DE102006037471A1

DE102006037471A1 - Method for removing of deposits on surfaces of combustion chamber of reciprocating combustion engines involves, modifying combustion process so that very high pressure rise develops in combustion chambers

Info

Publication number: DE102006037471A1
Application number: DE200610037471
Authority: DE
Inventors: Eckhard Haas
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2006-08-10
Filing date: 2006-08-10
Publication date: 2008-03-27

Abstract

The method involves modifying a combustion process. During a short operation of the internal-combustion engine, the combustion process is so modified that very high pressure rise, preferably a cycle of pressure rise line up with corresponding interruptions, develops in the combustion chambers. The combustion deposits are caused by using biogenous fuels, particularly unesterified vegetable oils in combustion engines operating by self-ignition.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen von Ablagerungen an den Oberflächen der Brennräume von Hubkolbenbrennkraftmaschinen, z. B. an dem oder den Zylinderköpfen, an den Gaswechselventilen, an dem oder den Kolbenböden und an dem oder den aus dem Zylinderkopf herausragenden Einspritzventilen, wobei die Brennraumablagerungen insbesondere durch Verwendung biogener Kraftstoffe, besonders nicht veresterten Pflanzenölen, bei mit Selbstzündung betriebenen Brennkraftmaschinen verursacht werden.The The invention relates to a method for removing deposits on the surfaces the combustion chambers of reciprocating internal combustion engines, z. B. on the cylinder head or the, to the Gas exchange valves, on the or the piston crowns and on the one or the the cylinder head outstanding injectors, wherein the combustion chamber deposits especially by using biogenic fuels, especially not esterified vegetable oils, with self-ignition operated internal combustion engines are caused.

Es ist allgemein bekannt, dass bei Brennkraftmaschinen während des Motorbetriebs Ablagerungen von Verbrennungsrückständen des Kraftstoffes und des Motoröls an den Oberflächen der Brennräume entstehen. Diese Ablagerungen werden insbesondere bei häufigem Betrieb des Motors mit niedriger Last erzeugt und sind grundsätzlich unerwünscht. Im Allgemeinen platzen die Ablagerungen bei höherer Motorlast wieder ab, so dass sich ein erträgliches Gleichgewicht der Ablagerungen einstellt.It is well known that in internal combustion engines during the Engine operation deposits of combustion residues of the fuel and the engine oil on the surfaces the combustion chambers arise. These deposits are especially in frequent operation produced by the engine with low load and are generally undesirable. in the In general, the deposits break off again at higher engine load, so that is a bearable Balance of deposits sets.

Eine nicht akzeptable Verschlechterung dieses Zustandes tritt jedoch bei Verwendung von biogenen Kraftstoffen auf, insbesondere bei Verbrennung von nicht veresterten Pflanzenölen bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen. Durch die schlechte Verdampfbarkeit und den langkettigen Molekülaufbau der Pflanzenöle wird die Bildungsgeschwindigkeit und das Anhaften der Ablagerungen drastisch erhöht, so dass schon nach kurzer Zeit Ablagerungen im Brennraum bzw. in den Brennräumen, und dort insbesondere an dem Einspritzventil bzw. den Einspritzventilen, auftreten, die zu einer schnellen Verschlechterung der Motorleistungs- und Emissionswerte führen.A unacceptable deterioration of this condition, however, occurs when using biogenic fuels, especially during combustion of non-esterified vegetable oils in self-igniting Internal combustion engines. Due to the poor vaporizability and the long-chain molecular structure the vegetable oils is the rate of formation and the adhesion of the deposits drastically increased, so that after a short time deposits in the combustion chamber or in the Combustion chambers, and there in particular at the injection valve or the injection valves, resulting in a rapid deterioration of the engine power and emission levels.

Aufgabe der Erfindung ist es, für gattungsbildende Hubkolbenbrennkraftmaschinen ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, die Brennraumablagerungen zu lösen und durch das Abgassystem der Brennkraftmaschine abzuführen. Dabei soll das Verfahren ohne Schädigung des Motors selbsttätig ablaufen und auf den Zyklus des Betriebs der Brennkraftmaschine angepasst sein.task The invention is for generic reciprocating internal combustion engines, a method for disposal to provide that makes it possible to dissolve the combustion chamber deposits and dissipate through the exhaust system of the internal combustion engine. there should the procedure without injury of the engine automatically run off and on the cycle of the operation of the internal combustion engine be adjusted.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine für kurze, vorzugsweise sehr kurze Zeit der Verbrennungsablauf so modifiziert wird, dass sehr hohe Druckanstiege (dp/d alpha) in den Brennräumen entstehen. Es soll sich dabei vorzugsweise um eine Folge von aneinandergereihten Druckanstiegen größerer Anzahl mit entsprechenden Unterbrechungen ähnlich dem „Klingeln" bei ottomotorischem Verbrennungsprozess handeln.The The object of the invention is achieved in that during operation of the internal combustion engine for short, preferably very short time the combustion process so modified is that very high pressure increases (dp / d alpha) arise in the combustion chambers. It should preferably be a series of strung together Pressure increases larger number with corresponding interruptions similar to the "ringing" in Otto engine combustion process act.

Erläuternd sei zunächst darauf hingewiesen, dass das vorgeschlagene Verfahren sowohl bei einzylindrigen als auch bei mehrzylindrigen Hubkolbenbrennkraftmaschinen beliebiger Bauformen eingesetzt werden kann, so dass bewusst der Singular und der Plural bei Zylinderkopf, Einspritzventil usw. im Gattungsbegriff benutzt wurde.Be explanatory first pointed out that the proposed method both in single-cylinder as well as multi-cylinder reciprocating internal combustion engines Any type of construction can be used, so be aware of the Singular and the plural at cylinder head, injector etc. in the generic term was used.

Durch die hohen bzw. im Bedarfsfall sehr hohen oder extrem hohen Druckanstiege des Brennraumdruckes werden die Ablagerungen abgelöst und in kleinen Partikeln mit dem Motorabgas ausgeschieden. Die Ablösung der Schichten wird durch die erhöhten Wärmeübergänge und extrem hohen Oberflächendrücke des hochfrequent pulsie renden Brennraumgases erzeugt. Dieser Vorgang wird im Folgenden auch Reinigungsprozess genannt.By the high or, if necessary, very high or extremely high pressure increases the combustion chamber pressure, the deposits are replaced and in excreted small particles with the engine exhaust. The replacement of the Layers is elevated by the Heat transfer and extremely high surface pressures of the high-frequency pulsie generating combustion gas produced. This process is also called cleaning process in the following.

Erfindungsgemäß wird zur Erzeugung des Reinigungsprozesses zusätzlich zur Zuführung des Kraftstoffes in die Brennräume mittels der oder den Einspritzventilen Zusatzkraftstoff in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine zur Erzeugung einer vorzugsweise homogenen Verbrennung eingeführt.According to the invention is for Generation of the cleaning process in addition to the supply of the fuel in the combustion chambers By means of the injector or the additional fuel in the intake system the internal combustion engine for generating a preferably homogeneous Incineration introduced.

Diese Verfahrensmaßnahme ist unabhängig von dem Einspritzsystem bzw. Haupteinspritzsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine und ist sowohl bei sogenannten Common-Rail-Systemen, bei Pumpe-Düse-Systemen und auch bei mechanischen Einspritzsystemen, bei denen keine elektrische/elektronische Eingriffsmöglichkeiten bestehen, anwendbar.These process measure is independent of the injection system or main injection system of the reciprocating internal combustion engine and is both in so-called common rail systems, in pump-nozzle systems and also in mechanical injection systems where no electrical / electronic intervention exist, applicable.

Vorzugsweise wird der Zusatzkraftstoff mittels zumindest eines elektrisch/elektronisch angesteuerten Ansaugeinspritzventils durchgeführt. Es kann sich dabei um ein Ansaugeinspritzventil für mehrere Zylinder oder um je ein Ansaugeinspritzventil für jeden Zylinder der Hubkolbenbrennkraftmaschine handeln, denen mittels einer Druckleitung Zusatzkraftstoff zugeführt wird.Preferably the additional fuel is by means of at least one electrical / electronic controlled Ansaugeinspritzventils performed. It can be about one Ansauginspritzventil for several Cylinder or per one Ansaugeinspritzventil for each cylinder of the reciprocating internal combustion engine act, which is supplied by means of a pressure line additional fuel.

Als Zusatzkraftstoff wird ottomotorischer Kraftstoff, z. B. Benzin, vorgeschlagen, so dass das Zusatzkraftstoffeinspritzsystem mit Ansaugeinspritzventilen der Saugrohreinspritzung von Otto-Motoren entnommen werden kann.When Additional fuel is ottomotorischer fuel, z. Gasoline, proposed, so that the additional fuel injection system with Ansaugeinspritzventilen the intake manifold injection can be removed from gasoline engines.

Diese zusätzliche Kraftstoffeinspritzung von ottomotorischem Kraftstoff führt dann während des Motorbetriebs zu einer dem Klopfen ähnlichen Verbrennung mit dem Effekt der Ablösung der Ablagerungen in den Brennräumen.These additional Fuel injection of petrol engine fuel then leads while engine operation to a knock-like combustion with the Effect of detachment the deposits in the combustion chambers.

Erfindungsgemäß wird als Alternative zu dem zuvor beschriebenen Reinigungsprozess bei einem Einspritzsystem, bei dem die Einspritzventile elektrisch/elektronisch angesteuert und durch einen Druckspeicher mit Kraftstoff versorgt werden (Common-Rail-System), durch eine sehr frühe Voreinspritzung einer hinreichend großen Kraftstoffeinspritzmenge erzeugt. In diesem Fall kann also das vorhandene Common-Rail-Haupteinspritzsystem benutzt werden, um die Brennraumablagerungen abzulösen. Die Wirkungsweise des Reinigungsprozesses ist grundsätzlich ähnlich dem bereits beschriebenen.According to the invention as an alternative to the previously described cleaning process in an injection system in which the injection valves are electrically / electronically controlled and supplied with fuel by a pressure accumulator (common rail system), by a very early Voreinsprit generated a sufficiently large amount of fuel injection. In this case, therefore, the existing common-rail main injection system can be used to replace the combustion chamber deposits. The operation of the cleaning process is basically similar to that already described.

Erfindungsgemäß wird bei einem Einspritzsystem mit elektrisch/elektronisch angesteuerten Pump-Düse-Einheiten der Reinigungsprozess durch eine Frühverstellung des Einspritzbeginns erzeugt.According to the invention is at an injection system with electrically / electronically controlled pump-nozzle units the cleaning process by an early adjustment of the start of injection generated.

Vorzugsweise wird die Ansteuerung der Einspritzventile und der Ansaugeinspritzventile durch eine und/oder die Motorelektronik bewirkt. Die Motorelektronik kann so ausgelegt werden, dass sie durch Messdaten von der Brennkraftmaschine eine Veränderung registriert, die auf unzulässige Ablagerungen hindeutet. Die Motorelektronik ist vorzugsweise so programmiert, dass sie bis zu einem geeigneten Betriebszustand, z. B. bei mittlerer Drehzahl und/oder mittlerer Last bzw. Drehmomentabgabe, abwartet und dann den Reinigungsprozess einleitet. Damit kein unzulässiger Schaden an der Brennkraftmaschine auftritt, ist vorschlagsgemäß zumindest ein Klopfsensor angebaut, der die Verbrennungsabläufe überwacht und die Wirksamkeit der Maßnahmen nach einer durch den Hersteller der Hubkolbenbrennkraftmaschine festgelegten Strategie beeinflusst. Da einzelne überhöhte Druckimpulse den Bauteilen der Brennkraftmaschine nicht schaden, jedoch die überhöhten Druckimpulse limitiert werden müssen, kann somit ein Schaden an der Brennkraftmaschine mittels der Überwachung durch den Klopfsensor vermieden werden.Preferably is the control of the injectors and the Ansaugeinspritzventile caused by one and / or the engine electronics. The engine electronics can be designed to be measured by the internal combustion engine a change registered on invalid Deposits suggest. The engine electronics are preferably programmed that they are up to a suitable operating condition, eg. B. at medium Speed and / or average load or torque output, waiting and then initiate the cleaning process. So no inadmissible damage occurs at the internal combustion engine is proposed according to at least a knock sensor is installed, which monitors the combustion processes and the effectiveness of the measures after a by the manufacturer of the reciprocating internal combustion engine determined strategy. Since individual excessive pressure pulses to the components the internal combustion engine will not hurt, but the excessive pressure pulses have to be limited can thus damage the internal combustion engine by means of monitoring be avoided by the knock sensor.

Zur Vermeidung von zu starkem Leistungsabfall der Hubkolbenbrennkraftmaschine während des Reinigungsprozesses werden nicht alle Zylinder gleichzeitig, sondern jeder Zylinder einzeln nacheinander bzw. gruppenweise nacheinander angesteuert.to Avoidance of excessive power loss of reciprocating internal combustion engine during the Cleaning process will not all cylinders simultaneously, but each cylinder one by one or in groups one after the other driven.

Die Häufigkeit der Reinigungsprozesse wird durch die Motorelektronik ausgelöst und letztlich durch den verwendeten Kraftstoff und das gefahrene Lastkollektiv des Betreibers der Hubkolbenbrennkraftmaschine bestimmt.The frequency The cleaning process is triggered by the engine electronics and ultimately by the used fuel and the driven load collective of the operator the reciprocating internal combustion engine determined.

Die Erfindung ist geeignet für alle Hubkolbenbrennkraftmaschinen nach dem Dieselverfahren, die mit Ablagerungen in den Brennräumen Probleme haben. Dies sind insbesondere Brennkraftmaschinen, die mit Kraftstoffen aus Pflanzenölen wie Rapsöl und anderen unveresterten Pflanzenölen betrieben werden. Die Erfindung ist aber nicht auf die Verwendung derartiger Kraftstoffe beschränkt, sondern kann gleichermaßen auch bei reinen Dieselbrennkraftmaschinen benutzt werden.The Invention is suitable for all reciprocating internal combustion engines according to the diesel process, the with deposits in the combustion chambers Having trouble. These are in particular internal combustion engines, the with fuels from vegetable oils like rapeseed oil and other unesterified vegetable oils operate. However, the invention is not for use limited to such fuels, but can be alike also be used in pure diesel internal combustion engines.

Claims

Process for removing deposits on the surfaces of the combustion chambers of reciprocating internal combustion engines, eg. As on the cylinder heads or the cylinder valves, on the or the piston heads and on or from the cylinder head protruding injection valves, wherein the combustion chamber deposits are caused in particular by using biogenic fuels, especially unesterified vegetable oils in self-ignition operated internal combustion engines, characterized characterized in that during the operation of the internal combustion engine for a short, preferably very short time, the combustion process is modified so that very high pressure increases (dp / d alpha), preferably a series of juxtaposed pressure increases with appropriate interruptions, arise in the combustion chambers.

Method according to claim 1, characterized in that that for generating the cleaning process in addition to the supply of the Fuel in the combustion chambers Additional fuel into the intake system by means of the injectors introduced the internal combustion engine becomes.

Method according to claim 2, characterized in that that the additional fuel by means of at least one electrical / electronic controlled Ansaugeinspritzventils takes place.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that each or a group of cylinders of the reciprocating internal combustion engine a Ansaugeinspritzventil is assigned, which by means of a pressure line Additional fuel supplied becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as additional fuel ottomotorischer fuel, z. As gasoline is used.

Method according to claim 1, characterized in that that the cleaning process in an internal combustion engine with a Injection system in which the injectors electrically / electronically activated and supplied by a pressure accumulator with fuel be, by a very early Pre-injection of a sufficiently large amount of fuel through the Injectors is generated.

Method according to claim 1, characterized in that that the cleaning process in an internal combustion engine with a Injection system with electrically / electronically controlled pump-nozzle injection valves by an advance adjustment the injection start of the injectors is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the control of the injection valves and the Ansaugeinspritzventile by one and / or the engine electronics, the deterioration of the performance and / or emission values of Internal combustion engine, due to combustion chamber deposits, registered.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the cleaning process by by the engine electronics identified suitable operating conditions, especially at medium Speed and / or average torque output of the reciprocating internal combustion engine is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one knock sensor on the internal combustion engine is attached, which is connected to the engine electronics and the Cleaning process influenced.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the cleaning process with single or one Part of the cylinder of the reciprocating internal combustion engine is performed sequentially.