[发明专利]用于操作内燃机的方法和相关的内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于操作根据权利要求1的前序部分的内燃机的方法，以及根据权利要求12的前序部分的内燃机。

背景技术

文献US 6 688 280 B2说明了一种用于减少在内燃机点火操作期间生成的氮的氧化物的方法。这里，在气缸处的进气门的打开升程运动被延迟，使得在压缩冲程期间进气门仍然处于开放位置并且已经进入燃料室内的燃烧空气的一部分能够经由打开的进气门再次流回至被连接在上游的空气收集器。这样，燃烧室的内部压力与燃烧室温度都被降低，这对于氮的氧化物的生成具有有利的作用。

氮的氧化物排放也可以借助于排气再循环来减少。在例如DE 197 34494 C1中说明的这种方法中，在内燃机部分负荷工况下，排气质量流量的一部分通过再循环管路从排气系统进入进气管道，在该进气管道中排气与被吸入的燃烧空气混合。然而，在这种排气再循环中存在如下问题，即，随着再循环比率的增加，特别是位于再循环管路内的排气热交换器发生污染或积碳的危险增加，结果对内燃机的热效率产生不利的影响，并且内燃机的功率和排气性能都受到不利的影响。

发明内容

从所述现有技术出发，本发明所基于的目的是，以简单可行的措施，并且在不损害内燃机或内燃机部件的使用寿命的情况下降低排气的排放。

根据本发明，所述目的通过具有权利要求1的特征的方法，以及具有权利要求12的特征的内燃机实现。从属权利要求限定了合适的改进。

内燃机的进气门是可变的设计，以便进气门的升程曲线能够根据当前的边界条件相应地改变。根据本发明，在内燃机部分负荷工况下，规定进气门关闭时刻以及燃料喷入燃烧室的喷射时刻根据气缸内部温度可变地调节。这提供了(闭环)温控燃烧，其中气缸内部温度作为控制变量。这确保了在部分负荷工况下在燃烧室中建立最优温度，由此特别使NOx排放物减少。对于柴油机，能够以高精度设定自行发火所需要的内部温度和内部压力。

在进气门通过下止点后延迟关闭过程中，在压缩冲程中燃烧室的内容物仍然与进气管道流体连接，由此压力降低并且温度也随之降低。燃烧室的内容物通过打开的进气门再次部分地返回至进气管道中。

即使在进气门提前关闭的情况下-即关闭时刻在到达下止点之前-由于燃烧室被填充的程度降低，所以导致内部压力和内部温度降低。

在两种情况下，即进气门在下止点之前关闭的情况与进气门在下止点之后关闭的情况，均能够对气缸内部温度的(闭环)控制进行有效的调节。进气门关闭时刻的移动特别是在内燃机的中度部分负荷范围内执行，在该负荷范围内并不需要最大的燃烧室填充度。由于空气组分略微减少，所以可以设定略浓的空气/燃料混合物，这进一步促进了NOx的减少。

根据本发明的方法的另一个优点在于，在部分负荷工况下，燃烧室中的空气/燃料混合物具有比较均匀的分布，这是因为进气门关闭时刻的移动使得在燃烧室内产生了额外的涡流，该额外的涡流确保了在燃烧室内更好的混合。在通过下止点后延迟关闭的情况下，还有更多的时间可用来进行混合。

其中进气门的关闭时刻可以被改变的角度范围适当地约位于下止点前60°与下止点后120°之间。相对于传统的、固定的关闭曲线，这将得到大约180°的整个角度范围，在该角度范围内关闭曲线可以为实现均匀混合和减少NOx的目的而改变。

为了有助于均匀化，可以通过每个气缸的多个喷嘴将燃料分布到燃烧室内，以便在燃烧室中获得均匀的分布。

在一个优选的改进中，每个气缸至少配有两个进气门，其中在部分负荷工况下可对两个具有移动的关闭时刻的进气门进行同步和不同步的致动。例如，每一气缸的进气门可在越过下止点后保持开放，但是具有不同的关闭时刻。

根据本发明的另一方面在于实现了所谓的内部排气再循环，其中排气从排气系统经由气缸直接再循环返回进气管道中。例如，这通过在相位重叠期间气缸上的排气门与进气门同时保持开放来实现。

在根据本发明的内燃机中，在部分负荷工况下，进气门由调节-控制(闭环和开环控制)单元的致动信号可变地调节，其中进气门的关闭时刻与燃料喷射时刻根据气缸内部温度确定。相反地，在全负荷工况以及适当地较低部分负荷工况下，优选地转变为固定地预先规定的进气门关闭曲线，根据该曲线进气门在下止点关闭。然而，如果合适的话，在全负荷工况和较低部分负荷工况下，也可以对进气门升程曲线进行可变地调整。