DE60125453T2 - Verfahren zur Verringerung des Abgasschadstoffausstosses einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur Verringerung des Abgasschadstoffausstosses einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE60125453T2
DE60125453T2 DE60125453T DE60125453T DE60125453T2 DE 60125453 T2 DE60125453 T2 DE 60125453T2 DE 60125453 T DE60125453 T DE 60125453T DE 60125453 T DE60125453 T DE 60125453T DE 60125453 T2 DE60125453 T2 DE 60125453T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
dead center
center position
cylinder
top dead
controlled
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
DE60125453T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60125453D1 (de
Inventor
Goran Almkvist
Jan-Erik Larsson
Lars Allervag
Jan Knutsson
Henrik Magne
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.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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 Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of DE60125453D1 publication Critical patent/DE60125453D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60125453T2 publication Critical patent/DE60125453T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • F02B1/06Methods of operating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/18DOHC [Double overhead camshaft]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Vermindern der Emissionen in den Abgasen von einem Verbrennungsmotor, der zumindest einen Zylinder, zu welchem ein Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt wird, wenn eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors veranlasst wird, zu rotieren, mindestens ein Einlassventil, mindestens eine mit dem Einlassventil verbundene Einlassleitung, mindestens ein Auslassventil, mindestens eine mit dem Auslassventil verbundene Auslassleitung, Steuerelemente zum Steuern des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile, eine Zündkerze, und einen sich zwischen einer oberen Totpunktposition und einer unteren Totpunktposition in dem Zylinder hin- und herbewegenden Kolben aufweist, wobei alle Schritte des Verfahrens beim Kaltstarten des Verbrennungsmotors ausgeführt werden und ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch zu dem Zylinder zugeführt wird.
  • Es ist wünschenswert, die unerwünschten Emissionen zu vermindern, die in den Abgasen des Verbrennungsmotors vorhanden sind, um hierdurch die Verschmutzung der Umwelt zu vermindern und gesetzlicher Anforderungen für Verbrennungsmotoren zu erfüllen. Die in den Abgasen vorhandenen, unerwünschten Emissionen umfassen unter anderem Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffverbindungen HC und Stickoxide NOx.
  • Um diese Emissionen in den Abgasen zu vermindern, ist der Motor mit einem Katalysator ausgestattet, der mittels einer chemischen Reaktion die oben genannten Emissionen im wesentlichen vollständig verbrennt. Die chemische Reaktion in dem Katalysator tritt nur auf, wenn der Katalysator eine vorbestimmte Arbeitstemperatur erreicht hat, die nach einer vorbestimmten Betriebszeit des Motors erreicht wird. Wenn der Motor kaltgestartet wird, gibt es daher keine Verminderung der oben genannten Emissionen in dem Katalysator.
  • Es sind Anordnungen bekannt, die den Katalysator erwärmen, wenn der Motor kaltgestartet wird, um schnell eine gewünschte Arbeitstemperatur des Katalysators derart zu erreichen, dass ermöglicht wird, die Emissionen in den Abgasen des Motors zu einem frühen Zeitpunkt zu vermindern. Bei einer solchen bekannten Anordnung ist ein elektrisches Heizelement in dem Katalysator angeordnet. Diese Anordnung macht den Katalysator kompliziert und teuer herzustellen.
  • Ein Problem, das entsteht, wenn Verbrennungsmotoren kaltgestartet werden, ist dass eine vergleichsweise große Kraftstoffmenge in Bezug auf die zugeführte Luft, das heißt ein fettes Luft-/Kraftstoffgemisch, zu dem Motor zugeführt werden muss, damit der Motor anspringt und der Motor in der Lage sein wird, mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl im Leerlauf zu laufen. Dieses fette Luft-/Kraftstoffgemisch wird ebenso zugeführt, damit der Motor bereit sein wird, ein erhöhtes Drehmoment bereitzustellen, wenn das Gaspedal betätigt wird, und damit der Motor weniger anfällig auf unterschiedliche Kraftstoffqualitäten sein wird. Die Fahrbarkeit des Motors wird damit sichergestellt, bevor der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat.
  • Die Abwesenheit der Emissionssteuerung in dem Katalysator und das fette Luft-/Kraftstoffgemisch führen dazu, dass der Gehalt an Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffverbindungen HC und Stickoxide NOx, die von dem Motor ausgestoßen werden, hoch ist, wenn der Motor kaltgestartet wird.
  • Es wurden zuvor Versuche unternommen, die Kraftstoffmenge in Bezug auf die zugeführte Luft zu vermindern, das heißt den Motor mit einem magereren Luft-/Kraftstoffgemisch zu betreiben, wenn der Motor kaltgestartet wird. Dies hat dennoch dazu geführt, dass der Motor sehr ungleichmäßig im Leerlauf läuft, und auch die Fahrbarkeit des Motors war schlecht. Der Grund, dass die Motordrehzahl während des Leerlaufs variiert, ist dass das durch den Motor erzeugte Drehmoment sehr empfindlich auf Variationen des Lambdawerts des zu dem Zylinderraum des Motors zugeführten Luft-/Kraftstoffgemisches reagiert, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch mager ist. Die Definition des Lambdawerts, oder des Überschussluftfaktors, wie er ebenso bekannt ist, ist die tatsächlich zugeführte Luftmenge geteilt durch die theoretisch für eine vollständige Verbrennung erforderliche Luftmenge. Falls der Lambdawert größer als 1 ist, ist das Luft-/Kraftstoffgemisch mager, und falls der Lambdawert kleiner als 1 ist, ist das Luft-/Kraftstoffgemisch fett.
  • Der von einem Kraftstoffeinspritzventil zugeführte Kraftstoff kann genau mittels des Kraftstoffeinspritzsystems des Motors gesteuert werden, um somit einen im wesentlichen konstanten Lambdawert für das zugeführte Luft-/Kraftstoffgemisch zu erhalten. Wenn der Motor kalt ist, wird allerdings Kraftstoff an den vergleichsweise kalten Wänden in der Einlassleitung und in dem Zylinder kondensieren. Der an den Wänden kondensierte Kraftstoff wird verdampfen und das Luft-/Kraftstoffgemisch begleiten, das in die Einlassleitung strömt und zu dem Zylinderraum zugeführt wird. Falls die Verdampfung des an den Wänden kondensierten Kraftstoffs ungleichmäßig ist, aufgrund von Druckvariationen, Temperaturgradienten oder der Strömungsrate des Luft-/Kraftstoffgemisches in der Einlassleitung, wird der Lambdawert des zu dem Zylinderraum zugeführten Luft-/Kraftstoffgemisches variieren.
  • Da das durch den Motor erzeugte Drehmoment während des Leerlaufs beim Kaltstarten variieren wird, wird die Drehzahl des Motors variieren. In diesem Zusammenhang bedeutet die Drehzahl des Motors die Drehzahl der Kurbelwelle des Motors. Wenn die Drehzahl variiert, wird der Druck in der Einlassleitung ebenso variieren, was wiederum dazu führt, dass die Verdampfung des kondensierten Kraftstoffs variiert, so dass eine Variation des Lambdawerts des zu dem Zylinderraum zugeführten Luft-/Kraftstoffgemisches auftritt. Die ungleichmäßige Drehzahl des Motors wird dadurch intensiviert.
  • Wenn der zu den Zylinder zugeführte Kraftstoff in Kontakt mit den Zylinderwänden kommt, kondensiert der Kraftstoff. Der an den Zylinderwänden kondensierte Kraftstoff ist während des Expansionshubs schwierig zu zünden, was bedeutet, dass eine große Menge unverbrannten Kraftstoffs die Abgase begleitet. Der an den Zylinderwänden kondensierte Kraftstoff trägt ebenso dazu bei, dass die Bildung von Kohlenwasserstoffverbindungen HC während des Verbrennungsvorgangs in dem Zylinder ansteigt. Dieser negative Effekt nimmt während des Aufwärmens des Verbrennungsmotors zu, bevor der Motor seine Arbeitstemperatur erreicht hat.
  • Zu Beginn dieses Aufwärmens des Motors hat, wie oben erwähnt, der Katalysator noch nicht seine Arbeitstemperatur erreicht, aus welchem Grund die ausgestoßenen Kohlenwasserstoffverbindungen ein unannehmbar hohes Niveau erreichen.
  • US 5531193 A beschreibt ein Verfahren zum Vermindern von HC-Emissionen eines Verbrennungsmotors unter Kaltbedingungen. Das Verfahren schlägt ein verzögertes Öffnen des Auslassventils vor, um zu verhindern, dass unverbrannter HC in der Brennkammer in die Auslassleitung eintritt, und ein Schließen des Auslassventils vor dem oberen Totpunkt, um zu verhindern, dass in einer Kolbenmulde eines Kolbenkopfes verbleibendes, unverbranntes HC in die Auslassleitung eintritt, und ein Öffnen des Einlassventils vor dem oberen Totpunkt, damit unverbranntes HC von der Kolbenmulde in die Einlassleitung infolge des negativen Drucks gesaugt wird.
  • JP 60138218 beschreibt ein Verfahren, bei welchem das Schließen des Einlassventils während des Kaltstartens verzögert wird, um das effektive Verdichtungsverhältnis abzusenken und die Starteigenschaften zu verbessern.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffverbindungen HC und Stickoxide NOx in den Abgasen von einem Verbrennungsmotor beim Kaltstarten zu vermindern.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine erhöhte Nachoxidation der obigen gesamten Kohlenwasserstoffverbindungen HC während und nach dem Expansionshub entstehen zu lassen.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, die Arbeitstemperatur des Verbrennungsmotors so schnell wie möglich zu erreichen.
  • Dies wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art erreicht, das die Schritte aufweist: das Auslassventil wird derart gesteuert, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 120°–220° nach der oberen Totpunktposition öffnet, und der Verbrennungsmotor wird derart gesteuert, dass es einen hohen Einlassleitungsdruck gibt.
  • Durch Zuführen eines mageren Luft-/Kraftstoffgemisches zu dem Zylinder wird die Gesamtmenge der Emissionen in den Abgasen, die von dem Verbrennungsmotor ausgestoßen werden, vermindert. Durch Steuern des Motors derart, dass er bei einer hohen Last arbeitet, wird kondensierter Kraftstoff an den Wänden der Einlassleitung eine geringe Wirkung auf das Mischungsverhältnis zwischen der Luft und dem Kraftstoff besitzen, was dazu führt, dass der Lambdawert des zu dem Zylinderraum zugeführten Luft-/Kraftstoffgemisches im wesentlichen konstant bleibt. Die Kurbelwelle wird somit mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl während des Leerlaufs rotieren. Durch Steuern des Abgasventils derart, dass es öffnet, wenn der Kolben in der unteren Totpunktposition ist, wird der Expansions- und Verbrennungsvorgang im wesentlichen durch das Hubvolumen des Zylinders laufen. Dies bedeutet, dass Kraftstoff, der an den Zylinderwänden während des Einlasshubes und des Kompressionshubes kondensiert, Gelegenheit gegeben wird, über eine relativ lange Zeitperiode durch die Kraftstoffflamme verbrannt werden, die in dem Zylinder während des Expansionshubes vorhanden ist. Gleichzeitig werden in dem Zylinder gebildete Kohlenwasserstoffverbindungen ebenso während des relativ langen Verbrennungsvorganges nachoxidiert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend ausführlicher unter Bezugnahme auf eine in den beigefügten Zeichnungen gezeigte, beispielhafte Ausführungsform beschrieben, in denen:
  • 1 zeigt einen Schnitt durch einen Verbrennungsmotor, und
  • 2 zeigt ein Diagramm der Öffnungs- und Schließzeiten des Einlassventils und des Auslassventils.
  • 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 1, der zumindest einen Zylinder 2 aufweist, zu welchem ein Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt wird, wenn eine Kurbelwelle 3 des Motors veranlasst wird, zu rotieren. Zumindest ein Einlassventil 4 ist derart angeordnet, um Einlassleitungen 5 zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder 2 verbunden sind, und durch welche ein Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt wird, wenn der Motor 1 arbeitet. Zumindest ein Auslassventil 6 ist derart angeordnet, um Auslassleitungen 7 zu öffnen und zu schließen, die mit dem Zylinder 2 verbunden sind und durch welche verbrannter Kraftstoff in der Form von Abgasen abgeführt wird, wenn der Motor 1 arbeitet. Der Motor 1 umfasst ebenso Steuerelemente 8, die derart angeordnet sind, um das Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile 4, 6 zu steuern. In der in 1 gezeigten beispielhaften Ausführungsform bestehen die Steuerelemente 8 aus Nockenwellen, die bevorzugt mechanisch oder elektronisch einstellbar sind, so dass die Zeit des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile 4, 6 variiert werden kann. Dies wird beispielsweise durch eine Regelanordnung 9 erzeugt, die in 1 ebenso schematisch gezeigt ist und auf bekannte Weise die Nockenwellen hydraulisch rotiert. Andere Steuerelemente 8 sind ebenso möglich, wie beispielsweise elektromagnetisch gesteuerte Ventile. Ein Kolben 10, der sich zwischen einer oberen und einer unteren Totpunktposition in dem Zylinder 2 hin- und herbewegt, ist an der Kurbelwelle 3 mittels einer Pläuelstange 11 verbunden. Der Motor 1 ist bevorzugt vom Mehrzylindertyp. Kraftstoff wird durch eine Einspritzdüse 13 zugeführt, die in der Einlassleitung 5 angeordnet ist. Der Kraftstoff wird daher in die Einlassleitung 5 (das Saugrohr) in der Richtung zu dem Einlassventil 4 und dem Zylinder 2 eingespritzt. Es ist allerdings möglich, die Einspritzdüse 13 direkt in dem Zylinder 2 anzuordnen. Eine Zündkerze 15 ist derart angeordnet, um das Luft-/Kraftstoffgemisch in dem Zylinder 2 zu zünden. 1 zeigt die Ventile 4, 6 in einer geschlossenen Position.
  • Ein Abgasturbo oder ein mechanischer Kompressor 14 kann mit der Einlassleitung 5 des Motors 1 gekoppelt sein. In dem Falle eines aufgeladenen Motors 1 wird Energie von dem Kompressor oder dem Turbo 14 zugeführt, so dass die Verbrennungstemperatur nach der Expansion in dem Zylinder 2 weiter ansteigt. Dies bedeutet, dass ein mit dem Motor 1 gekoppelter Katalysator 12 schnell erwärmt werden kann, wenn der Motor 1 kaltgestartet wird.
  • Der Abgasturbo oder der Kompressor 14 lässt ebenso einen positiven Druck in der Einlassleitung 5 entstehen, der zu einer erhöhten Druckdifferenz zwischen dem Druck in dem Zylinder 2, unmittelbar bevor das Einlassventil 4 öffnet, und den Druck in der Einlassleitung 5 führt.
  • Eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 2 gezeigt, die ein Ventilhubdiagramm der Öffnungs- und Schließzeiten beider Einlass- und Auslassventile 4, 6 zeigt. Die horizontale Achse bezieht sich auf den Kurbelwellenwinkel α, und die vertikale Achse bezieht sich auf die Hubhöhe d des jeweiligen Ventils 4, 6. Der Ursprung wurde bei einem Kurbelwellenwinkel α platziert, wenn der Kolben 10 in der oberen Totpunktposition BDC an der horizontalen Achse gelegen ist. Die Position der Kurbelwellenwinkel α, wenn der Kolben in der unteren Totpunktposition BDC gelegen ist, wurde in 2 ebenso angegeben. Während des Einlasshubes wird ein Luft-/Kraftstoffgemisch mit einem Lambdawert von größer als 1 zu dem Zylinder 2 zugeführt. Der Lambdawert liegt prinzipiell innerhalb des Bereichs von 1,0–1,4 und bevorzugt innerhalb des Bereichs 1,05–1,2. Der Gehalt an Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffverbindungen HC und Stickoxiden NOx in den Abgasen hängt unter anderem von dem Mischungsverhältnis des zu dem Zylinder 2 zugeführten Luft-/Kraftstoffgemisches ab. Andere Faktoren, die eine Wirkung auf die in den Abgasen ausgestoßenen Emissionen besitzen, sind die Verbrennungsrate und die Temperatur während des Verbrennungsvorgangs, und ebenso wie vollständig die Verbrennung während des Verbrennungsvorganges ist. Das Mischungsverhältnis zwischen der Luft und dem Kraftstoff wird üblicherweise durch einen Lambdawert angegeben. Die Definition des Lambdawerts, oder des Überschussluftfaktors, wie er ebenso bezeichnet wird, ist die tatsächlich zugeführte Luftmenge geteilt durch die theoretisch erforderliche Luftmenge. Falls der Lambdawert größer als 1 ist, ist das Luft-/Kraftstoffgemisch mager, und falls der Lambdawert kleiner als 1 ist, ist das Luft-/Kraftstoffgemisch fett. Das Ziel ist es, ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch zuzuführen, wenn der Motor kalt ist, so dass der Gehalt an Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffverbindungen HC und Stickoxiden NOx, die von dem Motor 1 in der Form von Abgasen ausgestoßen werden, niedrig ist. Die Kohlenwasserstoffverbindungen nehmen ab, wenn das Luft-/Kraftstoffgemisch mager ist, da Sauerstoff zum Verbrennen im wesentlichen des gesamten verbleibenden Kraftstoffes während des Verbrennungsvorgangs in dem Zylinder verfügbar ist.
  • Die Zündung des zu dem Zylinder 2 zugeführten Luft-/Kraftstoffgemisches wird bei einem Kurbelwellenwinkel von 10° vor bis 30° nach der oberen Totpunktposition ausgeführt, bevorzugt bei einem Kurbelwellenwinkel von 0°–20° nach der oberen Totpunktposition. Der Motor 1 wird somit derart gesteuert, dass er mit hoher Last arbeiten wird, da der versetzte Zündungszeitpunkt dazu führt, dass die Leistung des Motors 1 ebenso derart gesteuert werden kann, dass der Motor 1 bei hoher Last durch Verbinden einer äußeren Last mit dem Motor 1, wie einem Generator 16, der schematisch durch gestrichelte Linien in 1 gezeigt ist, arbeitet. Der Motor 1 kann ebenso derart gesteuert werden, um bei hoher Last dadurch zu arbeiten, dass Abgase zu dem Zylinder 2 zurückgeführt werden, wodurch der Lüftfüllgrad vermindert wird. Wenn der Motor 1 bei hoher Last arbeitet, wird der Motor 1 derart gesteuert, dass der Druck in der Einlassleitung relativ hoch ist. Dies führt dazu, dass der Motor 1 weniger empfindlich gegenüber Druckvariationen in der Einlassleitung 5 ist, die auftreten, wenn das Einlassventil 4 öffnet und schließt, was untenstehend ausführlicher beschrieben werden wird.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung bedeutet ebenso, dass das Auslassventil 6 derart gesteuert wird, dass es öffnet, wenn der Kolben 10 in der unteren Totpunktposition ist. In diesem Zusammenhang bedeutet, dass der Kolben 10 in der unteren Totpunktposition gelegen ist, dass der Kolben 10 in einem Bereich vor und nach der unteren Totpunktposition gelegen sein kann. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird, wie in 2 gezeigt, das Auslassventil 6 derart gesteuert, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 120°–220° nach der oberen Totpunktposition, bevorzugt bei einem Kurbelwellenwinkel von 140°–180° nach der oberen Totpunktposition öffnet. Durch Steuern des Auslassventils 6 derart, dass es öffnet, wenn der Kolben 10 in der unteren Totpunktposition gelegen ist, werden der Expansions- und Verbrennungsvorgang im wesentlichen durch das Hubvolumen des Zylinders 2 verlaufen. Dies bedeutet, dass Kraftstoff, der an den Zylinderwänden während des Einlasshubes und des Kompressionshubes kondensiert, über eine relativ lange Zeitdauer die Möglichkeit gegeben wird, durch die Flamme verbrannt zu werden, die in dem Zylinder 2 relativ spät während des Expansionshubes vorhanden ist. Gleichzeitig werden Kohlenwasserstoffverbindungen, die in dem Zylinder 2 gebildet werden, ebenso während des langen Verbrennungsvorgangs nachoxidiert. Wenn das Auslassventil 6 geöffnet wird, wird die in dem Zylinder 2 während des Verbrennungsvorgangs erzeugte Wärme schnell abnehmen, aus welchem Grund die oben genannten potaten Wirkungen im wesentlichen verschwinden. Dennoch kann die Nachoxidation der Kohlenwasserstoffverbindungen in der Auslassleitung 7 sich fortsetzen.
  • Wie anhand von 2 am besten zu erkennen ist, wird das Auslassventil 6 derart gesteuert, dass es schließt, nachdem der Einlasstakt begonnen hat. Eine Menge von Abgas wird somit zu dem Zylinder 2 zurückgeführt und mit frisch von der Einlassleitung 5 zugeführte Luft und eingespritztem Kraftstoff gemischt. Die zurückgeführte Abgasen führen dazu, dass die Verbrennungsrate des Luft-/Kraftstoffgemisches abnimmt, was zu einem verminderten Maximaldruck und einer späteren Verbrennung in dem Zylinder 2 führt. Die Erzeugung von Stickoxiden NOx wird somit vermindert. Die zu dem Zylinder 2 zurückgeführte Menge von Abgas enthält unverbrannten Kraftstoff und Kohlenwasserstoffe HC, die während der nächsten Expansion in dem Zylinder 2 verbrannt werden. Eine verzögerte Verbrennung wird ebenso dadurch erhalten, dass eine große Fläche des Zylinders der Flamme ausgesetzt ist, während sich der Kolben nach unten in dem Zylinder bewegt. An der Zylinderwand vorhandener Kraftstoff wird dann verbrannt werden.
  • Das Auslassventil 6 wird bevorzugt derart gesteuert, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 20°–30° nach der oberen Totpunktposition schließt. Es ist allerdings möglich, das Verfahren gemäß der Erfindung anzuwenden, falls das Auslassventil 6 derart gesteuert wird, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 0°–40° nach der oberen Totpunktposition schließt, wenn der Einlasstakt begonnen hat. Diese Schließzeiten des Auslassventils 6 führen dazu, dass Abgase von der Auslassleitung 7 zu dem Zylinder 2 zurückgeführt werden.
  • Damit der Betrieb des Motors 1 nicht ungleichmäßig wird, wenn ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt wird, wird aus den in der Beschreibungseinleitung angegebenen Gründen das Einlassventil 4 bevorzugt derart gesteuert, dass es öffnet, nachdem der Kolben 10 die obere Totpunktposition passiert hat. Durch Steuern des Einlassventils 4 derart, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 10°–45° nach der oberen Totpunktposition, bevorzugt 20°–30° nach der oberen Totpunktposition öffnet, wenn der Einlasstakt begonnen hat, wird verhindert, dass Abgase in die Einlassleitung 5 strömen. Druck- und Temperaturvariationen, die in der Einlassleitung 5 auftreten, können somit vermindert werden. Bei den oben angegebenen Kurbelwellenwinkeln wird das Einlassventil 4 ausreichend öffnen, damit das Luft-/Kraftstoffgemisch in der Lage ist, in dem Zylinder 2 zu strömen. Falls Abgase in die Einlassleitung 5 strömen würden, würde dies die Verdampfung des an den Wänden der Einlassleitung 5 kondensierten Kraftstoffs beeinflussen, was zu einer Veränderung des Drehmoments der Kurbelwelle 3 des Motors 1 und somit zu einem ungleichmäßigen Betrieb des Motors 1 führen würde. In diesem Zusammenhang bedeutet Kurbelwellenwinkel den Winkel, durch welchen die Kurbelwelle 3 rotiert hat, seit der Kolben 10 in der oberen Totpunktposition gelegen war. Wenn der Kolben 10 in der oberen Totpunktposition gelegen ist, ist der Kurbelwellenwinkel daher Null.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Kraftstoff in die Einlassleitung 5 eingespritzt werden, bevor das Einlassventil 4 geöffnet hat, in Kombination mit einem Negativdruck, der in dem Zylinder hervorgerufen worden ist, bevor das Einlassventil geöffnet hat. Dies führt dazu, dass der Kraftstoff zu dem Zylinder 2 zusammen mit der Einlassluft mit sehr großer Geschwindigkeit zugeführt wird. Der Kraftstoff wird daher zerstäubt und mit der Einlassluft gemischt, was zu einer homogenen Kraftstoff-/Luftmischung in dem Zylinder 2 führt.
  • Der Motor 1 wird bevorzugt derart gesteuert, dass die Kurbelwelle 3 mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl innerhalb des Bereichs von 1000–2000 Umdrehungen pro Minute (U/min) rotiert, was bedeutet, dass sehr viele Arbeitszyklen pro Zeiteinheit erhalten werden, was wiederum zu einer großen Energiemenge pro Zeiteinheit in der Form von Wärme führt, die zu dem Katalysator 12 zugeführt wird. Dies führt zu einer schnellen Erwärmung des Katalysators 12 und des Motors 1.

Claims (12)

  1. Verfahren zum Vermindern der Emissionen in den Abgasen eines Verbrennungsmotors (1), der mindestens einen Zylinder (2), zu welchem ein Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt wird, wenn eine Kurbelwelle (3) des Verbrennungsmotors (1) veranlasst wird, zu rotieren, mindestens ein Einlassventil (4), mindestens eine mit dem Einlassventil (4) verbundene Einlassleitung (5), mindestens ein Auslassventil (6), mindestens eine mit dem Auslassventil (6) verbundene Auslassleitung (7), Steuerelemente (8) zum Steuern des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile (4, 6), eine Zündkerze und einen Kolben (10), der sich zwischen einer oberen Totpunktposition und einer unteren Totpunktposition in dem Zylinder (2) hin- und herbewegt, aufweist, wobei alle Schritte des Verfahrens beim Kaltstarten des Verbrennungsmotors (1) ausgeführt werden und ein mageres Luft-/Kraftstoffgemisch zu dem Zylinder (2) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist, dass das Auslassventil (6) derart gesteuert wird, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 120°–220° nach der oberen Totpunktposition öffnet, und der Verbrennungsmotor (1) derart gesteuert wird, dass es einen hohen Einlassleitungsdruck gibt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (6) derart gesteuert wird, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 140°–180° nach der oberen Totpunktposition öffnet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (6) derart gesteuert wird, dass es schließt, nachdem der Einlasstakt begonnen hat.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslassventil (6) derart gesteuert wird, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 0°–40° nach der oberen Totpunktposition, bevorzugt 20°–30° nach der oberen Totpunktposition schließt, wenn der Einlasstakt begonnen hat, so dass Abgase von der Auslassleitung zu den Zylinder zurückgeführt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (4) derart gesteuert wird, dass es öffnet, nachdem der Einlasstakt begonnen hat.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (6) derart gesteuert wird, dass es bei einem Kurbelwellenwinkel von 10°–45° nach der oberen Totpunktposition, bevorzugt 20°–30° nach der oberen Totpunktposition öffnet, wenn der Einlasstakt begonnen hat.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (1) derart gesteuert wird, dass die Kurbelwelle (3) mit einer im wesentlichen konstanten Drehzahl innerhalb des Bereichs 1000–2000 U/min rotiert.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasturbo oder ein Kompressor (14) einen positiven Druck in der Einlassleitung (5) entstehen lässt.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung des Luft-/Kraftstoffgemisches, das zu dem Zylinder (2) zugeführt wird, bei einem Kurbelwellenwinkel von 10° vor bis 30° nach der oberen Totpunktposition, bevorzugt bei einem Kurbelwellenwinkel von 0°–20° nach der oberen Totpunktposition ausgeführt wird.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lambdawert des während des Expansionstaktes verbrannten Luft-/Kraftstoffgemisches hauptsächlich innerhalb des Bereichs von 1,0–1,4 und bevorzugt innerhalb des Bereichs von 1,05–1,2 liegt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelemente (8) zum Steuern des Öffnens und Schließens der Einlass- und Auslassventile (4, 6) einstellbar sind, so dass die Zeit zum Öffnen und Schließen der Einlass- und Auslassventile (4, 6) variiert werden kann.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kraftstoff zu der Einlassleitung (5) zugeführt wird, bevor das Einlassventil (4) öffnet.
DE60125453T 2000-04-27 2001-04-19 Verfahren zur Verringerung des Abgasschadstoffausstosses einer Brennkraftmaschine Expired - Lifetime DE60125453T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0001532A SE523401C2 (sv) 2000-04-27 2000-04-27 Metod för att minska ämnen i avgaser från en förbränningsmotor
SE0001532 2000-04-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60125453D1 DE60125453D1 (de) 2007-02-08
DE60125453T2 true DE60125453T2 (de) 2007-09-27

Family

ID=20279444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60125453T Expired - Lifetime DE60125453T2 (de) 2000-04-27 2001-04-19 Verfahren zur Verringerung des Abgasschadstoffausstosses einer Brennkraftmaschine

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6561170B2 (de)
EP (1) EP1149995B1 (de)
DE (1) DE60125453T2 (de)
SE (1) SE523401C2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032119B4 (de) * 2006-07-12 2021-01-07 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Turbolader und Verfahren zur Reduktion der effektiven Leistung dieser Brennkraftmaschine

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3043407B1 (fr) * 2015-11-10 2017-11-24 Saint Gobain Performance Plastics France Procede de collage
SE542266C2 (en) * 2017-09-11 2020-03-31 Freevalve Ab Internal combustion engine and method for controlling such an internal combustion engine

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3714932A (en) 1971-08-19 1973-02-06 Eaton Yale & Towne Emissions control system
IT1041819B (it) * 1974-08-12 1980-01-10 Yamaha Motor Co Ltd Metodo per la messa a punto di un motore a combustione interna a quattro tempi motore cosi realizzato
FR2512496A1 (fr) * 1981-09-10 1983-03-11 Semt Procede d'amenagement des conditions de fonctionnement d'un moteur a combustion interne et moteur ainsi amenage
JPH0816444B2 (ja) * 1983-12-26 1996-02-21 マツダ株式会社 エンジンのバルブタイミング制御装置
JPS60138217A (ja) * 1983-12-26 1985-07-22 Mazda Motor Corp エンジンのバルブタイミング制御装置
JPH01159431A (ja) * 1987-12-14 1989-06-22 Mazda Motor Corp エンジンのバルブタイミング制御装置
US5443050A (en) * 1992-01-31 1995-08-22 Mazda Motor Corporation Engine control system
US5233948A (en) 1992-12-10 1993-08-10 Ford Motor Company Variable cycle engine
GB2274793A (en) * 1993-02-03 1994-08-10 Ford Motor Co Engine valve timing
JP2982581B2 (ja) * 1993-10-14 1999-11-22 日産自動車株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP3385717B2 (ja) 1994-05-02 2003-03-10 日産自動車株式会社 内燃機関の可変動弁装置
JP2871615B2 (ja) 1996-09-09 1999-03-17 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JPH10212980A (ja) * 1997-01-31 1998-08-11 Yamaha Motor Co Ltd 4サイクルエンジン
US6062201A (en) * 1997-05-13 2000-05-16 Denso Corporation Fuel injection control for internal combustion engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006032119B4 (de) * 2006-07-12 2021-01-07 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Turbolader und Verfahren zur Reduktion der effektiven Leistung dieser Brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1149995B1 (de) 2006-12-27
SE0001532D0 (sv) 2000-04-27
EP1149995A2 (de) 2001-10-31
US6561170B2 (en) 2003-05-13
DE60125453D1 (de) 2007-02-08
SE523401C2 (sv) 2004-04-13
EP1149995A3 (de) 2002-10-23
US20020007827A1 (en) 2002-01-24
SE0001532L (sv) 2001-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19755348B4 (de) System zur Erhöhung der Abgastemperatur für einen Benzindirekteinspritzmotor
DE602004012478T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung von Mehrfachfacheinspritzung und variablen Ventilsteuerzeiten in einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine
DE60116823T2 (de) Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung mit einem Turbolader und Verfahren zu ihrer Steuerung
DE69730290T2 (de) System zur Steigung der Abgastemperatur einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung
DE60312941T2 (de) Zündungsregler für eine fremdgezündete Brennkraftmaschine
DE69923519T2 (de) Regelungssystem für eine Dieselbrennkraftmaschine
DE102011109315B4 (de) Dieselmotor mit Aufladungssystem, Verfahren und Vorrichtung zum Steuern desselben, und Computerprogrammprodukt
DE69914449T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur erwärmung eines katalysators für eine brennkraftmaschine mit direkteinspritzung
DE19939619B4 (de) Verfahren zum Steuern von Ventil-Steuerzeiten eines Viertakt-Verbrennungsmotor
DE102013014412B4 (de) Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Verfahren eines Betreibens eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors und Computerprogrammprodukt
DE112011101619B4 (de) Dieselmotor für Automobil, Steuervorrichtung und Steuerverfahren
DE69825332T2 (de) Brennkraftmaschine mit direkter Kraftstoffeinspritzung
DE602005000105T2 (de) Verfahren, Computerprogramm und Steuergerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102014002894B4 (de) Funkenzündungsmotor, Regel- bzw. Steuerungsvorrichtung hierfür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE19680480B4 (de) Viertaktmotor mit Direkteinspritzung und Innenverbrennung und Brennstoff-Einspritz-Steuergerät dafür
DE60016431T2 (de) Verfahren zum regeln der brennstoffeinspritzung in einer brennkraftmaschine
DE69905111T2 (de) Abgasreinigungssystem für eine Brennkraftmaschine
DE102018006447A1 (de) Motor, Verfahren zur Motorsteuerung bzw. -regelung, Steuer- bzw. Regelvorrichtung für Motor und Computerprogrammprodukt
DE102014013880A1 (de) Kompressionszündungsmotor, Regel- bzw. Steuervorrichtung für einen Motor, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern einer Kraftstoffunterbrechung und Computerprogrammprodukt
DE102016008911A1 (de) Mit Vormischungsbeschickung und Kompressionszündung arbeitender Motor, Steuer- bzw. Regeleinrichtung hierfür, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln eines Motors und Computerprogrammerzeugnis
DE102014002893A1 (de) Funkenzündungsmotor, Regel- bzw. Steuervorrichtung dafür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE102006043034A1 (de) System und Verfahren zum Reduzieren von NOx-Emissionen bei einer einen Dieselmotor aufweisenden Vorrichtung
DE10355481B4 (de) Brennkraftmaschine und Steuerungsvorrichtung für Brennkraftmaschine
DE102006044190A1 (de) Direkt einspritzender Verbrennungsmotor und Verfahren zu dessen Regelung
DE102005004121A1 (de) Steuerungseinrichtung für eine Direkteinspritzbrennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Ref document number: 1149995

Country of ref document: EP

Representative=s name: HOFFMANN - EITLE, 81925 MUENCHEN, DE