DE102010055140A1 - Method for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine, involves bringing combustion air before entering into charging unit - Google Patents

Method for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine, involves bringing combustion air before entering into charging unit Download PDF

Info

Publication number
DE102010055140A1
DE102010055140A1 DE102010055140A DE102010055140A DE102010055140A1 DE 102010055140 A1 DE102010055140 A1 DE 102010055140A1 DE 102010055140 A DE102010055140 A DE 102010055140A DE 102010055140 A DE102010055140 A DE 102010055140A DE 102010055140 A1 DE102010055140 A1 DE 102010055140A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
air
combustion
combustion air
internal combustion
before entering
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.)
Withdrawn
Application number
DE102010055140A
Other languages
German (de)
Inventor
Anmelder Gleich
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Priority to DE102010055140A priority Critical patent/DE102010055140A1/en
Publication of DE102010055140A1 publication Critical patent/DE102010055140A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0493—Controlling the air charge temperature
    • 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
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/0406—Layout of the intake air cooling or coolant circuit
    • F02B29/0437—Liquid cooled heat exchangers
    • F02B29/0443—Layout of the coolant or refrigerant circuit
    • 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
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

The method involves bringing a combustion air (7) before entering into a charging unit (12), after leaving from the charging unit and before entering into a combustion chamber (14) of an internal combustion engine (1) at an optimal low temperature. An optimal low combustion air temperature is achieved, particularly by air conditioning through air conditioning system. An independent claim is also included for a device for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der spezifischen Leistung von aufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei denen die Verbrennungsluft sowohl vor der Aufladeeinrichtung als auch nach der Aufladeeinrichtung von einer Klimaanlage klimatisiert wird.The present invention relates to a method and a device for increasing the specific power of supercharged internal combustion engines, in which the combustion air is conditioned both before the supercharger and after the supercharger of an air conditioner.

Mittlerweile ist bei Otto-Motoren die direkte Einspritzung von Otto-Kraftstoff in den Brennraum Stand der Technik. Mit dieser Einspritztechnik entfallen Wandanlagerungseffekte des Kraftstoffes im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine, was, in Verbindung mit anderen Effekten, zu einer Verdichtung der angesaugten Verbrennungsluft von e = 12 bei frei ansaugenden Motoren und von e = 10,3 bei aufgeladenen Motoren geführt hat. Diese Verdichtungen beruhen auf einer Auslegungsbasis für die Ansaugtemperatur der Verbrennungsluft von 25°C.In the meantime, direct injection of petrol fuel into the combustion chamber is state-of-the-art in petrol engines. This injection technique eliminates Wandanlagerungseffekte the fuel in the intake of the internal combustion engine, which, in conjunction with other effects, has led to a compression of the intake combustion air of e = 12 in free-priming engines and of e = 10.3 with supercharged engines. These densities are based on a design basis for the combustion air intake temperature of 25 ° C.

Eine stabile, von der Lufttemperatur der Umgebung der Verbrennungskraftmaschine unabhängige, Absenkung der Verbrennungslufttemperatur auf 0°C würde bei Otto-Motoren Verdichtungen e zwischen ca. 15 und 17,5 erlauben, abhängig davon ob die Verdichtungsberechnung mit einem Wert des Polytropenexponent von 1,35 oder 1,371 gerechnet wird. Eine Absenkung auf –20°C erlaubte sogar Verdichtungen e mit Werten zwischen ca. 19,5 und 25. Mit diesen Verdichtungen käme ein Otto-Motor nahe an den Wirkungsgrad eines Dieselmotors. Derart niedrige Temperaturen der angesaugten Verbrennungsluft sind jedoch bei Umgebungslufttemperaturen die in der Spitze bei 40°C und mehr liegen können, nur durch Klimatisierung zu erreichen.A stable, independent of the air temperature of the environment of the internal combustion engine, lowering the combustion air temperature to 0 ° C would allow for gasoline engines compression e between about 15 and 17.5, depending on whether the compaction calculation with a value of the polytropic exponent of 1.35 or 1.371. A reduction to -20 ° C even allowed compressions e with values between about 19.5 and 25. With these densities, a gasoline engine would come close to the efficiency of a diesel engine. Such low temperatures of the intake combustion air, however, can only be achieved by air conditioning at ambient air temperatures which may be in the peak at 40 ° C and more.

Insofern ist die in der DE 198 03 853 C1 beschriebene Vorrichtung zur Regelung der Ansauglufttemperatur nicht geeignet die Ansauglufttemperatur unabhängig von der Außentemperatur konstant auf einem vorgegebenen Temperaturniveau unterhalb der Außentemperatur zu halten, denn sie nutzt, unabhängig vom Aufbau der Kühlvorrichtung, in allen Fällen die Außenluft als Kühlmedium.In that sense, the in the DE 198 03 853 C1 described device for controlling the intake air temperature not suitable to keep the intake air temperature independent of the outside temperature constant at a predetermined temperature level below the outside temperature, because it uses, regardless of the structure of the cooling device, in all cases, the outside air as the cooling medium.

In der US 5 081 977 A und der EP 1 213 465 A3 werden weitere Methoden der Kühlung der angesaugten Verbrennungsluft beschrieben. Beide Verfahren basieren aber auf der Verwendung von kyrogenem Kraftstoff und sind dadurch auf diesen speziellen Anwendungsfall mit diesen speziellen Kraftstoffen beschränkt.In the US 5 081 977 A and the EP 1 213 465 A3 Further methods of cooling the intake combustion air are described. Both methods are based on the use of kyrogenem fuel and are therefore limited to this particular application with these special fuels.

Eines offenen Prozesses zur Kühlung der angesaugten Verbrennungsluft durch Kraftstoffverdampfung, hier mit dem Kühlmedium Propan, bedient sich auch, wie die beiden vorerwähnten Verfahren, die FR 2 517 367 A . Damit ist auch dieses Verfahren auf einen speziellen Kraftstoff, hier Propan, beschränkt. Abgesehen davon, dass ohne eine Regelung der Kraftstoffverdampfung oder eine externe Beheizung, aller Wahrscheinlichkeit nach, der Propan verdampfende Wärmetauscher im realen Betrieb vereisen würde, hebt die nachfolgende Verdichtung der angesaugten Verbrennungsluft in einem, der Verbrennungskraftmaschine vorgeschalteten, Kompressor den Kühlungseffekt der Kraftstoffverdampfung wieder auf, wodurch eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses der Verbrennungskraftmaschine auf Grund einer kühleren Temperatur der Verbrennungsluft ausgeschlossen ist.An open process for cooling the intake combustion air by fuel evaporation, here with the cooling medium propane, uses, as the two aforementioned methods, the FR 2 517 367 A , Thus, this method is limited to a special fuel, here propane. Apart from the fact that without regulation of fuel evaporation or external heating, in all likelihood, the propane evaporating heat exchanger would freeze in real operation, the subsequent compression of the intake combustion air in a, upstream of the internal combustion engine compressor reverses the cooling effect of the fuel evaporation, whereby an increase in the compression ratio of the internal combustion engine due to a cooler temperature of the combustion air is excluded.

In der DE 10 2006 042 054 A1 wird ebenfalls vorgeschlagen als Kraftstoff Flüssiggas (mit Propan als Kraftstoffbestandteil) (LPG) einzusetzen, hier aber um dessen Doppelcharakter als Kraftstoff und Kältemittel in einem gekoppelten System von Kraftstoffzuführung in einem offenen System und Kältekreislauf für die Kühlung der angesaugten Verbrennungsluft in einem geschlossenen System zu nutzen. Der Nachteil der dort vorgeschlagenen Lösung liegt zum einen in der Beschränkung auf den Kraftstoff Flüssiggas (LPG). Zum anderen kann nicht auf ein am Markt vorhandenes und erprobtes Kühlsystem zurückgegriffen werden. Schließlich ist das dort vorgeschlagene Kühlsystem durch die Koppelung mit dem offenen Kraftstoffzuführungssystem kein vollständig geschlossenes System, so dass Probleme auf Grund des ständig neu zuzuführenden LPGs als Kraftstoff-Kältemittel wechselnder Qualität zu erwarten sind.In the DE 10 2006 042 054 A1 It is also proposed to use liquid LPG (with propane as fuel constituent) as fuel, but here to use its dual character as fuel and refrigerant in a coupled system of fuel supply in an open system and refrigeration cycle for cooling the intake combustion air in a closed system , The disadvantage of the solution proposed there is on the one hand in the restriction to the fuel LPG. On the other hand, it is not possible to fall back on a proven and tested cooling system on the market. Finally, the cooling system proposed there is not a completely closed system due to the coupling with the open fuel supply system, so that problems due to the constantly to be supplied LPGs are expected as fuel refrigerants of varying quality.

In der DE 10 2009 018 235 A1 ist ein einstufiger Prozess zur Klimatisierung der Verbrennungsluft beschrieben. Durch die, unabhängig von der Temperatur der Umgebungsluft, stabile Absenkung der Verbrennungslufttemperatur vor dem Eintritt in den Brennraum durch Klimatisierung wird bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen (Otto-Motoren) eine deutliche Anhebung der Verdichtung über das Niveau von Otto-Motoren ohne Verbrennungsluftklimatisierung ermöglicht. Die Klimatisierung der Verbrennungsluft ist hier konstruktionstechnisch mit relativ geringem Aufwand zu realisieren, weil Komponenten wie Klimaanlage genutzt werden, die erprobt und bei neu auf den Markt gelangenden Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschine in der überwiegenden Zahl schon vorhanden sind.In the DE 10 2009 018 235 A1 is a one-step process for the air conditioning of combustion air described. By the stable, regardless of the temperature of the ambient air, lowering of the combustion air temperature before entering the combustion chamber by air conditioning in spark-ignited internal combustion engines (gasoline engines) allows a significant increase in compression above the level of gasoline engines without combustion air conditioning. The air conditioning of the combustion air is here to construct technology with relatively little effort to realize because components such as air conditioning are used, which are tested and in newly arriving on the market vehicles with internal combustion engine in the vast majority already exist.

Die höhere Verdichtung mit der diese Verbrennungskraftmaschine, vorzugsweise ein Otto-Motor, betrieben werden kann, bewirkt, trotz des notwendigen Energieaufwandes für die Klimatisierung der Verbrennungsluft, eine höhere Kraftstoffeffizienz. Die bessere Ausnutzung des Kraftstoffes schlägt sich in verringertem spezifischem Verbrauch und entsprechend reduziertem CO2-Ausstoß nieder. Besonders ausgeprägt ist die CO2-Reduzierung bei der Nutzung von LPG als Kraftstoff. Durch die höhere Verdichtung erhöhen sich außerdem Leistung und Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine.The higher compression with which this internal combustion engine, preferably an Otto engine, can be operated, despite the energy required for the air conditioning of the combustion air, a higher fuel efficiency. The better utilization of the fuel is reflected in reduced specific consumption and correspondingly reduced CO2 emissions. Especially The CO2 reduction in the use of LPG as fuel is pronounced. The higher compression also increases the power and torque of the internal combustion engine.

Nicht erwähnt wurde in der DE 10 2009 018 235 A1 der mit der Absenkung der Verbrennungslufttemperatur einhergehende leistungssteigernde Luftmasseneffekt durch die höhere Dichte der kühleren Verbrennungsluft, der in der Wirkung einer zusätzlichen Aufladung entspricht.Was not mentioned in the DE 10 2009 018 235 A1 the performance-enhancing air mass effect associated with the lowering of the combustion air temperature due to the higher density of the cooler combustion air, which corresponds to the effect of an additional charge.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde bei aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen die spezifische Leistung zu steigern, indem sie die Verbrennungslufttemperatur mit Hilfe von Klimatisierung in zwei Stufen sowohl vor dem Eintritt in die Aufladevorrichtung als auch vor dem Eintritt in den Brennraum auf eine optimal niedrige Temperatur einstellt und dadurch den Luftmasseneffekt optimiert.The invention is based on the object to increase the specific power in supercharged internal combustion engines by adjusting the combustion air temperature by means of air conditioning in two stages both before entering the charging device and before entering the combustion chamber to an optimally low temperature and thereby optimized the air mass effect.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die genannte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 4 dadurch gelöst, dass die Verbrennungsluft sowohl vor dem Eintritt in die Aufladeeinrichtung als auch nach dem Austritt aus der Aufladeeinrichtung und vor Eintritt in die Brennkammer durch Klimatisierung auf eine optimal niedrige Temperatur eingestellt wird.The above object is achieved with the features of claim 1 or claim 4, characterized in that the combustion air is set to an optimally low temperature both before entering the charging device and after exiting the charging device and before entering the combustion chamber by air conditioning becomes.

Die Klimatisierungsstufe vor dem Eintritt in die Aufladevorrichtung bewirkt bei Umgebungstemperaturen die über der optimal niedrigen Verbrennungslufttemperatur liegen eine höhere Dichte der Verbrennungsluft beim Eintritt in die Aufladevorrichtung, die wiederum den Aufladeeffekt verstärkt.The air conditioning stage before entering the charging device causes at ambient temperatures above the optimal low combustion air temperature, a higher density of combustion air entering the charging device, which in turn enhances the charging effect.

Die Klimatisierungsstufe nach dem Austritt aus der Aufladevorrichtung und vor Eintritt in die Brennkammer senkt das, durch die Verdichtung in der Aufladevorrichtung gestiegene, Temperaturniveau der Verbrennungsluft wieder auf den angestrebten niedrigen Wert, der die hohen Verdichtungen beim Otto-Motor möglich macht. Sie verstärkt den Aufladeeffekt weiter, indem sie die Temperaturerhöhung, die die Verbrennungsluft durch Verdichtung in der Aufladevorrichtung erfährt, wieder zurückführt, sie erneut auf eine optimal niedrige Temperatur mit der entsprechend erhöhten Dichte absenkt und damit die zur Verbrennung zur Verfügung stehende Luftmasse im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine erhöht. Aus der erhöhten Luftmasse durch höhere Dichte der Verbrennungsluft im Brennraum der Verbrennungskraftmaschine resultiert dann die höhere spezifische Leistung der Verbrennungskraftmaschine.The air conditioning stage after exiting the charging device and before entering the combustion chamber lowers the, increased by the compression in the charging device, temperature level of the combustion air back to the desired low value, which makes the high compression in the gasoline engine possible. It further enhances the charging effect by returning the temperature increase experienced by the combustion air through compression in the charging device, lowering it again to an optimally low temperature with the correspondingly increased density, and thus the air mass available for combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine elevated. From the increased air mass by higher density of the combustion air in the combustion chamber of the internal combustion engine then results in the higher specific power of the internal combustion engine.

Aufgrund des heute üblicherweise in den Fahrzeugklimaanlagen verwendeten Klimamittels R 134a mit einem Siedepunkt von –26°C bedeutet optimal niedrig, dass die angestrebte niedrige Verbrennungslufttemperatur nahe oberhalb des Siedepunkts dieses Kältemittels liegt. Bei einer zukünftigen Verwendung von Propan oder einer Propan/Butan Mischung als Kältemittel für Klimaanlagen würde sich die angestrebte optimal niedrige Verbrennungslufttemperatur noch geringfügig erniedrigen, weil dessen Siedepunkt zwischen –30°C für eine Propan/Butan-Mischung im Verhältnis von 60/40 und –42°C für reines Propan liegen wird.Due to the currently used in the vehicle air conditioning R 134a with a boiling point of -26 ° C optimally low means that the desired low combustion air temperature is close to above the boiling point of this refrigerant. In a future use of propane or a propane / butane mixture as a refrigerant for air conditioning, the desired optimal low combustion air temperature would still slightly lower, because its boiling point between -30 ° C for a propane / butane mixture in the ratio of 60/40 and - 42 ° C for pure propane.

Eine mit dem Kältemittel CO2 betriebene Klimaanlage würde die Absenkung der Verbrennungslufttemperatur auf noch niedrigere Werte erlauben.An air conditioner powered by the refrigerant CO2 would allow lowering the combustion air temperature to even lower levels.

Der Effekt höherer spezifischer Leistung durch höhere Verbrennungsluftdichte multipliziert sich bei Otto-Motoren zusätzlich mit dem leistungs- und effizienzsteigernden Effekt einer erheblich höheren Verdichtung ähnlicher oder gleicher Höhe der von Dieselmotoren, ermöglicht durch die optimal niedrige Verbrennungslufttemperatur beim Eintritt in die Brennkammer.The effect of higher specific power through higher combustion air density is multiplied in Otto engines in addition to the performance and efficiency-enhancing effect of a significantly higher compression similar or the same level of diesel engines, made possible by the optimal low combustion air temperature when entering the combustion chamber.

Zusätzlich sinkt das Temperaturniveau des thermodynamischen Kreisprozesses in der gesamten Ansaugphase der Verbrennungskraftmaschine.In addition, the temperature level of the thermodynamic cycle process decreases in the entire intake phase of the internal combustion engine.

Die beiden sich gegenseitig verstärkenden Effekte höhere spezifische Leistung durch höhere Verbrennungsluftdichte und höhere Verdichtung können dann z. B. dazu genutzt werden, bei Kraftwagen Verbrennungskraftmaschinen kleineren Hubraums einzubauen, die bei gleicher Leistung wie vergleichbare Motoren größeren Hubraumes eine geringeren Kraftstoffverbrauch aufweisen, ein geringeres Gewicht besitzen und weniger Bauraum im Motorraum beanspruchen (Downsizing).The two mutually reinforcing effects higher specific power through higher combustion air density and higher compression can then z. B. can be used to install in motor vehicles internal combustion engines smaller displacement, which have the same power as comparable engines larger displacement lower fuel consumption, have a lower weight and less space in the engine compartment claim (downsizing).

Anhand der 1 wird die Erfindung beispielhaft näher erläutert.Based on 1 The invention is explained in more detail by way of example.

In der Zeichnung wird ein Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine (1), hier ein direkt einspritzender Ottomotor, einschließlich Ansaugkanal (2) Kraftstoffeinspritzventil (11) und Drosselklappe schematisch dargestellt. Die angesaugte Verbrennungsluft (7) strömt vor dem Eintritt in die Aufladevorrichtung (12) durch den ersten Verdampfer (4) einer (hier nicht vollständig gezeigten) Klimaanlage. Danach wird sie von der Aufladevorrichtung (12), vorzugsweise ein Abgasturbolader oder ein Kompressor, vorverdichtet. Aus der Aufladeeinrichtung (12) strömt sie durch den zweiten Verdampfer (5) der Klimaanlage und anschließend durch den Ansaugkanal (2) in den Brennraum (14) der Verbrennungskraftmaschine (1).In the drawing, a cylinder of an internal combustion engine ( 1 ), here a directly injecting gasoline engine, including intake channel ( 2 ) Fuel injection valve ( 11 ) and throttle valve shown schematically. The intake combustion air ( 7 ) flows before entering the charging device ( 12 ) through the first evaporator ( 4 ) of a (not fully shown) air conditioning. After that, it is removed from the charging device ( 12 ), preferably an exhaust gas turbocharger or a compressor, precompressed. From the charging device ( 12 ) flows through the second evaporator ( 5 ) of the air conditioning system and then through the intake duct ( 2 ) in the combustion chamber ( 14 ) of the internal combustion engine ( 1 ).

Erhalt die Steuereinheit (13) von der Temperatursonde (3) im Ansaugkanal (2) das Signal, dass die Verbrennungsluft (8) am Eintritt zum Brennraum (14) eine kritische Schwelle erreicht hat, schaltet diese einen Klimakompressor (6) ein, vorzugsweise den Klimakompressor der bordeigenen Klimaanlage, worauf die Verdampfer (4/5) von Kühlmittel (10) durchflossen werden. Die durch die Verdampfer (4/5) strömende Verbrennungsluft (7/8) gibt nun Wärme an das Kühlmittel (10) ab und tritt gekühlt aus den Verdampfern (4/5) aus (8). Die Verbrennungsluft (7) wird so lange gekühlt, bis ein vorgegebener unterer Temperaturwert erreicht ist oder sich ein dynamisches Gleichgewicht innerhalb der vorgegebenen Temperaturregelungsspanne einstellt. Receiving the control unit ( 13 ) from the temperature probe ( 3 ) in the intake channel ( 2 ) the signal that the combustion air ( 8th ) at the entrance to the combustion chamber ( 14 ) has reached a critical threshold, it switches an air conditioning compressor ( 6 ), preferably the air conditioning compressor on-board air conditioning, whereupon the evaporators ( 4 / 5 ) of coolant ( 10 ) are flowed through. The through the evaporator ( 4 / 5 ) flowing combustion air ( 7 / 8th ) now gives heat to the coolant ( 10 ) and comes cooled from the evaporators ( 4 / 5 ) out ( 8th ). The combustion air ( 7 ) is cooled until a predetermined lower temperature value is reached or a dynamic equilibrium is established within the predetermined temperature control range.

Welcher untere Temperaturwert mit der Klimatisierung der Verbrennungsluft (8) bei direkt einspritzenden Otto-Motoren mit Ottokraftstoffen wie Superbenzin realisiert werden kann, ohne dass sich im Betrieb unerwünschte Effekte, z. B. Schmierölverdünnung, einstellen und auch der bei 100°C verdampfende, neben dem Anwärmverhalten vor allem die Betriebsbereitschaft und das Beschleunigungsverhalten der warmen Verbrennungskraftmaschine bestimmende, Kraftstoffanteil des Superbenzins in ausreichendem Maß verdampft, muss die Praxis erweisen. In einem ersten Vorversuch mit einem serienmäßigen Fahrzeug mit direkt einspritzendem Ottomotor waren bei einer Verbrennungslufttemperatur von 9°C noch keine störenden Effekte wahrzunehmen. Es ist zu erwarten, dass bei Otto-Motoren mit direkter Einspritzung von Superbenzin in den Brennraum (14) sogar Absenkungen der Verbrennungslufttemperatur (8) durch ihre Klimatisierung auf Werte unter 0°C realisierbar sind, besonders wenn bei homogenem Betriebsmodus, eine Aufteilung der Kraftstoffeinspritzung in mehrere, auf den Ansaugtakt und den Verdichtungstakt verteilte, Teileinspritzungen vorgenommen wird und die Kraftstoffeinspritzung so gestaltet wird, dass der flüssige Kraftstoff beim Einspritzen in den Brennraum auf den heißen Kolbenboden auftrifft. Ein willkommener Nebeneffekt dieses Kraftstoffeinspritzdesigns wäre die Kühlung des thermisch hoch beanspruchten Kolbenbodens.Which lower temperature value with the air conditioning of the combustion air ( 8th ) can be implemented in directly injecting gasoline engines with gasoline fuels such as premium gasoline, without undesirable effects, eg. As Schmierölverdünnung, and also the evaporating at 100 ° C, in addition to the Anwärmverhalten especially the operational readiness and the acceleration behavior of the warm combustion engine determining, fuel fraction of premium gasoline evaporates sufficiently, the practice must prove. In a first preliminary test with a standard-specification vehicle with a direct injection gasoline engine, no disturbing effects were noticed at a combustion air temperature of 9 ° C. It is to be expected that in gasoline engines with direct injection of premium gasoline into the combustion chamber ( 14 ) even decreases the combustion air temperature ( 8th ) can be realized by their air conditioning to values below 0 ° C, especially when in homogeneous operating mode, a division of the fuel injection into several, distributed to the intake stroke and the compression stroke, partial injections is made and the fuel injection is designed so that the liquid fuel during injection in the combustion chamber impinges on the hot piston bottom. A welcome side effect of this fuel injection design would be the cooling of the highly stressed piston crown.

Für den Kraftstoff LPG mit einer Siedetemperatur von –30°C bei 1013 mbar (LPG mit 60% Propan und 40% Butan) stellt sich eine Absenkung der Verbrennungslufttemperatur (8) auch unter den Gefrierpunkt von Wasser durch Klimatisierung als unproblematisch dar. Damit kann bei der Nutzung dieses Kraftstoffes davon ausgegangen werden, dass Verdichtungen von e = 20 und mehr zu realisieren sind.For the fuel LPG with a boiling point of -30 ° C at 1013 mbar (LPG with 60% propane and 40% butane) is a reduction in the combustion air temperature ( 8th ) even under the freezing point of water by air conditioning as unproblematic dar. Thus, when using this fuel can be assumed that densities of e = 20 and more can be realized.

Wird die Verbrennungskraftmaschine bei Betriebsbedingungen betrieben, bei der die Leistungsfähigkeit der Klimaanlage nicht mehr ausreicht um die Verbrennungsluft auf den vorgegebenen Wert abzukühlen, reduziert die Motorsteuerung (13) die in die Brennkammer (14) einströmende Luftmasse (8). Dies kann bei Otto-Motoren in einem ersten Schritt vorzugsweise dadurch erreicht werden, dass die Motorsteuerung (13) mit Hilfe einer Klopfregelung ermittelt, ob ein nicht klopfender Betrieb des Motors auch bei weniger niedriger Verbrennungslufttemperatur und damit verringerter Luftdichte möglich ist. Reicht die auf diesem Wege erzielte Reduzierung der Verbrennungsluftmasse nicht aus oder erlauben die Betriebsbedingungen diesen Schritt nicht, dann regelt die Motorsteuerung (13) den Ladedruck der Aufladevorrichtung (12) herunter und verringert damit die Masse der geförderten Verbrennungsluft.If the internal combustion engine is operated under operating conditions in which the capacity of the air conditioning system is no longer sufficient to cool the combustion air to the predetermined value, the engine control ( 13 ) into the combustion chamber ( 14 ) incoming air mass ( 8th ). In the case of gasoline engines, this can preferably be achieved in a first step by the engine control system ( 13 ) using a knock control determines whether a non-knocking operation of the engine is possible even at lower combustion air temperature and thus reduced air density. If the reduction of the combustion air mass achieved in this way is not sufficient or if the operating conditions do not allow this step, then the engine control system ( 13 ) the charging pressure of the charging device ( 12 ) and thus reduces the mass of the extracted combustion air.

Soll die Verbrennungskraftmaschine mit Verbrennungslufttemperaturen (8) unter dem Gefrierpunkt von Wasser betrieben werden, dann müssen die Verdampfer (4/5) der Klimaanlage entweder mit einer Oberfläche versehen sein, die die Anlagerung von Eiskristallen verhindert oder sie müssen von Zeit zu Zeit von der Eisschicht befreit werden, die sich an ihnen durch den, in der angesaugten Verbrennungsluft (7) enthaltenen, gefrierenden Wasserdampf anlagert. Dies geschieht erfindungsgemäß vorzugsweise durch eine Beschichtung der Verdampferoberfläche mit Nanopartikeln, die eine Anlagerung der Eiskristalle verhindern oder durch Mikrokavitationen in der Eisschicht, die durch, vorzugsweise durch Ultraschall angeregte, Schwingelemente (9) erzeugt werden.If the internal combustion engine with combustion air temperatures ( 8th ) are operated below freezing point of water, then the evaporators ( 4 / 5 ) of the air conditioning system either be provided with a surface which prevents the accumulation of ice crystals or they must be freed from time to time from the layer of ice, which is due to them, in the intake combustion air ( 7 ) stored, freezing water vapor. This is done according to the invention preferably by a coating of the evaporator surface with nanoparticles, which prevent an accumulation of ice crystals or microcavitations in the ice layer, by, preferably by ultrasound excited, vibrating elements ( 9 ) be generated.

Ein klärender Vorversuch mit einem handelsüblichen Ultraschallreinigungsgerät zeigte, dass die durch Ultraschall erzeugten Mikrokavitationen eine Eisschicht absprengen, womit die prinzipielle Eignung dieses Verfahrens nachgewiesen war.A clarifying preliminary test with a commercially available ultrasonic cleaning device showed that the microcavitations produced by ultrasound break off an ice layer, whereby the basic suitability of this method was proven.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19803853 C1 [0004] DE 19803853 C1 [0004]
  • US 5081977 A [0005] US 5081977 A [0005]
  • EP 1213465 A3 [0005] EP 1213465 A3 [0005]
  • FR 2517367 A [0006] FR 2517367 A [0006]
  • DE 102006042054 A1 [0007] DE 102006042054 A1 [0007]
  • DE 102009018235 A1 [0008, 0010] DE 102009018235 A1 [0008, 0010]

Claims (4)

Verfahren zur Erhöhung der spezifischen Leistung von aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen, vorzugsweise direkt einspritzende Otto-Motoren, welche unter anderem mindestens eine Klimaanlage aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungsluft (7) sowohl vor dem Eintritt in die Aufladeeinrichtung (12) als auch nach dem Austritt aus der Aufladeeinrichtung (12) und vor dem Eintritt in die Brennkammer (14) der Verbrennungskraftmaschine (1) auf eine optimal niedrige Temperatur gebracht wird, welche optimal niedrige Verbrennungslufttemperatur vorzugsweise durch Klimatisierung durch die Klimaanlage(n) erreicht wird.Method for increasing the specific power of turbocharged internal combustion engines, preferably directly injecting gasoline engines, which, inter alia, has at least one air conditioning system, characterized in that the combustion air ( 7 ) both before entering the charging device ( 12 ) as well as after exiting the charging device ( 12 ) and before entering the combustion chamber ( 14 ) of the internal combustion engine ( 1 ) is brought to an optimally low temperature, which optimally low combustion air temperature is preferably achieved by air conditioning by the air conditioning (s). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Motorsteuerung (13) die geförderte Luftmasse (8) reduziert, wenn die Klimaanlage die optimal niedrige Temperatur der Verbrennungsluft nicht mehr halten kann.A method according to claim 1, characterized in that the engine control ( 13 ) the conveyed air mass ( 8th ) reduced when the air conditioner can no longer maintain the optimal low temperature of the combustion air. Vorrichtung zur Erhöhung der spezifischen Leistung von aufgeladenen Brennkraftmaschinen, vorzugsweise direkt einspritzende Otto-Motoren, welche unter anderem mindestens eine Klimaanlage aufweist, die die Verbrennungsluft (7) klimatisieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Klimaanlage die Verbrennungsluft (7) sowohl vor dem Eintritt in die Aufladeeinrichtung (12) als auch nach dem Austritt aus der Aufladeeinrichtung (12) und vor dem Eintritt in die Brennkammer (14) der Verbrennungskraftmaschine (1) auf eine optimal niedrige Temperatur bringen kann.Device for increasing the specific power of supercharged internal combustion engines, preferably directly injecting gasoline engines, which, inter alia, has at least one air conditioning system which controls the combustion air ( 7 ), characterized in that the air conditioning system controls the combustion air ( 7 ) both before entering the charging device ( 12 ) as well as after exiting the charging device ( 12 ) and before entering the combustion chamber ( 14 ) of the internal combustion engine ( 1 ) can bring to an optimally low temperature. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer der Klimaanlage (4/5), die die Verbrennungsluft (7) kühlen, mit einer Nanobeschichtung ausgerüstet sind, die die Bildung von Eis auf den Verdampferoberflächen verhindert.Apparatus according to claim 3, characterized in that the evaporator of the air conditioning ( 4 / 5 ), the combustion air ( 7 ), are equipped with a nano-coating which prevents the formation of ice on the evaporator surfaces.
DE102010055140A 2010-12-18 2010-12-18 Method for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine, involves bringing combustion air before entering into charging unit Withdrawn DE102010055140A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010055140A DE102010055140A1 (en) 2010-12-18 2010-12-18 Method for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine, involves bringing combustion air before entering into charging unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010055140A DE102010055140A1 (en) 2010-12-18 2010-12-18 Method for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine, involves bringing combustion air before entering into charging unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010055140A1 true DE102010055140A1 (en) 2012-06-21

Family

ID=46512149

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010055140A Withdrawn DE102010055140A1 (en) 2010-12-18 2010-12-18 Method for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine, involves bringing combustion air before entering into charging unit

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010055140A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011112613A1 (en) 2011-09-06 2013-03-07 Karlheinrich Winkelmann Method for optimizing air-conditioning of combustion air of internal combustion engines, involves synchronizing driving power of air-conditioning system for air-conditioning of combustion air of internal combustion engine

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2517367A1 (en) 1981-11-27 1983-06-03 Roger Claude Method of operating motor-compressor - has liquefied gas for IC-engine passed around compressor inlet air to heat it
US5081977A (en) 1990-02-13 1992-01-21 Consolidated Natural Gas Service Company, Inc. Low pollution natural gas vehicle
DE19803853C1 (en) 1998-01-31 1999-04-15 Bosch Gmbh Robert Intake air temperature regulation for internal combustion engine
EP1213465A2 (en) 2000-12-07 2002-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and apparatus for suppling an ignitable gas from a cryogenic fuel
DE102006042054A1 (en) 2006-09-05 2008-03-27 Winkelmann, Karlheinrich, Dipl.-Ing. (TH) Method for injection of liquefied gas
DE102009018235A1 (en) 2009-02-23 2010-09-23 Karlheinrich Winkelmann Internal combustion engine is provided with combustion air that is conditioned by air conditioner, where automatic control controls air conditioning in such manner that temperature of combustion air remains at predetermined temperature

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2517367A1 (en) 1981-11-27 1983-06-03 Roger Claude Method of operating motor-compressor - has liquefied gas for IC-engine passed around compressor inlet air to heat it
US5081977A (en) 1990-02-13 1992-01-21 Consolidated Natural Gas Service Company, Inc. Low pollution natural gas vehicle
DE19803853C1 (en) 1998-01-31 1999-04-15 Bosch Gmbh Robert Intake air temperature regulation for internal combustion engine
EP1213465A2 (en) 2000-12-07 2002-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method and apparatus for suppling an ignitable gas from a cryogenic fuel
DE102006042054A1 (en) 2006-09-05 2008-03-27 Winkelmann, Karlheinrich, Dipl.-Ing. (TH) Method for injection of liquefied gas
DE102009018235A1 (en) 2009-02-23 2010-09-23 Karlheinrich Winkelmann Internal combustion engine is provided with combustion air that is conditioned by air conditioner, where automatic control controls air conditioning in such manner that temperature of combustion air remains at predetermined temperature

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011112613A1 (en) 2011-09-06 2013-03-07 Karlheinrich Winkelmann Method for optimizing air-conditioning of combustion air of internal combustion engines, involves synchronizing driving power of air-conditioning system for air-conditioning of combustion air of internal combustion engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102017200800A1 (en) Method for operating a supercharged internal combustion engine with intercooling
DE102016119386A1 (en) Method of using condensate to improve engine efficiency
DE102014209077A1 (en) METHOD FOR EMPTYING CONDENSATE FROM A CHARGING COOLER
DE3200764A1 (en) Charging air cooling device for an internal combustion engine with turbocharger
EP3430254A1 (en) Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine
DE102016123647A1 (en) Engine air path cooling system
WO2016055413A1 (en) Vehicle having a cooler for condensing exhaust gas and method therefor
DE102017006263A1 (en) Method for operating a spark-ignited internal combustion engine of a motor vehicle
WO2008028609A1 (en) Method and device for feeding fuel
EP3417164B1 (en) Internal combustion engine and method for operating an internal combustion engine
DE102016211528A1 (en) Method and control unit for setting a load point of an internal combustion engine in dynamic engine operation
DE102013013755A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102010055140A1 (en) Method for increasing specific power of turbocharged internal combustion engine, particularly direct-injection petrol engine, involves bringing combustion air before entering into charging unit
US9987903B2 (en) Refrigerant allocation between automotive HVAC and engine air/fuel cooling
DE102004037763A1 (en) Uncompromising turbocharged engine, has compressor which compresses ambient air in separate process, with which air container is filled by air cooler, where air expands over expansion control equipment to turbocharger from container
DE102016011489A1 (en) Internal combustion engine with device for cooling the combustion air by means of a cooling medium
DE102009018235A1 (en) Internal combustion engine is provided with combustion air that is conditioned by air conditioner, where automatic control controls air conditioning in such manner that temperature of combustion air remains at predetermined temperature
DE102010033591A1 (en) Method for cold starting of e.g. diesel engine that is utilized for commercial vehicle, involves discharging ambient air with compressed pressure air from air reservoir into cylinder, and dosing pressure air depending on parameter of air
DE102013003457A1 (en) Gas engine and operating procedures
DE102004013854B4 (en) Mixed drive system between conventional combustion engine and the steam engine by increasing the number of cycles
DE102014017303A1 (en) Method for operating a drive device for a motor vehicle and drive device
DE102015200706A1 (en) A method for reducing the tendency to knock of a spark-ignited supercharged internal combustion engine and apparatus for carrying out the method
DE102015222617A1 (en) Method for operating an internal combustion engine
DE102017003627A1 (en) Method for operating a metering device of an internal combustion engine for a motor vehicle
DE102014019095A1 (en) Device and method for intercooling

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130702