CN119585519A - 用于控制内燃机的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃机(1)的方法和设备，所述内燃机在燃烧室(2)中具有预燃室火花塞(3)和钩形火花塞(4)。在所述内燃机(1)的第一运行区域中，由所述预燃室火花塞(3)触发所述燃烧室(2)中的燃烧，并且在所述内燃机的第二运行区域中，由所述钩形火花塞(4)触发燃烧。

Description

用于控制内燃机的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求类型的用于控制内燃机的方法和设备。

背景技术

已知根据独立权利要求类型的用于控制内燃机的方法和设备，所述内燃机要么具有预燃室火花塞要么具有钩形火花塞。这种内燃机的操控相应地以匹配于预燃室火花塞或钩形火花塞的方式来进行。

发明内容

本发明的优点

具有独立权利要求特征的根据本发明的方法或根据本发明的设备分别具有的优点是，在不同的运行区域中实现内燃机的优化运行。在此，根据运行区域，燃烧要么由预燃室火花塞触发，要么由钩形火花塞触发。因此，对于每个运行区域实现内燃机的优化运行，由此实现了消耗方面的优点、改进的性能或减少的废气。

进一步的优点和改进通过从属权利要求的措施来得到。通过钩形火花塞的电极之间的相应点火火花来实现燃烧的触发。燃烧的触发由预燃室火花塞通过延伸到内燃机燃烧室中的至少一个点火射束来实现。根据内燃机的运行区域而定，燃烧的触发通过预燃室火花塞来实现，之后，以一时间延迟在点火射束后在钩形火花塞上实现点火火花。如果燃烧的触发通过钩形火花塞上的点火火花来实现，则以一时间延迟进行到燃烧室中的点火射束。通过该措施可以减少预燃室火花塞或钩形火花塞上的碳烟出现，还可以改善燃烧。作为通过点火射束触发燃烧的第一运行区域，其特点尤其在于内燃机的高负载和易爆震的运行。与通过点火火花实现的触发相比，通过点火射束触发燃烧，降低了爆震倾向，由此内燃机可以带有消耗方面的优点或提高的功率优化地运行。替代地，可以限定每个区域作为通过预燃室火花塞的点火射束触发燃烧的第一运行区域，在所述每个区域中，可以通过预燃室火花塞可靠地触发燃烧室中的燃烧。相应地，限定以下运行区域作为通过钩形火花塞触发燃烧的第二运行区域，在该运行区域中不能通过预燃室火花塞可靠地触发燃烧。该第二运行区域的特点尤其在于低的负载或用于加热内燃机废气系统的运行。

附图说明

在附图中示出并在以下描述中更详细地解释本发明的实施例。

附图示出：

图1示意性地示出具有预燃室火花塞和钩形火花塞的内燃机；以及

图2示出根据图1的内燃机的不同运行区域。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了具有燃烧室2的内燃机1。内燃机1具有气缸11，在其中布置有活塞12。在气缸11的活塞12上方的空余区域限界出燃烧室2。通过空气供应部13，可以将空气供应至燃烧室2用于燃烧，并且通过废气管线14将燃烧后的废气从燃烧室2中排出。出于简化原因，在图中未示出用于控制空气供应或废气排走的相应的阀。此外，燃料被引入燃烧室2中，该燃料与所供应的空气一起形成可燃混合物。通过将燃料要么喷射到空气供应部13中要么直接喷射到燃烧室2中来将燃料供应到燃烧室2中。在此为了清楚起见，未示出相应的喷射阀。通过燃料-空气混合物在燃烧室2中的燃烧，实现燃烧室2中的压力提高，该压力提高使活塞12上下运动。因此，这涉及一种常见的奥托内燃机。

燃料-空气混合物在燃烧室2中的点燃通过火花塞进行。在图1的燃烧室2中，设置有两个不同的火花塞，即一个钩形火花塞4和一个预燃室火花塞3。

钩形火花塞4具有伸进到燃烧室2中的两个(或多个)电极5。在钩形火花塞4的两个电极5之间，可以触发点火火花，该点火火花与燃烧室2中的可燃的燃料-空气混合物直接接触，并因此触发燃烧室2中的燃烧。由于电极5中的一个电极构造为钩形，因此这种具有与燃烧室中的可燃混合物直接接触的点火火花的火花塞称为钩形火花塞。然而，也可以设想电极5的替代构型，其不同于这种钩形电极构型。因此，在下文中，钩形火花塞理解为点火火花与燃烧室2中的可燃混合物直接接触的所有火花塞。

预燃室火花塞3也具有电极，在这些电极之间可以触发点火火花。然而，该点火火花不与燃烧室2中的可燃混合物直接接触，而是这些电极被罩7包围。罩7具有开口，可燃的燃料-空气混合物通过该开口到达罩7的内部空间中，该混合物通过预燃室火花塞3的电极之间的点火火花被点燃。然后，燃料-空气混合物在罩7的内部空间中的燃烧引起罩7的内部空间中的压力提高，使得至少一个点火射束6从罩7出发延伸到燃烧室2中。点火射束6由进行燃烧的燃料-空气混合物构成，通过该混合物引起点燃、即燃料-空气混合气在燃烧室2中开始燃烧。

在图1中示出了具有三个点火射束的预燃室火花塞。然而，也可以设想任何其他数量的点火射束。在罩7的内部中的点火火花与至少一个点火射束之间存在时间延迟。在操控预燃室火花塞3时必须相应地考虑到该时间延迟。然后，通过该至少一个点火射束6触发燃料-空气混合物在燃烧室2中的燃烧。在此，这种燃烧在燃烧室2的多个部位处同时触发，而不是如在钩形火花塞中那样以点状的方式触发。在燃烧室2的多个部位处触发的这种燃烧改善了燃烧能量到机械功率的转换，也就是说，燃烧比在通过钩形火花塞局部触发燃烧的情况下更高效。因此，通过使用预燃室火花塞，可以实现内燃机1的有利运行。因此有利的是，优选地通过预燃室火花塞3触发燃烧室2中的燃烧。此外，在燃烧室中的多个部位处同时触发的这种燃烧对防爆震燃烧明显更有效。如果发生了爆震，则也可以在预燃室火花塞的情况下使用常见的做法来降低爆震频率。尤其是，燃烧触发的时间点可以相应地被推移至较晚的时间点，以避免爆震的出现。

图1示出了具有两个火花塞、即一个钩形火花塞4和一个预燃室火花塞3的内燃机1。根据内燃机1的运行区域，两个火花塞可以不同地被使用。为此，在图2中示意性地示出了内燃机的运行区域。

在图2中示出了内燃机1关于该内燃机的运行参数“转速(n)”和“负载(L)”方面的运行区域。内燃机1的运行在转速方面被如下限制，使得内燃机的运行不能在转速n0以下和转速n1以上进行。

在负载方面，所示的曲线21示出了全负载曲线。根据转速，该全负载曲线21表示内燃机的相应最大可能的负载状态。

此外，示出了爆震曲线22。全负载曲线21与爆震曲线22之间的运行区域是易爆震的运行区域，在该易爆震的运行区域中，根据内燃机1的其他运行参数，可能发生爆震。该爆震曲线22的确定是设计问题，该设计问题取决于爆震燃烧(爆震事件)的允许的百分比。如果例如考虑以每100000次燃烧出现一次爆震事件或每1000000次燃烧出现一次爆震事件作为标准，则爆震曲线22相应地被推移。在该易爆震的运行区域中，燃烧的触发通过预燃室火花塞4的点火射束6进行，因为这实现了内燃机1的特别高效的运行。此外，通过由预燃室火花塞4触发燃烧，通常降低了爆震倾向，这在该运行区域中也是有利的。如果出现爆震，则通过点火射束6的时间延迟可以进一步降低爆震倾向。附加于通过点火射束6触发燃烧地，也可以在钩形火花塞4上触发点火火花。然而，这以小的时间延迟来进行，以确保通过预燃室火花塞3进行的点火。在此，必须相应地考虑预燃室火花塞3的室7中的点火与点火射束6的出现之间的时间延迟。通过在钩形火花塞上的附加的这些点火火花防止了碳烟颗粒沉积在这些钩形火花塞3上。此外，通常由多个点火源进行的燃烧是有益的，从而通过钩形火花塞3上的附加点火火花可以实现燃烧的进一步较小改善。

在图2中示出了点火曲线23的另外的曲线，通过该点火曲线限界了不能通过预燃室火花塞4确保可靠点火的区域。尤其是在负载小的情况下，所喷射的燃料量如此小，使得预燃室火花塞4的室7中不存在能足够点火的燃料-空气混合物，或者预燃室火花塞中的充注量如此低，使得产生的点火射束太小，以至于无法点燃主燃烧室。因此，在低于点火曲线23的负载区域中，过多的燃烧过程不会仅仅通过预燃室火花塞4触发，而是发生失效点火。该点火曲线23的准确限定是设计问题，其取决于由预燃室火花塞4的触发造成的不成功燃烧(失效点火)的允许的百分比。如果例如考虑以1000次燃烧出现一次失效点火或以100000次燃烧出现一次失效点火作为标准，则曲线23相应地被推移。因此，在点火曲线23下方的运行区域中，使用钩形火花塞3实现运行，即通过钩形火花塞3触发燃烧。然而附加地，还可以进行预燃室火花塞3的点火射束6，以减少碳烟在预燃室火花塞3上的沉积或改善燃烧质量。在此，该附加的点火射束6相对于通过点火火花对燃烧的触发应具有较小的时间延迟，从而通过钩形火花塞3实现燃烧开始点的实际限定。同样在此，必须考虑预燃室火花塞内的点火时间点与点火射束的流出之间的时间延迟。

在爆震曲线22与点火曲线23之间的运行区域中，燃烧既可以通过钩形火花塞3又可以通过预燃室火花塞4来触发。然而，由于通过预燃室火花塞4触发燃烧通常实现更高效的燃烧，因此针对该运行区域，通过预燃室火花塞4触发燃烧也是优选的。然而，根据内燃机的其他运行参数，也可以为该区域设置更差异化的运行策略。

通过加热内燃机1的废气系统，限定了另一运行区域。用于加热废气系统的这种运行优选使用非常晚的点火角度。通过这些晚的点火角度提高了废气的温度并且实现了废气系统的高效加热。在这种运行中，通过钩形火花塞3实现的点火是有利的，因为与通过预燃室火花塞实现的点火射束相比，可以利用点火火花实现燃烧的更晚触发。此外，该运行区域有意地不是有效的，以便实现对废气系统的更强加热。因此，在用于加热的该运行中，燃烧的触发通过钩形火花塞3进行。

在此，通过触发钩形火花塞来确定优化的点火时间点。预燃室火花塞的点火时间点设有一偏移，该偏移如此选择，使得改善了内燃机的运行平稳性。钩形火花塞的点火时间点和针对预燃室火花塞的该偏移根据马达参数(转速、负载、充注量、温度等)来设置。出于积碳(Verkokung)原因，即使在燃烧稳定性方面得不到优点，预燃室火花塞优选始终“随着”点火，这可以针对每台发动机专门检查和设置。

内燃机1的另一特殊运行状态是内燃机1的启动。在启动时，燃烧的触发同时通过点火射束6和点火火花进行。因此，这应确保内燃机的安全启动。在此之后才实现不同的运行策略，在这些运行策略中，选择性地通过钩形火花塞4或通过预燃室火花塞3来进行点火。

Claims (9)

1.一种用于控制内燃机(1)的方法，所述内燃机在燃烧室(2)中具有预燃室火花塞(3)和另外的钩形火花塞(4)，其特征在于，在所述内燃机(1)的第一运行区域中，由所述预燃室火花塞(3)触发所述燃烧室(2)中的燃烧，并且在所述内燃机的第二运行区域中，由所述钩形火花塞(4)触发燃烧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由所述钩形火花塞(4)对燃烧的触发通过点火火花来实现，并且由所述预燃室火花塞(3)对燃烧的触发通过从所述预燃室火花塞(3)延伸到所述燃烧室(2)中的至少一个点火射束(6)来实现。

3.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在由所述预燃室火花塞实现触发的第一运行区域中运行时，以一时间延迟在所述点火射束(6)之后在所述钩形火花塞(4)上实现点火火花，并且在通过所述钩形火花塞(4)上的点火火花触发燃烧的第二运行区域中运行时，以一时间延迟在所述点火火花之后实现到所述燃烧室(2)中的点火射束(6)。

4.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第一运行区域的特征在于所述内燃机的易爆震的运行、尤其是在于所述内燃机的高负载。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在出现爆震时，将由预燃室火花塞触发燃烧的时间点朝着较晚燃烧的方向推移。

6.根据权利要求1至3所述的方法，其特征在于，所述第一运行区域的特征在于，能够由所述预燃室火花塞(3)可靠地触发所述燃烧室中的燃烧。

7.根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述第二运行区域的特征在于，不能够由所述预燃室火花塞(3)可靠地触发所述燃烧室(2)中的燃烧。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二运行区域的特征在于低负载或者在于用于加热所述内燃机(1)的废气系统的运行。

9.一种用于控制内燃机(1)的设备，所述内燃机在燃烧室(2)中具有预燃室火花塞(3)和钩形火花塞(4)，其特征在于，所述设备在所述内燃机的第一运行区域中由所述预燃室火花塞(3)触发所述燃烧室中的燃烧并且在所述内燃机的第二运行区域中由所述钩形火花塞(4)触发燃烧。