内燃机和用于运行内燃机的方法_2

文档序号:9393719阅读:来源:国知局
确定:将累积的热曲线达到其最大值的定义的份额时的时刻用作时间参量或者单独时间参量,所述,该份额在30%至80%之间、优选在40%至65%之间并且特别优选是50%。
[0032]备选地或附加地也可以使用在0%至20%之间的份额。在该情况下,将时间参量或者单独时间参量称为点火延迟。
[0033]点火延迟的使用可以是有利的,因为在燃烧开始时,在气缸中存在(例如与燃烧中心的时刻相比)相对简单的流动情况。对此的前提条件是在燃烧过程开始时对于所述至少一个压力传感器来说足够高的压力水平。
[0034]但是也可以按其它的型式来计算时间参量。列举如下几个实例:
[0035]--微分化的热定律(Heizgesetz)的最大值,
[0036]——确定微分化的热定律的面中心,
[0037]—一气缸压力的峰值的位置(以这种方式能够非常简单地确定燃烧中心),
[0038]--评价气缸压力边沿(Zylinderdruckflanken)(在对附图的描述中对这种方法作简短地论述,见图3)。
[0039]在本发明的一种特别优选的实施方式中可以规定,不仅使用λ探测器而且使用设置在所述至少一个燃烧室中的至少一个压力传感器。但是也可想到的是,代替利用λ探测器测量λ值,而从所述至少一个压力传感器的测量值中计算λ值。
【附图说明】
[0040]根据附图以及与之相关的对附图的说明可得到本发明的其它优点和细节。在此示出:
[0041]图1示出根据本发明的内燃机的示意图,
[0042]图2a和2b示出用于确定在第一实施方式中的时间参量的两个曲线图,
[0043]图3示出用于确定在第二实施方式中的时间参量的曲线图,以及
[0044]图4示出根据本发明的内燃机或者说根据本发明的方法的调节方案。
【具体实施方式】
[0045]内燃机I具有可燃气体B以及稳定气体S的输入端。可燃气体B经由可燃气体输入管路11输入第一混合装置7。此外,空气L经由空气输入管路12输入第一混合装置7。在第一混合装置7中制成的预混合物输入第二混合装置8中。在第二混合装置8中将稳定气体S经由稳定气体输入管路9掺入预混合物,从而形成主混合物,该主混合物输入燃烧室2。纯示例性地示出十个燃烧室2。但是,燃烧室2的数量对于本发明自身不具有重要性。为了清楚起见,并非所有的燃烧室2而且并非所有的压力传感器3都设有附图标记。
[0046]主要在矿气或者瓦斯的情况下,空气输入管路12和可燃气体B的输入端可以不同于所示地进行互换,从而也就是说可燃气体B自由流入,而空气经由调节阀10计量地进入。
[0047]在该实施例中,各燃烧室实施为活塞-气缸单元。设有一个涡轮增压器16。也可设有多个涡轮增压器16(未示出)。
[0048]涡轮增压器16在压缩机侧具有旁通阀17并且在涡轮侧具有废气门18。借助于该废气门能够快速地影响增压压力和增压空气量,从而能够调节内燃机I的功率输出和排放。
[0049]在该实施例中,内燃机I驱动用于发电的发电机5。
[0050]与调节装置4连接的λ探测器14位于排气管路20中。对于调节装置4的工作原理请参照图4。
[0051]为每个燃烧室2分别设有一个压力传感器3,所述压力传感器在各燃烧室2中测量在燃烧期间的压力曲线。测量值传递给调节装置4,该调节装置由此实施时间参量的计算。这根据在更下文借助于图2a和2b描述的方法来进行。
[0052]除了 λ探测器14和压力传感器3的各测量值之外,为调节单元4提供增压压力传感器6的、增压温度传感器19的以及在发电机5上的功率传感器15的测量值。调节装置4对在可燃气体输入管路12以及稳定输入管路9中的调节阀10施加影响。在该实施例中,所述调节阀实施为体积流量调节阀。
[0053]备选于在前面段落中所描述的使用增压温度传感器19,也可以使用增压空气量传感器。
[0054]此外,调节装置4对节流阀13、在压缩机侧的旁通阀17以及废气门18施加影响。
[0055]燃烧室和它们的点火装置可根据现有技术来实施。当然可以将本发明与其它已知的技术进行组合。例如可以毫无问题地实施废气再循环或者废气重整。
[0056]在图2a中示出由压力传感器3测量的压力曲线DV。在此,将相应活塞的位置用作时间单位。该位置通过曲轴的相应曲拐的位置来给出,其中,0°表示活塞的上止点。
[0057]此外,图2a示出当气缸中的气体未被点燃时所产生的拖曳压力曲线SV、即气缸压力的曲线。拖曳压力曲线在这种情况下已被解析计算。压力曲线DV和拖曳压力曲线SV的差能够计算热曲线HV,该热曲线在图2b中示出。此外,在该图中示出累积的热曲线kHV,该累积的热曲线是热曲线HV的积分。将标识了达到累积的热曲线的最大值的50% (称为MFB50(已燃质量分数50% ))的曲轴位置用作时间参量。
[0058]在专业文献(海伍德的《内燃机原理(Internal Combust1n EngineFundamentals)》,1988,387页及以下)中描述了所述热曲线HW。
[0059]当然,其它的百分数也适合于定义时间参量。
[0060]MFB50也称为Al50 (角积分的50 % )。
[0061]图3示出用于从压力曲线DV中确定时间参量的另一种实施方式。在此,确定压力曲线的最大值并且确定点P1,该点以偏移V在压力曲线DV的弯曲处上的压力最大值前方。然后确定第二点P2,该第二点在压力曲线DV的右侧边上并且具有与Pl相同的压力值。在该方法中可以通过移动平均值来确定点Pl和P2,这提高了精确性。
[0062]将在点Pl和P2的两个时间坐标之间的值用作时间参量或者单独参量,其中,在大多情况下使用50%分位。当然也可想到其它的分位(40%到60%、30%到70% )。
[0063]接下来按照图1中的实施方式阐述对内燃机I的调节。根据λ值λ也或者直接根据氧含量,经由调节装置4调节对可燃气体B和稳定气体S的需求量。
[0064]经由λ探测器14的调节优选与经由燃烧传感器(例如压力传感器3)的调节进行结合,以便保证最佳稳定且稳健的发动机运行。
[0065]控制或调节能够如此实施,使得如果时间参量超过一定的极限值,那么就(在比例保持相同的情况下)输入更多的可燃气体和稳定气体。如果λ值λ不在可接受的范围内,那么将可燃气体B与稳定气体S的比例进行适配。
[0066]因此,所述调节能够确保,内燃机I始终利用λ值λ> 1.0的气体-空气混合物运行,这对于稳定的运行以及对于低排放和合理的效率来说是有利的。
[0067]在图4中示出相应的调节方案。
[0068]在调节装置4中储存了用于ΑΙ50的理论值(称为AI50_Soll)以及最小的λ值入.。
min °
[0069]将测量值λ与λ _比较并且将结果输入给比例调节器31。(在本实施例中λ _=1.1) ο
[0070]比例调节器31的使用对于本发明来说不是重要的。也可以使用其它的调节器类型或者特性曲线族。
[0071]于是,由比例调节器31产生的将可燃气体B与稳定气体S的比例参量化的值X被饱和器33保持在预先规定的饱和极限Xsat之下(例如X <= 0.2)。(X是在O至I之间的值并且被定义为稳定气体S的物质量与稳定气体S和可燃气体B的全部物质量的比例)。也就是说,如果值X大于Xsat,那么饱和器33用Xsat替换X。如果饱和器33的输入值为负,那么也发生类似的情况,也就是说在输入值为负时饱和器33输出X = O。
[0072]如果由比例调节器31产生的值X达到饱和极限Xsat (例如Xsat= 0.2),那么内燃机I的功率此外与偏差X-Xsat成比例地减小。为简单起见,未示出自身已知的功率调节回路。
[0073]将值X用作用于所输入的稳定气体的量的基础。1-X用作用于所输入的可燃气体的量的基础。
[0074]为了更好地理解而给出一个数值实例。如果所
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