[发明专利]用于运行发动机的方法和控制装置

说明书

一种用于运行设计为气体发动机或双燃料发动机的发动机的方法，其包括多个气缸（2），其中，为了燃烧来自气体燃料和空气的气体/空气混合物，气体/空气混合物在气缸（2）中使用点火流体点火，其中，根据要遵循的废气排放规定，气体发动机或双燃料发动机或者在具有气体/空气混合物扩散燃烧的第一运行模式中运行或者在具有气体/空气混合物均质燃烧的第二运行模式中运行。

技术领域

本发明涉及用于运行发动机的一种方法和用于实施所述方法的控制装置。

背景技术

所谓的双燃料发动机从拖拉机中已知，其中一方面在液体燃料运行模式中，液体燃料（例如柴油）可以被燃烧，另一方面在气体燃料运行模式中，气体燃料（例如天然气）可以被燃烧。此外，已知作为主要能量载体的气体发动机燃烧气体燃料。下文中，气体燃料以简化形式被描述为“气体”。在双燃料发动机的气体燃料运行模式中和在气体发动机情况下，气体/空气混合物通常被引入发动机的气缸并通过将点火能量引入气缸被点火。在此情况下，点火能量可以（例如但不排他地）以电能的形式或以点火流体的形式被引入气缸。点火流体可以是点火油或柴油燃料。此外，根据扩散燃烧原理运行的气体燃烧方法是已知的。通过这些燃烧方法，没有气体/空气混合物而是纯空气（柴油发动机就是如此）被引入气缸。燃烧气体随后在高压下被喷射进入少量已经过热的点火流体，因此过热并扩散燃烧。由于扩散燃烧方法不会爆震（在最终气体范围内不受控制的反应），相对于可实现的发动机输出的甲烷数是无关紧要的。

对于运行双燃料发动机和气体发动机，越来越多地必须要保持更加严格的废气排放规定。特别地，这也适用于应用在船只上作为驱动单元的双燃料发动机和气体发动机。相应地，已知靠近海岸比在远海上适用于更加严格的排放规定。在航运中适用更加严格的排放规定的这些区域也被描述为排放控制区域（ECAs）。位于排放控制区域之外的区域也被称为非排放控制区域（NECAs）。为了能够特别地在所谓的排放控制区域保持严格的排放规定，船只上越来越多地需要昂贵的废气后处理装置。

因此需要用于运行发动机的方法和用于实施所述方法的控制装置，借助于所述方法和控制装置，即使没有昂贵和复杂的废气后处理，也可以保持可适用的排放规定。

发明内容

由此出发，本发明基于产生用于运行发动机的新型方法和控制装置的目标。

此目标通过根据本发明一个方面的方法实现。根据本发明并根据要保持的废气排放规定，内燃发动机被实施为往复式活塞发动机，或者在具有气体扩散燃烧的第一运行模式中运行，或者在具有气体/空气混合物预混燃烧的第二运行模式中运行。通过本发明，第一次提出根据要保持的废气排放规定，或者在具有气体扩散燃烧的第一运行模式中或者可替代地在具有气体/空气混合物预混燃烧的第二运行模式中运行内燃发动机，所述内燃发动机以气体（存储在容器中的液体或气体）作为主要能量载体运行。

特别地当必须要保持严格的排放规定时，发动机在具有气体/空气混合物预混稀燃燃烧的第二运行模式中运行，从而特别减少氮氧化物的排放。

特别地当必须要保持较不严格的废气排放限制值时，特别在所谓的非排放控制区域，发动机在具有气体扩散燃烧的第一运行模式中运行，从而以尽可能高的效率运行发动机而不受爆震的限制。

在发动机的第一运行模式中，在气体的扩散燃烧期间，点火流体在每个气缸的每个工作冲程中被引入每个气缸，所述点火流体在热气缸充气（空气、残余气体和（如果适用的）AGR）上过热，气体燃料随后被引入此过热点火流体量。优选地，在第一运行模式中的气体扩散燃烧的情况下，点火流体在相应气缸的点火上止点之前被引入相应气缸，随后，气体燃料在点火上止点之前和部分地在相应气缸的点火上止点之后被引入相应气缸。特别地也在气体量波动时，这种具有气体扩散燃烧的该第一运行模式允许气体类似于柴油机原理高效燃烧，而没有爆震趋势。然而会引起相对高的废气排放，特别是高氮氧化物排放，从而当适用较不严格的废气排放限制值时，特别在所谓的非排放控制区域，应用这种运行模式。