DE102006051946A1

DE102006051946A1 - Internal combustion engine's e.g. diesel engine, fuel combustion method for use in motor vehicle, involves supplying heat energy before fuel injection, such that no pre-evaporation of fuel occurs before injection between pump and nozzle

Info

Publication number: DE102006051946A1
Application number: DE200610051946
Authority: DE
Inventors: Christian Bartsch; Bodo Max Dr.-Ing. Wolf
Original assignee: Individual
Current assignee: Bw-Energiesysteme 01326 Dresden De GmbH
Priority date: 2006-11-01
Filing date: 2006-11-01
Publication date: 2008-05-08

Abstract

The method involves pumping fuel e.g. diesel, to be injected, during direct injection to a cylinder on a pressure level above a maximum pressure of a cylinder head. Heat energy is supplied to the cylinder head before the injection of the fuel, where the heat energy raises fuel's temperature approximately up to a pressure-dependent boiling temperature of the fuel. The temperature is large enough that no pre-evaporation of the fuel takes place before injection, between pump and nozzle. The pressure of the fuel and heat conduction to the fuel are raised so far that the fuel completely evaporates.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbrennung flüssiger Brennstoffe in Verbrennungsmotoren, insbesondere Dieselmotoren und Ottomotoren mit direkter Kraftstoffeinspritzung.The The invention relates to a process for the combustion of liquid fuels in internal combustion engines, especially diesel engines and gasoline engines with direct fuel injection.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist der Betrieb von Verbrennungsmotoren in Fahrzeugen aller Art sowie in stationären Anlagen einschließlich Schiffsmotoren und Arbeitsmaschinen.The Field of application of the invention is the operation of internal combustion engines in vehicles of all kinds and in stationary installations including marine engines and work machines.

Beim Stand der Technik der Verbrennungsmotoren steht für die Bildung des Gemisches aus flüssigen Brennstoffen und Verbrennungsluft nur extrem kurze Zeit zur Verfügung. Beim Dieselmotoren wird der Kraftstoff erst kurz vor oder im oberen Totpunkt in die durch die durch Kompression erwärmte Luft eingespritzt und entzündet sich darin. Ähnliche Bedingungen gibt es bei Ottomotoren insbesondere bei Verfahren, mit denen Selbstzündung angestrebt wird. Im Interesse geringster Schadstoffbildung muss der Kraftstoff sehr fein zerstäubt werden, was durch steigenden Einspritzdruck und entsprechende Ausbildung der Spritzlöcher realisiert wird. Die Einspritzeinrichtung hat daher eine relativ hohe Leistung an technischer Arbeit, die vom Verbrennungsmotor aufgebracht werden muss, die bei maximalem Einspritzdruck 2 bis 5 % der Motorleistung beträgt. Bei allen Systemen geht der Trend zu noch höheren Einspritzdrücken, so dass deren Leistungsbedarf weiter steigen wird und gleichzeitig der Bauaufwand und die Kosten zunehmen. Das bedeutet, bei der Umwandlung von Brennstoff in technische Arbeit in einem 2 l Dieselmotor mit einem Wirkungsgrad bis 45 %, erfordert die Einspritzung eine Brennstoffwärme von 30 bis 50 MJ/h.At the The state of the art of internal combustion engines stands for the formation of the mixture of liquid Fuels and combustion air only extremely short time available. At the Diesel engines, the fuel is just before or at top dead center injected into the air heated by compression and inflamed in it. Similar conditions There are in gasoline engines, in particular in processes with which auto-ignition is sought. In the interest of lowest pollutant formation of the fuel must be very finely atomised be, due to increasing injection pressure and appropriate training the spray holes is realized. The injector therefore has a relative high performance of technical work, applied by the internal combustion engine 2 to 5% of the engine power at maximum injection pressure is. In all systems, the trend is towards even higher injection pressures, so that their power requirements will continue to rise and at the same time Construction costs and costs increase. That means in the conversion of fuel in technical work in a 2 l diesel engine with an efficiency up to 45%, the injection requires a fuel heat of 30 to 50 MJ / h.

Trotz des bereits heute sehr hohen Einspritzdrucks und der Aufteilung in mehrere Einspritzimpulse verbrennt der Kraftstoff nicht vollständig, weil die Zeit zur Verdampfung aller Kraftstofftröpfchen und die Vermischung mit Luft zu kurz ist. Obwohl die Zahl der Spritzlöcher stetig steigt, ist es nicht möglich, eine perfekte Ge mischaufbereitung zu erreichen. Es bilden sich im Brennraum heiße Nester, in denen sich Stickoxid und sauerstoffarmer Ruß (Partikel) bilden. Beides ist untrennbar miteinander verbunden. Man nennt das "das Dilemma des Diesels". Durch frühe Einspritzung steigt die Stickoxidbildung, während die Russproduktion abnimmt. Zugleich erreicht der spezifische Verbrauch ein Minimum. Spätes Einspritzen reduziert zwar die Stickoxidbildung, doch die Russproduktion nimmt zu und der spezifische Verbrauch steigt an. Durch Zumischung von verbranntem, gekühltem Abgas vermag man die Gemischbildungszeit geringfügig zu verlängern (Zündverzug) und die Verbrennungstemperatur zu senken, so dass die Produktion von Stickoxid abnimmt. Wegen des nun sauerstoffarmen Gemisches steigt jedoch die Bildung von Kohlenmonoxid (CO) und unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HO) stark an und damit leider auch der spezifische Verbrauch, während der Wirkungsgrad des Motors sinkt. Diese beiden Abgasbestandteile hofft man durch verbesserte extern nachgeschaltete Oxidationskatalysatoren zu reduzieren.In spite of already very high injection pressure and distribution in several injection pulses, the fuel does not burn completely, because the time to vaporize all fuel droplets and mixing with air too short. Although the number of spray holes is steady is rising, it is not possible to achieve a perfect mixture preparation. It is formed in the Combustion chamber hot Nests containing nitric oxide and low-oxygen soot (particles) form. Both are inextricably linked. This is called the "diesel dilemma". By early injection Nitric oxide formation increases while the soot production decreases. At the same time, the specific consumption is reached a minimum. late Although injecting reduces the nitrogen oxide formation, but the Russ production is increasing and the specific consumption is increasing. By admixture of burned, chilled Exhaust gas is able to slightly increase the mixture formation time (ignition delay) and the combustion temperature so that the production of nitric oxide decreases. Because of the but now oxygen-poor mixture increases the formation of carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HO) strongly on and thus Unfortunately, the specific consumption, while the efficiency of the Motors is sinking. These two exhaust gas components are hoped for by improved to reduce externally downstream oxidation catalysts.

Selbst mit der Rückführung yon Abgasanteilen bis etwa 80 Prozent ist es bisher nicht gelungen, im instationären Betrieb stabile homogene Verbrennung zu erreichen, die ein ideales Abgas nahezu ohne Stickoxide und Ruß zur Folge hätte. Außerdem bereitet der Übergang von der homogenen zur heute üblichen inhomogenen Verbrennung bei steigender Last und Drehzahl Probleme.Even with the return of yon Exhaust gas fractions up to about 80 percent have not been successful in the past unsteady Operation to achieve stable homogeneous combustion, which is an ideal Exhaust gas almost without nitrogen oxides and soot would result. In addition, prepares the transition from the homogeneous to the common today inhomogeneous combustion with increasing load and speed problems.

Aber auch der gegenwärtige Weg, die Partikelemissionen durch geschlossene Filter zu reduzieren ist kritikwürdig, da vorzugsweise die Feinstpartikel die Filterporen passieren und erst bei höherer Beladung des Filters zunehmend aufgehalten werden. Nach dem Abbrand des Filterinhalts können die Feinstpartikel wieder ungehindert passieren. Dadurch können solche Filter nur etwa 80 bis 85 Prozent der Partikelmasse reduzieren und nicht etwa 100 Prozent, wie häufig behauptet wird. Als weiterer Nachteil ergeben sich durch den höheren Abgasgegendruck Verbrauchserhöhungen bis etwa 10 Prozent. Gegen die Stickoxide sind Oxidationskatalysator und Partikelfilter wirkungslos. Speicherkatalysatoren für Stick oxid oder gar Harnstoffeinblasung in den Auspuffstrang verschlechtern Verbrauch und Wirkungsgrad weiter. Zudem wird mit jedem neuen Einbau in den Abgasstrang der Preis in die Höhe getrieben, die Zuverlässigkeit des Motors geschwächt und die Langzeitstabilität der Abgasemissionen in Frage gestellt.But also the present one Way to reduce the particle emissions through closed filters is worthy of criticism, because preferably the finest particles pass through the filter pores and only at higher load the filter increasingly be stopped. After burning off the filter contents can The finest particles pass unhindered again. As a result, such Filter only about 80 to 85 percent of the particle mass and reduce not about 100 percent, how often is claimed. Another disadvantage resulting from the higher exhaust back pressure consumption increases to about 10 percent. Against the nitrogen oxides are oxidation catalyst and particle filter ineffective. Storage catalysts for stick oxide or even worsen urea blowing in the exhaust line Consumption and efficiency continues. In addition, with each new installation in the exhaust system the price driven up, the reliability weakened the engine and the long-term stability the exhaust emissions questioned.

Es hat darum in der Vergangenheit zahlreiche Versuche gegeben, etwa durch Zumischung von Wasser zum Kraftstoff die Verbrennungstemperatur zur Vermeidung von Stickoxidbildung zu senken. In der Praxis hat sich das nicht durchsetzen können. Es sind aber auch Versuche insbesondere von Förster bekannt, den Kraftstoff mit einem Wasserzusatz zunächst außerhalb des Motors zu verdampfen und erst dann in den Brennraum zu spritzen. Daraus ergaben sich erhebliche Vorteile bei Gemischbildung und Verbrennung sowie beim Abgas, das praktisch schadstofffrei sein soll. Da die Zündwilligkeit des verdampften Dieselkraftstoffs gegenüber flüssig eingespritztem erheblich höher liegt, die Wurfweite zunimmt und damit die Gemischaufbereitung erheblich verbessert wird, kann ein solcher Motor mit drastisch abgesenkter Verdichtung betrieben werden. Problematisch ist, dass relativ große Dampfmengen in den Zylinder eingespritzt werden müssen und dass die Dampfaufbereitung außerhalb des Brennraums besondere Vorrichtungen erfordert. Dieses Verfahren kann bei stationärem Betrieb von Vorteil sein, wenn der Motor ständig mit nahezu konstanter Drehzahl und Last läuft und häufige Starts nicht gefordert werden. Dann reicht auch die thermische Energie der Abgase aus, um die beiden Komponenten Kraftstoff und Wasser zu verdampfen. Bei instationärem Betrieb, wie er für ein Kraftfahrzeug üblich ist, lässt sich das – wenn überhaupt möglich – nur mit erheblich gesteigertem Aufwand an Einrichtungen, Platz und Kosten erreichen.It has therefore been numerous attempts in the past, for example, by adding water to the fuel to lower the combustion temperature to prevent nitric oxide formation. In practice, this has not been successful. But there are also known in particular by foresters, first evaporate the fuel with a water additive outside the engine and then to inject into the combustion chamber. This resulted in considerable advantages in mixture formation and combustion as well as the exhaust gas, which should be virtually pollutant-free. Since the ignitability of the vaporized diesel fuel compared to liquid injected is significantly higher, the throw increases and thus the mixture preparation is significantly improved, such a motor can be operated with dramatically reduced compression. The problem is that relatively large amounts of steam must be injected into the cylinder and that the steam treatment outside the combustion chamber requires special devices. This method may be advantageous in stationary operation when the engine constantly with almost constant speed and load running and frequent starts are not required. Then the thermal energy of the exhaust gases is sufficient to evaporate the two components fuel and water. In transient operation, as is customary for a motor vehicle, this can be achieved - if at all possible - only with considerably increased expenditure on facilities, space and costs.

Alle anderen Verfahren auf der Suche nach Verbesserung von Verbrauch und Abgaszusammensetzung mussten an den ständig steigenden Leistungsforderungen, die den Diesel mit dem Ottomotor gleichziehen ließen, scheitern. Das gilt noch mehr für die Entwicklung eines hohen Drehmomentes schon bei niedrigen Dreh zahlen. Hier war der Diesel dem Ottomotor so lange erheblich überlegen, wie er während der Beschleunigung durch ein zusätzliches Kraftstoffangebot angefettet werden konnte. Da der bisher ausschließlich verwendet Abgasturbolader erst bei steigender Drehzahl und Last für ausreichende Zylinderfüllung sorgen kann, musste die Anfettung bei jenen Motoren zurück genommen werden, die für die Schadstoffgrenzwerte der Euro 4 ausgelegt wurden. Dennoch mussten auch diese Motoren aus Gründen des Umweltschutzes mit einem zusätzlichen Partikelfilter ausgerüstet werden, der die Probleme nochmals verschärfte. Werden nun auch die Grenzwerte für Stickoxid erheblich abgesenkt, bleibt derzeit nur ein Weg, nämlich die Stickoxidreduktion im Abgas durch Einspritzen einer Harnstofflösung (SCRVerfahren), was die ohnehin schon zu hohen Kosten des Diesels weiter in die Höhe treibt und den Verbraucher durch eine zweite mitzuführende flüssige Komponente zusätzlich belastet.All other methods in search of improvement of consumption and exhaust gas composition had to cope with the ever increasing demands for which let the diesel with the gasoline engine equal, fail. This is even more true for the Develop high torque even at low speeds. Here, the diesel was so much superior to the gasoline engine, like him during the acceleration through an additional fuel supply could be greased. Since the previously used exclusively Exhaust gas turbocharger only with increasing speed and load for sufficient cylinder filling the enrichment had to be taken back at those engines be that for the Emission limit values of Euro 4 were designed. Still had to also these engines for reasons of environmental protection with an additional Particle filter equipped which aggravated the problems. Will now be the limits for nitric oxide significantly lowered, there is currently only one way, namely the Nitrogen oxide reduction in the exhaust gas by injecting a urea solution (SCR process), what the already too high cost of the diesel continues into the Height drives and additionally burdened the consumer by a second fluid component to be carried.

Der Diesel befindet sich somit in einem Teufelskreis, der mit den konventionellen Mitteln des Standes der Technik nicht zu durchbrechen ist. Auf längere Sicht kann ihm die Einführung der synthetischen Kraftstoffe aus Erdgas, Kohle und Biomasse bei der Lösung des Abgasproblems zwar helfen, beim Stand der Technik kann der Einsatz dieser Kraftstoffe jedoch auch nicht die angestrebten Schadstoff-Zielwerte erreichen oder unterbieten. Denn Stickoxid und Partikel sollen letztlich auch im Dieselabgas die Grenzwerte für Ottomotoren erreichen.Of the Diesel is thus in a vicious circle with the conventional Means of the prior art is not to break. In the longer term can give him the introduction synthetic fuels from natural gas, coal and biomass the solution Although the exhaust problem help, in the prior art, the use However, these fuels also do not reach the target pollutant targets or undercut. After all, nitric oxide and particles should also be used in diesel exhaust the limits for Reach gasoline engines.

Aber auch bei Ottomotoren werden die zulässigen Schadstoffgrenzwerte stetig abgesenkt. Dadurch müssen auch Ottomotoren Lösungen gefunden werden, die die Verbrennung deutlich verbessern. Beim Stand der Technik sind diese ebenfalls durch Druckerhöhung und Abgasrückführung gekennzeichnet.But Even with gasoline engines, the permissible emission limits steadily lowered. Thereby have to also gasoline engines solutions be found, which significantly improve the combustion. At the booth Technically, these are also characterized by pressure increase and exhaust gas recirculation.

Das Ziel der Erfindung besteht darin, den Energieaufwand für die Kraftstoffeinspritzung zu reduzieren, bei gleichzeitiger Verbesserung der Verbrennung und damit Senkung aller Schadstoffkomponenten im Abgas.The The aim of the invention is the energy consumption for the fuel injection reduce, while improving combustion and at the same time thus lowering all pollutant components in the exhaust.

Daraus resultiert die technische Aufgabe mit geringerem Energieaufwand ein für die Verbrennung besser geeignetes Brennstoff-Luft-Gemisch im Verbrennungsmotor herzustellen.from that The technical task results with lower energy consumption one for the combustion more suitable fuel-air mixture in the internal combustion engine manufacture.

Die technische Aufgabe wird gelöst und das Ziel erreicht, indem erfindungsgemäß der Kraftstoff auf ein Druckniveau oberhalb des maximalen Druckes im Zylinder gepumpt und ihm danach, vor seiner Einspritzung in die Verbrennungsluft im Zylinder, Wärmeenergie zugeführt wird.The technical problem is solved and achieves the goal by, according to the invention, the fuel to a pressure level pumped above the maximum pressure in the cylinder and afterwards, before its injection into the combustion air in the cylinder, heat energy supplied becomes.

In der Patentliteratur finden sich eine Reihe von Anmeldungen, in denen versucht wird, den Kraftstoff so stark zu erwärmen, dass er bei der Einspritzung vollständig verdampft. Diese Aufgabe ist nicht Gegenstand der Erfindung. Bereits Förster hat nachgewiesen, dass bei derartig starker Erwärmung Verkokungen innerhalb der Bauteile der Einspritzung stattfinden, die Motorbetrieb in kürzester Zeit unmöglich machen. Ähnliche Befürchtungen finden sich auch in den Offenlegungsschriften 28 00 894 und 24 56 526 , in denen jedoch nur unzureichende Abhilfen vorgeschlagen werden. Auch die WO 86/02978 folgt dem gleichen Schema. Alle drei gehen davon aus, dass der Kraftstoff nach Verlassen der Einspritzdüse vollständig verdampft.There are a number of applications in the patent literature in which attempts are made to heat the fuel so strongly that it completely evaporates during the injection. This object is not the subject of the invention. Förster has already shown that with such a high degree of heating, coking takes place within the components of the injection, making engine operation impossible in the shortest possible time. Similar fears are also found in the Laid-Open Specification 28 00 894 and 24 56 526 but in which only insufficient remedies are proposed. Also the WO 86/02978 follows the same pattern. All three assume that the fuel completely evaporates after leaving the injector.

Die Erfindung sieht vor, den Kraftstoff nur so weit zu erwärmen, dass die Kraftstofftröpfchen im Randbereich des Einspritzstrahles verdampfen und der verbleibende flüssige Teil des Kraftstoffstrahls stark schrumpft. Damit wird die Wurfweite des flüssigen Teils reduziert und ebenso die Benetzung der Wand der Brennraummulde mit flüssigem Kraftstoff.The Invention provides to heat the fuel only so far that the fuel droplets evaporate in the edge region of the injection jet and the remaining liquid Part of the fuel jet shrinks heavily. This will be the throwing distance of the liquid Partly reduced and also the wetting of the wall of the combustion bowl with liquid Fuel.

Entscheidend ist weiterhin, dass durch die Erwärmung des Kraftstoffs auf die im Beispiel genannten 250 °C der Einspritzdruck wesentlich reduziert werden kann, so dass etwa anstelle 1000 bar Einspritzdruck 500 bar ausreichen, um den gleichen Effekt zu erzielen. Auch dadurch wird die Wurfweite des noch flüssigen Teils des Einspritzstrahls erheblich reduziert, so dass bei Leerlauf und in der Teillast keine Wandbenetzung mehr stattfindet. Bei einer Temperatur bis maximal 250°C findet in den Injektoren noch keine Ölkohlebildung statt.critical is still that by heating the fuel on the in the example mentioned 250 ° C the injection pressure can be substantially reduced, so that about instead of 1000 bar injection pressure 500 bar are sufficient to the same effect to achieve. This also makes the throw of the still liquid part the injection jet significantly reduced, so that at idle and in the partial load no more wall wetting takes place. At a temperature up to 250 ° C There is no formation of carbon in the injectors.

Im Leerlauf und im Teillastbereich ist es bei Dieselmotoren üblich, eine Voreinspritzung einer sehr kleinen Teilmenge mit einem Druck von etwa 200 bar vorzunehmen, die der Haupteinspritzung vorgelagert ist. Bei gesteuerter Erwärmung des Kraftstoffs wird die Voreinspritzmenge nach Verlassen der Spritzlöcher nahezu vollständig verdampfen. Dadurch beginnt sie ohne Bildung von Ruß und Stickoxid zu brennen und sorgt so für eine drastische Verbesserung der Verbrennung der Haupteinspritzmenge, von der ebenfalls ein Teil des flüssigen Kraftstoffs bei der Einspritzung verdampft.In idling and in the partial load range, it is common in diesel engines to make a pre-injection of a very small subset with a pressure of about 200 bar, which is upstream of the main injection. With controlled heating of the fuel, the pilot injection quantity will almost completely evaporate after leaving the injection ports. This will start without the formation of soot and sticko Burning xid and thus provides a drastic improvement in the combustion of the main injection quantity, from which also evaporates a portion of the liquid fuel during injection.

Es ist weder notwendig noch ratsam, die Temperatur des Kraftstoffs so weit anzuheben, dass der Kraftstoff nach Verlassen der Spritzlöcher vollständig verdampft. Da nach der Erfindung ein flüssiger Kraftstoffkern im Spritzstrahl übrig bleibt, sorgt er für einen erwünschten Zündverzug, da sonst die Gefahr von Detonationszündungen besteht. Diese Gefahr kann auch dadurch abgewendet werden, wenn zusätzlich die Verdichtung des Motors unter das heute übliche Maß herabgesetzt wird. Als Folge davon ergibt sich ein weicherer Motorlauf, der dem des Ottomotors nahe kommt.It is neither necessary nor advisable, the temperature of the fuel Raise so far that the fuel completely evaporates after leaving the spray holes. As according to the invention, a liquid Fuel core left in the spray jet stays, he takes care of a desired one ignition delay, otherwise there is a risk of detonation ignitions. This danger can also be averted if, in addition, the compression of the Motors under the usual today Reduced level becomes. As a result, there is a softer engine running, the of the gasoline engine comes close.

Mit der Erfindung wird es möglich den Aufwand an technischer Arbeit für die Kraftstoffeinspritzung drastisch zu senken und die Homogenität des Kraftstoff-Luft-Gemisches durch die so mögliche explosionsartige Freisetzung eines Teiles der zugeführten Wärmeenergie, die zu einer Flashverdampfung des Kraftstoffes bei der Einspritzung im Mischrohr bzw. im Zylinder des Motors führt, deutlich zu verbessern. Die Erfindung ermöglicht somit eine Zerlegung des Kraftstoffes in feinste Erosoie und gleichzeitig eine teilweise Verdampfung des Kraftstoffes im gewünschtem Maße durch Regelung der Wärmezufuhr vor seiner Verbrennung im Zylinder, wobei der Anteil der Kraftstoffverdampfung in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Motors über die Kraftstofftemperatur nach der Wärmezuführung frei gewählt werden kann.With The invention makes it possible the amount of technical work for the fuel injection drastically reduce and homogeneity of the fuel-air mixture through the as possible explosive release of part of the heat energy supplied, that leads to a flash evaporation of the fuel at the injection in the mixing tube or in the cylinder of the engine leads to significantly improve. The invention allows Thus, a breakdown of the fuel in the finest Erosoie and at the same time partial evaporation of the fuel to the desired extent by controlling the supply of heat its combustion in the cylinder, the proportion of fuel evaporation dependent on from the operating state of the engine via the fuel temperature can be freely selected after the heat supply.

Somit bietet die Erfindung bei erfindungsgemäß geregelter Wärmezuführung zum Kraftstoff Möglichkeiten zur Steuerung des Verbrennungsprozesses im Zylinder des Motors, der Wärmezuführung in Abhängigkeit einer vorgegebenen Vorwärmtemperatur und des operativen Kraftstoffbedarfes, bei zunehmender Erwärmung des Motors die dem Kraftstoff zugeführte Wärmeenergie zu reduzieren und vor dem Kaltstart zum Zwecke des spontanen Anspringens den Kraftstoff vorzuwärmen, z. B. unter Nutzung einer Kraftstoffzirkulation zwischen Kraftstoffpumpe und Einspritzdüse.Consequently the invention provides in accordance with the invention controlled heat supply to Fuel options for controlling the combustion process in the cylinder of the engine, the heat supply in dependence a predetermined preheating temperature and the operational fuel demand, with increasing warming of the Motors which supplied the fuel Thermal energy to reduce and before the cold start for the purpose of spontaneous light-off preheat the fuel, z. B. using a fuel circulation between the fuel pump and injector.

Damit wird es durch Anwendung der Erfindung möglich eine Minimierung des Schadstoffausstoßes durch Optimierung von Einspritzdruck und Vorwärmung des Kraftstoffes auch in Abhängigkeit von der Motorbauart und der Kraftstoffzusammensetzung, eine Senkung des Energieeigenbedarfes und des spezifischen Kraftstoffbedarfes sowie eine Erhöhung der Fahrleistung unter vergleichbaren Bedingungen gegenüber dem Stand der Technik, zu erreichen.In order to It is possible by the application of the invention, a minimization of pollutant emissions by optimizing injection pressure and preheating the fuel as well in dependence of the engine type and the fuel composition, a reduction of energy demand and specific fuel requirements as well as an increase the mileage under comparable conditions to the State of the art, to achieve.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird beschrieben am Beispiel eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung, dessen Kreisprozess gekennzeichnet ist, durch einen maximalen Zylinderkopfdruck von 200 bar. Dementsprechend wird der Kraftstoff durch eine Pumpe auf einen Druck von 300 bar angehoben und anschließend in einem Wärmetauscher auf 2500 C indirekt vorgewärmt, wofür je kg Diesel/h lediglich eine Wärmeenergieleistung von 0,580 MJ/h, entsprechend 0,161 kW erforderlich ist. Bei der Einspritzung in den Zylinder explodiert der Kraftstoff zu feinstem Nebel wobei aufgrund seiner inneren Wärmeenergie 40 % seiner Masse verdampfen. Bei glei chem Kraftstoffdruck kann die Vorwärmtemperatur und damit der Anteil der Verdampfung und somit die für die möglichst homogene Vermischung mit der Luft im Zylinder wichtige Wurfweite des Kraftstoffes geregelt werden. Das so erzeugte Kraftstoff-Luft-Gemisch ist zündwilliger, ermöglicht niedrigere Spitzentemperaturen bei der Verbrennung bei gleichzeitig verbesserter Verbrennung.The Invention is described using the example of a diesel engine with direct injection, whose cycle is characterized by a maximum cylinder head pressure from 200 bar. Accordingly, the fuel is pumped through raised to a pressure of 300 bar and then in one heat exchangers indirectly preheated to 2500 C, for what ever kg diesel / h only one heat energy output of 0.580 MJ / h, corresponding to 0.161 kW is required. In the Injection into the cylinder explodes the fuel to the finest Fog due to its internal heat energy 40% of its mass evaporate. With glei chem fuel pressure, the preheating temperature and thus the proportion of evaporation and thus for the possible homogeneous mixing with the air in the cylinder important range of the fuel. The fuel-air mixture thus produced is more willing to ignite, allows lower peak combustion temperatures at the same time improved combustion.

Claims

A method of combustion of fuel in internal combustion engines, in particular diesel and gasoline engines with direct injection, characterized in that the fuel to be injected at a pressure level, with direct injection into the cylinder at above the maximum pressure of the cylinder head, pumped and then before its injection into the combustion air Heat energy is supplied, which raises its temperature approximately to the pressure-dependent boiling temperature of the fuel, but only so far that takes place before the injection or between the pump and nozzle no pre-evaporation of the fuel.

Method according to claim 1, characterized that the pressure of the fuel and the heat supply to the fuel so far be raised that the fuel after injection in the intake manifold or in the cylinder due to its internal physical energy Completely evaporated.

Method according to claims 1 and 2, characterized that the heat supply to Fuel in dependence the operating condition of the engine and its operational fuel requirements is regulated.