CN111601959B - 用于运行燃气发动机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行尤其用于机动车的具有至少一个燃烧室的燃气发动机的方法，在所述方法中，将用于运行燃气发动机的气态燃料直接喷入到燃烧室中，其中，将气态燃料在燃气发动机的工作循环之内在至少两个在时间上彼此间隔开的阶段(P1,P2)期间直接喷入到燃烧室中，其中，至少两个阶段(P1,P2)在时间上在工作循环之内发生的第一点燃之前开始和结束。

Description

用于运行燃气发动机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行尤其用于机动车的燃气发动机、尤其氢气发动机的方法。

背景技术

这种用于运行尤其用于机动车的具有至少一个燃烧室且例如构造为氢气发动机的燃气发动机的方法例如已经可以由DE 103 59 445A1作为已知得知。在该方法中，将用于运行燃气发动机的气态燃料、尤其氢气尤其在其被点火的运行中直接喷入到燃烧室中，其中，将气态燃料在燃气发动机的工作循环(Arbeitsspiel)之内在至少两个在时间上彼此间隔开的阶段期间直接喷入到燃烧室中。

此外，EP 1 431 564 A2公开了一种用于以气体运行的内燃机的方法，其中，气体经由喷入装置喷入到燃烧室中并且产生分层充气(Schichtladung)。

此外，由DE 103 21 794A1已知一种用于运行气体运行的、尤其氢气运行的内燃机的方法。

发明内容

本发明的任务是，如此进一步开发开头提及的类型的方法，使得可实现燃气发动机的特别有利的运行。

该任务根据本发明通过一种带有如下特征的方法来解决：

一种用于运行用于机动车的具有至少一个燃烧室的氢气发动机的方法，在所述方法中，将用于运行所述氢气发动机的作为气态燃料的氢气直接喷入到所述燃烧室中，其中，将所述氢气在所述氢气发动机的工作循环之内在在时间上彼此间隔开的至少两个阶段(P1,P2)期间直接喷入到所述燃烧室中其中，所述至少两个阶段(P1,P2)在时间上在所述工作循环之内发生的第一点燃之前开始和结束，且其中所述氢气发动机具有至少一个活塞，所述活塞以可平移运动的方式容纳在所述燃烧室中，

其特征在于，

使第一阶段(P1)从在所述活塞的上点燃死点(ZOT)之后的400度曲轴转角延伸至在所述上点燃死点(ZOT)之后的500度曲轴转角。

在根据本发明的用于运行尤其用于机动车的具有至少一个燃烧室的燃气发动机、尤其氢气发动机的方法中，将用于运行燃气发动机的气态燃料、尤其氢气尤其在其被点火的运行中直接喷入到燃烧室中，其中，将气态燃料在燃气发动机的工作循环之内在至少两个在时间上彼此间隔开的阶段期间直接喷入到燃烧室中。气态燃料、尤其氢气在例如构造为气缸的燃烧室中至少与空气一起燃烧，由此使燃气发动机尤其在其被点火的运行中运行。换言之，通过使气态燃料与空气一起燃烧引起燃气发动机的被点火的运行，其中，在燃气发动机的被点火的运行的范围内在燃烧室中进行燃烧过程。在此，例如燃气发动机处于其牵引运行中，在该牵引运行中，例如机动车(该机动车例如构造为商用车)可借助于燃气发动机驱动或被驱动。

优选地，燃气发动机构造为四冲程发动机，从而工作循环具有尤其刚好四个冲程。这四个冲程是：进气或进气冲程；压缩和点燃或凝聚或压缩冲程；做功或做功冲程；排气或排气冲程。在本发明的范围内，尤其如此考虑燃气发动机的工作循环，使得在工作循环之内出现的第一冲程是做功冲程。在工作循环之内出现的且接着做功冲程的第二冲程是排气冲程。在工作循环之内出现的且接着排气冲程的第三冲程是进气冲程，从而在工作循环之内出现的且接着进气冲程的第四冲程是压缩冲程。

在此，例如在尤其构造为气缸的燃烧室中此外可运动地容纳有活塞。活塞尤其以可平移运动的方式容纳在燃烧室中。活塞与例如构造为曲轴的从动轴尤其铰接地联结，其中，例如燃气发动机构造为呈往复活塞式机器的形式的内燃动力机(Verbrennungskraftmaschnie)。通过平移地容纳在燃烧室中的活塞与从动轴的例如铰接的联结，将活塞的平移运动转变成从动轴的旋转运动。气态燃料和空气在燃烧室中形成燃料-空气-混合物，其也被简称为混合物。混合物例如被点燃并且接着燃烧，由此混合物或由燃烧产生的燃烧产物膨胀。由此，驱动活塞并且由此例如使活塞从其上死点运动到其下死点中。通过将活塞与从动轴联结来驱动从动轴，从而燃气发动机可经由从动轴提供转矩以用于驱动机动车。

为了使混合物燃烧，将该混合物尤其通过外源点火部(Fremdzündung)点燃并且由此使其燃烧。在外源点火部的范围内，借助于例如构造为火花塞的外源点火设备在工作循环之内尤其在燃烧室中产生至少一个点火火花。借助于点火火花将混合物点燃并且因此使其燃烧。由于混合物的燃烧，该混合物或由燃烧产生的燃烧产物膨胀，由此驱动活塞。

在工作循环的上文描述的考虑中，活塞例如从其上死点出发或从其上死点到来地运动到其下死点中，然后又运动到其上死点中，然后运动到其下死点中并且然后又运动到其上死点中。由此，活塞的上死点在工作循环之内出现刚好三次，而活塞的下死点在工作循环之内出现刚好两次。

此外，在刚好两种类型的上死点之间进行区分。类型中的第一种是所谓的上点燃死点(ZOT)，在其范围内将混合物点火。第二种类型是所谓的上充量交换死点(Ladungswechseltotpunkt，有时也称为换气死点)(LWOT)，在其范围内活塞执行排气冲程和进气冲程，并且在此在排气冲程的范围内将由混合物的燃烧产生的废气从燃烧室推出，并且在进气冲程的范围内将新鲜气体、也就是说尤其之前提及的空气吸入到燃烧室中。在此，在工作循环的上文描述的考虑中，上充量交换死点(LWOT)处于在工作循环之内出现的下死点之间，从而活塞的在工作循环之内出现的第一下死点处于上点燃死点(ZOT)与上充量交换死点(LWOT)之间。换言之，在工作循环之内出现的第一下死点紧挨地接着上点燃死点，其中，上充量交换死点紧挨地接着在工作循环之内出现的第一下死点。

因此，活塞的在工作循环之内出现的第二下死点处于上充量交换死点与上点燃死点之间，从而在工作循环之内出现的第二下死点紧挨地或直接地接着上充量交换死点，并且从而在工作循环之内上点燃死点紧挨地或直接地接着在工作循环之内出现的第二下死点。由此，例如在工作循环之内出现的第一上死点(在工作循环的上文描述的考虑的背景面前，工作循环在该第一上死点的情形中开始)是上点燃死点。在工作循环之内出现的第三上死点(在该第三上死点的情形中，工作循环在上文描述的考虑的背景面前结束)同样是上点燃死点，从而活塞的在工作循环之内出现的第二上死点处于上点燃死点之间并且由此是上充量交换死点(LWOT)。

为了现在可实现优选地构造为氢气发动机的燃气发动机的特别有利的运行，根据本发明设置成，至少两个阶段在时间上在所述或一个在工作循环之内发生的第一点燃之前开始和结束。换言之，尤其在上点燃死点的范围内，在工作循环之内引起至少或刚好一个点燃，在其范围内(尤其以所描述的方式)例如产生至少一个点火火花。如果在工作循环之内引起仅或刚好一个点燃，则该刚好一个点燃是在工作循环之内发生的或出现的第一点燃，因为不发生或出现另外的点燃。如果例如在工作循环之内执行多个点燃或在工作循环之内发生多个点燃，其中，这些多个点燃是在时间上彼此相继的并且在此尤其在时间上彼此间隔开，由此在工作循环之内发生的第一点燃是所述多个点燃中的这样的点燃，该点燃在时间上作为在所描述的工作循环之内的首先第一个点燃发生。在此，至少两个或两个阶段在时间上在工作循环之内发生的第一点燃之前开始和结束。

在阶段中的第一阶段期间，例如将第一量或第一子量的气态燃料直接喷入到燃烧室中。在时间上跟随着第一阶段且与第一阶段在时间上间隔开的第二阶段期间，将第二量或第二子量的气态燃料直接喷入到燃烧室中。因为现在两个阶段在第一点燃之前开始和结束，所以使两个子量尤其共同地借助于第一点燃或借助于通过第一点燃引起的燃烧在燃烧室中燃烧。由此，与现有技术相反不设置成，各阶段或各子量执行至少一个自有的分开的点燃和由此燃烧，从而在根据本发明的方法的范围内与现有技术相反地不设置成，相应的子量本身或独立地燃烧。换言之，在根据本发明的方法的范围内并且与现有技术相反不设置成，首先相应独立地使第一子量燃烧并且接着使第二子量燃烧，而是使各子量共同或同时燃烧并且例如共同地通过在工作循环之内发生的第一点燃来点燃。由此，可实现燃气发动机的特别有利的尤其被点火的运行。

各阶段在时间上彼此间隔开这一特征尤其应理解为，在工作循环之内在阶段之间设置有时间段，在该时间段中气态燃料到燃烧室中的喷入或带入停止。由此，第一阶段在第二阶段开始之前结束。

将气态燃料直接喷入到燃烧室中这一特征尤其应理解为，设置有内部的混合物形成或燃气发动机以内部的混合物形成来运行，在其范围内，空气(该空气例如借助于活塞吸入到燃烧室中)在燃烧室之内才与气态燃料混合，而并不是在燃烧室上游例如在燃气发动机的进气道中就已经与气态燃料混合。

本发明尤其基于如下认识：氢气是用于燃烧发动机的唯一的燃料，该氢气不具有碳分子。由此，在氢气燃烧时不产生或(例如由润滑油燃烧引起地)仅产生包括一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物和颗粒的有害物质组的非常少的有害物质排放。由此，根据本发明的方法特别有利地适合用于运行氢气发动机，然而也适合用于运行其他燃气发动机，所述燃气发动机例如以天然气如CNG(压缩天然气)或LPG(液化石油气)来运行。燃气发动机例如作为奥托发动机来运行，从而混合物优选地通过外源点火部来点火。

相比于传统的奥托发动机，其例如借助于化石燃料、也就是说借助于汽油来运行，气态燃料、尤其氢气具有一些可使传统的奥托发动机与以氢气的运行的匹配变困难的物理特性。这些特性之一是氢气相对于液态燃料、例如汽油的低密度。由于低密度，氢气占据燃烧混合物的较高体积份额，该燃烧混合物至少包括空气和气态燃料作为燃料。尤其，氢气在1的燃烧空气比的情况下大致占据混合物的体积的三分之一。燃烧空气比也被称为Lambda(希腊文第十一个字母)(λ)并且(如一般已知的那样)将空气的实际上对于相应的燃烧可用的质量设定到与对于燃料的完全燃烧所需的至少必要的化学计量上的空气质量成比例。换言之，氢气将空气从混合物中排挤出。通过空气由氢气的排挤得出混合物的较低的能量密度，由此(在不采取相应针对措施的情况下)产生也简称为发动机或内燃发动机的燃气发动机的较低的功率密度。如果不采取相应针对措施，与在以传统的燃料、尤其化石燃料的运行的情况下相比，排量相同的发动机在氢气运行的情况下具有显著更低的功率-转矩展开。

一种克服这种仅仅较低的功率密度的可行性方案是使用内部的混合物形成，尤其在包含奥托发动机的其他特点、例如外源点火部、数量调节和混合物压缩的情况下。

令人惊讶地发现，只有当例如与燃烧室相关联的进入阀或与燃烧室相关联的进入阀、尤其所有与燃烧室相关联的进入阀关闭时，才应该开始将气态燃料、尤其氢气直接喷入或喷射到燃烧室中，以便由此可至少几乎完全消除之前所描述的排挤效应。

对于混合物形成可用的时间通过在压缩冲程期间在燃烧室中的压力提高来确定。为了在此例如确保例如也被称为喷射器的喷入装置的有利的临界穿流(借助于该喷入装置将气态燃料直接喷入到燃烧室中)，在喷射器的进入部(Einlass)处的压力应始终超过在排出部(Auslass)处和由此在喷射器的排出侧上的压力的双倍，因为例如在排出部处的或在排出侧上的压力相应于存在于燃烧室中的内压力。经由所提及的进入部例如给喷射器供应气态燃料或将气态燃料导入到喷射器中。经由所提及的排出部例如将气态燃料从喷射器中导出，其中，尤其喷射器将气态燃料经由排出部直接喷入到燃烧室中。通过这种所描述的压力情况可确保：通过喷射器的通流量独立于存在于燃烧室中的压力，由此可实现待喷入到燃烧室中的燃料量的准确配量。待喷入的燃料量也被称为燃料量或喷入量。

然而，由上文描述的边界条件可产生不同的缺点：

-在喷射器处的较高的进入压力和由此引起的储存在压缩气体容器中的气态燃料的受限制的可利用性和由此以氢气驱动的机动车的减少的续航。此外，视结构形式而定，需要较高的力以用于打开和关闭喷射器、尤其喷射器的阀，这意味着对尤其用于使阀运动的尤其电驱动器的高要求，以及对用于操控喷射器的控制电子器件的输出级的高要求。

-喷射器的、尤其喷射器的阀的较大的打开横截面。这意味着较大的待运动的质量和对驱动器的和对控制电子器件的输出级的高要求。技术耗费随着打开横截面而升高。因此，需要较高的开发耗费。后果是较高的成本和较长的开发时间。

-由于直至点燃的较少的可用时间，不一定确保燃料-空气-混合物的充分均匀化。在过于富集的混合物区域中可产生较高的氮氧化物-排放(NO_X排放)，在贫乏的区段中应考虑到被拖延的燃烧和由此减小的效率。

内部的混合物形成的另一个优点在于在燃气发动机的进气道中的逆燃的至少几乎完全的消除。因为氢气例如在进入阀关闭之后才到达燃烧室中，所以混合物在燃烧室中的自发点燃对进气道不产生作用。

一种克服上文描述的缺点的可行性方案是使用一种凸轮轴，带有在下死点、尤其在工作循环之内出现的第二下死点的区域中进入阀的关闭。然而这种凸轮轴又较强地限制了内部的混合物形成的效率，因为在进入时间缩短的情况下出于动态的和机械的原因同样必须减少阀行程。后果是充气系数(Liefergrad)的减小。

上文描述的问题和缺点和目标冲突现在可借助于根据本发明的方法来解决和避免，从而可实现特别高效且由此效率适宜以及排放和燃料消耗少的运行。

尤其，使用带有针对燃烧室的至少几乎最优的填充来设计的控制时间的凸轮轴。此外，例如将在工作循环之内总体上待喷入到燃烧室中的燃料总量划分成两个阶段并且由此划分成两个子量。

在本发明的有利的设计方案中，作为燃气发动机使氢气发动机运行，其中，将氢气用作气态燃料。

另一种实施方式通过以下出众，首先使阶段中的第一阶段开始和结束，接着使在时间上跟随着第一阶段的第二阶段开始和结束。由此，各阶段受限定地在时间上彼此间隔开。

在本发明的另外的设计方案中，燃气发动机具有至少一个活塞，所述活塞以可平移运动的方式容纳在例如构造为气缸的燃烧室中。

在此，已被示出为特别有利的是，使第一阶段在活塞的上充量交换死点之后开始。由此，可例如避免在燃气发动机的进气道中的不期望的逆燃效应，从而可呈现特别有效的且高效的运行。

已被示出为特别有利的是，使第一阶段在紧挨地接着上充量交换死点的下死点之前、也就是说例如在工作循环之内出现的第二下死点之前结束。由此，足够长的时间段可供用于实现有利的混合物形成，尤其直至第一点燃发生。

为了将足够大量的气态燃料、尤其氢气带入到燃烧室中并且由此实现有效且高效的运行以及较高的功率密度，在本发明的另一种实施方式中设置成，(尤其关于工作循环的之前描述的考虑)使第一阶段从在上点燃死点(ZOT)之后的400度曲轴转角(°KW)延伸至在上点燃死点之后的500度曲轴转角。在此，例如构造为曲轴的从动轴的相应的转动位置被称为“度曲轴转角”，如其由通常现有技术已经充分已知的那样。通过相应的转动位置的这种标注可特别有利地使上死点和下死点以及另外的在工作循环之内出现的事件、如例如点燃、阶段、尤其其持续时间、开始和结束以及相应的打开时间点和关闭时间点(在所述打开时间点和关闭时间点例如打开和关闭相应的换气阀、尤其进入阀和排出阀)与从动轴的相应转动位置简单地相关。

在本发明的一种特别有利的实施方式中设置成，使第二阶段在紧挨地接着上充量交换死点的下死点之后开始。由此，可确保在阶段之间的足够的时间间隔，从而可避免不期望的排挤效应或可使其保持得特别低。由此，可以以简单的方式实现较高的功率密度。

此外，有利的是，使第二阶段紧挨地接着紧挨地接着上充量交换死点的下死点。由此，可将足够大的燃料量带入到燃烧室中。

此外被示出为有利的是，借助于之前所提及的喷射器将气态燃料喷入到燃烧室中，其中，优选地使第二阶段在燃烧室中的压缩压力到达或已达到如下值之前结束，所述值处于在喷射器之前、尤其在其进入部处存在的喷入压力的40％至60％、尤其45％至55％、优选地48％至52％的范围内，气态燃料例如以所述喷入压力尤其经由喷射器的进入部导入到喷射器中，和/或借助于喷射器直接喷入到内部空间中。尤其使第二阶段在燃烧室中的压缩压力已到达约为喷入压力的50％的值之前结束。压缩压力应理解为存在于燃烧室中的压力，其中，压缩压力通过压缩冲程引起、也就是说通过如下方式引起：活塞在其压缩冲程的范围内从其下死点沿着其上死点的方向运动并且尤其沿着上点燃死点的方向运动并且在此将混合物压缩。由此，可将足够高的燃料总量喷入到燃烧室中，并且这以特别有利的方式实现，因为第二阶段可足够长地然而不过长地执行。

另一种实施方式通过以下出众，使第一阶段尤其至少主要或完全地在活塞的运动阶段期间发生，在其中，活塞以这种活塞速度沿着其下死点的方向尤其在进入阀打开的情况下运动，使得气态燃料从燃烧室到燃气发动机的进气道中的回流尤其完全停止。由此，可呈现燃气发动机的特别有利且高效的运行。

在本发明的另一种实施方式中设置成，使第一阶段在至少一个与燃烧室相关联的进入阀的打开之后开始，经由所述进入阀至少将空气供应给燃烧室。如果燃烧室例如与多个进入阀相关联，则优选地设置成，使第一阶段在相应地打开至少将空气供应给燃烧室所经由的进入阀或所有进入阀之后开始。

在此，令人惊讶地发现，当第一阶段在一个进入阀或多个进入阀的紧挨地接着打开的关闭之前结束时，能够实现特别有效且有利的运行。

在本发明的另一种特别有利的实施方式中，使第二阶段在一个或多个进入阀关闭之前或随着其关闭开始。由此，可实现特别高的功率密度。进入阀的关闭尤其应理解为如下时间点，进入阀在该时间点尤其完全关闭，也就是说到达其关闭位置。由此，使第二阶段在进入阀关闭之前开始、也就是说在进入阀到达其关闭位置之前开始，并且由此例如在进入阀沿着其关闭位置的方向运动期间开始。备选地，进入阀到达其关闭位置所在的时间点与第二阶段的开始叠合。进入阀尤其从其打开位置过来到达其关闭位置所在的时间点也被称为“进入部关闭”或ES。由此，可设置成，使第二阶段在ES之前开始，或使第二阶段随着ES开始，从而ES与第二阶段的开始叠合。

最后，已被示出为特别有利的是，使气态燃料在喷入时、也就是说在气态燃料尤其从其进入部至其排出部穿流喷射器时，如此穿流喷射器，使得气态燃料在喷入时在喷射器的可由气态燃料穿流的最窄的横截面处具有临界流动。由此，可将气态燃料特别有利地带入到燃烧室中，从而可呈现高效且有效的运行。

在开发活动的范围内尤其令人惊讶地发现，为了实现有效且高效的运行特别有利的是，使第一阶段在活塞或例如构造为气缸的燃烧室的进气冲程继续到如此程度，使得至少以下条件得以满足时开始：

-条件中的第一条件是：尤其经由进入阀或经由进入阀流入到燃烧室中的空气将燃烧室如此程度地冷却，使得排除了流入的燃料的点燃。

-第二条件是：活塞运动以其尤其沿着其下死点的方向且在此尤其沿着在工作循环之内出现的第二下死点的方向运动的速度如此高，使得通过活塞、尤其活塞的底部的抽吸效应不阻碍或仅轻微地阻碍空气流入到燃烧室中并且排除了氢气回流到进气道中。

使第一阶段在第二条件例如由于之前提及的且也被称为活塞速度的速度在上死点的区域中减小而不再被满足时结束。

第二阶段可例如在进入阀物理上关闭时开始。使第二阶段例如在喷入所需要的或所设置的氢气时、也就是说在喷入可预设的或期望的气态燃料总量时结束。应该在气态燃料的存在于气缸中的压力与在喷射器的进入部处且由此在喷射器之前存在的压力的比例超过0.5的值时结束燃料的喷入。

尤其可借助于根据本发明的方法实现以下优点：

-可实现特别高的喷入时间，在其期间可将足够高的气态燃料量喷入到燃烧室中。由此，相对于传统的方法可实现赢取喷入时间。通过喷入时间的这种赢取可例如使存在于喷射器之前的压力和/或喷射器的横截面减小，其中，气态燃料尤其在喷入时流过该横截面。

-可尤其在进气冲程期间将气态燃料至少一部分喷入到涡流的空气流动中。由此，得到燃料-空气-混合物的明显改善的均匀性。

-将燃料喷入划分成两个阶段尤其对于燃气发动机的发动机应用能够实现创造用于优化在每个综合特性曲线中的发动机行为的附加的自由性。在考虑到参数运行安全性、有害物质排放和效率的情况下。

通过借助于两个阶段喷入燃料来设置喷射器的两个工作循环，从而通过工作循环中的第一工作循环引起第一阶段并且通过第二工作循环引起第二阶段。由此可能产生的对喷射器的使用寿命的损害可例如通过如下方式来克服，即，在燃气发动机的至少一个运行区域中、如例如在部分和低负载运行区域中，借助于在工作循环之内的刚好一个阶段将气态燃料带入到燃烧室中，从而在工作循环之内优选地发生刚好一个阶段，在其期间借助于喷射器将气态燃料直接喷入到燃烧室中。在尤其在喷入和进气冲程和/或压缩冲程和时机方面的应用中，此处也可考虑到参数运行安全性、有害物质排放和效率。

本发明的另外的优点、特征和细节由随后对优选的实施例的描述以及借助附图得到。上文在说明书中提及的特征和特征组合以及随后在附图说明中提及的和/或在唯一的附图中单独示出的特征和特征组合不仅可以以相应给出的组合来使用，而且可以以其他组合或单个地使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

附图以唯一的图示出用于说明根据本发明的用于运行优选地构造为氢气发动机的燃气发动机的方法的图表。

具体实施方式

唯一的图示出多个图表10,12,14和16，下面借助这些图表说明一种用于运行燃气发动机的方法。燃气发动机在图中所说明的实施例中构造为氢气发动机，从而燃气发动机尤其在其被点火的运行中借助于作为气态燃料的氢气运行。燃气发动机也被称为内燃发动机、内燃动力机、内燃机或发动机并且具有至少一个尤其构造为气缸的燃烧室，活塞以可平移运动的方式容纳在该燃烧室中。气缸例如通过燃气发动机的发动机壳体形成。至少间接地，燃气发动机的构造为曲轴的从动轴可转动地支承在发动机壳体处，从而曲轴可围绕转动轴线相对于发动机壳体转动。在此，活塞铰接地与连杆连接，该连杆又铰接地与曲轴连接。通过这种铰接联结可将活塞的平移运动转变成曲轴围绕其转动轴线的旋转运动。

气缸关联有多个进入阀和多个排出阀，其中，进入阀和排出阀概括地也被称为换气阀。相应的换气阀可在关闭位置与至少一个打开位置之间尤其平移地运动。在其从关闭位置到打开位置中或从打开位置到关闭位置中的路程上，相应的换气阀实施一个行程，该行程也被称为阀行程。以相应的进入阀的打开开始所在的相应的时间点也被称为进入部打开相应的进入阀到达其关闭位置所在的相应的时间点也被称为进入部关闭(ES)。以相应的排出阀的打开开始所在的相应的时间点也被称为排出部打开/>相应的排出阀到达其关闭位置所在的相应的时间点也被称为排出部关闭(AS)。相应的换气阀例如借助于凸轮轴、尤其借助于相应的凸轮来操纵并且由此从相应的关闭位置运动到相应的打开位置中。由此，例如将复位设备、尤其弹簧张紧，借助于该复位设备可使相应的换气阀又从关闭位置运动返回到打开位置中并且可保持在关闭位置中。

在此，凸轮轴可由从动轴驱动。曲轴以一度的相应转动也被称为度曲轴转角(°KW)。由此，对度曲轴转角的说明表征曲轴以其转动的路程或路段。这些度曲轴转角被绘制在相应的图表10,12,14和16的相应的横坐标18上。因为相应的凸轮轴由曲轴驱动，所以相应的换气阀打开和关闭所在的相应的时间点可与转动位置和曲轴相关，也就是说与度曲轴转角相关。

在此，燃气发动机构造为四冲程发动机，从而相应的工作循环具有四个冲程。这四个冲程是：做功冲程；排气冲程；进气冲程；压缩冲程。此外，工作循环包括曲轴的两个完全的回转(Umdrehung)并且由此包括720度曲轴转角。在此，在相应的横坐标18上绘制有燃气发动机的刚好一个工作循环。

在图表14的纵坐标20上绘制相应的阀行程，其中，绘入到图表14中的曲线22说明相应的排出阀从排出部打开至排出部关闭并且由此从关闭位置到打开位置中并再次返回到关闭位置中的运动。因此，绘入到图表14中的曲线24说明相应的进入阀从进入部打开直至进入部关闭并且由此从关闭位置到打开位置中并再次返回到闭合位置中的运动。曲线22和24也被称为阀升降曲线(Ventilerhebungskurve)，其中，换气阀被打开和关闭所在的相应的时间点概括地也被称为控制时间。

在借助附图说明的方法中，现在这样考虑工作循环，即，在工作循环之内发生的或出现的第一冲程是做功冲程。在工作循环之内发生的或出现的第二冲程是接着做功冲程的排气冲程。第三个在工作循环之内发生的且接着第二冲程或排气冲程的第三冲程是进气冲程。由此，在工作循环之内出现的或发生的第四冲程是压缩冲程，该压缩冲程接着进气冲程。

活塞可在下死点(UT)与上死点(OT)之间平移地在气缸中运动。在工作循环的上文描述的考虑的背景前，在工作循环之内上死点出现刚好三次，其中，下死点出现刚好两次。在此，在两种类型的上死点之间进行区分。类型中的第一种是所谓的上充量交换死点(LWOT)，该上充量交换死点在排气冲程和进气冲程的范围内出现。第二种类型是所谓的上点燃死点(ZOT)，在该上点燃死点的范围内或在该上点燃死点的区域内点燃也被称为混合物的燃料-空气-混合物。该混合物包括作为气态燃料的氢气，借助于其，燃气发动机在其被点火的运行中运行。此外，混合物包括被供应给燃烧室、尤其进入阀的空气。

相应的进入阀关联于进入通道，当相应的进入阀在打开位置中释放分别关联的进入通道时，空气则可经由该进入通道流入到燃烧室中。尤其借助于外源点火部将燃料-空气-混合物点燃并且由此使其燃烧，由此产生燃气发动机的废气。在此，相应的排出阀关联有相应的排出通道。当相应的排出阀释放相应的排出通道时，废气则可经由排出通道从燃烧室流出。废气然后可流入燃气发动机的废气道中。空气例如借助于燃气发动机的进气道被引导至气缸并且尤其被引导到气缸中。在相应的关闭位置中，分别从属的进入通道的相应的进入阀流体地闭锁，其中，相应的排出阀在关闭位置中将分别从属的排出通道流体地闭锁。

借助图表10可识别出，工作循环由于所描述的考虑在上点燃死点中开始和结束，从而活塞的在工作循环之内出现的第一和在工作循环之内出现的第三或最后的上死点是上点燃死点ZOT。因此，在工作循环之内出现的第二上死点是上充量交换死点LWOT，该上充量交换死点处于工作循环的第一上死点与第三上死点之间。在工作循环之内出现的第一下死点UT紧挨地或直接地接着在工作循环之内出现的第一上死点，并且紧挨地或直接先于在工作循环之内出现的第二上死点进行，从而第一下死点处于第一上点燃死点与上充量交换死点之间。在工作循环之内出现的第二下死点紧挨地或直接地接着上充量交换死点并且紧挨地或直接先于上点燃死点进行，从而在工作循环之内出现的第二下死点处于上充量交换死点与上点燃死点之间。相应的下死点紧挨地或直接接着相应的上死点或先于其进行应理解为，在相应的下死点与相应的上死点之间不存在活塞的其他另外的死点。

在其从相应的上死点到相应的下死点中或反过来从相应的下死点到相应的上死点中的路程上，活塞实施一个行程，该行程也被称为活塞行程。在此，在图表10的纵坐标26上绘制活塞行程，从而被绘入到图表10中的曲线28说明在工作循环之内的活塞行程、尤其其走向。

活塞以也被称为活塞速度的速度从相应的上死点运动到相应的下死点中或从相应的下死点运动到相应的上死点中，该速度被绘制在图表12的纵坐标30上。由此，被绘入到图表12中的曲线32说明活塞速度或其在工作循环之内的走向，其中，例如活塞速度以毫米每度曲轴转角的单位给出。借助图表10和12尤其可识别出，在相应的下死点中的以及在相应的上死点中的活塞速度为零。

在用于运行燃气发动机的方法中，在工作循环之内将一定总量的构造为氢气的气态燃料带入到气缸中并且在此尤其借助于喷射器直接喷入到气缸中。该总量现在被划分成刚好两个子量，从而将总量或气态燃料在工作循环之内在至少两个在时间上彼此间隔开的且彼此相继的阶段P1和P2期间直接喷入到气缸中。在第一阶段P1期间，借助于喷射器将子量中的第一子量直接喷入到气缸中。在时间上与第一阶段P1间隔开的且在时间上跟随着第一阶段P1的第二阶段P2期间，借助于喷射器将第二子量直接喷入到气缸中。因为阶段P1和P2在时间上彼此间隔开，在阶段P1和P2之间设置有时间间隔Z。时间间隔Z是如下时间段，在该时间段期间燃料、尤其气态燃料到气缸中的带入停止。

喷射器例如具有阀元件，该阀元件也被称为阀或喷射器阀。阀元件例如可在关闭位置与打开位置之间尤其平移地运动。在关闭位置中，例如阀元件将喷射器的至少一个或多个喷入开口闭锁。在打开位置中，阀元件例如将一个喷入开口或多个喷入开口释放，从而氢气可经由喷入开口直接喷入到燃烧室中。一个或多个喷入开口或者例如布置在排出部处并且由此布置在喷射器的排出侧上，其中，氢气经由排出部从喷射器中被导出。喷射器例如此外具有进入部并且由此具有进入侧，经由该进入部或进入侧，待借助于喷射器直接喷入到气缸中的氢气被导入到喷射器中。在进入部处例如存在尤其氢气的第一压力，其中，第一压力例如是如下喷入压力，氢气以该喷入压力直接被喷入到气缸中。在排出部处存在例如第二压力，该第二压力例如是存在于气缸中的且也被称为气缸内压力的压力。该气缸内压力尤其是压缩压力，该压缩压力例如在压缩冲程期间出现或通过该压缩冲程引起。

在其从关闭位置到打开位置中或反过来的路程上，阀元件例如经历一个路程或实施一个行程，该行程也被称为阀元件行程。该阀元件行程例如被绘制在纵坐标34上，从而被绘入到图表16中的曲线36说明阀元件行程或该阀元件行程在工作循环之内的走向。

所提及的子量在总和下得到如下总量，该总量在工作循环之内被绝对地直接喷入到气缸中。由此，仅或只有该总量尤其在工作循环之内被直接喷入到气缸中。

为了现在实现特别有利的运行，设置有刚好两个子量并且由此设置有刚好两个阶段P1和P2。此外，设置成，这至少两个阶段P1和P2在时间上在工作循环之内发生的第一点燃之前开始和结束。

如果例如在工作循环之内执行或引起刚好一个点燃，在该点燃的范围内将之前提及的混合物点燃并且由此使其燃烧，则之前提及的在工作循环之内发生的第一点燃是该刚好一个点燃。如果例如在工作循环之内执行多个、在时间上彼此间隔开的且彼此相继的点燃，则之前提及的在工作循环之内发生的或出现的第一点燃例如是如下点燃，该点燃由多个点燃作为首先第一个点燃来执行。在点燃的范围内例如借助于尤其构造为火花塞的外源点火设备产生至少一个点火火花，借助于该点火火花将混合物点燃并且由此使其燃烧。

因为阶段P1和P2在第一点燃之前开始和结束，所以各子量不是例如彼此分开的或独立的，而是一起或共同在点燃或通过点燃引起的燃烧的范围内燃烧。由此，可以以简单的方式实现特别高的功率密度。

依据曲线36可特别好地识别出，第一阶段P1首先开始和结束，接着在时间上跟随着第一阶段P1的第二阶段P2开始和结束。在此，第一阶段P1在活塞的上充量交换死点LWOT之后开始。此外，第一阶段P1在紧挨地接着上充量交换死点LWOT的下死点UT之前结束，从而第一阶段P1在时间上在工作循环之内出现的第二下死点之前结束。由此，时间间隔Z在第二下死点之前开始并且延伸直至下死点之后。

已被示出为特别有利的是，(如可由附图并且尤其由图表16识别出的)第一阶段P1从在上点燃死点之后的400度曲轴转角延伸至在上点燃死点之后的500度曲轴转角。由此，例如第一阶段P1在100度曲轴转角上延伸，由此可喷入足够高的燃料量。

第二阶段P2例如在ES之前开始或以其开始并且由此例如在紧挨地接着上充量交换死点LWOT的进入之前关闭或以其关闭。ES这表示，第二阶段P2在工作循环之内出现的第二下死点之后开始。备选地，第二阶段P2的开始可尤其在较高燃料需求的情况下在进入部关闭ES之前开始，尤其当排除了燃料可通过打开的进入阀到达进气道中时。为此，通过直至进入部关闭ES所喷入的燃料量引起的气缸中的压力提高应被限制于低于进气道中的压力的值。这表示，在进入部关闭ES之前可喷入的燃料质量是受限制的。

在此，已被示出为特别有利的是，第二阶段P2紧挨地接着紧挨地接着上充量交换死点LWOT的下死点，从而例如在第二阶段P2之间、尤其在其开始与在工作循环之内出现的第二下死点之间的间隔小于50度曲轴转角、尤其小于20度曲轴转角、尤其小于10度曲轴转角并且优选地小于5度曲轴转角。

此外，已被示出为特别有利的是，使第二阶段P2在气缸中的压缩压力到达如下值之前结束，该值处于在喷射器之前存在的喷入压力的40％至60％、尤其45％至55％的范围内。尤其在压缩压力为喷入压力的大致50％之前使第二阶段P2结束。

在此，第一阶段P1优选地至少主要或完全在活塞的运动阶段期间发生，在该运动阶段中，活塞以这种活塞速度沿着其下死点的方向运动，使得气态燃料从气缸到燃气发动机的进气道中的回流尤其完全停止。

此外，可识别出，第一阶段P1在进入部打开之后并且优选地在排出部关闭之后开始，并且在紧挨地接着进入部打开的进入部关闭之前结束。由此，例如第一阶段P1完全处于进入部打开与进入部关闭之间。

依据曲线22和24可识别出，设置有阀重叠(Ventilüberschneidung)，因为进入部打开处于排出部关闭之前。此外，设置成，第二阶段P2在进入部关闭之后或在进入阀关闭期间开始。在图中说明的实施例中，第二阶段P2在进入部关闭之前开始并且在进入部关闭之后结束。

最后，优选地设置成，气态燃料在喷入时如此穿流喷射器，使得气态燃料在喷入时在喷射器的由气态燃料穿流的最窄的横截面处具有临界流动。只要从进入部至排出部穿流喷射器的氢气的通流(Durchfluss)和由此通流量独立于存在于排出侧上或存在于排出部处的气缸内压力，则这就是有利的，这为此尤其是有利的，是因为在排出部处存在的气缸内压力不可精确已知。最窄的可由氢气穿流的横截面也被称为喷射器的拉瓦尔-横截面。在最窄的横截面处的临界流动尤其应理解为，在最窄的横截面处调整到氢气的声速，该横截面也被称为设计横截面。

第一阶段P1的执行能够实现混合物的特别好的均匀化。时间间隔Z是如下间歇(Pause)，通过该间歇可避免过量的排挤效应。第二阶段P2的执行能够实现将足够大量的氢气带入到气缸中。在此，优选地设置成，在第二阶段P2期间被直接喷入到燃烧室中的第二子量大于在第一阶段P1期间被喷入到燃烧室中的第一子量。第二阶段P2的结束尤其例如通过气缸内压力或通过来自存在于喷射器的进入部处的喷入压力和气缸内压力的压力比来确定，如之前所描述的那样。

附图标记列表

10 图表

12 图表

14 图表

16 图表

18 横坐标

20 纵坐标

22 曲线

24 曲线

26 纵坐标

28 曲线

30 纵坐标

32 曲线

34 纵坐标

36 曲线

排出部打开/>

AS 排出部关闭

进入部打开

ES 进入部关闭

LWOT 上充量交换死点

P1 第一阶段

P2 第二阶段

UT 下死点

Z 间隔

ZOT 上点燃死点。

Claims (12)

1.一种用于运行用于机动车的具有至少一个燃烧室的氢气发动机的方法，在所述方法中，将用于运行所述氢气发动机的作为气态燃料的氢气直接喷入到所述燃烧室中，其中，将所述氢气在所述氢气发动机的工作循环之内在在时间上彼此间隔开的至少两个阶段(P1,P2)期间直接喷入到所述燃烧室中

其中，所述至少两个阶段(P1,P2)在时间上在所述工作循环之内发生的第一点燃之前开始和结束，且其中所述氢气发动机具有至少一个活塞，所述活塞以可平移运动的方式容纳在所述燃烧室中，

其中，使第一阶段(P1)从在所述活塞的上点燃死点(ZOT)之后的400度曲轴转角延伸至在所述上点燃死点(ZOT)之后的500度曲轴转角，

其中，首先使所述阶段(P1,P2)中的第一阶段开始和结束，接着使在时间上跟随着所述第一阶段(P1)的第二阶段(P2)开始和结束，

其中，借助于至少一个喷射器将所述气态燃料喷入到所述燃烧室中，其中，使第二阶段(P2)在所述燃烧室中的压缩压力到达如下值之前结束，所述值处于在所述喷射器之前存在的喷入压力的40％至60％的范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述第一阶段(P1)在所述活塞的上充量交换死点(LWOT)之后开始。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，使所述第一阶段(P1)在所述活塞的紧挨地接着所述上充量交换死点(LOWT)的下死点(UT)之前结束。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使第二阶段(P2)在所述活塞的紧挨地接着所述活塞的所述上充量交换死点(LWOT)的下死点(UT)之后开始。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，使第二阶段(P2)紧挨地接着所述活塞的紧挨地接着所述上充量交换死点(LWOT)的下死点(UT)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，使所述第一阶段(P1)在所述活塞的运动阶段期间发生，在所述运动阶段中，所述活塞以这种活塞速度沿着其下死点(UT)的方向运动，使得所述气态燃料从所述燃烧室到所述氢气发动机的进气道中的回流停止。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，使所述第一阶段(P1)在至少一个与所述燃烧室相关联的进入阀的打开之后开始，经由所述进入阀至少将空气供应给所述燃烧室。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使所述第一阶段(P1)在所述进入阀的紧挨地接着所述打开的关闭(ES)之前结束。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使第二阶段(P2)在所述进入阀的关闭(ES)之前开始或随着所述关闭开始。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，借助于至少一个喷射器将所述气态燃料喷入到所述燃烧室中，其中，所述气态燃料在喷入时如此穿流所述喷射器，使得所述气态燃料在喷入时在所述喷射器的由所述气态燃料穿流的最窄的横截面处具有临界流动。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于至少一个喷射器将所述气态燃料喷入到所述燃烧室中，其中，使第二阶段(P2)在所述燃烧室中的压缩压力到达如下值之前结束，所述值处于在所述喷射器之前存在的喷入压力的45％至55％的范围内。

12.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使所述第一阶段(P1)至少主要地在所述活塞的运动阶段期间发生，在所述运动阶段中，所述活塞以这种活塞速度沿着其下死点(UT)的方向运动，使得所述气态燃料从所述燃烧室到所述氢气发动机的进气道中的回流停止。