用于调节内燃机的方法与流程

本发明涉及一种用于调节内燃机的方法。本发明同样涉及一种带有权利要求8的前序部分的特征的内燃机。

背景技术：

文件de102012021778a1描述了一种方法，在其中在内燃机的不同活塞气缸单元之间的不平衡(ungleichstellung)通过气缸压力传感器被获取且通过被带入到相应的预燃室(vorkammer)中的动力燃气(treibgas，有时也称为推进气体)的量的匹配被平衡。如果活塞气缸单元的气缸具有过低的容积效率(liefergrad，有时也称为供气效率)，则被输送给相应预燃室的动力燃气的量被增加(预燃室的“过吹(überblasen)”)。这因此涉及一种用于补偿在不同活塞气缸单元之间的容积效率差别的措施。预燃室被用于支持在相应的活塞气缸单元的主燃室中的燃烧。根据该方法未设置有活塞气缸单元的进气阀和/或排气阀的操纵特性的调节。为了获取特定气缸的或特定气缸组的容积效率，该方法需要气缸压力传感器或类似的传感器。

如下是已知的，即，经由用于活塞气缸单元的可变阀传动机构进行活塞气缸单元的进气阀和/或排气阀的操纵特性的调节。

原则上，这样的可变阀传动机构同样可在的确具有预燃室的该类型的内燃机的情形中被使用。但是，这由现有技术还未已知。

在将可变阀传动机构使用在带有预燃室的内燃机中的情形中如下是有问题的，即，可变阀传动机构影响预燃室气体的配定(dosierung)。

由此改变在被输送给主燃室和预燃室的能量之间的比例，这在无支持措施的情形中导致在活塞气缸单元中的次优的燃烧。结果是活塞气缸单元的不利的效率、增加的有害物质排放以及若有可能增加的热负载。

技术实现要素：

本发明的任务是提供在其中不出现先前所描述的问题的该类型的方法和该类型的内燃机。

该任务通过一种带有权利要求1的特征的方法和一种带有权利要求8的特征的内燃机来实现。本发明的有利的实施方式在从属权利要求中被定义。

根据本发明因此作如下设置，即，被输送给预燃室的动力燃气的量被匹配于活塞气缸单元的进气阀和/或排气阀的操纵特性的调节。

可作如下设置，即，在如此调节操纵特性的情形中，使得活塞气缸单元的充气(füllung)被减少，被输送给预燃室的动力燃气的量被减少。以该方式，被输送给主燃室与预燃室的能量的比例可被保持恒定。

对于相反的情况而言可作如下设置，即，在如此调节操纵特性的情形中，即，活塞气缸单元的充气被增加，被输送给预燃室的动力燃气的量被增加。由此实现如下，即，被输送给主燃室与预燃室的能量的比例保持恒定。

通过本发明可实现如下，即，不取决于进气阀的所选择的操纵特性，通过其经由预燃室燃气阀被输送的能源量(energiemenge)相对经由进气阀输送给活塞气缸单元的能源量的比例至少大致保持恒定，优选地如此，以至于能源量的大约1%经由预燃室燃气阀被输送而能源量的大约99%经由进气阀被输送。

由此实现如下，即，在预燃室中总是形成来自活塞气缸单元的充量(ladung，有时也称为充气)和经由预燃室燃气阀被输送的带有期望的空气相对动力燃气的比例(lambda值)的动力燃气的混合气。这一方面对于排放控制而言且另一方面对于在活塞气缸单元中的带有较高效率的可靠燃烧的获得而言是重要的。

优选地，该措施被如此地执行，使得在预燃室中的混合气在点火时刻具有大约1或1.1的lambda值，其中，为1的lambda值相应于化学计量比，而大于1的lambda值相应于空气过量。

可作如下设置，即，被输送给主燃室和预燃室的能源量的比例被如此地匹配于进气阀和/或排气阀的经改变的操纵特性、例如阀控制时间(ventilsteuerzeit)，即，在“迅速的”阀控制时间(带有活塞气缸单元的较低的充气程度的阀控制时间)的情形中预燃室有利于主燃室的能量比例被略微降低(例如到1%之下上、例如到0.7%上，以便于在上述计数实例(zahlenbeispiel)的情形中保持)。带有活塞气缸单元的较低充气程度的操纵特性促使活塞气缸单元的较冷的充量。这允许(在维持排放预设值、例如nox的情形下)以较浓厚的混合气运行，这又要求预燃室的较小的点火脉冲。因此如下在该情况中是可能的，即，被输送给预燃室的能量被进一步降低且使得预燃室变稀薄(abmagern)。

本发明不需要来自燃烧的反馈，其因此涉及一种纯粹的“feed-forward(前馈)”控制的控制概念(steuerkonzept)。昂贵的传感装置例如气缸压力传感器是不需要的。

在该公开文献中，“动力燃气”不仅被理解为纯粹的动力燃气而且被理解为由动力燃气和空气构成的混合气。换而言之，预燃室可利用纯粹的动力燃气或利用混合气被扫气(spülen)。

如果在恒定的额定功率的情形中如此地实现进气阀的操纵特性的调节，使得活塞气缸单元的充气被减少，则内燃机的功率调节回路通过提高增压压力(ladedruck)提高活塞气缸单元的充气，直至相同的能源量又被输送。在预燃室燃气阀之前存在的压力通常跟随增压压力或跟踪(nachführen)增压压力。通过预燃室燃气阀被输送给预燃室的动力燃气的量取决于在预燃室燃气阀之前的跟随增压压力的压力走向，且取决于附属的活塞气缸单元的气缸压力走向。

因为第一个走向如所描述的那样上升而后一个走向由于在活塞气缸单元中的充量的降低的温度大多数时候下降，所以在如此改变操纵特性的情形中，使得活塞气缸单元的充气被减少，预燃室被输送有过大量的动力燃气。

控制设备干预且如此地例如经由在预燃室燃气阀之前存在的压力匹配被输送给预燃室的动力燃气的量，以至于该量被减少。相同的作必要的修正适用于在活塞气缸单元的充气的提高的情况中。

操纵特性的调节可例如如此地实现，以至于借助于可变阀传动机构改变相应的阀的开启持续时间和/或相应的阀的开启时刻或闭合时刻和/或阀升程曲线(在完全可变的可变阀传动机构的情形中)。简单的可变阀传动机构可根据现有技术如此来设计，以至于通过两个不同的凸轮轴轮廓(nockenwellenprofile)可选择性地激活用于阀的两个个别的阀升程曲线。

影响经由预燃室燃气阀被输送的动力燃气量的可行性方案经由主动式预燃室燃气阀形成。主动式预燃室燃气阀对照被动式的阀(其仅经由压差被激活)允许开启持续时间不取决于在预燃室燃气阀处存在的压力的匹配。

一种备选的可行性方案在使用主动式隔板中形成，该隔板布置在被动式预燃室燃气阀上游。主动式隔板具有可调整的自由的横截面面积(开启等级(öffnungsgrade)的调整)。因此，被输送给预燃室的动力燃气的量可在增压压力与在主动式隔板之前的预燃室供气装置压力之间的压差未改变的情形中被改变。

相对这两种措施备选地或额外地，在预燃室燃气阀之前存在的压力自然同样可借助于可主动式被影响的压力调节器被改变，以便于将压差经由预燃室燃气阀保持恒定，由此获得预燃室燃气量的期望的匹配。

如果在恒定的增压压力的情形中例如在主燃室中的压力通过进气阀的操纵特性朝向主燃室的更高充气的改变而上升，在预燃室燃气阀处存在的压力必须被相应地提高，以便于经由预燃室燃气阀匹配压差，从而使得经由预燃室燃气阀被输送的能源量和经由进气阀被输送的能源量的比例保持恒定。换而言之，在此考虑被改变的容积效率。

在预燃室处被输送的动力燃气的量的更精确的匹配可通过以下方式实现，即，额外地如此地考虑增压压力，使得在更高的增压压力的情形中在预燃室燃气阀之前的压力与在主燃室中的压力之间的差不被保持恒定，而是该差以如下方式被增大，即，在预燃室燃气阀之前的压力被提高。该措施的目的是将经由预燃室燃气阀所输送的能量和在主燃室中的能量的比例保持恒定。

容积效率和混合气的密度(因此同样在气缸中的质量)同样通过经改变的混合气温度来影响。因此可作如下设置，即，同样地通过上述措施补偿经改变的混合气温度。

在使用上述主动式预燃室燃气阀的情形中，预燃室燃气阀的开启时间可被延长或被缩短且在预燃室燃气阀之前存在的压力的匹配不一定需要。但是在此自然同样可进行较高的增压压力通过预燃室燃气阀的相应的开启时间的考虑。

在此所描述的控制设备可构造成内燃机的调节设备的控制回路。

优选地，内燃机具有多个活塞气缸单元，其相应地关联于自己的预燃室，其中，控制设备关于每对活塞气缸单元和预燃室根据先前所描述的实施方式中的其中一种进行。

为了改变至少一个进气阀和/或排气阀的操纵特性，内燃机优选地具有可变阀传动机构(简称vvt)。

优选地，内燃机构造成静止的燃气发动机、尤其与用于发电的发电机可联接或相联接。

附图说明

本发明借助附图进行讨论。其中：

图1显示了根据本发明的内燃机的示意性图示，

图2显示了根据本发明的一种实施例的调节方案，

图3显示了在预燃室燃气阀处存在的气体压力的图表。

具体实施方式

图1显示了带有多个活塞气缸单元3(其中仅一个示例性地示出)的内燃机1。活塞气缸单元3经由进气阀4(示出仅一个)被供以有动力燃气。废气经由排气阀5(示出仅一个)被排出。另外设置有预燃室2，其经由溢流开口与活塞气缸单元的主燃室9处在连接中。预燃室2经由在此主动式构造的预燃室燃气阀7被供以有动力燃气(或者供以有纯粹的动力燃气或混合气)。

在该实施例中，进气阀4的操纵特性可经由可变阀传动机构8被改变。排气阀5的操纵特性的原则上同样(备选地或额外地)可能的变型方案未被示出。可变阀传动机构8与内燃机1的控制设备6处在信号连接中且由其控制。同样地，在该情况中主动式的预燃室燃气阀7与控制设备6处在信号连接中且由其控制。

在预燃室供气装置10中布置有压力调节器11，其与控制设备6处在信号连接中且由其控制。这开启了如下可能性，即，改变在预燃室燃气阀7处存在的压力。动力燃气从用于预燃室12的动力燃气源经由预燃室供气装置10、压力调节器11和预燃室燃气阀7被输送给预燃室2。

动力燃气从用于主燃室13的动力燃气源、压缩机14、混合气冷却器15、节流件16、进气通道17和进气阀4被输送给主燃室9。

被输送给主燃室9的动力燃气的量可经由可变阀传动机构8被改变。被输送给预燃室2的动力燃气的量可经由预燃室燃气阀7和/或压力调节器11和/或可变的隔板18被匹配。

图2显示了根据本发明的第一实施例的调节方案，在其中在第一步骤中在进气通道17中存在的且在进气阀4处存在的增压压力p2'被测量。由可变阀传动机构8的操纵特性(在图表中：“vvt状态的获取”)，通过控制设备6确定容积效率。由增压压力p2'和容积效率计算出对于相应量的用于预燃室2的动力燃气的测定而言必要的那个压力。

图3显示了在主燃室9中的压力(气缸压力)在进气冲程(einlasstakt)中对于进气阀4的两种不同的操纵特性ivc1和ivc2(英文inletvalveclosing，进气阀闭合)而言关于曲轴角度绘出的图表。

同样画入了在预燃室燃气阀7之前在预燃室供气装置10中存在的压力的两个不同的压力水平pvkg1和pvkg2。该在预燃室供气装置10中在预燃室燃气阀7之前存在的压力的水平可通过操纵压力调节器11被改变。

对于实际被输送到预燃室2中的动力燃气的量而言决定性的是在气缸压力与在预燃室燃气阀7之前在预燃室供气装置10中的压力(pvkg1或者pvkg2)之间的经由预燃室燃气阀7存在的压差。

经常地，预燃室燃气阀7实施成被动式阀(止回阀，英文checkvalve)，其在确定的正的压差的情形中打开且进而动力燃气进入到预燃室2中。“正的”压差是指，即，压力在预燃室燃气阀7之前大于在预燃室2中或者在主燃室9中。对于为了打开被动式预燃室燃气阀必要的压差而言的常见的值(且对于该示例而言被选择)是50mbar。

如果此时进气阀闭合在进气阶段中朝向提前被移动(也就是说，进气阀4在下死点之前的较大的曲轴角度的情形中在图示中由ivc1闭合到ivc2上)，气缸压力由在主燃室9中的增压压力p2'出发(在ivc2情形中的走向)相比在较晚的进气阀闭合的情形中(在ivc1情形中的走向)更强地下降。这通常引起如下，即，在其中在预燃室燃气阀7和预燃室2之前的压差大于等于对于预燃室燃气阀7的操纵而言必要的压差的周期相对于较晚的进气阀闭合被延长。由此，更多动力燃气到达到预燃室2中。

根据本发明，此时由于进气阀或排气阀的经改变的操纵特性而改变的被输送给预燃室2的动力燃气的量可被补偿。在该实施例中，通过压力调节器11的操纵实现通过压力水平pvkg1到在预燃室燃气阀7之前在预燃室供气装置10中的pvkg2上的降低的补偿。

阴影面a1与在ivc1和压力水平pvkg1中的压力走向的情形中的预燃室气体的量相符。阴影面a2与在ivc2和压力水平pvkg2中的压力走向的情形中的预燃室气体的量相符。通过本发明，量a2可等于量a1。

通过降低的压力水平，经由预燃室燃气阀7被带入的能量和经由进气阀4被带入的能量的比例保持恒定，或当期望时甚至降低。如果在操纵特性ivc2的情形中压力水平pvkg1被维持，则得出过大的预燃室气体量。

备选地或额外地可作如下设置，即，在预燃室燃气阀7之前的压力水平通过隔板18被调整。在该情况中，被输送给预燃室2的动力燃气的量可在压力调节器11的出口与预燃室2之间的压差未改变的情形中变化。这要求主动式的隔板18。该隔板与控制设备6处在信号连接中。

在主动式(即可调节的)预燃室燃气阀7的存在的情形中，经由预燃室燃气阀7被带入的能量和经由进气阀4被带入的能量的比例可通过预燃室燃气阀7的经改变的开启持续时间保持恒定。

附图标记列表

1内燃机

2预燃室

3活塞气缸单元

4进气阀

5排气阀

6控制设备

7预燃室燃气阀

8可变阀传动机构

9主燃室

10预燃室供气装置

11压力调节器

12用于预燃室的动力燃气源

13用于主燃室的动力燃气源

14压缩机

15混合气冷却器

16节流件

17进气通道

18隔板

p2'增压压力

pvkg1,pvkg2预燃室供气装置压力

ivc1和ivc2进气阀闭合时间。