CN104343557A - 用于运行燃气发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

用于运行燃气发动机的方法，即用于在使用至少一个扫气阀（20）的情况下将气态燃料引入到燃气发动机的至少一个汽缸（11）中的方法，其中为了打开各个扫气阀（20），通过给所述扫气阀的电磁铁通电逆着所述扫气阀的、用作复位元件的弹簧元件的弹力从所述扫气阀的阀座提升所述扫气阀的阀体，并且其中为了关闭各个扫气阀（20），所述弹簧元件相对于阀座挤压所述阀体，并且其中在关闭各个扫气阀（20）期间仍旧给所述电磁铁通电，也即在关闭各个扫气阀（20）期间减小所述阀体的速度。

Description

用于运行燃气发动机的方法
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的、用于运行燃气发动机的方法，即用于在使用至少一个扫气阀的情况下将气态燃料引入到燃气发动机的至少一个汽缸中的方法。此外，本发明还涉及一种用于实施上述方法的发动机控制装置以及一种燃气发动机的扫气阀。
背景技术
气态燃料、比如天然气在燃气发动机的汽缸中燃烧。为此除了有待燃烧的燃气之外还将空气输送给燃气发动机的汽缸，其中或者可以在各个汽缸上游在所谓的进气管中或者可以直接在汽缸中形成燃气/空气混合物。
借助所谓的扫气阀调节或者说控制输送给各个汽缸的燃气的量，其中为了打开这种扫气阀，通过给所述扫气阀的电磁铁通电逆着所述扫气阀的、用作复位元件的弹簧元件的弹力从扫气阀的阀座提升所述扫气阀的阀体。于是，当扫气阀的阀体从扫气阀的阀座上提升起来时，打开所述扫气阀并且释放有待燃烧的燃气朝向燃气发动机的各个汽缸的流动。为了关闭燃气阀，取消给电磁铁通电，并且扫气阀的弹簧元件由于弹簧元件的弹力相对于扫气阀的阀座挤压阀体。
在关闭这种扫气阀时，阀体撞击阀座，由此各个扫气阀的阀座承受了高机械负荷。因为对于燃气发动机来说，在每个工作循环中打开和关闭至少一次扫气阀，所以由于阀座的这种机械负荷所述扫气阀受到显著的磨损，由此降低了所述扫气阀的使用寿命并且提高了燃气发动机的维护费用。
发明内容
因此需求一种用于运行燃气发动机的方法、一种用于实施所述方法的发动机控制装置和一种扫气阀，借助上述方法或者说装置能够在关闭扫气阀时降低所述扫气阀上的机械负荷，以便减小所述扫气阀的易磨损性。由此出发，本发明的任务在于，提供一种用于运行燃气发动机的新颖的方法、一种用于实施上述方法的发动机控制装置以及一种相应的扫气阀。
该任务通过根据权利要求１所述的方法来解决。根据本发明，在关闭各个扫气阀期间同样给电磁铁通电，也即尤其在关闭各个扫气阀期间通过反转阀体的加速度而在关闭各个扫气阀期间减小阀体的速度。利用本发明，在关闭扫气阀时通过给电磁铁通电制动所述扫气阀的阀体，从而使得阀体以明显更小的速度进而以明显更小的机械脉冲撞击阀座。由此在关闭扫气阀时能够显著降低扫气阀的机械负荷进而显著降低扫气阀的磨损。这提高了扫气阀的使用寿命并且降低了燃气发动机的维护费用。
优选地，为了关闭所述扫气阀，首先停止给电磁体通电，并且接着在关闭所述扫气阀期间重新给所述电磁铁通电。借此能够实现扫气阀的快速而低磨损的关闭。
在关闭所述扫气阀期间以一定电流脉冲给电磁铁通电，所述电流脉冲的脉冲振幅和脉冲持续时间取决于所述扫气阀的规格。此外，为了关闭所述扫气阀而停止给所述电磁铁通电与接下来重新给所述电磁铁通电之间的时间间隔同样取决于所述扫气阀的规格。
在权利要求8中限定了根据本发明的发动机控制装置。在权利要求9中限定了根据本发明的扫气阀。
附图说明
本发明的优选的改进方案由从属权利要求和接下来的说明给出。借助附图对本发明的实施例、但不限于此进行详细阐述。附图示出：
图1是燃气发动机的汽缸的示意图；
图2是用于解释根据本发明的、用于运行燃气发动机的方法的多个时间曲线。
具体实施方式
本发明涉及一种用于运行燃气发动机的方法、一种用于实施上述方法的发动机控制装置以及一种扫气阀。
图1极为示意性地示出了燃气发动机10的在燃气发动机10的汽缸11的区域中的截取区段，其中在汽缸11中示出了活塞12、进气阀13、排气阀14以及点火装置15。
通过在示出的实施例中的进气阀13将燃气/空气混合物16输送给燃气发动机10的汽缸11，其中通过将燃气气流17与空气气流18在汽缸11上游混合来提供燃气/空气混合物16。
在汽缸11中借助点火装置15点燃并且燃烧所述燃气/空气混合物16，其中在此产生的废气19通过汽缸11的排气阀14排出。
在使用所谓的扫气阀20的情况下提供所述燃气/空气混合物16进而将有待燃烧的燃气输送给汽缸11，其中这种扫气阀20的基本构造对于这里提到的本领域技术人员来说是熟悉的。这种扫气阀20具有阀体，为了打开所述扫气阀20，逆着所述扫气阀20的用作复位元件的弹簧元件的弹力从扫气阀的阀座提升所述阀体、即通过给所述扫气阀20的电磁铁通电提升所述阀体。为了关闭所述扫气阀20，取消或者说停止给电磁铁通电，并且所述弹簧元件的弹力相对于扫气阀的阀座挤压扫气阀的阀体。
借助发动机控制装置21控制或者说调节各个扫气阀20的电磁铁的通电。
根据本发明，在关闭各个汽缸11的各个扫气阀20期间同样给所述扫气阀20的电磁铁通电，也即优选在关闭各个扫气阀期间通过反转各个扫气阀20的阀体的加速度而在关闭各个扫气阀20期间减小阀体的速度。由于所述扫气阀20的阀体于是以更小的速度和更小的脉冲撞击所述扫气阀的阀座，从而所述扫气阀20受到更小的磨损。
接下来参照图2描述本发明的其他细节，其中在图2中总共示出了四条关于时间的信号曲线，也即一方面示出了用于给电磁铁通电的电流Ｉ的时间曲线，另一方面示出了自动生成的阀体阀升程X、自动生成的阀体速度v以及自动生成的阀体加速度dv/dt。
在图2中，扫气阀20首先在时刻t0开始打开，也即为了打开所述扫气阀20首先在时刻t0和t1之间的第一时间间隔Δt1期间以相对较高的电流I1给扫气阀的电磁铁通电，并且接着在时刻t1和t2之间的第二时间间隔Δt2期间以相对较低的电流I2给扫气阀的电磁铁通电，其中通电使得在第一时间间隔Δt1期间通过从阀座上提升阀体快速而可靠地、完全地打开所述扫气阀20，并且通电使得在第二时间间隔Δt2期间从阀座上升起的阀体逆着各个扫气阀20的弹簧元件的弹力保持在打开的位置中。
于是从阀升程X的时间曲线看出，在时刻t0和t1之间的第一时间间隔Δt1期间阀体从阀座上升起，并且在时刻t1和t2之间的第二时间间隔Δt2期间阀体保持在其升起的位置中。因此，在打开扫气阀20时，扫气阀的阀体也仅在时刻t0和t1之间的第一时间间隔Δt1期间加速，更确切地说，阀体的速度v由于扫气阀在时刻t0和t1之间的恒定加速度dv/dt而斜坡状地升高到最大值，并且然后在时刻t1和t2之间的第二时间间隔Δt2期间为零。
在图2中，在时间间隔Δt2结束时所述扫气阀20关闭，也即首先对于在时刻t2和t3之间的时间间隔Δt3来说，显著减小给所述扫气阀20的电磁铁通电，并且接着对于在时刻t3和t4之间的时间间隔Δt4来说，又利用电流I4重新给所述电磁铁通电，从而因此首先所述阀体由于弹簧元件的弹力几乎无阻碍地以更高的负加速度朝向阀座移动，以便在撞击阀座之前通过在时间间隔Δt4期间通电来制动，也即反转阀体的加速度。
于是可以得出在图2中的加速度dv/dt曲线，从而通过在时间间隔Δt4期间给电磁铁通电而与在时间间隔Δt3期间降低或者升高电流相关联地将首先是负的加速度转变成正的加速度，由此从时刻t3开始反作用阀体的另外一种速度增加，从而所述阀体然后在时刻t5以较小的速度进而以较小的脉冲接触到扫气阀20的阀座。
为了打开所述扫气阀20，因此首先在时间间隔Δt1期间以较大的电流I1给所述扫气阀的电磁铁通电，以便使得阀体快速地从阀座最大地升起，其中接下来在时间间隔Δt2期间通过相对较小的电流I2将阀体保持在其打开的位置中。接下来在电流减小或者电流中断之后，即在减小或者停止给扫气阀20的电磁铁提供电流之后，在时间间隔Δt4期间重新给所述电磁铁通电，以便使得阀体在关闭时在碰撞在阀座上之前进行制动并且降低用于扫气阀20的阀座的机械负荷。
扫气阀20的电磁铁仅仅略微通电或者不通电的时间间隔Δt3的持续时间，以及扫气阀20的电磁铁在关闭所述扫气阀期间利用电流脉冲重新通电的时间间隔Δt4的持续时间，以及在时间间隔Δt4期间电流脉冲I4的振幅取决于扫气阀的具体规格，其中这些参数集成在发动机控制装置21中。
尽管本发明参照图1描述了用于在汽缸11上游提供燃气/空气混合物16的扫气阀20，但本发明也可以用于利用这样一种扫气阀将燃气直接引入到汽缸11中，即直接在汽缸11中形成燃气/空气混合物。
在图2中以虚线示出了阀体阀升程X的曲线、阀体速度v的曲线以及阀体加速度dv/dt的曲线，这些曲线是在时间间隔Δt4期间仅仅略微通电或者不通电的情况下形成的。
于是当在时间间隔Δt4期间不给扫气阀20的电磁铁通电时，在时刻t3之后所述扫气阀20的阀体速度v进一步升高，并且所述阀体以更高的速度和更高的脉冲撞击到阀座。根据本发明避免了这一点。
发动机控制装置21控制燃气发动机的每个扫气阀20，以便按照上述方法打开和关闭所述扫气阀。在所述发动机控制装置中，除了时间间隔Δt1和Δt2的持续时间以及除了电流I1和I2的值以外还储存有时间间隔Δt3的持续时间、时间间隔Δt4的持续时间以及在时间间隔Δt4期间电流脉冲I4的值。
附图标记列表：
10     燃气发动机
11     汽缸
12     活塞
13     进气阀
14     排气阀
15     点火装置
16     燃气/空气混合物
17     燃气
18     空气
19     废气
20     扫气阀
21   发动机控制装置

Claims (10)

1.用于运行燃气发动机的方法，即用于在使用至少一个扫气阀的情况下将气态燃料引入到燃气发动机的至少一个汽缸中的方法，其中为了打开各个扫气阀，通过给所述扫气阀的电磁铁通电而逆着所述扫气阀的、用作复位元件的弹簧元件的弹力从扫气阀的阀座提升所述扫气阀的阀体，并且其中为了关闭各个扫气阀，所述弹簧元件相对于阀座挤压阀体，其特征在于，在关闭各个扫气阀期间仍旧给所述电磁铁通电，也即在关闭所述扫气阀期间减小所述阀体的速度。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在关闭各个扫气阀期间如此给所述电磁铁通电，从而通过所述阀体的加速度的反转减小所述阀体的速度。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了打开所述扫气阀，首先在第一时间间隔期间以相对较高的电流给所述扫气阀的电磁铁通电，并且接着在第二时间间隔期间以相对较低的电流给所述扫气阀的电磁铁通电，其中通电使得在第一时间间隔期间所述阀体从阀座上快速地升起，并且通电使得在第二时间间隔期间逆着弹簧元件的弹力保持从阀座上升起的阀体。
4.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了关闭所述扫气阀，首先减少或者停止给所述电磁体通电，并且接着在关闭所述扫气阀期间重新给所述电磁铁通电。
5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在关闭所述扫气阀期间，利用电流脉冲给所述扫气阀的电磁铁通电，所述电流脉冲的脉冲振幅和脉冲持续时间取决于所述扫气阀的规格。
6.按权利要求5所述的方法，为了关闭所述扫气阀而停止给所述电磁铁通电或者说减少通电与接下来重新给所述电磁铁通电之间的时间间隔同样取决于所述扫气阀的规格。
7.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，为了将气态燃料单个汽缸地引入到燃气发动机的汽缸中，将燃气气流与空气气流混合并且将燃气/空气混合物引入到燃气发动机的汽缸中，其中通过打开和关闭与相应的汽缸共同作用的扫气阀将所述燃气气流引入到空气气流中以形成所述燃气/空气混合物。
8.燃气发动机的发动机控制装置，其特征在于，所述发动机控制装置按照权利要求1至7中任一项所述的方法触发燃气发动机的扫气阀或者每个扫气阀，以打开和关闭所述扫气阀。
9.用于燃气发动机的扫气阀，其中为了打开各个扫气阀，通过给所述扫气阀的电磁铁通电逆着所述扫气阀的、用作复位元件的弹簧元件的弹力从所述扫气阀的阀座提升所述扫气阀的阀体，并且其中为了关闭各个扫气阀，所述弹簧元件相对于阀座挤压所述阀体，其特征在于，在关闭各个扫气阀期间仍旧给所述电磁铁通电，也即在关闭各个扫气阀期间减小所述阀体的速度。
10.按权利要求9所述的扫气阀，其特征在于，按照按权利要求2至7中任一项所述的方法触发所述扫气阀以进行打开和关闭。
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