CN112368470B - 增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，该方法包括在低负荷范围模式下操作发动机，该低负荷范围模式包括在进气冲程期间将气体燃料(24)和进气空气引入到发动机的气缸(10)的燃烧室(28)中，将废气再循环到气缸(10)的燃烧室中，并将液体燃料(26)引入到气缸的燃烧室中，在燃烧室(28)中压缩包括空气、气体燃料、液体燃料和再循环废气的充量，通过压缩点火在燃烧室中点燃充量，并且当指示发动机的负荷的至少一个变量超过该变量的预定过渡水平时，将发动机的负荷增加到高负荷范围模式，该高负荷范围模式包括在进气冲程期间将气体燃料和进气空气引入到发动机的气缸(10)的燃烧室(28)中，并且将液体燃料的第一部分(26)引入到气缸的燃烧室(28)中，在燃烧室中压缩包括空气、气体燃料和液体燃料的充量，并且将液体燃料的第二部分(26)喷射到燃烧室(28)中以用于启动反应控制的压缩点火。

Description

增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法
技术领域
本发明涉及一种增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，该四冲程内燃发动机利用均质充量压缩点火(HCCI)和反应控制的压缩点火(RCCI)来在发动机中燃烧气体燃料和液体燃料。
背景技术
内燃活塞发动机是用于在固定发电厂以及在海洋船舶中产生电力的已知电源。还已知通过使用气体燃料来操作这种发动机。内燃活塞发动机领域中的环境问题在该领域的发展中具有不断增加的作用。当前的法规和期望的严格要求需要使用精确的控制系统来操作发动机。已知有各种方法来降低内燃发动机中的NOx排放，其中一些涉及废气的处理，一些涉及燃烧过程本身。在内燃发动机的工作期间，形成氮氧化物(NOx)。在发动机中的燃烧过程期间，由于在氧和氮存在下的高温，产生了NOx。因此，减少NOx排放的过程相关方法的目的在于控制燃烧期间温度峰值的形成。然而，显然燃烧情况尤其根据发动机的负荷而变化。
均质充量压缩点火(HCCI)使用压缩到自动燃火点的充分混合的燃料和空气。反应控制的压缩点火(RCCI)利用具有不同反应的两种燃料和多次燃料喷射来控制发动机气缸中的空气-燃料混合物反应。
US2016097338A公开了一种操作压缩点火发动机的方法，该压缩点火发动机使用具有气缸和可在气缸中移动的活塞的发动机。该方法包括通过将第一燃料和空气大致均质地混合而形成可燃混合物，并将该混合物引入到所述至少一个气缸中，以及利用处于压缩冲程的活塞压缩可燃混合物。在压缩冲程期间但在燃烧开始之前，将第二燃料添加到可燃混合物中，从而产生气缸充量，第二燃料比第一燃料更容易自动点火。压缩冲程持续直到燃烧在气缸中第二燃料的浓度和/或混合物的温度最高的那些位置开始。选择气缸充量的温度和/或添加到可燃混合物的第二燃料的量，使得可以实现期望的燃烧持续时间。
US2015315957A公开了一种压缩点火发动机，该压缩点火发动机包括活塞，该活塞具有从其轴向突出的屏障。该屏障至少部分地限定了燃烧室，该燃烧室具有由屏障与第二区域隔开的第一区域。初始燃料充量被供应到燃烧室中，并且随后的燃料充量被供应到第一区域中，随后的燃料充量具有比初始燃料充量更大的反应。压缩燃料充量以引起燃料充量的点燃和燃烧，使得随后的燃料充量在第一区域内燃烧以产生热气体，并且热气体流过屏障以实现初始燃料充量在第二区域内的燃烧。
WO16005426A1公开了一种起动和/或稳定反应控制的压缩点火(RCCI)燃烧系统的方法，该方法包括：在气缸的进气阶段期间确定从发动机进气流入发动机的气缸中的进气氧气(O2)的量，计算要喷射到气缸中以实现化学计量的氧气-燃料比的初级燃料反应物(PFR)和/或次级燃料反应物(SFR)的量，在至少一个气缸的压缩阶段之前或期间将SFR引入到至少一个气缸中，使得SFR和O2在压缩阶段之后产生压缩混合物，将PFR与压缩混合物组合，其中PFR和压缩混合物一经点火就均质地燃烧。
US2016097316A公开了一种用于操作压缩点火发动机的方法，该方法包括：通过将第一燃料和空气大致均质地混合而形成可燃混合物，并将该混合物引入到所述至少一个气缸中；在压缩冲程中利用活塞压缩可燃混合物；在压缩冲程期间但在燃烧开始之前在第二燃料的喷射时间将第二燃料喷射到可燃混合物中；以及继续压缩冲程，直到在所述至少一个气缸中第二燃料的浓度最高和/或混合物的温度最高的那些位置处燃烧开始。监测由燃烧引起的气缸的排放和/或气缸的机械应力，并且如果排放和/或机械应力高于相应的预定阈值，则单独地对于气缸，改变喷射的第二燃料的量和/或正时，和/或改变气缸充量的温度。
US2015285178A，一种反应控制的压缩点火发动机压缩，其点燃再循环废气、空气、低反应燃料和高反应燃料的分层反应充量混合物。在稳定状态工作状况期间，燃烧定相控制包括相对于与稳定速度和负荷相关联的基础EGR率调节废气再循环(EGR)率。当在瞬时状况期间过渡到新的速度和负荷时，燃烧定相控制不利用EGR率控制，但包括对高反应燃料的至少三个喷射顺序的量和正时的调节。
DE 102015212244 A1公开了一种与处理相关的方法，该方法使用三种不同的负荷范围来以不同的方式操作。在高负荷下，空气-燃料混合物具有第一燃料、再循环废气和不同于第一燃料的第二燃料，该空气-燃料混合物被供应到发动机的燃烧室。包括具有第一燃料、再循环废气和至少部分均质化的当前第二燃料的均质燃烧空气-燃料混合物的充量的点火借助于点火装置即火花塞在外部点火。在中等负荷操作中，供应包括第一燃料、再循环废气和第二燃料的燃烧空气-燃料混合物，使用自动点火来点燃燃烧室中的充量。在低负荷模式下，供应具有第一燃料的燃烧空气-燃料混合物，通过启动点火装置在燃烧室中点火。优选地，在第三模式中，实现了利用火花点火的纯汽油燃烧方法。DE 102015212244 A1建议在中等负荷操作中使用均质的充量压缩点火。
本发明的目的是提供一种操作四冲程内燃发动机的方法，其中与现有技术解决方案相比，性能得到了显著提高。
发明内容
根据本发明的实施方式，增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法包括首先在低负荷范围模式操作发动机，所述低负荷范围模式包括以下步骤：
-在所述发动机的进气冲程期间将气体燃料引入到进气空气中，
-在所述进气冲程期间将所述气体燃料和进气空气引入到所述发动机的气缸的燃烧室中，以及
-将废气引导到所述气缸的所述燃烧室中，
-将液体燃料引入到所述气缸的所述燃烧室中，
-在所述燃烧室中压缩包括所述空气、气体燃料、液体燃料和再循环废气的充量，
-通过压缩点火在所述燃烧室中点燃所述充量，以及当指示发动机的负荷的至少一个变量超过所述变量的预定过渡水平时，将所述发动机的所述负荷增加到高负荷范围模式，所述高负荷范围模式包括以下步骤：
-将气体燃料引入到进气空气中，
-在进气冲程期间将所述气体燃料和所述进气空气引入到所述发动机的气缸的燃烧室中，以及
-将液体燃料的第一部分引入到所述气缸的所述燃烧室中，
-在所述燃烧室中压缩包括所述空气、气体燃料和液体燃料的所述充量，
-将液体燃料26的第二部分喷射到所述燃烧室28中，以用于启动反应控制的压缩点火。
在启动之后，通过由压缩点火点燃液体燃料的第二部分来进行反应控制的压缩点火，压缩点火点燃燃烧室中的充量。
操作四冲程内燃发动机包括交替地在低负荷范围模式和高负荷范围模式下操作发动机，其中所述低负荷范围模式包括：
-在所述发动机的进气冲程期间将气体燃料引入到进气空气中，
-在所述进气冲程期间将所述气体燃料和进气空气引入到所述发动机的气缸的燃烧室中，以及
-将废气引导到所述气缸的所述燃烧室中，
-将液体燃料引入到所述气缸的所述燃烧室中，
-在所述燃烧室中压缩包括所述空气、气体燃料、液体燃料和再循环废气的充量，
-通过压缩点火在所述燃烧室中点燃所述充量，
并且其中，所述高负荷范围模式包括：
-将气体燃料引入到进气空气中，
-在进气冲程期间将所述气体燃料和所述进气空气引入到所述发动机的气缸的燃烧室中，以及
-将液体燃料的第一部分引入到所述气缸的所述燃烧室中，
-在所述燃烧室中压缩包括所述空气、气体燃料和液体燃料的所述充量，
-将液体燃料的第二部分喷射到所述燃烧室中，以用于启动反应控制的压缩点火，使得在启动之后，通过由压缩点火点燃液体燃料的第二部分来进行压缩点火，压缩点火点燃燃烧室中的充量。
根据本发明的实施方式，在所述发动机运行期间恒定地或间歇地确定指示发动机的负荷的至少一个变量，并且将指示发动机的负荷的所述变量与所述变量的预定过渡水平对比，并且当指示发动机的负荷的所述至少一个变量小于或等于所述预定过渡水平时，所述发动机在低负荷范围模式下运行，并且当指示发动机的负荷的所述至少一个变量大于所述预定过渡水平时，所述发动机在高负荷范围模式下运行。
根据本发明的实施方式，所述低负荷范围为从0％到预定过渡负荷，并且所述高负荷范围为从所述预定过渡负荷到100％负荷，其中，所述预定过渡负荷在50％至80％负荷之间，更有利地，所述预定过渡负荷百分比在65％至70％负荷之间。
根据本发明的实施方式，在所述低负荷范围运行中，在从450度至670度的曲柄角范围内，将废气从所述气缸的排气通道引导到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度开始并且在压缩冲程的TDC处以720度结束。
根据本发明的实施方式，在所述低负荷范围运行中，废气通过所述气缸的排气端口从所述气缸的排气通道被直接引导到所述气缸的所述燃烧室中。
根据本发明的实施方式，在所述低负荷范围运行中，在从450度至670度的曲柄角范围内，将废气从所述气缸的排气通道引导到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度开始并且在压缩冲程的TDC处以720度结束，并且在所述低负荷范围运行中，废气通过所述气缸的排气端口从所述气缸的排气通道被直接引导到所述气缸的所述燃烧室中。
根据本发明的实施方式，在所述低负荷范围运行中，在从450度至670度的曲柄角范围内，将废气从所述气缸的排气通道引导到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度开始并且在压缩冲程的TDC处以720度结束，并且在所述低负荷范围运行中，通过打开排气端口中的排气阀，废气通过所述气缸的排气端口从所述气缸的排气通道被直接引导到所述气缸的所述燃烧室中。
根据本发明的实施方式，在所述低负荷范围运行中，在从540度CA到640度CA的曲柄角范围内将液体燃料引入到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
根据本发明的实施方式，在所述低负荷范围运行中，在从510度CA到680度CA的曲柄角范围内将液体燃料引入到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
根据本发明的实施方式，在所述低负荷范围运行中，控制所述排气阀开启的正时和/或持续时间、所述充量中的所述气体燃料的量和液体燃料的量，以便通过均质充量压缩点火以在665度CA至720度CA之间的期望曲柄角点燃所述充量，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始，并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
根据本发明的又一实施方式，在所述低负荷范围运行中，控制所述排气阀开启的正时和/或持续时间、所述充量中的所述气体燃料的量和液体燃料的量，以便通过均质充量压缩点火以从665度CA到大于730度CA的期望曲柄角点燃充量，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始，并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
根据本发明的实施方式，包括进入所述燃烧室的液体燃料的所述低负荷范围运行包括在不同曲柄角处的一次或多次单独喷射。
根据本发明的实施方式，在所述高负荷范围运行中，所述液体燃料的所述第一部分在从510度CA到680度CA的曲柄角范围内被引入到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
根据本发明的实施方式，在所述高负荷范围运行中，所述液体燃料的所述第二部分以在665度CA至720度CA之间的曲柄角被引入到所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始，并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
本发明还涉及一种包括指令的计算机可读存储器装置，当所述指令由计算机执行时，所述指令使计算机执行根据本发明的方法。
通过本发明，可以显著地减少特别是NOx排放、未燃烧的氢碳排放，同时与根据现有技术的双燃料发动机相比，发动机性能仍然得到改善。
负荷是施加到发动机的外部限制扭矩。对于发动机以恒定速度工作的情况，负荷扭矩等于发动机产生的驱动扭矩并且与发动机产生的驱动扭矩相反。通过控制空气-气体混合物自点火点来实现均质充量压缩点火(HCCI)，从而调节压缩端温度(通过再循环适当量的废气)和空气-气体混合物反应(通过早期液体燃料喷射)。燃烧定相是基于实时热释放数据在气缸方面闭环控制的，该实时热释放数据是通过调节液体燃料喷射量从来自气缸内压力传感器的曲轴角解析信号计算的。使用一种压缩到自动点火点的充分混合的燃料和空气。
反应控制的压缩点火(RCCI)也利用具有不同反应的两种燃料和多次燃料喷射-至少一次用于预混合包含充量的燃料，一次用于点燃充量。如前所述，一种燃料与另一种燃料相比具有较低的反应。在发动机气缸中形成包括低反应燃料、高反应燃料和空气的均质充量。当气缸中的活塞压缩均质混合物时，可以在通过进一步喷射较高反应燃料来点燃均质混合物的点火之前的时间喷射较高反应燃料。可以以这种方式控制空气-燃料混合物的燃烧以减少NOx和颗粒物质，同时提高发动机燃料经济性。
本专利申请中呈现的本发明的示例性实施方式不应被解释为对所附权利要求的适用性施加限制。动词“包括”在本专利申请中用作开放式限制，其不排除还存在未列举的特征。除非另外明确说明，否则从属权利要求中所述的特征是可相互自由组合的。在所附权利要求中具体阐述了被认为是本发明的特征的新颖特征。
附图说明
下面将参照所附的示例性示意图描述本发明，在附图中
图1示意性地示出了描述根据本发明的实施方式的增加四冲程内燃活塞发动机的负荷的方法的流程图，
图2示意性地示出了根据本发明的实施方式的四冲程内燃发动机的操作模式，
图3示意性地示出了根据本发明的另一实施方式的四冲程内燃发动机的操作模式，
图4示出了根据本发明的实施方式的示例性气体交换阀和液体燃料喷射操作。
具体实施方式
图1示意性地示出了描述增加四冲程内燃活塞发动机的负荷的方法的流程图。在该方法中，首先操作发动机以便控制废气再循环、充量中气体燃料的量和液体燃料的量以及空气以便通过均质充量压缩点火HCCI点燃。当指示发动机的负荷L的至少一个变量超过变量Ltrans的预定过渡水平时，发动机的负荷进入到高负荷范围模式，在该高负荷范围模式中，操作发动机以便启动反应控制的压缩点火RCCI。在发动机运行期间，持续地或间歇地确定指示发动机的负荷L的至少一个变量，并且指示发动机的负荷的变量与变量Ltrans的预定过渡水平对比，并且当指示发动机的负荷的至少一个变量小于或等于预定过渡水平时，发动机使用HCCI运行在低负荷范围模式下，并且当指示发动机的负荷L的至少一个变量大于预定过渡水平时，发动机使用RCCI运行在高负荷范围模式下。
图2和图3示意性地示出了根据本发明的四冲程内燃发动机的操作模式。发动机可包括例如V形或直列构造的多个气缸。图1和图2示出了参照四冲程内燃发动机的气缸10的操作模式的不同阶段。每个气缸10包括气缸套12或发动机缸体中的缸膛。气缸还设有气缸盖14，该气缸盖以压力密封的方式附接到气缸套的端部。气缸盖设有具有入口阀18的至少一个入口端口16。气缸盖还设有具有排气阀22的至少一个排气端口20。还设有与入口端口16连接的气体喷射器，即进气阀24，以及与气缸盖10连接的液体燃料喷射器26，该液体燃料喷射器被构造成将液体燃料直接喷射到气缸10中的燃烧室28中。液体燃料喷射器26是共轨燃料引入系统(未示出)的一部分。入口阀18及其致动或提升机构对于本领域技术人员来说是已知的，而排气阀22设置有致动系统30，该致动系统被构造成打开排气阀以便从燃烧室28排出废气，并打开排气阀以便将来自废气端口20的废气再循环回到燃烧室28，即，在从450度到670度的曲柄角范围内打开。例如，废气阀22致动系统30可以单独地或与气缸10中的活塞32的位置机械同步相结合地以液压方式工作。
根据本发明的实施方式，在发动机运行期间，持续地或间歇地确定指示发动机的负荷的至少一个变量，该负荷可以被理解为发动机的由制造商额定的在其曲轴上产生的最大功率的百分比。将指示发动机的负荷的变量与变量的预定过渡水平对比，基于该对比，决定将发动机设置为在低负荷范围模式或高负荷范围模式下工作。当指示发动机的负荷的至少一个变量小于或等于预定过渡水平时，发动机在低负荷范围模式下运行。相应地，当指示发动机的负荷的变量大于预定过渡水平时，发动机在高负荷范围模式下运行。
根据一个实施方式，指示发动机的负荷的变量可以是例如气缸爆震强度、气缸最大压力、充量压力或点火压力增加速率。
根据本发明的更具体的实施方式，在发动机运行期间，恒定地或间歇地确定发动机的负荷，该负荷是发动机的由制造商额定的在其曲轴上产生的最大功率的百分比。将确定的发动机的实际负荷与预定过渡负荷对比，基于该对比发动机在低负荷范围或高负荷范围下工作。当发动机的实际负荷小于或等于预定过渡负荷时，发动机在低负荷范围模式下运行。相应地，当发动机的实际负荷大于预定过渡负荷时，发动机在高负荷范围模式下运行。
发动机可提供的总负荷范围基本上是发动机的额定功率的0％(在实际情况下大约5％)到100％。预定过渡负荷有利地在50％至80％负荷之间，因此根据本发明，低负荷范围是从0％到预定过渡负荷，高负荷范围是从预定过渡负荷到100％负荷。在一些情况下，预定过渡负荷百分比可以更窄，即在65％至70％负荷之间。
在图2中示意性地示出了低负荷范围操作模式的主要阶段，并且在图3中示意性地示出了高负荷范围操作模式的主要阶段。图4示出在气缸的相关曲柄角范围期间在低负荷操作模式下的阀正时和液体燃料喷射范围的示例。竖直轴线表示曲柄角，竖直轴线表示相对阀开度以及相对燃料引入速率。曲线34示出了在正常排气阶段期间废气阀22的开度或提升，曲线36示出了在正常入口阶段期间入口阀18的开度。曲线38示出了在应用内部废气再循环期间废气阀22的开度，内部指的是穿过气缸10的废气端口20将废气引导回燃烧室。阴影区域38’示出了在应用内部废气再循环期间废气阀22的开度的曲柄角(持续时间)和相对开度(提升)方面的可应用变化或可用范围。阴影区域40示出了用于将液体燃料喷射到气缸的燃烧室28中的可用范围。液体燃料喷射到燃烧室28中包括以在范围40内的不同曲柄角进行的一次或多次单独喷射。可以通过控制每次喷射的持续时间或喷射器的控制指针的打开程度来控制燃料量。
参照图2和图4，低负荷范围操作模式基于使用压缩到自动点火点的充分混合的燃料、再循环的废气和空气的均质充量压缩点火。根据本发明的低负荷范围操作模式包括第一阶段A，其在相关气缸的进气冲程期间实施。在第一阶段，活塞32远离气缸盖14移动，进气阀18打开，排气阀22关闭。气体燃料经由进气阀24被引入到入口端口12中，气体燃料和空气被引入到燃烧室28中。气体燃料与空气混合。在阶段A之后的第二阶段B1基本上发生在活塞32的下止点。在该阶段，排气阀22暂时重新打开，并且废气从气缸10的排气通道20被引导到气缸的燃烧室28中。废气的再循环有利地发生在从450度到670度的曲柄角范围内，其中气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度开始，并且在压缩冲程的TDC处以720度结束。基于指示发动机地负荷的至少一个变量来控制在重新打开期间的阀的提升和重新打开的正时。
根据本发明的有利实施方式，在进气冲程期间，进气阀最迟在510度的曲柄角关闭，废气阀最迟在540度的曲柄角打开，并且废气阀最迟在670度的曲柄角再次关闭。
根据本发明的另一实施方式，在进气冲程期间，进气阀最迟在540度曲柄角关闭。这在图4中由虚线36’表示。废气阀最迟在540度曲柄角重新打开，并且最迟在670度曲柄角再次关闭，以提供废气的内部再循环。
在阶段B1之后或同时开始，阶段B1’被实行。在阶段B1’，液体燃料借助于液体燃料喷射器26经由燃料喷射器26直接被引入到燃烧室28中，在阶段B1’，液体燃料有利地在从540度CA到680度CA的曲柄角范围内被引入到气缸的燃烧室28中，其中气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始，在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。在阶段B1’期间，液体燃料喷射到燃烧室28中包括以不同曲柄角的一次或多次单独喷射。
包括空气、再循环废气、气体燃料和液体燃料的充量如阶段C所示被压缩，直到充量在燃烧室28中通过均质充量压缩点火而被点燃，这由阶段D1所示。
参照图3，高负荷范围操作模式基于反应控制的压缩点火。反应控制的压缩点火使用具有不同反应的两种燃料(气体燃料和液体燃料)和一次或多次燃料喷射，以在使用液体燃料的第二部分点火之前控制空气-燃料混合物。气体燃料和液体燃料的混合物。
液体燃料，例如柴油燃料、轻质燃料油、船用柴油等，其反应大于气体燃料，例如天然气、甲烷、丙烷、甲醇等。包括气体燃料和液体燃料的充量的点火最终通过液体燃料的压缩点火来实现。
根据本发明的高负荷范围操作模式包括第一阶段A，该第一阶段A在相关气缸的进气冲程期间实施。在第一阶段，活塞32远离气缸盖14移动，进气阀18打开，排气阀22关闭。气体燃料经由进气阀24被引入到入口端口12中，气体燃料和空气被引入到燃烧室28中。气体燃料与空气混合。在阶段A之后的第二阶段B2基本上发生在活塞32的下止点处。在阶段B2中，液体燃料的第一部分借助于液体燃料喷射器26经由燃料喷射器26被直接引入到燃烧室28中。在阶段B2期间，液体燃料以一次或多次单独的喷射在不同的曲柄角喷射到燃烧室28中。在阶段B2中，液体燃料在从510度CA到680度CA的曲柄角范围内被有利地引入到气缸的燃烧室28中，其中气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始，并在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。包括空气、气体燃料和液体燃料的充量如阶段C所示被压缩，直到在从665度CA到720度CA的曲柄角范围内通过将液体燃料的第二部分喷射到气缸10的燃烧室28中而点燃充量的点，这由阶段D2所示。
预定过渡负荷针对每种情况单独地定义。根据本发明的实施方式，预定过渡负荷或指示发动机的负荷的变量的预定过渡水平可以是在发动机运行期间通过监测发动机的每个气缸中的燃烧参数(有利地至少爆震水平)而确定的变量。因此，当爆震水平或最大点火压力超过设定的爆震极限水平时，发动机从低负荷范围模式转换到高负荷范围模式。
尽管本发明在此已经通过示例的方式结合目前被认为是最优选的实施方式进行了描述，但是应当理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是旨在覆盖其特征的各种组合或修改，以及包括在如所附权利要求中限定的本发明的范围内的若干其它应用。当这种组合在技术上可行时，结合上述任何实施方式提到的细节可以结合另一个实施方式使用。

Claims (13)

1.一种增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，所述方法包括在低负荷范围模式下操作所述发动机，所述低负荷范围模式包括以下步骤：
-在所述发动机的进气冲程期间将气体燃料(24)引入到进气空气中，
-在所述进气冲程期间将所述气体燃料(24)和进气空气引入到所述发动机的气缸(10)的燃烧室(28)中，以及
-将废气引导到所述气缸(10)的所述燃烧室中，
-将液体燃料(26)引入到所述气缸的所述燃烧室中，
-在所述燃烧室(28)中压缩包括所述空气、气体燃料、液体燃料和再循环废气的充量，
-通过压缩点火在所述燃烧室中点燃所述充量，
以及当指示发动机的负荷的至少一个变量超过所述变量的预定过渡水平时，将所述发动机的所述负荷增加到高负荷范围模式，所述高负荷范围模式包括以下步骤：
-将气体燃料(24)引入到所述进气空气中，
-在进气冲程期间将所述气体燃料和所述进气空气引入到所述发动机的气缸(10)的燃烧室(28)中，以及
-将液体燃料(26)的第一部分引入到所述气缸的所述燃烧室(28)中，
-在所述燃烧室中压缩包括所述空气、气体燃料和液体燃料的所述充量，
-将液体燃料(26)的第二部分喷射到所述燃烧室(28)中，以用于启动反应控制的压缩点火。
2.根据权利要求1所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，在所述发动机运行期间恒定地或间歇地确定指示发动机的负荷的至少一个变量，并且将指示发动机的负荷的所述变量与所述变量的预定过渡水平对比，并且当指示发动机的负荷的所述至少一个变量小于或等于所述预定过渡水平时，所述发动机在低负荷范围模式下运行，并且当指示发动机的负荷的所述至少一个变量大于所述预定过渡水平时，所述发动机在高负荷范围模式下运行。
3.根据权利要求1所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，所述低负荷范围为从0％到预定过渡负荷，并且所述高负荷范围为从所述预定过渡负荷到100％负荷，其中，所述预定过渡负荷在50％至80％负荷之间。
4.根据权利要求3所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，所述预定过渡负荷百分比在65％至70％负荷之间。
5.根据权利要求1所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，在所述低负荷范围运行中，在从450度至670度的曲柄角范围内，将废气从所述气缸的排气通道引导到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度开始并且在压缩冲程的TDC处以720度结束。
6.根据权利要求1或5所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，在所述低负荷范围运行中，废气通过所述气缸的排气端口从所述气缸的排气通道被直接引导到所述气缸的所述燃烧室中。
7.根据权利要求6所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，通过打开所述排气端口中的排气阀，将废气从所述气缸的排气通道引导到所述气缸的所述燃烧室中。
8.根据权利要求1或5所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，在所述低负荷范围运行中，在从510度CA到680度CA的曲柄角范围内将液体燃料引入到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
9.根据权利要求7所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，在所述低负荷范围运行中，控制所述排气阀开启的正时和/或持续时间、所述充量中的所述气体燃料的量和液体燃料的量，以便通过均质充量压缩点火以在665度CA至720度CA之间的期望曲柄角点燃所述充量，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始，并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
10.根据权利要求1所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，包括进入所述燃烧室的液体燃料的所述低负荷范围运行包括在不同曲柄角处的一次或多次单独喷射。
11.根据权利要求1所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，在所述高负荷范围运行中，所述液体燃料的所述第一部分在从510度CA到680度CA的曲柄角范围内被引入到所述气缸的所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
12.根据权利要求1或11所述的增加四冲程内燃发动机中的负荷的方法，其特征在于，在所述高负荷范围运行中，所述液体燃料的所述第二部分以在665度CA至720度CA之间的曲柄角被引入到所述燃烧室中，其中，所述气缸的一个循环在膨胀冲程的TDC处以0度CA开始，并且在压缩冲程的TDC处以720度CA结束。
13.一种包括指令的计算机可读存储器装置，所述指令在由计算机执行时使所述计算机执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
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