[发明专利]运行具有直接喷射的施加点火内燃发动机的方法

说明书

相关申请

本申请要求2011年6月10日提交的德国专利申请号102011077416.5的优先权，其整个内容结合于此供参考。

技术领域

本发明涉及用于运行具有喷射装置的施加点火（applied-ignition）内燃发动机的方法，该喷射装置至少在区域中具有用于焦化残余物的氧化的催化涂层。

背景技术

在内燃发动机的研制中，不断追求使燃料消耗最少并且减少污染排放物。在施加点火发动机中燃料消耗特别是一个问题。其原因在于用均匀的燃料-空气混合物运行的传统的施加点火发动机的工作过程的原理，其中希望的功率通过改变燃烧室的进气来设置，也就是说，通过量调节来设置。通过调节设置在进气道中的节气门活动板，该节气门活动板下游的引进空气的压力能被减少到更大或更小的程度。对于恒定的燃烧室容积来说，能够以这种方式通过设置引入空气的压力设置空气的质量，也就是说，设置空气的量。但是，由于节流损耗，通过节气门活动板的量调节在部分载荷范围内具有热力学的缺点。

用于对该施加点火发动机工作过程去节流的一种方法在于在形成混合燃烧过程，并且基于传统柴油发动机过程的技术特征的转移，传统柴油发动机过程以空气压缩、非均匀的混合物、自动点火以及品质调节为特征。柴油发动机的低燃料消耗是由品质调节和其他因素实现达到的，其中载荷通过喷射的燃料量来控制。

因此燃料直接喷射到汽缸的燃烧室中被认为是显著地减少燃料消耗的合适的举措，即使在奥托循环发动机中。凭借在一定操作范围内使用的品质调节，能够实现对内燃发动机的一定程度的去节流。

在燃料直接喷射到燃烧室中的情况下，特别是能够实现分层的燃烧室进气，这能够明显有助于施加点火发动机工作过程的去节流，因为通过分层的进气操作，内燃发动机能够被非常稀贫地运行，这在部分载荷范围内，也就是说，在低等和中等载荷范围内，当只有小燃料量被喷射时，特别提供热力学的优点。

分层的进气涉及非常不均匀的燃烧室进气，这种进气不能以均匀的空气比为特征，而是以具有稀（λ>1）混合物部分和浓（λ<1）混合物部分两者为特征，其中具有比较高的燃料浓度的能够点火的燃料-空气混合物存在于点火装置的区域内。

燃料喷射、燃烧室中的混合物制备（也就是说，空气和燃料的混合和包括汽化的制备）以及制备的混合物的点火能够得到的相对少量的时间。

因为由于燃料直接喷射到燃烧室中只有少量时间用于制备可点火的和可燃烧的燃料-空气混合物，所以直接喷射施加点火发动机过程对进气和混合物形成的变化和偏离（deviation）比常规的施加点火发动机过程明显地更加敏感，特别是在喷射和点火中。

燃料-空气混合物的不均匀性也是为什么从柴油发动机过程已知的颗粒排放与在燃料直接喷射施加点火发动机的情况下关联地相同，而所述排放在传统施加点火发动机的情况下几乎无关紧要。

在燃料直接喷射的情况下，问题由喷射装置（例如用于喷射的喷射喷嘴）的焦化而引起。这时，在喷射期间粘附在喷射装置上的很少量的燃料在氧气不足的条件下进行不完全燃烧。

焦化残余物的沉积物形成在喷射装置上。所述的焦化残余物首先可以不利地改变喷射装置的几何形状，并且影响或妨碍喷射射流的形成，并且因此干扰敏感的混合物制备。

其次，喷射的燃料聚集在多孔的焦化残余物中，该燃料通常在接近燃烧的末尾当提供给燃烧的氧已经几乎完全消耗掉时进行不完全燃烧并且形成炭烟，这进而又促使微粒排放物的增加。

还有，例如，由于在燃烧室中传播的压力波或喷射射流的作用所引起的机械载荷，可以使焦化残余物脱落。以这种方式脱落的残余物可以引起排气排放系统的损坏，并且例如，削弱设置在排气排放系统中的排气后处理系统的作用能力。

旨在消除焦化残余物累积和/或用来减少焦化残余物的沉积物的理念是已知的，也就是说从燃烧室除去焦化残余物并清洁燃烧室。

德国特开说明书DE 199 45 813 A1公开一种用于运行直接喷射内燃发动机的方法，在该方法中，当在燃烧室中（例如在喷油阀上）检测到沉积物时，为了清洁燃烧室以有针对性的方式采取措施，其中在燃烧室中存在沉积物从不点火检测系统推断。为了清洁燃烧室所提出的措施包括以有针对性地开始爆震燃烧和/或将清洁流体引入进气燃烧空气中为目标。关于燃料消耗和污染排放物两种措施都被认为是重要的。