CN102918240A - 在内燃机中用于供给燃料的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于将燃料供给到内燃机（2）的汽缸（3）的燃烧室中的方法，其中通过至少两个进气区段（8）为所述汽缸（3）供给空气燃料混合物，所述进气区段分别通过进气阀（9）与所述汽缸（3）连接，其中所述进气区段（8）中的每个均配备有喷射阀（10），其中燃料至少部分地不同步地喷射到所述进气区段（8）中。
Description
技术领域
本发明涉及内燃机，其中燃料借助两个喷射阀喷射到吸气管中。本发明尤其是涉及一种用于在内燃机中借助两个喷射阀喷射燃料的触发方法。
背景技术
在目前已知的内燃机中，在每个汽缸的吸气管中设置两个喷射阀。于是在这类四汽缸汽油发动机中可以设置八个喷射阀。所述两个分别配属于汽缸的喷射阀将燃料喷射到吸气管的分叉部的区域中，以便使在那里形成的空气燃料混合物通过两个单独的进气阀进入到相应的汽缸中。这在每个汽缸具有两个进气阀的内燃机中的优点在于，与每个汽缸仅具有一个喷射阀的内燃机相比，少量的燃料集中在吸气管的分叉部上的接片上，并且在那里沉积。求得沉积的燃料的量需要很高的成本，从而很难计量进入到汽缸中的燃料的精确的量。
内燃机的喷射系统的构造中的一个关键方面在于，在点火的时刻在内燃机的汽缸中存在尽可能均质的空气燃料混合物。在传统的内燃机中，该空气燃料混合物在进气阀前面的区域中产生。通过喷射阀喷射到相应的吸气管区域中的燃料喷雾在那里蒸发，并且在进气时刻通过相应的活塞运动吸入到相应的汽缸中。为此燃料通常在时间上预储存地喷射到相应的吸气管中，从而提供一定的时间使燃料喷雾中的燃料小液滴蒸发。这尤其是在具有较高负载的运行区域中是必要的。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于在内燃机的汽缸的燃烧室中供给燃料的方法和装置，其中在汽缸中的空气燃料混合物能够实现更好的充分混合。
本发明的任务通过按照权利要求1所述的、用于在内燃机的汽缸的燃烧室中供给燃料的方法以及通过按照并列的独立权利要求所述的装置和发动机系统来解决。
其他有益的实施方式在从属权力要求中进行说明。
根据第一方面，设置一种用于将燃料供给到内燃机的汽缸的燃烧室中的方法，其中通过至少两个进气区段为所述汽缸供给空气燃料混合物，所述进气区段分别通过进气阀与所述汽缸连接，其中所述进气区段中的每一个均配备有喷射阀，其中燃料至少部分地不同步地喷射到所述进气区段中。
上述方法的设想在于，在内燃机中，其中燃料通过两个可分开触发的喷射阀喷射到吸气管中，如此实施喷射，从而使得燃料喷雾在汽缸中至少部分地蒸发。
上述方法的另一个设想在于，在预储存的喷射时也提高蒸发率（Dampfrate）。为此，除了目前预储存的喷射，在进气阀的打开时间窗期间也将燃料喷射到进气管中。为了避免通常由此产生的缺点，即空气燃料混合物在汽缸中不均质地分布或者说燃料喷雾在点火时刻未完全蒸发，本发明附加地规定，相互间不同步地对喷射阀进行触发，从而使得在汽缸中或者在吸气管中实现更好的燃料涡流，进而实现空气燃料混合物更好的充分混合。由此在新鲜混合气中得到改善的蒸发率等。
该运行方式的另一个优点在于，能够在部分负载范围中以提高的废气再循环率（AGR-Rate）运行所述内燃机，这又起到了降低消耗的作用。
此外，在喷射阶段期间仅仅进气阀其中之一将燃料喷射到相应的进气区段中。
按照一种实施方式，燃料可以分别在一段持续时间中通过喷射阀喷射到所述进气区段中，其中所述持续时间具有相当于所述喷射阀的喷射阶段的持续时间的2%至30%之间的持续时间。
燃料尤其可以交替地喷射到所述进气区段中。
此外，燃料能够仅仅相对于进气时间窗预储存地喷射到所述进气区段中，在所述进气时间窗期间打开所述汽缸中的进气阀；燃料仅仅在所述进气时间窗期间喷射到所述进气区段中；或者燃料预储存地并且在所述进气时间窗期间喷射到所述进气区段中。
根据另一方面，设置用于控制在所述内燃机的汽缸的燃烧室中供给燃料的装置，其中通过至少两个进气区段为所述汽缸供给空气燃料混合物，所述进气区段分别通过进气阀与所述汽缸连接，其中所述进气区段中的每一个均配备有喷射阀。构造所述装置，以便如此触发所述喷射阀，从而使得燃料至少部分地不同步地喷射到所述进气区段中。
按照另一个方面，设置具有内燃机并且具有上述装置的发动机系统。
按照另一个方面，设置计算机程序产品，其包含程序代码，当在数据处理单元上执行所述程序代码时，实施上述方法。
附图说明
接下来根据附图对优选的实施方式进行详细说明：
图1为具有内燃机的发动机系统的示意图，通过每个汽缸具有两个喷射阀的吸气管喷射装置供给燃料；以及
图2为在现有技术中的燃料喷射和按照用于供给燃料的方法的一种实施方式的燃料喷射的对比图。
具体实施方式
在图1中示出了具有内燃机2的发动机系统1。所述内燃机2在所描述的实施例中为汽油发动机，然而也可以包括其他类型的内燃机2。所述内燃机2在示出的实施例中具有四个汽缸3。汽缸3的数量并不局限于四个，而是在内燃机2中可以设置任意其他的数量的汽缸3。
在汽缸3中以已知的方式按照四冲程运行方式分别实施燃烧冲程、废气排气冲程、进气冲程和压缩冲程。
通过空气供给系统4为所述汽缸3供给新鲜空气。在所述空气供给系统4中布置有节流活门5，以便按照预先设定的触发来调整供给的空气的量。在节流活门5和汽缸3之间的区域被称作吸气管。所述空气供给系统4在吸气管的区域6中在节流活门5的下游分叉到多个汽缸3。在本实施例中，所述空气供给系统4分叉为四个供给区段7。在通过空气供给区段7供给到汽缸3的空气进气之前，所述空气供给区段7分叉为两个进气区段8，所述进气区段在相应的汽缸3上终止。所述通过进气区段8供给的空气借助布置在相应的汽缸3上的进气阀9在合适的进气时间窗进入到相应的汽缸3中。
在空气供给区段7即将分叉为进气区段8之前设置喷射阀10。所述喷射阀10相对于进气区段8如此布置，从而使得在燃料喷射时通过所述喷射阀喷射的燃料喷雾的喷雾锥（Spraykegel）尽可能地延伸到相应的进气区段8中，从而使得在供给区段7的分叉位置上的接片11上能够积聚尽可能少量的燃料。
所述通过进气阀9进入到汽缸3中的空气燃料混合物在根据触发预先设定的点火时刻借助点火装置12点火。如此引发的燃烧通过布置在汽缸3中的活塞（未示出）的相应运动引起燃烧室的膨胀，并且如此产生内燃机2的驱动力矩。
在接下来的废气排气冲程中，通过活塞进行压缩运动，从而使得相应的汽缸3的燃烧室再次变小。在这种废气排气运动期间，打开一个或者多个（在本情况中为两个）排气阀15，由此将在汽缸3中存在的燃烧废气排放到废气排放区段16中。燃烧废气随后经由可能的催化器（未示出）排放到周围环境中。
根据例如能够相当于有待提供的驱动力矩的预设量V，所述发动机系统1借助控制设备20运行。当所述发动机系统1为机动车的发动机系统时，该预设量例如可以相当于驾驶员期望力矩。通过控制设备20的触发通过调整例如是用于调节节流活门5的节流活门调节传感器的调节传感器、喷射阀10、用于为点火装置12点火的点火装置以及其他的调节传感器来进行，在所述喷射阀中确定了喷射时刻和喷射持续时间；在所述点火装置中确定了点火时刻。
根据预设量V以及发动机系统1的状态参量进行触发，所述状态参量能够通过相应的传感器求得，和/或能够由其他的状态参量和/或其动态行为来建模。这种状态参量例如可以是吸气管中的吸气管压力、内燃机2的转速、内燃机2的负载、废气温度以及其他状态参量。
在具有此类配置的、也就是说在分叉为两个进气区段的进气管中具有两个喷射阀的内燃机的传统的触发中，喷射通常是在时间上预储存地进行。也就是说，在进气阀9使空气燃料混合物进入到汽缸3中之前，燃料喷射到进气区段8中。
在图2的上面部分中示出了这样一种喷射示意图。在那里示出了进气阀的阀升程ENW和排气阀的阀升程ANW关于时间的曲线。在时间关系上，在上图的下方示出了按照现有技术的在预储存的喷射中用于喷射阀的触发信号EA1、EA2。在最下面示出了在按照在此提供的方法进行的喷射中的用于喷射阀的触发信号EA1、EA2。
在按照现有技术的方法中，在打开进气阀9之前同时触发所述两个配属于汽缸3的喷射阀10。由此在打开进气阀9之前，全部燃料量喷射到进气管或者说进气区段8中。以这种方式，几乎全部燃料可以在打开进气阀9之前就已经在进气区段8中蒸发，并且于是准备好的空气燃料混合物进入到汽缸3中。
例如当按照下方的、喷射阀10的触发信号的示意图不同步地触发所述喷射阀10时，也会得到改善的运行。在燃料流入到燃烧室中时，所述空气燃料混合物出现不均质的分布，所述不均质的分布能够导致具有恶化的排放值的、不均匀的燃烧。为了在燃烧室中实现燃料喷雾更好的涡流，现在规定，以不同的时间间隔通过配属于相应汽缸3的喷射阀10喷射燃料喷雾。
这种不同步的触发可以在所述阶段前和/或在所述阶段期间进行，在所述阶段期间进气阀9被打开。由此产生了涡流。至少一部分燃料喷雾进入到相应的汽缸3的燃烧室中，并且在那里才蒸发，由此使得所述燃烧室整体冷却。由此尤其是在满负载时所述内燃机2的爆震趋势（Klopfneigung）显著地减少。
如图2所示，按照一种实施方式所述喷射可以交替地进行。在此第一喷射阀10开始进行第一喷射持续时间t1的燃料喷射。在第一喷射持续时间t1结束后，通过所述第一喷射阀10结束燃料喷射，并且通过第二喷射阀10进行第二持续时间的燃料喷射。在结束所述第二持续时间t2后重新进行采用第一喷射阀10的喷射，并且所述过程不断重复。可以在整个应该进行燃料喷射的阶段期间进行这种交替的喷射。所述第一持续时间和第二持续时间t1、t2可以具有同样的持续时间或者不同的持续时间。所述第一持续时间和第二持续时间t1、t2可以分别相当于整个喷射阶段持续时间的2%至30%之间的持续时间，优选相当于整个喷射阶段持续时间的10%至20%之间的持续时间。
此外本发明可以规定，在部分重叠的时间窗期间也可以进行喷射。为了实现燃料喷雾在进入到汽缸的燃烧室中时所期望的附加的涡流，有必要在打开进气阀9的阶段之内的时间窗期间不采用两个喷射阀10同时喷射燃料。
Claims (8)
1. 用于将燃料供给到内燃机（2）的汽缸（3）的燃烧室中的方法，其中通过至少两个进气区段（8）为所述汽缸（3）供给空气燃料混合物，所述进气区段分别通过进气阀（9）与所述汽缸（3）连接，其中所述进气区段（8）中的每一个均配备有喷射阀（10），其特征在于，燃料至少部分地不同步地喷射到所述进气区段（8）中。
2. 按照权利要求1所述的方法，其中在喷射阶段期间仅仅所述喷射阀（10）其中之一将燃料喷射到所述相应的进气区段（8）中。
3. 按照权利要求2所述的方法，其中燃料分别在一段持续时间中通过喷射阀（10）喷射到所述进气区段（8）中，其中所述持续时间具有相当于所述喷射阀（10）的所述喷射阶段的持续时间的2%至30%之间的持续时间。
4. 按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中燃料交替地喷射到所述进气区段（8）中。
5. 按照权利要求1至4中任一项所述的方法，其中燃料仅仅相对于进气时间窗预储存地喷射到所述进气区段（8）中，在所述进气时间窗期间打开所述汽缸（3）中的进气阀；燃料仅仅在所述进气时间窗期间喷射到所述进气区段（8）中；或者燃料预储存地并且在所述进气时间窗期间喷射到所述进气区段（8）中。
6. 用于控制在所述内燃机（2）的汽缸（3）的燃烧室中供给燃料的装置，其中通过至少两个进气区段（8）为所述汽缸（3）供给空气燃料混合物，所述进气区段分别通过进气阀（9）与所述汽缸（3）连接，其中所述进气区段（8）中的每一个均配备有喷射阀（10），其特征在于，构造所述装置，以便如此触发所述喷射阀（10），从而使得燃料至少部分地不同步地喷射到所述进气区段（8）中。
7. 具有内燃机（2）并且具有按照权利要求6所述的装置的发动机系统（1）。
8. 计算机程序产品，其包含程序代码，当在数据处理单元上执行所述程序代码时，实施按照权利要求1至5中任一项所述的方法。
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