CN108271403B - 一种用于运行内燃机的方法以及用于执行该方法的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于运行内燃机(10)的方法,在该方法中,将气态燃料、尤其甲烷与空气混合并且将燃料空气混合物在内燃机(10)的燃烧室(1)中燃烧,其中,气态燃料通过燃气阀(2)吹入并且空气供应通过节气门(3)控制。根据本发明,根据内燃机(10)的运行状态、尤其在负载变换时,提高空气量,其方式是:附加地通过可独立操控的空气阀(4)吹入空气。此外,本发明涉及一种用于执行该方法的设备。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运行内燃机的方法。本发明还涉及一种用于执行该方法的设备。
所述内燃机涉及燃气发动机,其可以以气态燃料尤其以甲烷运行,其中,该气态燃料在燃烧之前被添加空气。这种燃气发动机例如用在乘用车或商用车中。
背景技术
由公开文件DE 10 2014 014 225 A1已知一种用于运行能以气态燃料运行的内燃机的方法,其中,气态燃料在形成预给定的燃料空气混合物的情况下被引入到内燃机的至少一个燃烧室中,其中,引入气态燃料所用的压力借助调设装置可变地调设。优选地,所述气态燃料借助通到燃烧室中的燃气吹入阀直接吹入到燃烧室中。由此,燃气泄漏提高。但这可通过提出的用于可变地调设吹入压力的调设装置根据内燃机的运行状态尽可能低地调设,使得减少泄漏。
在当前提到类型的燃气发动机中,供给给液态燃料的空气用作燃用空气。一般取走进气管段,在该进气管段中布置有用于控制空气量。
发明内容
从开头提到的现有技术出发,本发明的任务是提供一种用于运行内燃机的方法,该方法保证气态燃料的尽可能完全的燃烧并且从而将内燃机的运行更有效地构型。此外提出一种用于执行该方法的设备。
为了解决该任务提出具有一种用于运行内燃机的方法和一种用于执行该方法的设备。本发明的有利的扩展方案从优选实施方式中得到。
在提出的用于运行内燃机的方法中,将气态燃料尤其是甲烷与空气混合并且将燃料空气混合物在内燃机的燃烧室中燃烧。所述气态燃料通过燃气阀吹入。空气供给通过节气门控制。根据本发明,根据内燃机的运行状态,尤其是在负载变换时提高空气量,其方式是,附加地通过可单独操控的空气阀吹入空气。
在根据本发明的方法中,空气供应一方面通过节气门另一方面通过附接地设置的空气阀控制。通过节气门供应的空气保证了一种“基本过程”,而空气阀可在有需要的情况下符合目的地用于临时提高空气量。通过该方式也可实现显著地提高空气量。
燃用空气的需求随燃料量提高。如果给内燃机例如在负载跳变时供应更多燃料,则同样需要提供空气量,以保证燃料的完全燃烧。附加的空气需求再次可为附加地吹入的燃料量的多倍。
如果所述气态燃料例如涉及甲烷,则为燃料完全燃烧所需的空气需求以系数8增大。因为对甲烷的燃烧存在:
CH4+2O2—>CO2+2H2O
通过附加地设置的空气阀可供给精确限定的空气量。因为空气阀可单独操控,所以操控时长还可与燃气阀的操控时长无关地进行选择。由此可实现供应的空气量的负荷目的地提高,其保证燃料的尽可能完全的燃烧,并从而保证内燃机的有效运行。
如果所述方法中羽机动车的内燃机的运行,该机动车具有涡轮增压器,则根据本发明提出的空气量的符合目的的提高还可用于避免涡轮孔。
优选,从压缩空气源提取附加地通过空气阀吹入的空气。即,吹入处于压力下的空气或者说压缩空气。压缩空气源例如可以是存在于机动车的栏板上的压缩空气管路。空气还可被加载以装载压力,例如可涉及装载空气,其已经从位于涡轮增压器下游的区域被提取出。替代地或补充地提出,空气以相对于气态燃料的压力提高的压力吹入。提高的压力引起提高的质量流,使得可由此显著地提高空气量。
此外优选地,附加地通过空气阀吹入的空气在节气门的下游吹入到抽吸管中,该抽吸管与燃烧室连接或可连接。因此两种空气流被供应在抽吸管中,其通常用于内燃机的空气。此外,如果燃料空气混合物在抽吸管中形成混合,则附加地通过空气阀吹入的且优选处于较高压力下的空气可用于优化混合过程。
用于吹入气态燃料的燃气阀的布置因而优选以将燃料吹入到抽吸管中的方式进行。即,混合过程在内燃机的燃烧室外进行。这还具有以下优点,燃气阀经受的热负载较小,因为其离燃烧室更远。替代地也可设置,气态燃料通过燃气阀直接吹入到内燃机的燃烧室中。
根据本发明的一种优选实施方式,空气阀电磁地运行。操控时长或者说保持电流在本发明的方法中可保持小,使得能量需求几乎不增大。优选将第二燃气阀用作空气阀,该第二燃气阀在结构上与用于吹入气态燃料的第一燃气阀相同。通过件数效应可降低成本,且更确切地说与燃气阀是自生产或是购买无关。
用于执行根据本发明的方法还提出的设备包括内燃机,该内燃机具有用于燃烧燃料空气混合物的燃烧室,该燃料空气混合物包含气态燃料,尤其甲烷。此外,所述设备包括用于吹入气态燃料的燃气阀以及用于控制空气供给的节气门。根据本发明设有可独立槽口的空气阀,用于根据内燃机的状态提高空气量。通过附加地设置的空气阀可符合目的地提高空气量,以在有需要的情况下例如在伴随着增大的燃料需求的负载变换或负载跳变时保证燃料的尽可能完全的燃烧。通过可独立槽口的空气阀进行的附加燃用空气的供给使得能实现独立于燃气阀的操控,该燃气阀用于供给气态燃料。操控参数因此可精确地适配于对应的空气需求。
有利地,空气阀具有用于与压缩空气源连接的接头。通过空气阀供应的空气在此处于压力下,使得可实现较大的质量流。所述压缩空气源例如可以是存在于机动车的栏板上的压缩空气管路。替代地,空气阀可附接到涡轮增压器下游的区域上,使得处于提高的压力下的空气涉及装载空气。
根据本发明的优选实施方式,空气阀打开通到抽吸管中,该抽吸管优选与燃烧室以及与空气管道可连接,在空气管道中布置有节气门。通过该方式可将两种空气流合并,以通过抽吸管中的燃用空气供应内燃机,即在燃烧室外。还设置,燃气阀也打开通到抽吸管中,混合过程也发生在燃烧室外。通过空气阀供给的空气的优选提高的压力辅助最佳的混合过程。
替代地,燃气阀可这样布置,使得其直接打开通到燃烧室中。
优选,空气阀实施为可电磁操纵的阀。作为这种阀,所述阀可包括可电磁操纵的调整元件,其有软磁性的负荷材料构成,使得阀的能量需求降低。开头所述的根据本发明的方法因而可特别有能效地执行。
替代地或补充地设置,空气阀是另一燃气阀,该燃气阀与用于吹入气态燃料的燃气阀结构相同地实施。即,燃气阀能以大的件数制造或购买,使得用于制造提出的设备的成本降低。
附图说明
本发明的优选实施方式在后面根据附图详细解释。
附图示出根据本发明的用于执行本发明的方法的设备的示意性侧视图。
具体实施方式
在图中示出的设备包括内燃机10,其具有用于燃烧气态燃料的燃烧室1。在燃烧前,将气态燃料与空气混合,使得气态燃料作为燃料空气混合物到达燃烧室1中。空气促进气态燃料的燃烧。
空气通过抽吸管5被供给给内燃机10的燃烧室1。抽吸管5在另一端与空气管道7连接,在该空气管道中布置有用于控制第一空气流的节气门3。第二空气流通过空气阀4可控制或调节,该空气阀实施为可电磁操纵的阀并且布置在抽吸管5上。两个空气流此后在抽吸管5中合并。在空气阀4的下游,燃气阀2布置在抽吸管5上,通过该燃气阀吹入气态燃料。
空气阀4当前实施为与燃气阀2结构相同,即仅使用一种阀类型,这降低成本。
在图中示出的燃气阀2具有接头8用于与燃料管路(未示出)连接,通过该燃料管路向燃气阀2供给气态燃料。此外,燃气阀2具有接头9,该接头用于燃气阀2的电附接。对于空气阀4也是如此,但替代接头8,具有用于与压缩空气管路(未示出)连接的接头6。
空气阀4仅在当存在对燃用空气的显著提高的需求时才打开。例如在负载变换后负载跳变时是这种情况。因为空气阀4可独立操控,所以操控参数与燃气阀2的操控参数无关地进行选择。因为空气通过空气阀4在提高的压力下吹入,所以基于提高的质量流可减小操控时长。用于空气阀4的附加能量需求因而几乎不占比重。提高的压力同时改善了混合过程。
在图中示出的设备的工作方式如下:
为了将燃料空气混合物供给到燃烧室1中,必须打开阀11,该阀将抽吸管5到燃烧室1的入口截止。借助凸轮机构12将阀11打开。在阀11打开的情况下,燃料空气混合物从抽吸管5流入到燃烧室1中,在那里通过配给燃烧室1的火花塞13点燃。
Claims (12)
1.一种用于运行内燃机(10)的方法,其中,将气态燃料与空气混合并且将燃料空气混合物在内燃机(10)的燃烧室(1)中燃烧,其中,气态燃料通过燃气阀(2)吹入并且空气供给通过节气门(3)控制,
其特征在于,根据内燃机(10)的运行状态提高空气量,其方式是,附加地通过能单独操控的空气阀(4)吹入空气,其中,附加地通过所述空气阀(4)吹入的空气在节气门(3)的下游吹入到抽吸管(5)中,该抽吸管与燃烧室(1)已连接或能连接,其中,所述燃气阀(2)在所述空气阀(4)的下游布置在所述抽吸管(5)上。
2.如权利要求1所述的方法,
其特征在于,附加地通过空气阀(4)吹入的空气从压缩空气源提取和/或以相对于气态燃料的压力提高的压力吹入。
3.如权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,所述气态燃料通过燃气阀(2)吹入到燃烧室(1)中或吹入到抽吸管(5)中。
4.如权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,所述空气阀(4)电磁运行和/或将另一燃气阀用作空气阀(4),该另一燃气阀与第一燃气阀(2)的结构相同。
5.如权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,所述燃料为甲烷。
6.如权利要求1或2所述的方法,
其特征在于,在负载变换时提高空气量。
7.一种用于执行根据权利要求1至6之一所述的方法的设备,该设备包括内燃机(10),该内燃机具有用于燃烧燃料空气混合物的燃烧室(1),该燃料空气混合物包含气态燃料,该设备还包括用于吹入气态燃料的燃气阀(2)和用于控制空气供给的节气门(3),
其特征在于,设有能独立操控的空气阀(4),用于根据内燃机(10)的状态提高空气量,其中,附加地通过所述空气阀(4)吹入的空气在节气门(3)的下游吹入到抽吸管(5)中,该抽吸管与燃烧室(1)已连接或能连接,其中,所述燃气阀(2)在所述空气阀(4)的下游布置在所述抽吸管(5)上。
8.如权利要求7所述的设备,
其特征在于,所述空气阀(4)具有用于与压缩空气源连接的接头(6)。
9.如权利要求7或8所述的设备,
其特征在于,所述空气阀(4)打开通到所述抽吸管(5)中,该抽吸管能与所述燃烧室(1)以及与空气管道(7)连接,在该空气管道中布置有所述节气门(3)。
10.如权利要求7或8所述的设备,
其特征在于,所述燃气阀(2)打开通到所述燃烧室(1)中或通到所述抽吸管(5)中。
11.如权利要求7或8所述的设备,
其特征在于,所述空气阀(4)实施为能电磁操纵的阀和/或是另一燃气阀,该另一燃气阀与用于吹入气态燃料的燃气阀(2)构造相同地实施。
12.如权利要求7或8所述的设备,
其特征在于,所述燃料为甲烷。
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