[发明专利]用于运行燃气内燃机的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于运行燃气内燃机(100)的方法，燃气内燃机具有：燃气混合器(40)、抽吸段(30)；以及带有多个气缸的发动机(10)，其中，在该方法中：将燃料混合物包括充量混合物输送给发动机(10)并且在燃气运行中利用在充量混合物中的燃气作为燃料来运行发动机(10)；其中，借助于燃气‑空气混合物的与至少一个之前的混合物状态相关联的输入‑混合物份额，确定燃气‑空气混合物的与之后的混合物状态相关联的输出‑混合物份额，并且其中，该确定借助于用作用于抽吸段(30)的计算模型的基础的抽吸段模型实现。根据本发明设置成，确定在发动机供给部处的燃气‑空气混合物的输出‑混合物份额；在抽吸段(30)的多个相关联的体积中通过混合物份额的多个中间状态由输出‑混合物份额确定输入‑混合物份额；其中，确定在燃气混合器(40)处的燃气‑空气混合物的输入‑混合物份额并且根据输入‑混合物份额调整在燃气混合器(40)处的空气流和/或燃气流。

技术领域

本发明涉及一种用于运行燃气内燃机的方法，该燃气内燃机具有燃气混合器、抽吸段(Ansaugstrecke)和带有多个气缸的发动机。本发明此外涉及一种根据本发明的用于内燃机的调节部以及一种根据本发明的内燃机。燃气内燃机在抽吸段中另外具有增压部和用于绕过增压部的旁通路段。燃气内燃机是尤其火花点火的燃气内燃机。

背景技术

该类型的燃气内燃机的应用领域是移动应用(例如在航行领域中或在商用车和重型车辆领域中)以及静态应用如在单元机组发电站中，其尤其有利地要设计用于波动的燃气供应。

文件6,131,552总地公开了一种燃料控制系统，其可根据测得的发动机运行状态调节至混合腔的燃气供给。文件US 6,131,552 A的控制方法或者其它仅与负载相关的燃气配给在复杂的调节系统中也证实为不足够的。

通常，空气消耗是对在充量混合物(Ladegemisch)中增压空气的被输送给内燃机的气态新鲜充量的度量，其中，空气消耗也允许说明进气系统和进气过程的质量。通常，实际的空气消耗表示在工作循环期间实际输送给发动机或其气缸的新鲜空气质量在充量混合物中的比例。该实际的混合物质量相对于理论的新鲜充量质量由几何的排量和在环境状态中(对于自由吸气的发动机)或在增压的发动机中的理论充气密度测定，在此考虑在压缩机之后或在压缩空气冷却器之后的新鲜充量的状态。

一系列因素影响输送给气缸的新鲜充量，例如阀的打开横截面或阀控制时间。原则上，其可由用于确定发动机增压的模块来确定，抽吸段模型储存于该模块。但是实际上，在充量混合物中输送给发动机的新鲜充量仅在特殊情况中相应于理论值。空气消耗不是对于发动机恒定的数，而是很大程度上取决于转速以及进气系和燃烧室的当前几何情况；为了掌握该关系，例如可考虑合适的特性场。

例如由文件EP 1 398 490 A2，基本上在通常的内燃机中的发动机调节器中已知抽吸段模型。它们共同的是，在建立抽吸段模型时(在最简单的情况中作为均匀的压力容器以获取在空气路径中的动态过程)作为广泛的基本思想，通过填充和排空方法设计抽吸段(也称为抽吸管)的储存特性。在此，抽吸管作为压力容器来处理，其通过节流阀连续地以空气来填充并且发动机通过它的抽吸特性相应于工作冲程通过进气阀从其中抽吸空气。

然而显示出，尤其在内燃机的瞬态工作范围中且在可变的燃料质量的情况下，燃气内燃机的燃料供应还要复杂得多。尤其在燃气内燃机中显示出，尤其为了构造火花点火的燃气内燃机，在低负载范围中和/或在瞬态负载范围中的运行可能有问题。

在燃气发动机运行时，混合物形成通常在废气涡轮增压的压缩机之前进行。同时，在压缩机出口与燃烧室进口之间的抽吸段包括部分大的体积，其由此储存或发出显著的混合物质量。如果在发动机的负载和/或转速变化时导致在各个子体积中的压力和/或温度变化，那么这尤其适用。由于在燃气内燃机中但是仅有条件地与运行点相匹配的(因为尤其由于部分大的体积而不精确的)混合物质量形成，能预料到高的碳氢化合物排放(HC排放)或者其它提高的排放(NOx、CO、颗粒等)以及由未燃尽的燃烧气体引起的较差的效率。