[发明专利]用于运行自点燃式内燃机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于运行自点燃式内燃机的方法以及一种根据权利要求12的前序部分的尤其用于执行该方法的内燃机。

背景技术

文件DE 10 2007 022 230 A1说明了一种这种类型的方法，在其中，自点燃式内燃机在单燃料运行(Einstoffbetrieb)中被供以柴油而在双燃料运行中被供以柴油用于产生点火射束(Zündstrahl)且供以气态的或液态的备用燃料(例如天然气、沼气、甲醇、乙醇等)。在柴油运行中出于效率原因值得期望的是，以增压、尤其废气涡轮增压的方式来运行内燃机，其中，增压压力调节可设置有旁通管路和旁通阀。在此，带有所控制的废气再循环阀的废气再循环主要用于降低废气中的NOx值。此外，通常在排气系统中应用氧化催化器，其此外消除在废气中析出碳烟颗粒。

发明内容

本发明的任务是提出一种这种类型的方法，利用其实现还在内燃机的双燃料运行中在额外花费较小的情况下保证用于获得低废气极限值的要求。此外，应说明一种用于执行该方法的在结构上且在控制技术上有利的内燃机。

在方法方面的任务的解决方案利用权利要求1的特征来实现。在内燃机方面，该解决方案利用权利要求12的特征来实现。该方法和内燃机的有利的改进方案是相应的从属权利要求的内容。

根据本发明提出，在双燃料运行中以提高的废气再循环率来运行内燃机，并且此外将抽吸系统中的空气供给节流成使得在废气中建立大于1至最大1.3、优选地大于1至最大1.2、最优选地1.03至1.1、尤其大约1.05的lambda值。通过所提出的措施可有效地降低氮排放(NOx)；还显著降低了碳氢化合物排放(HC)。此外，通过将燃烧用空气节流到所述lambda值这样来提高排气温度，使得后置的氧化催化器可提供在废气中的HC和CO成分的快速开始的、有效的转换。尤其以主要成分为甲烷的天然气的运行是大的挑战。在工作过程期间未燃烧的甲烷是非常稳定的化合物，其不能利用常用的柴油氧化催化器来氧化。特殊的甲烷氧化催化器需要450℃以上的高工作温度。现代的柴油发动机的排气温度明显低于该值。为了确保氧化催化器的有效性，还重要的是，由于给出的lambda值(化学计量上过量的空燃比)在废气中存在氧气足以使HC和CO的氧化成为可能。

优选地，可借助于在抽吸系统中的节流阀来实现空气供给的节流，其此外根据应用在排气系统中的至少一个lambda传感器的信号来调节。lambda传感器因此不像通常那样控制燃料配量(其可根据特性场恒定地来配量)而是控制燃烧用空气的混入以调整lambda值。

此外提出，在双燃料运行中废气再循环率为所供给的空气量的40%或更多，即与柴油运行相比明显提高。该措施尤其引起氮排放的明显减少并且防止燃烧异常(如爆震的燃烧和过早自燃)的危险。

由于在内燃机的燃烧室中的燃烧过程中的热力学区别，此外当在内燃机的双燃料运行中以预设的程度优选地持续地减小增压装置的增压压力时，是有利的，但是优选地对于带有废气涡轮增压的内燃机借助于至少一个废气涡轮增压器通过优选地持续地打开该至少一个旁通阀增压压力被强烈地复原。由于在双燃料运行中不以高的空气过量来运行，通过该措施可通过绕过该至少一个废气涡轮来减小排气背压(改善的气体交换)。

在内燃机的双燃料运行中，为了进一步有利地影响燃烧过程，所配给的液态燃料量可被划分成预喷射和主喷射或者划分成主喷射和再喷射(Nacheinspritzung)或者划分成预喷射、主喷射和再喷射，其中，始终应在相应的气缸的上止点(OT)之前执行主喷射。

在此优选地在低负荷(优选地定义为直至最大可能的扭矩的大约40%)时可在相应的气缸的OT之前至少15度而在相对高负荷(优选地定义为大于最大可能的扭矩的80%)时可在相应的气缸的OT之前大约2至5度执行液态燃料主喷射。此外，在主喷射中应喷射相应所需的液态燃料的70%至90%、尤其大约80%。

此外，在双燃料运行中可经由喷射装置执行液态燃料的预喷射，由此使内燃机的燃烧室中的压力上升平缓。再喷射可有助于充气的改善的烧透性能(Druchbrennverhalten)且相应地有助于减少碳烟形成。

此外在方法方面提出，在冷起动阶段中和/或在怠速运转中仅在单燃料运行中运转内燃机，以保证在冷运转范围中稳定的行驶特性和低的废气极限值。