气体运行的内燃机和用于其运行的方法技术

提供一种用于在带有内部的混合物形成的燃烧发动机的燃烧室中的气态燃料的氮氧化物‑贫乏的燃烧的方法。方法包括在抽吸过程期间喷射第一气体量；压缩气体‑空气‑混合物；在压缩期间或在压缩结束时开始喷射第二气体量，其中第一和第二气体量如此选择，以至于不超过NOX‑排放的预设值；点燃气体‑空气‑混合物；且燃烧由第一气体量和第二气体量组成的总气体量，其中第一气体量预先混合地燃烧，且第二气体量主要在混合控制的燃烧中转化。此外提出了一种相应的燃烧发动机。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】气体运行的内燃机和用于其运行的方法
本公开设计一种用于运行内燃机、在此尤其带有气态燃料的直接喷射的燃烧发动机的方法。
技术介绍
已知的是，运行带有外部的混合物形成(Gemischbildung)的燃烧发动机、尤其燃气发动机(Gasmotor)且通过外部点燃装置(Fremdzündung)来点燃气体-空气-混合物。还已知的是所谓的双燃料燃烧发动机，在其中气体-空气-混合物通过少量的引导-燃料(Pilot-Brennstoff，有时称为领航-燃料或试验性-燃料)、例如柴油点燃。这样的双燃料燃烧发动机还可在纯粹的柴油运行中运行。对于这样的燃烧发动机不利的是由于相对低的压缩比限制的效率，其是必要的，以便避免通过气体-空气-混合物的自行点燃(Selbstzündung)引起的不受控制的燃烧。这样的燃烧发动机的另外的缺点在于在负荷提高的情形中受限的动力学(Dynamik)。还已知的是带有将气体直接地喷射到燃烧室中的燃烧发动机，其中气体通常以大约250到500巴喷射。气体量到燃烧室中的该喷射典型地大约在压缩冲程结束时接近上死点(OT)开始。少量的引导-燃料、例如柴油，或外部点燃装置、例如火花塞被用于点燃该气体射流(Gasstrahl)。带有气体-直接喷射的燃烧发动机通常具有较高的热效率，其由较高的压缩比产生。这还导致在纯粹的柴油运行中的几乎相同的效率。在动态的过程的情形中、在双物质-运行中且在纯粹的柴油运行的情形中，行为可对照于带有直接喷入的纯粹的柴油发动机。较高的NOX-排放属于气体-直接喷射的缺点，因为带入的气体主要在混合控制的燃烧中转化。此外，显著的能量耗费可视作为不利的，其为了将气体压缩到喷射-压力上必须被施加。由于原理引起地较高的NOX-排放值，带有气体-直接喷射和柴油典型的压缩水平的发动机因此常常(根据目标市场的排放法规或环境准则)装备有用于减少该问题的措施，例如废气再循环或选择性催化还原(SCR)。文件CA2838120A1公开了一种直接喷入的、气体运行的发动机，其借助于引导-燃料的自行点燃被点燃。在现有技术的背景下存在对于带有气体-直接喷射的燃烧发动机和用于其运行的方法的需求，它们具有改善的特性、尤其改善的排放-特征。
技术实现思路
本专利技术的任务通过一种根据权利要求1的方法和一种根据权利要求11的燃烧发动机解决。在本专利技术的第一方面中提供一种用于在带有内部的混合物形成的燃烧发动机的燃烧室中氮氧化物-贫乏地燃烧气态燃料的方法。方法包括在抽吸过程(Ansaugvorgang)期间喷射第一气体量；压缩气体-空气-混合物；在压缩期间或在压缩结束时开始喷射第二气体量，其中第一和第二气体量如此选择，以至于不超过NOX-排放的预设值；点燃气体-空气-混合物；且燃烧由第一气体量和第二气体量组成的总气体量，其中第一气体量预先混合地燃烧，且第二气体量主要地在混合控制的燃烧中转化。此外提出了一种相应的燃烧发动机。方法的优点在于，混合的燃烧概念(带有来自预先混合的燃烧和混合控制的燃烧的组合)实现带有较高份额的预先混合的燃烧的运行。这通过喷射的气体流的较少份额的混合控制的燃烧，以及对于燃烧过程的提高的控制(Kontrolle，有时也称为监控)实现获得较低的NOX-排放。本专利技术的另外的特征和优点在系统的优选的实施方式的下面的详细的描述中介绍。附图说明本专利技术的另外的特征和优点对于本领域技术人员根据结合附图的详细的描述可见。其中：图1显示了按照根据本专利技术的实施方式的方法的喷射示意图；图2显示了用于实施根据实施方式的方法的燃烧发动机。具体实施方式即使描述了优选的实施方式，本专利技术的保护范围也不限制于示出的实施方式，而是还包括对于本领域技术人员容易想到的实施方式。因此如其在该公开中应用的那样，表述“NOX-排放的预设值不被超过”意味着：该值可具有不同的参考范畴(Bezugsrahmen，有时也称为参考系统)。该值可例如涉及来自定义的行驶循环的合计的排放，或涉及来自定义的时间间隔的平均的排放，或平均每放出的能量量(Energiemenge)(例如3.5g/kWh)或还为实时值或质量浓度(例如1g/Nm3)。基本上本专利技术的实施方式涉及一种用于运行带有气体-直接喷射(Gas-Direkteindüsung)的燃烧发动机的方法，其中混合燃烧方法得到使用。根据在此应用的意义，“混合燃烧方法”涉及如下，即燃料的一部分在预先混合的燃烧中且一部分在混合控制的燃烧中被转化。对此基本上，根据本专利技术的实施例，到气缸中的气体-喷射划分为至少两个时间上彼此分开的或者间隔开的过程。第一气体喷射在进入-冲程(Einlass-Takt)期间发生，由此实现该第一气体量与空气的近似均匀的混匀。接近上死点，那么典型地喷入液态的引导-燃料，跟随有第二气体量的喷射。第一气体量在形成的很大程度上或者理想地均匀的气体-空气-混合物的预先混合的燃烧中燃烧。第二气体量反之在混合控制的燃烧中转化。因为混合控制的燃烧在此处得到使用的空气量(Luftzahl，有时称为充气系数)的情形中相比于预先混合的燃烧基本上与显著更高的NOX-排放相联系，发动机的氮氧化物-排出相比于纯粹直接喷射-运行明显地减小，预先混合地燃烧的第一气体量相比于第二气体量越大地选择或者调整，这越强烈。在若干实施例(所述实施例在下面还更详尽地阐述)中，第一和第二气体量以及引导-燃料的相应的喷射或喷入量可至少短期地单独地减小，在一些情形中还减小直至零。一般地，第一气体量和/或第二气体量的喷射的过程还可分别进一步细分，这意味着以划分为多个单个阶段的方式进行。图1示意性地显示了根据本专利技术的实施例的方法的时间流程。第一气体量20在吸取过程期间的喷射被显示，其中在此形成的气体-空气-混合物的空气量在稀薄范围中位于点燃极限之上或远在点燃极限之上。在后面的压缩中，气体-空气-混合物被压缩。将近压缩结束时、也就是说接近上死点(OT)，第二气体量30被喷射。如此产生的气体-空气-混合物被点燃，优选地通过在开始喷射第二气体量30时已经喷入引导-燃料40。压缩的气体-空气-混合物燃烧，其中第一气体量20预先混合地燃烧，且第二气体量主要在混合控制的燃烧中转化。第一和第二气体量在此根据实施例如此选择，以至于没有超过NOX-排放的预设值。这不仅涉及两个气体量彼此的比例而且涉及其绝对值。因此，在实施例中，喷入系统100的综合特性曲线典型地如此设计，对于负荷情形和转速的至少一部分第一和第二喷入量如此配量，以至于遵循NOX-目标值。综合特性曲线确定典型地在开发期间根据NOX-排放的试验测量发生。在此，实时的相应的排放值可为用于喷射量的配给(Zumessung)的基础。在其它的示例中，预设的试验循环可为如下条件，即在其时间上的平均值中(或者在总数中)应该遵循确定的NOX-水平。因此，在确定的负荷情形中的相对更高的排放值可通过在其它的负荷情形中的明显位于目标值之下的排放被补偿或过补偿。通过NOX-排放的更上面描述的通常较低的水平(其通过此处描述的实施方式是可行的)，可以以该方式实现NOX-贫乏的运行，而为此另外的结构上的用于NOX-减小的措施如例如废气再循环或选择性催化还原将不是必要的。较低的排放水平还通过对于自行点燃的燃烧发动机更确切地说位于下面的范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在带有内部的混合物形成的燃烧发动机(60)的燃烧室中的气态燃料的氮氧化物‑贫乏的燃烧的方法，包括：‑ 在抽吸过程期间喷射第一气体量(20)；‑ 压缩气体‑空气‑混合物；‑ 在所述压缩期间或在所述压缩结束时开始喷射第二气体量(30)，其中所述第一气体量(20)和所述第二气体量(30)如此选择，以至于不超过NOX‑排放的预设值；‑ 点燃所述气体‑空气‑混合物；‑ 燃烧由第一气体量(20)和第二气体量(30)组成的总气体量，其中所述第一气体量预先混合地燃烧，且所述第二气体量主要在混合控制的燃烧中转化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.29 DE 102016116039.31.一种用于在带有内部的混合物形成的燃烧发动机(60)的燃烧室中的气态燃料的氮氧化物-贫乏的燃烧的方法，包括：-在抽吸过程期间喷射第一气体量(20)；-压缩气体-空气-混合物；-在所述压缩期间或在所述压缩结束时开始喷射第二气体量(30)，其中所述第一气体量(20)和所述第二气体量(30)如此选择，以至于不超过NOX-排放的预设值；-点燃所述气体-空气-混合物；-燃烧由第一气体量(20)和第二气体量(30)组成的总气体量，其中所述第一气体量预先混合地燃烧，且所述第二气体量主要在混合控制的燃烧中转化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在动态的负荷提高的情形中，所述第二气体量(30)被提高且所述第一气体量(20)被减小、可选地减小直到零，且在动态的负荷下降的情形中首先所述第一气体量(20)被减小、可选地减小直到零。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在动态的负荷提高或负荷下降的情形中所述第一气体量(20)和/或所述第二气体量(30)的变化在边界条件下进行，不超过THC-排放的预设值，且可选地在动态的负荷提高的情形中通过在所述第一气体量的同时的成比例的减小的情形中所述第二气体量的成比例的提高相比于在稳定的运行中遵循对于NO...

【专利技术属性】
技术研发人员：G魏泽，D英霍夫，
申请(专利权)人：ABB涡轮系统有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH