AT500739A2 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, welche mit Flüssiggas, insbesondere mit Dimethylether betrieben wird. Weiters betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens.
Die Qualität der Verbrennung von mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen hängt direkt von der Qualität der Zerstäubung des flüssigen Kraftstoffes, sowie von dessen danach folgender Verdampfung und der Durchmischung des Dampfes mit dem Sauerstoff der Luft ab. Es ist bekannt, zur Verbesserung der Zerstäubung den Dieselkraftstoff mit besonders hohem Druck von etwa 2000 bar in den Brennraum einzuspritzen.

   Durch diese Massnahmen können zwar sehr niedrige Rauchzahlen erreicht werden, wegen der notwenigen hohen Einspritzdrücke sind allerdings spezielle und kostenaufwändige Einspritzsysteme erforderlich.
Es ist weiters bekannt, dass bei der Verbrennung sauerstoffhaltiger Kraftstoffe, zum Beispiel Dimethylether (DME) oder anderer Alkohole, niedrigere Mengen an Schadstoffen entstehen als bei Kraftstoffen ohne chemisch gebundenen Sauerstoff.
Aus der AT 001.018 Ul ist ein Verfahren zur Aufbereitung von selbstzündendem Kraftstoff bekannt, welches vorsieht, dass dem Kraftstoff Dimethylether in geringen Mengen beigemischt wird.
Des weiteren sind aus den Veröffentlichungen AT 002.958 U2, AT 001.924 U2, AT 408.130 B,

   AT 408.131 B und AT 001.623 Ul Einspritzsysteme für mit Flüssiggas als Kraftstoff betriebene Brennkraftmaschinen bekannt.
Neuentwickelte Flüssiggaskraftstoffe mit hoher Cetanzahl, beispielsweise Dimethylether, weisen bei Umgebungstemperatur einen Dampfdruck unter 30 bar auf und können als selbstzündende Kraftstoffe eingesetzt werden. Aufgrund des gebundenen Sauerstoffes wirkt sich der Einsatz von Dimethylether als Kraftstoff sehr vorteilhaft auf die Verbrennung und die Emissionen aus.
Weiters ist es bekannt, dass NOx-Emissionen bei Brennkraftmaschinen durch Abgasrückführung verringert werden können. Durch die Abgasrückführung kann die Verbrennungstemperatur und damit die Entstehung der NOx-Emissionen wesentlich reduziert werden.

   Um diesen Effekt zu erreichen, sind in mit konventionellem Kraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen relativ hohe Abgasrückführraten von etwa 40% bis 60% erforderlich, um die NOx-Emissionen um 1 g/kWh bis 2 g/kWh zu reduzieren. Die Menge des rückgeführten Abgases ist bei Einsatz von konventionellem Kraftstoff durch die entstehenden Russpartikel begrenzt. Um die NO[chi]-Emissionen im Ausmass von 1 g/kWh bis 2 g/kWh zu reduzieren, sind bei konventionellen Brennkraftmaschinen relativ hohe Abgasrückführraten zwischen 40% bis 60% erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Emissionen bei einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung weiter zu reduzieren.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass Abgas in den Brennraum rückgeführt wird, wobei die Abgasrückführrate kleiner als 40%, vorzugsweise kleiner als 30%, besonders vorzugsweise kleine als 20% ist.

   Die Abgasrückführrate ist definiert als Verhältnis zwischen der rückgeführten Abgasmasse und der Ladungsmasse im Zylinder. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass beim Einsatz von Dimethylether bereits mit Abgasrückführraten zwischen 10% bis 20% die Stickoxide im gleichen Ausmass reduziert werden können, wie beim Einsatz von konventionellem Diesel-Kraftstoff mit hohen Abgasrückführraten von 40% bis 60%. Dieser Effekt lässt sich durch die fehlenden direkten Kohlenstoffbindungen und den gebundenen Sauerstoff im Dimethylether erklären.
Die Fig. zeigt ein Diagramm, in welchem die Abgasrückführrate EGR über der NO[chi]-Menge für eine mit Dimethylether betriebene Brennkraftmaschine und eine herkömmliche Diesel-Brennkraftmaschine aufgetragen ist.

   Deutlich ist zu erkennen, dass für die mit Dimethylether betriebene Brennkraftmaschine 1 wesentlich geringere Abgasrückführraten EGR zu vergleichbar niedrigen NOx-Emissionen als bei der Vergleichs-Diesel-Brennkraftmaschine 2 führen.
Bereits mit relativ geringen rückgeführten Abgasmengen können somit hohe Reduktionen an NO[chi]-Emissionen erreicht werden, ohne dass ein Ansteigen von anderen schädlichen Emissionen, wie beispielsweise Kohlenwasserstoff- oder Kohlenmonoxid-Emissionen in Kauf genommen werden müssen.
Die sehr geringen Abgasrückführraten ermöglichen eine wesentlich kleinere Dimensionierung des Abgasrückführsystems und tragen dazu bei, dass die Motorverluste, insbesondere durch die Abgasrückführung und Pumpverluste reduziert werden können.

Claims (2)

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Selbstzündung, welche mit Flüssiggas, insbesondere mit Dimethylether betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas in den Brennraum rückgeführt wird, wobei die Abgasrückführrate kleiner als 40%, vorzugsweise kleiner als 30%, besonders vorzugsweise kleinerals 20% ist.

2. Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasrückführsystem zur Rückführung von relativ geringen Abgasmengen vorgesehen ist, wobei die Abgasrückführrate weniger als 40%, vorzugsweise weniger als 30%, besonders vorzugsweise weniger als 20% beträgt.

2005 11 24 Fu/Sc <EMI ID=3.1>

DipL-ing. Wag. Michael Sabeluk

A-I<i><=u vvier, ^n .aiii<!>*.- Gürtel 39/17

Tel,: (t*3<}>) esÄ W n *ajt; (+*j 1) S92893[Iota]3

M1S1I: *>atPMtS*abetük.at <EMI ID=3.1> <EMI ID=3.2>