CN102086815A - 用燃气作为燃料运行的内燃机的运行方法 - Google Patents

用燃气作为燃料运行的内燃机的运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特别是汽车的用燃气作为燃料运行的内燃机（100）的运行方法，其中，借助λ调节装置，根据进气量探测器（130）的信号来调节空气-燃料混合物的λ数值，其中，在通过λ探测器（130）识别出贫-富集-跃变时在至少一个可规定的时间内如此地改变控制混合物成分的混合物调节系数（GRF），即引起空气系数λ朝富集方向移动。本方法的特征在于，如此地改变混合物调节系数（GRF），即引起空气系数λ朝富集方向的附加规定的移动。

Description

用燃气作为燃料运行的内燃机的运行方法
技术领域
本发明涉及一种特别是汽车的用燃气，特别是天然气作为燃料运行的内燃机的运行方法，其中，借助一个λ调节装置根据进气λ探测器的信号调节空气-燃料混合物的λ值。
那些适合用于执行本方法的计算机程序和计算机程序程序产品也是本发明的主题。
背景技术
鉴于世界性地努力降低CO2的排放，并且为了遵守变得越来严格的废气极限值作为汽车的替代燃料的天然气的意义变得越来越重要。在这种情况中天然气既可流体地低温存储，或者压缩地高压存储。在汽车中实际上几乎在所有的应用中天然气都是以压缩的形式，也就是气体形式使用。在大多数系统中如常规式的汽油喷入吸管一样吹入燃气。在这种情况中通过一种低压共轨给喷嘴提供天然气。这些喷嘴是间歇式地将天然气吹入吸管中的。通过完全气态地喷入燃料改进了混合物的形成，因为在吸管中的天然气不凝结，并且也不形成壁膜。特别是在热运行时这对排放是有利的。天然气极高的抗爆性可使发动机达到更高的压缩，大约为13:1，以改进发动机的效率。因此天然气发动机也理想地适合增压。特别有利的是在天然气汽车中CO2排放比常规的汽油发动机低约25%。这种低的排放是由于和汽油相比它有有利的氢/碳比、大约为4:1，而在汽油中这个比例为2:1（主燃烧产物从CO2转移到H2O），也由于提高了发动机的效率。除了几乎无颗粒的燃烧外，结合经调节的三元催化器有害物质NOx、CO和NMHC（No Methan Hydro Carbon-无甲烷烃类）（除甲烷外的所有碳氢化合物）的排放很少。
在这种类型的发动机的催化器的上游的具有跃变探测器的废气系统中的混合物的调节是以阈值调节为基础。逐步地使混合物富化，直到通过电压—大约大于0.5伏，显示混合物λ小于1，也就是说跃变探测器显示出富集混合物。通过在富集识别之后的滞后（保持）持续时间引起倾向性的中等程度的富集移动。紧接着逐步地降低调节系数，直到通过小于约0.5伏的电压跃变探测器显示出混合物λ大于1，也就是贫混合物。在逐步地减小调节系数之前通过附加的负的补偿—将该补偿接到混合物系数中—缩短调节时间。紧接着朝着具有相反符号的贫方向调节。
为了在催化器中使甲烷进行转化要求在催化器中有轻微的富集的混合物。然而通过在富集识别之后较长的保持时间这个中等的混合物只能达到一个最小的富集移动。按照系统公差这个最小的富集移动对于在催化器中的甲烷的最佳转化是不够的。
发明内容
因此本发明的任务是提供一种特别是汽车的将燃气，特别是天然气用作燃料的内燃机的运行方法。这种方法可改进催化器中的甲烷的转化。
本方法的优点
这个任务通过运行将燃气，特别是天然气用作燃料运行的本文开头所述类型的内燃机的方法通过下述措施得以完成，即在识别出贫-富集跃变之后至少一个可规定的时间不仅如此地改变控制混合物成分的混合物调节系数，即朝富集方向引起空气系数λ的倾向性的移动，而且也如此地改变这个混合物调节系数，即朝富集方向引起混合物的附加规定的移动。通过在可规定的时间内混合物朝富集方向的附加移动才能使在催化器中的甲烷的转化有可能，而在只倾向性的富集移动时，如在现有技术中已公开的，这种甲烷转化是不可能的。
本方法的优点在于在催化器中甲烷的转化得到很大的改进。
如是本方法的一个有利的方案规定，空气系数λ朝富集方向的规定附加移动是通过在可规定的时间内提高混合物调节系数并且在必要时通过提高的调节系数的紧接着的保持时间引起的。在这种情况中当在保持持续时间期间在富集区域中通过低的探测器电压识别出贫混合物时在富集识别区域中进一步提高混合调节系数。
本发明的方法的另一有利方案规定，通过用于通过提高调节系数的富化的附加的补偿和紧接着的提高的调节系数的保持时间引起空气系数λ朝富集方向移动。
本方法的另一有利的方案规定，混合物的空气系数λ朝富集方向的移动是通过在一个可规定的时间上提高混合物调节系数或者在提高的调节系数的保持期间识别到贫混合物时通过附加地补偿混合物调节系数引起的。这些方法方案也可组合地使用。
附图说明
本发明的实施例在附图中示出并在以下说明中解释，附图为：
图1：具有λ调节的内燃机简图，在这种内燃机中应用了根据本发明的方法。
图2：用以说明根据本发明的方法的第一方案的混合物调节系数和探测器电压的时间示意曲线图。
图3：用以说明另一根据本发明的方法的方案的混合物调节系数和探测器电压的时间曲线图。
图4：用以说明另一根据本发明的方法的方案的混合物调节系数和探测器电压的时间曲线图。
具体实施方式
在图1中简图示出了一台用燃气作为塑料运行的内燃机100。其中，燃气吹入到吸管110中。在排气管120中设置了一个催化器140。在催化器的上游设置一个λ探测器130。它的输出信号导线131通往控制器150。在该控制器150中根据通过λ探测器130检测到的λ数值确定一个混合物调节系数GRF。这个混合物调节系数GRF通过一条电线路151以本身已公开（并未详细说明的）方式对输送到内燃机100中燃气—空气混合物，也就是燃料—空气混合物的燃气/空气组成成分进行调节。
内燃机的燃气运行，特别是天然气运行要求有与汽油内燃机的运行稍有不同地调节混合物调节系数GRF。天然气的主要成分是甲烷（CH4），根据产地的不同它的成分占到80到99%，天然气的其它部分是由惰性气体，如二氧化碳，氮和另一些低值的碳氢化合物组成。在用天然气运行时的问题是甲烷在催化器140中的转化问题。甲烷在催化器140中的转化只能在轻微的富集混合物中进行。为了取得这种富集混合物根据本发明规定，在通过λ探测器130识别出负油（m）—富集（f）跃变时至少在一个可规定的时间内如此地改变控制混合物成分的混合物调节系数GRF，即朝富集方向引起空气系数λ的显著的规定的移动。其中本方法的第一方案—此方案下面将接合图2介绍—规定，当识别出贫-富集跃变-此跃变借助λ探测器的探头电压U_LSF以跃变探测器的形式表示—后在一个可规定的时间区间上扩大混合物调节系数GRF，如在图2中借助时间区间Δt示意示出了这一点。
根据本发明的方法的另一方案规定，通过用于通过提高调节系数GRF的富化的附加的补偿和紧接着的提高的调节系数GRF的保持时间实现中等混合物λ朝富集方向移动。这点在图3中已简图示出。分别按照贫-富集-跃变-此跃变通过探测器电压U_LSF识别（在这些图中m表示贫，f表示富集）—提高调节系数E，并且紧接着的是提高的混合物调节系数GRF的保持时间ΔtH。
本发明的方法的另一方案规定，通过规定保持时间，并通过规在保持时间期间通过集成或者补偿在混合物变稀时提高调节系数来实现中等的混合物λ数值朝富集方向规定地移动。在图4中左侧示出集成1，右侧示出补偿0。如图4所示，在第一贫-富集-跃变S1或S4之后可以跟随着第二贫-富集-跃变S2或者S5。特别是当出现另一贫-富集-跃变S2或S5时通过集成1或者补偿0引起混合物朝富集方向的另一附加的移动。
通过前述的所有的方法方案引起混合物λ朝富集方向规定的移动，并且通过这些措施达到在催化器140中甲烷的最佳转化。
上述方法例如可作为计算机程序在计算装置中，特别是在内燃机100的控制器150中被执行，并且在那里运行。程序代码可存储在一种算机可读的载体上。这个载体是控制器150可读的。这样也可毫无困难地加装，因为为了实现本方法不要求有附加的硬件。

Claims (7)

1. 用于特别是汽车的用燃气作为燃料运行的内燃机（100）的运行方法，其中，借助进气量λ调节器，根据λ探测器（130）的信号调节空气-燃料-混合物的λ值，其中，当通过λ探测器（130）识别出贫-富集-跃变时至少在可规定的时间内改变控制混合物成分的混合物调节系数（GRF），从而引起空气系数λ朝富集方向倾向性的移动，其特征在于，改变混合物调节系数（GRF），从而引起空气系数λ朝富集方向附加的规定的移动。
2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，空气系数λ朝富集方向的附加的规定的移动是通过在可规定的时间（Δt）内规定地提高混合物调节系数（GRF）引起的。
3. 按照权利要求2所述的方法，其特征在于，当在保持持续时间期间在富集区域中通过低的探测器电压识别到贫混合物时进一步提高混合物调节系数（GRF）。
4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，通过用于通过提高混合物调节系数（GRF）的富化的附加的补偿（E）和紧接着的提高的调节系数（GRF）的保持时间（ΔtH）引起空气系数λ朝富集方向附加的规定的移动。
5. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当在提高的调节系数（GRF）的保持时间期间识别到贫（m）的混合物时通过进一步地补偿（O）混合物调节系数（GRF）引起混合物的空气系数λ朝富集方向附加的规定的移动。
6. 计算机程序，当计算机程序在计算机，特别是内燃机（100）的控制器（150）上运行时，该计算机程序执行按照权利要求1至5的任一项所述方法的所有步骤。
7. 具有程序代码的计算机程序，所述代码存储在机器可读的载体上，当该程序在计算机中，或者在内燃机（100）的控制器（150）中被执行时这些程序代码用于执行按照权利要求1至5的任一项所述的方法。
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