用于运行以天然气运行的机动车内燃机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于运行以天然气运行的机动车内燃机的方法。出于简化语言的原因接下来原则上仅仅论及内燃机。此外以天然气运行的内燃机的控制和调节机构和根据权利要求7的前序部分所述的以天然气运行的机动车内燃机是本发明的一部分。
【背景技术】
[0002]对使用压缩的气体例如天然气(CNG压缩天然气)作为燃料运行的机动车(所谓的燃气车辆)而言，通过喷射机构把用于燃烧的燃气空气混合物供应给内燃机。因为在常压下，燃气与传统的燃料如汽油或柴油相比具有更低的能量密度，因此在加注期间，天然气以200巴到260巴的压力输送到机动车的气体储箱内并得以储存。
[0003]根据不同供货方地点，天然气的品质变化很大。因此为燃气车辆研发了燃气品质匹配功能。只要内燃机在运行中，就能通过λ调节求取天然气品质，并且将内燃机的控制与该天然气的品质匹配，其中相应于所要求的λ值，通过λ调节来设定燃料供给或者说燃气空气混合物。该方法要求在催化器的上游布置λ传感器。这样所求取的用于燃气品质匹配的参数被存储并且应用在用于燃料供给或者说燃气空气混合物的计算的发动机控制机构中。该过程随着每一次的加注过程必须重复。
[0004]在λ传感器故障的情况下，不能再执行λ调节，因为缺失λ传感器的信号。因此燃气品质匹配也不再能够执行。这尤其对例如在λ = 1.5情况下运行的稀燃发动机而言特别危险。如果例如对得到新鲜加注的车辆而言当前的天然气品质比之前的加注物差(更低的能量密度)，这能够导致的是，在没有燃气品质匹配的情况下内燃机不能流畅地运行或者完全不运转。如果例如对得到新鲜加注的而车辆而言当前的天然气品质比之前的加注物好(更高的能量密度)，那么在没有燃气品质匹配的情况下内燃机高温运行且受损。
[0005]为了阻止这种情况，为发动机控制所预定的废气(稀混合物)中的“稀燃极限”确保了内燃机中的燃烧的稳定性。以相应的方法，为发动机控制所预定的废气(浓混合物)中的“浓燃极限”确保内燃机免遭过热。
[0006]这意味着，在以天然气运行的内燃机中通过λ传感器不仅能求取废气的排放，而且λ传感器的信号还能额外用于天然气品质的监控。
【发明内容】
[0007]为了在λ传感器失效的情况下也能确定天然气的品质，提出一种方法，即在λ传感器失效的情况下通过求取当前的废气温度确定天然气的品质。
[0008]本发明所基于的思想在于，尽管λ传感器失效，但通过根据本发明的紧急运转方法以废气温度为基础在一定程度上对λ值利用所属的λ调节来建模，其中在根据本发明的方法中通过求取废气温度至少近似获得了与通过有效的λ传感器获取的传感器值相同的结果。接着依照传统的方法(利用有效的λ传感器)能够求取用于燃气品质匹配的参数，该燃气品质匹配用于按照规定运行以天然气运行的内燃机。优选地，该根据本发明的方法在每一次启动以天然气运行的内燃机后被激活。
[0009]另外必须在废气再处理机构中设置温度传感器，其传感器信号当然也能在其他方面使用，例如在对废气再处理机构中的排放进行处理的情况下使用。这样的温度传感器在现代的内燃机中本来就存在，因此并不产生额外的花费。
[0010]根据本发明的方法利用了在废气中的λ值和其中可达到的废气温度之间的物理上的相关性。可达到的废气温度除了天然气的品质之外另外还和天然气的压力有关。这种关系例如能通过特征曲线描述且在根据本发明的方法中得到分析。这意味着，在已知的天然气压力和通过温度传感器求取的实际废气温度下，通过特征曲线能够对相应的λ值建模。相反地，对所要求的λ值和已知的天然气压力而言，能够求取相应的可达到的废气温度。
[0011 ] 在根据本发明的方法中，通过被预先设定用于按照规定运行以天然气运行的内燃发动机S的λ值，经由特征曲线求取额定废气温度。通过温度传感器测得的实际废气温度被调整到该额定废气温度上。此外通过优选具有PI调节器的闭合的调节回路如此地改变用于内燃机的喷射量或者说燃气空气混合物，从而达到额定废气温度。根据本发明的方法在原理上对应已知的λ调节，然而不同的是，取代λ值而调整废气温度。于是从这样所设定的喷射量或者说从这样所设定的燃气空气混合物中能够足够准确地求取用于燃气品质匹配的参数，该燃气品质匹配用于按照规定运行以天然气运行的内燃机。
【附图说明】
[0012]接下来根据附图示例性地阐释本发明的实施方案。其中:
[0013]图1是以天然气运行的机动车的内燃发动机s的示意图；
[0014]图2示出具有表示在λ值和一个可达到的废气温度之间的关系的特性曲线的图表；并且
[0015]图3示出用于执行根据本发明的用于运行以天然气运行的内燃机s的方法的调节回路。
【具体实施方式】
[0016]图1示出了一个以天然气运行的机动车的内燃机I的极简的示意图。优选地，使用天然气(CNG压缩天然气)运行内燃机1，该天然气在高压下(大约200至260巴)储存在一个未在图1中展示的气体储箱内。在内燃机I的进气端布置了具有构造用于喷射天然气的喷射机构6的进气管7。
[0017]在内燃机I的输出端上布置了具有被布置在催化器3之前的λ传感器4的废气再处理机构8。在催化器3之后又设置了另一个λ传感器5。λ传感器4和5的信号被供给电子的控制和调节机构2例如发动机控制器，该控制和调节机构分析并且相应地触发喷射机构6，以便产生用于以天然气运行的内燃机I的所期望的燃气空气混合物。此外优选地，控制和调节机构2包括用于执行根据本发明的方法的PI调节器10。
[0018]此外在废气再处理机构8内在催化器3之前安装温度传感器9。该温度传感器9也能够设置在催化器3之后。
[0019]在不同