs aus Luft und Hauptkraftstoffmenge verringert ist. Die Verbrennung des nach der Haupteinspritzung gebildeten Hauptgemischs läuft somit beschleunigt ab.From the WO 96 03 578 A1 a combustion method for diesel internal combustion engines is known in which a pre-injection of a small amount of fuel is provided in a combustion chamber during an intake stroke. Subsequently, a main amount of fuel in a main injection is introduced into the combustion chamber during the compression stroke and the expansion stroke. The pre-injection partially oxidized reaction products are formed in the combustion chamber during the compression stroke and before injection of the main fuel amount, which is reduced by a Zündverzug in the subsequent ignition of the mixture of air and main fuel quantity. The combustion of the main mixture formed after the main injection thus proceeds at an accelerated rate.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Reduzierung der Stickstoffoxide im Abgas einer Kraftstoff einspritzenden Brennkraftmaschine zu schaffen, welche mit Abgasrückführung arbeitet.task The invention therefore provides a process for reducing nitrogen oxides to create in the exhaust of a fuel injection engine, which works with exhaust gas recirculation.

Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by a method having the features of the claim 1 solved.

Die frühe Einspritzung einer ersten Kraftstoff-Teilmenge, welche in nicht geringem Abstand vor dem Beginn einer Haupteinspritzung der für die Verbrennung notwendigen Kraftstoff-Teilmenge beendet ist, bewirkt im Abgas der Brennkraftmaschine eine deutliche Reduzierung des Gehaltes an nitrosen Gasen über die Wirkung der Abgasrückführung hinaus. Die rückgeführten Abgase ersetzen bei der Gemischbildung im Brennraum eine entsprechende Menge an sauerstoffreicher Frischluft, aus der bei der Verbrennung Stickstoffoxide gebildet werden. Entsprechend dem Anteil an inerten Abgasen bei der Gemischbildung wird die Neubildung von Stickstoffoxiden behindert und somit die Rohemission der Brennkraftmaschine verringert. Durch das erfindungsgemäße Einspritzen von einander abgesetzter Kraftstoff-Teilmengen ist der Gehalt an nitrosen Gasen im nach der Verbrennung aus dem Brennraum ausgestoßenen Abgas der Brennkraftmaschine dadurch reduziert, dass die auf dem Wege der Abgasrückführung dem Brennraum zugeführten Stickstoffoxide chemisch abgebaut sind. In einer frühen Phase der Verbrennung werden durch die frühe Einspritzung von Kraftstoff Kohlenwasserstoffradikale aus den Kraftstoffmolekülen gebildet, mit denen die nitrosen Gasmoleküle reagieren und über verschiedene Zwischenprodukte am Ende der Reaktion harmlosen Stickstoff bilden.The early injection a first fuel subset, which at a short distance before the beginning of a main injection of the necessary for the combustion Fuel subset is completed, causes in the exhaust gas of the internal combustion engine significant reduction of the content of nitrous gases over the Effect of exhaust gas recirculation addition. The recirculated exhaust gases replace with the mixture formation in the combustion chamber a corresponding amount on oxygen-rich fresh air, from the combustion of nitrogen oxides be formed. According to the proportion of inert exhaust gases in the formation of a mixture hinders the formation of new nitrogen oxides and thus reduces the raw emission of the internal combustion engine. By the injection according to the invention of offset fuel subsets is the content of nitrous gases in the exhaust gas emitted from the combustion chamber after combustion the internal combustion engine thereby reduces that on the way the exhaust gas recirculation the Combustion chamber supplied Nitrogen oxides are chemically degraded. In an early phase of the Burning will be through the early Injection of fuel hydrocarbon radicals formed from the fuel molecules, with which the nitrous gas molecules react and over various intermediates at the end of the reaction harmless nitrogen form.

Sowohl beim selbstgezündeten als auch beim fremdgezündeten Verbrennungsprozeß sind die Stickstoffoxide, welche mit der Ansaugluft dem Brennraum zugeführt werden, in erheblichem Umfang abbaubar. Abhängig vom Verbrennungsverfahren sowie vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine werden bis zu 90% der auf dem Wege der Abgasrückführung der Frischluft beigeführten Stickstoffoxide abgebaut.Either at the self-ignited as well as the externally ignited Combustion process are the Nitrogen oxides, which are supplied to the combustion chamber with the intake air, degradable to a considerable extent. Depending on the combustion process as well as from the operating point of the internal combustion engine up to 90% which by way of exhaust gas recirculation of the Fresh air Degraded nitrogen oxides.

Die Kraftstoffmenge der Früheinspritzung ist vorteilhaft erheblich geringer als die Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung und reicht aus, um den beschriebenen Reaktionsmechanismus zum Abbau der durch die Abgasrückführung in der dem Brennraum zugeführten Verbrennungsluft konzentrierten Stickstoffoxide in Gang zu setzen. Abweichend von den Zielsetzungen bekannter Verfahren mit geteilter Kraftstoff-Einspritzung, nämlich durch eine Voreinspritzung kurz vor Beginn der Haupteinspritzung den Zündverzug bei der Haupteinspritzung herabzusetzen und somit den Verbrennungsdruckanstieg und die Verbrennungsgeräusche positiv zu beeinflussen, was jedoch letztlich die Neubildung von Stickstoffoxiden begünstigt, strebt die erfindungsgemäße sehr frühe Einspritzung einer kleinen Kraftstoff-Teilmenge einen Abbau bereits gebildeter nitroser Gasmoleküle an.The Fuel quantity of the early injection is advantageously considerably less than the fuel quantity of the main injection and sufficient to break down the described reaction mechanism which through the exhaust gas recirculation in the supplied to the combustion chamber Combustion air concentrated nitrogen oxides in motion. Notwithstanding the objectives of known methods with split fuel injection, namely by a pre-injection shortly before the start of the main injection the ignition delay at the main injection and thus increase the combustion pressure increase and the combustion noise positively influence, which, however, ultimately the new formation of Nitrogen oxides favored, strives for the very early injection according to the invention a small fuel subset a removal already made up nitrous gas molecules.

Dabei wird es als besonders vorteilhaft angesehen, in jedem Arbeitsspiel eine Kraftstoffmenge von einem oder mehreren Millilitern zu einem frühen Zeitpunkt vor Beginn der Haupt einspritzung einzuspritzen, um in der Reaktionszeit zum Abbau der Stickstoffoxide zwischen Früheinspritzung und Haupteinspritzung genügend Kraftstoffmoleküle zur Ausbildung von Kohlenwasserstoffradikalen als Reaktionspartner für die nitrosen Gasmoleküle bereitzustellen. Die Menge der umgewandelten, Stickstoffoxid-Moleküle aus dem rückgeführten Abgas übersteigt dabei in jedem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine deutlich die bei der Kraftstoff-Verbrennung entstehenden Rohemissionen. Insbesondere beim Dieselmotor wird dadurch die Wirksamkeit der Abgasrückführung als Maßnahme zur Absenkung des Gehaltes an Stickstoffoxiden im Abgas verbessert. Die frühe Einspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge zur Bildung von Kohlenwasserstoffradikalen verhindert nicht die Möglichkeit einer abgesetzten Voreinspritzung einer Kraftstoffmenge kurz vor Beginn der Haupteinspritzung zur Verbesserung der Gemischbildung und des Verbrennungsverhaltens durch Herabsetzung des Zündverzuges für die Haupteinspritzung. Die erfindungsgemäße Früheinspritzung der kleinen Kraftstoffmenge kann zusätzlich vor Beginn der der Haupteinspritzung vorauseilenden Voreinspritzung erfolgen, wobei die gesamte einzuspritzende Kraftstoffmenge in insgesamt drei Teilmengen aufgeteilt ist. Solche Mehrfacheinspritzungen sind beispielsweise mit Piezoinjektoren insbesondere in Common Rail-Einspritzverfahren durchführbar.there It is considered to be particularly beneficial in every work cycle a fuel amount of one or more milliliters to one early time inject injection before the start of the main to in the reaction time to reduce the nitrogen oxides between early injection and main injection enough Fuel molecules for the formation of hydrocarbon radicals as reactants for the nitrous gas molecules provide. The amount of converted, nitric oxide molecules from the recirculated exhaust gas exceeds while in each cycle of the engine clearly the raw emissions resulting from fuel combustion. Especially In the diesel engine, the effectiveness of the exhaust gas recirculation is characterized as measure to reduce the content of nitrogen oxides in the exhaust gas improved. The early injection a small amount of fuel to form hydrocarbon radicals does not prevent the possibility a remote pre-injection of a fuel quantity shortly before Start of main injection to improve mixture formation and the combustion behavior by reducing the ignition delay for the Main injection. The early injection of the small amount of fuel according to the invention can additionally before the start of the main injection leading pre-injection take place, wherein the total amount of fuel to be injected in total divided into three subsets. Such multiple injections are For example, with piezoinjectors in particular in common rail injection process feasible.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Abstand zwischen Früheinspritzung und Haupteinspritzung der insgesamt benötigten Kraftstoffmenge durch eine Steuer- oder Reglereinheit in Abhängigkeit von der Betriebslast der Brennkraftmaschine und insbesondere der Abgasrückführungsrate veränderbar. Dadurch ist der entsprechende Reaktionszeitraum zum optimalen Abbau der jeweils vorliegenden Konzentrationen an nitrosen Gasen in der Verbrennungsluft ge nau einstellbar. Die Früheinspritzung der kleinen Kraftstoffmenge erfolgt abhängig vom jeweils vorliegenden Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zur Erzielung einer optimalen Abbaurate der nitrosen Gase in einem Kurbelwinkelbereich von 8° bis 80° vor der Haupteinspritzung. Besonders vorteilhaft stellt die Steuereinheit in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Injektor mit den für den jeweils vorliegenden Betriebspunkt optimalen Einspritzparametern ein, nämlich zur Umwandlung der nitrosen Gasmoleküle neben den den Abstand zwischen Früheinspritzung und Haupteinspritzung bestimmenden Kurbelwinkeln der Teileinspritzungen die Kraftstoffmenge zur Erzeugung der für die chemische Umwandlung der Stickstoffoxide notwendigen Kohlenwasserstoffradikalen.In An advantageous development of the invention is the distance between early injection and main injection of the total required amount of fuel a tax or Regulator unit in dependence from the operating load of the internal combustion engine and in particular the Exhaust gas recirculation rate changeable. As a result, the corresponding reaction period is the optimal degradation the respective present concentrations of nitrous gases in the combustion air exactly adjustable. The early injection The small amount of fuel is dependent on the particular present Operating point of the internal combustion engine to achieve optimum Degradation rate of nitrous gases in a crank angle range of 8 ° to 80 ° before Main injection. The control unit is particularly advantageous depending on Operating state of the internal combustion engine with the injector for each present operating point optimal injection parameters, namely for Transformation of the nitrous gas molecules in addition to the distance between early injection and main injection determining crank angles of the partial injections the amount of fuel to generate the for the chemical transformation of nitrogen oxides necessary hydrocarbon radicals.

Die Brennkraftmaschine arbeitet vorteilhaft mit Direkteinspritzung, wodurch neben den Vorteilen des Direkteinspritzverfahrens hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs der Zeitraum zum Abbau der Stickoxide während der inneren Gemischbildung genau bestimmbar ist.The Internal combustion engine works advantageously with direct injection, which in addition to the advantages of the direct injection method in terms the fuel consumption of the period for the reduction of nitrogen oxides during the internal mixture formation is precisely determinable.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand einer Zeichnung nachstehend näher erläutert. Es zeigen:One embodiment The invention is explained in more detail below with reference to a drawing. It demonstrate:

1 schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine, 1 schematically the structure of an internal combustion engine,

2 in einer graphischen Darstellung die Kraftstoffeinspritzungen in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel. 2 in a graph, the fuel injections in dependence on the crank angle.

In 1 ist schematisch ein Zylinder 2 einer Brennkraftmaschine 1 dargestellt, in dem ein Kolben 3 einen Brennraum 4 begrenzt. In den Brennraum 4 spritzt ein Injektor 5 durch eine Kraftstoffleitung 11 zugeleiteten Kraftstoff ein, welcher mit durch eine Einlaßleitung 6 dem Brennraum 4 zuge führter Verbrennungsluft ein zündfähiges Kraftstoff/Luft-Gemisch bildet. Nach einem Verbrennungsvorgang werden die Abgase aus dem Brennraum 4 durch eine Auslaßleitung 7 abgeführt. Die Auslaßleitung 7 ist durch eine Abgasrückführungsleitung 8 mit der Einlaßleitung 6 verbunden, wobei die Abgasrückführungsleitung 8 von einem Abgasrückführungsventil 9 beherrscht ist. Gibt das Abgasrückführungsventil 9 die Abgasrückführungsleitung 8 frei, so werden Abgase aus der Auslaßleitung 7 in die Einlaßleitung 6 rückgeführt und der sauerstoffreichen Frischluft beigemischt. Der hohe Anteil an inerten Abgasen in der dem Brennraum 4 zugeführten Verbrennungsluft vermindern die Rohemissionen der Brennkraftmaschine 1, insbesondere der Gehalt des bei der Verbrennung neu entstehenden Abgases an nitrosen Gasen wird durch den verringerten Sauerstoffgehalt der Verbrennungsluft reduziert. Eine Steuer- oder Reglereinheit 10 stellt in Abhängigkeit von zugeleiteten Lastanforderungssignalen für die Brennkraftmaschine 1 die für den vorliegenden Betriebspunkt optimalen Einspritzparameter 14 am Injektor 5 ein.In 1 is schematically a cylinder 2 an internal combustion engine 1 shown in which a piston 3 a combustion chamber 4 limited. In the combustion chamber 4 injects an injector 5 through a fuel line 11 fed fuel, which with through an inlet line 6 the combustion chamber 4 supplied combustion air forms an ignitable fuel / air mixture. After a combustion process, the exhaust gases from the combustion chamber 4 through an outlet pipe 7 dissipated. The outlet pipe 7 is through an exhaust gas recirculation line 8th with the inlet pipe 6 connected, wherein the exhaust gas recirculation line 8th from an exhaust gas recirculation valve 9 is mastered. Returns the exhaust gas recirculation valve 9 the exhaust gas recirculation line 8th free, so exhaust gases from the outlet 7 in the inlet pipe 6 recycled and added to the oxygen-rich fresh air. The high proportion of inert exhaust gases in the combustion chamber 4 supplied combustion air reduce the raw emissions of the internal combustion engine 1 , In particular, the content of the newly created during combustion exhaust gas to nitrous gases is reduced by the reduced oxygen content of the combustion air. A control or regulator unit 10 provides in response to supplied load request signals for the internal combustion engine 1 the optimal injection parameters for the current operating point 14 at the injector 5 one.

Dabei ist vorgesehen, eine geringe Kraftstoffmenge von einem oder mehreren Millilitern frühzeitig mit deutlichem Abstand vor dem Beginn der Haupteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 4 durch den Injektor 5 einzuspritzen. Diese sehr frühe Einspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge dient der Reduzierung der über die Abgasrückführungsleitung 8 dem Brennraum 4 zugeführten nitrosen Gase, welche beim Verbrennungsprozeß entstehen. Aus den Kraftstoffmolekülen werden Kohlenwasserstoffradikale erzeugt, welche vor der eigentlichen Verbrennung während und nach der kraftstoffreichen Haupteinspritzung mit Stickstoffoxid-Molekülen chemisch reagieren. Über verschiedene Zwischenprodukte wird bei dieser Reaktion aus den toxischen Stickstoffoxiden letztlich Stickstoff gebildet. Diese chemische Reaktion führt in Verbindung mit der Abgasrückführung zu einem umfangreichen Abbau der auf dem Wege der Abgasrückführung dem Brennraum 4 zugeführten Stickstoffoxide, was letztlich zu einer Absenkung des Stickstoffoxid-Gehaltes des von der Brennkraftmaschine 1 ausgestoßenen Abgases führt. Die Steuereinheit 10 stellt den Injektor 5 in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 mit den idealen Einspritzparametern 14 ein, welche Informationen über die gesamte, im jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 in den Brennraum 4 einzuspritzenden Kraftstoffmenge sowie in Abhängigkeit von der Abgasrückführungsrate die zum größtmöglichen Umwandlungsgrad der jeweils rückgeführten Stickstoffoxide die optimale Kraftstoffmenge bei der Früheinspritzung und den Kurbelwinkelbetrag, um den die Früheinspritzung der Haupteinspritzung vorauseilt und damit den Reaktionszeitraum zur Reduzierung der Stickstoffoxide.It is provided, a small amount of fuel of one or more milliliters early with a considerable distance before the start of the main injection of fuel into the combustion chamber 4 through the injector 5 inject. This very early injection of a small amount of fuel serves to reduce the exhaust gas recirculation line 8th the combustion chamber 4 supplied nitrous gases, which arise during the combustion process. Hydrocarbon radicals are generated from the fuel molecules which chemically react with nitrogen oxide molecules prior to actual combustion during and after the fuel-rich main injection. About various intermediates In this reaction, nitrogen is ultimately formed from the toxic nitrogen oxides. This chemical reaction, in conjunction with the exhaust gas recirculation, leads to an extensive reduction of the exhaust gas recirculation to the combustion chamber 4 fed nitrogen oxides, which ultimately leads to a reduction of the nitrogen oxide content of the internal combustion engine 1 discharged exhaust gas leads. The control unit 10 puts the injector 5 in each operating point of the internal combustion engine 1 with the ideal injection parameters 14 a, which information about the whole, in each operating point of the internal combustion engine 1 in the combustion chamber 4 the amount of fuel to be injected as well as the maximum conversion rate of the respective recycled nitrogen oxides the optimum amount of fuel in the early injection and the crank angle by which precedes the early injection of the main injection and thus the reaction period to reduce the nitrogen oxides.

Wie 2 zeigt, erfolgt die Früheinspritzung 12 der kleinen Kraftstoffmenge zur Erzeugung von mit den Stickstoffoxid-Molekülen reagierenden Kohlenwasserstoffradikalen abgesetzt und mit deutlichem Abstand vor der Haupteinspritzung 13. Das Ende der Früheinspritzung 12 liegt dabei in jedem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine abhängig vom Betriebspunkt und insbesondere der Abgasrückführungsrate, das heißt in diesem Fall dem Anteil der abzubauenden Stickstoffoxide in der Verbrennungsluft, um einen Kurbelwinkelbetrag im Bereich von 8° bis 80° vor dem Beginn der Haupteinspritzung 13. Es ist beispielhaft ein Einspritzdiagramm einer Diesel-Brennkraftmaschine gezeigt, wobei die Haupteinspritzung 13 und die innere Gemischbildung mit Zündung des Kraftstoff/Luft-Gemisches im Bereich des oberen Totpunktes OT der Kolbenbewegung erfolgt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Reduzierung der Stickstoffoxide durch sehr frühe Einspritzung einer kleinen Kraftstoffmenge von einem oder mehreren Millilitern in jedem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine in einem Bereich von 8° bis 80° Kurbelwinkel KW vor der Haupteinspritzung 13 zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffradikalen ist jedoch auch für die nach dem Otto-Prinzip arbeitende Brennkraftmaschine anwendbar.As 2 shows, the early injection takes place 12 the small amount of fuel deposited to produce reacted with the nitrogen oxide molecules hydrocarbon radicals and with a clear distance before the main injection 13 , The end of the early injection 12 is in each cycle of the internal combustion engine depending on the operating point and in particular the exhaust gas recirculation rate, that is in this case the proportion of degradable nitrogen oxides in the combustion air to a crank angle in the range of 8 ° to 80 ° before the start of the main injection 13 , By way of example, an injection diagram of a diesel internal combustion engine is shown, wherein the main injection 13 and the internal mixture formation takes place with ignition of the fuel / air mixture in the region of top dead center OT of the piston movement. The inventive method for reducing the nitrogen oxides by very early injection of a small amount of fuel of one or more milliliters in each cycle of the internal combustion engine in a range of 8 ° to 80 ° crank angle KW before the main injection 13 However, for generating hydrocarbon radicals is also applicable to the working according to the Otto principle internal combustion engine.

Claims (9)

Verfahren zur Reduzierung der Stickstoffoxide im Abgas einer Kraftstoff einspritzenden Brennkraftmaschine (1), wobei Abgas durch eine Abgasrückführungsleitung von einer Auslaßleitung (7) in eine Frischluft zuführende Einlaßleitung (6) der Brennkraftmaschine (1) rückführbar ist und die in einem Arbeitsspiel jeweils einzuspritzende Kraftstoffmenge in Teilmengen zu unterschiedlichen Zeitpunkten einspritzbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Kraftstoff-Teilmenge in einer Früheinspritzung (12) zur Erzeugung von Kohlenwasserstoffradikalen vor einer oder mehreren Teileinspritzungen eingespritzt wird und in nicht geringem Abstand nach dem Ende der Früheinspritzung (12) eine Haupteinspritzung (13) der für die Verbrennung notwendigen Kraftstoff-Teilmenge beginnt.Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine ( 1 ), wherein exhaust gas through an exhaust gas recirculation line from an outlet ( 7 ) in a fresh air supply inlet line ( 6 ) of the internal combustion engine ( 1 ) is traceable and in each case the fuel quantity to be injected in a working cycle can be injected in sub-quantities at different times, characterized in that a first fuel subset in an early injection ( 12 ) is injected to produce hydrocarbon radicals before one or more partial injections and at a short distance after the end of the early injection ( 12 ) a main injection ( 13 ) starts the necessary for the combustion fuel subset. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmenge der Früheinspritzung (12) erheblich geringer ist als die Kraftstoffmenge der Haupteinspritzung (13).Method according to Claim 1, characterized in that the fuel quantity of the early injection ( 12 ) is significantly less than the fuel quantity of the main injection ( 13 ). Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftstoffmenge der Früheinspritzung (12) einen oder mehrere Milliliter beträgt.Method according to Claim 2, characterized in that the fuel quantity of the early injection ( 12 ) is one or more milliliters. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Früh einspritzung (12) und Haupteinspritzung (13) abhängig von der Betriebslast der Brennkraftmaschine (1) und insbesondere der Abgasrückführungsrate durch eine elektronische Steuer- oder Reglereinheit (19) veränderbar ist.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the distance between early injection ( 12 ) and main injection ( 13 ) depending on the operating load of the internal combustion engine ( 1 ) and in particular the exhaust gas recirculation rate by an electronic control or regulating unit ( 19 ) is changeable. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Früheinspritzung (12) in einem Kurbelwinkelbereich von 8° bis 80° vor der Haupteinspritzung (13) erfolgtMethod according to Claim 4, characterized in that the early injection ( 12 ) in a crank angle range of 8 ° to 80 ° before the main injection ( 13 ) he follows Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Früheinspritzung (12) zusätzlich vor einer der Haupteinspritzung (13) als abgesetzte Teileinspritzung vorauseilenden Voreinspritzung erfolgt.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the early injection ( 12 ) additionally before one of the main injection ( 13 ) takes place as a remote partial injection leading pre-injection. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff den Zylindern (2) mittels Direkteinspritzung zugeführt wird.Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the fuel is supplied to the cylinders ( 2 ) is supplied by direct injection. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen die Haupteinspritzung (13) etwa im Bereich des oberen Totpunktes der Hubbewegung eines Kolbens (3) beginnt.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that in self-igniting internal combustion engines, the main injection ( 13 ) approximately in the region of the top dead center of the stroke movement of a piston ( 3 ) begins. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- oder Reglereinheit (10) in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) den Injektor (5) mit für den jeweils vorliegenden Betriebspunkt optimalen Einspritzparametern (14) einstellt.Method according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the control or regulating unit ( 10 ) in dependence on the operating state of the internal combustion engine ( 1 ) the injector ( 5 ) with optimum injection parameters for the respective operating point ( 14 ).
DE19707811A 1997-02-27 1997-02-27 Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine Expired - Lifetime DE19707811B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19707811A DE19707811B4 (en) 1997-02-27 1997-02-27 Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19707811A DE19707811B4 (en) 1997-02-27 1997-02-27 Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19707811A1 DE19707811A1 (en) 1998-09-10
DE19707811B4 true DE19707811B4 (en) 2009-09-03

Family

ID=7821619

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19707811A Expired - Lifetime DE19707811B4 (en) 1997-02-27 1997-02-27 Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19707811B4 (en)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19922964C2 (en) * 1999-05-19 2003-03-27 Daimler Chrysler Ag Method of injecting diesel fuel
DE10011621A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-13 Delphi Tech Inc Regulating multiple injection in internal combustion engine involves varying injection parameters if difference between heat released during combustion and predetermined value
DE10011630A1 (en) * 2000-03-10 2001-09-13 Delphi Tech Inc Process for regulating an internal combustion engine
DE10014553C2 (en) * 2000-03-23 2002-04-18 Daimler Chrysler Ag Method for operating a direct-injection Otto engine
US6467452B1 (en) 2000-07-13 2002-10-22 Caterpillar Inc Method and apparatus for delivering multiple fuel injections to the cylinder of an internal combustion engine
DE10065266A1 (en) * 2000-12-29 2002-07-18 Bosch Gmbh Robert Method, computer program and control and / or regulating device for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
US6612292B2 (en) * 2001-01-09 2003-09-02 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel injection control for diesel engine
DE10307166A1 (en) * 2003-02-20 2004-09-09 Daimlerchrysler Ag Method for operating a spark-ignited internal combustion engine
DE10333261B4 (en) * 2003-07-01 2016-12-01 Volkswagen Ag Method for operating a direct injection gasoline engine and directly injecting gasoline engine
DE102007052615A1 (en) * 2007-11-05 2009-05-07 Volkswagen Ag Method for operating an internal combustion engine
DE102008020221B4 (en) * 2008-04-22 2018-10-25 Thomas Koch Method for starting a self-igniting internal combustion engine at low temperatures

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3735169A1 (en) * 1986-10-08 1988-04-21 Daimler Benz Ag Method of direct fuel injection for a diesel internal combustion engine
DE4414906C1 (en) * 1994-04-28 1995-05-04 Daimler Benz Ag Fuel injection method for a fuel-injected compression-ignition engine with secondary and primary injection
DE4415826A1 (en) * 1994-05-05 1995-11-09 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Operating IC engine having electronically controlled fuel injection
WO1996003578A1 (en) * 1994-07-22 1996-02-08 C.R.F. Societa' Consortile Per Azioni Common-rail fuel injection method for diesel engines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3735169A1 (en) * 1986-10-08 1988-04-21 Daimler Benz Ag Method of direct fuel injection for a diesel internal combustion engine
DE4414906C1 (en) * 1994-04-28 1995-05-04 Daimler Benz Ag Fuel injection method for a fuel-injected compression-ignition engine with secondary and primary injection
DE4415826A1 (en) * 1994-05-05 1995-11-09 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Operating IC engine having electronically controlled fuel injection
WO1996003578A1 (en) * 1994-07-22 1996-02-08 C.R.F. Societa' Consortile Per Azioni Common-rail fuel injection method for diesel engines

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hermann Klein, Horst Ralfs: "Einfluß der Kraftstoff- Voreinspritzung auf das Betriebsverhalten von mittelschnellaufenden Dieselmotoren", In: MTZ Motortechnische Zeitschrift 53 (1992) 9, S. 408-417 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE19707811A1 (en) 1998-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602004012478T2 (en) Apparatus and method for controlling multiple injection and variable valve timing in a direct injection internal combustion engine
DE69631429T2 (en) BRAKE ENGINE WITH SEVERAL STAGES
DE69916178T2 (en) Internal combustion engine for two fuels with ignition of a homogeneous mixture consisting of gas, air and pilot fuel
DE112005001795B4 (en) Method for operating a four-stroke internal combustion engine
DE19639172C2 (en) Direct fuel injection method for a diesel internal combustion engine
DE102013213755B4 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine
WO2005100768A1 (en) Method for operating an internal combustion engine with direct fuel injection
DE3926322C2 (en)
WO2005100767A1 (en) Method for operating an internal combustion engine with direct fuel injection
EP1039112A2 (en) Fuel supply system for an internal combustion engine with positive ignition
DE19707811B4 (en) Method for reducing the nitrogen oxides in the exhaust gas of a fuel-injection internal combustion engine
DE102013213749A1 (en) Method and device for controlling a four-stroke internal combustion engine
AT508578B1 (en) METHOD FOR OPERATING A FOUR-STROKE INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH SPARK IGNITION
DE10236856B4 (en) Method for raising an exhaust gas temperature of an internal combustion engine
DE4126705C2 (en) Method and device for reducing nitrogen oxide emissions from internal combustion engines
DE19741566B4 (en) reciprocating engine
DE19945544A1 (en) Fuel supply system for a spark ignition internal combustion engine and method for operating such an internal combustion engine
AT5135U1 (en) METHOD FOR OPERATING A FUEL-LIKE FUEL, IN PARTICULAR GASOLINE, OPERATING COMBUSTION ENGINE
DE3735169C2 (en)
DE10048608C2 (en) Method and computer program for operating an internal combustion engine and internal combustion engine
DE10033597C2 (en) Method for operating a diesel engine
DE102017201805A1 (en) Method for injecting an additional medium into the cylinder of a spark-ignited internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method
DE2727357A1 (en) PISTON TYPE COMBUSTION MACHINE
DE102005013174B4 (en) Method for operating an internal combustion engine with direct fuel injection
AT526244B1 (en) Method for operating a spark-ignited four-stroke internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE

8125 Change of the main classification

Ipc: F02B 312

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8127 New person/name/address of the applicant

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8364 No opposition during term of opposition
R071 Expiry of right