內(nèi)燃機(jī)和用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的特征的內(nèi)燃機(jī)以及一種根據(jù)權(quán)利要求9的前序部分的特征的用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]存在內(nèi)燃機(jī)的一系列使用，其中，這些內(nèi)燃機(jī)利用燃料來運(yùn)行，所述燃料具有相對低的熱值和此外局部強(qiáng)烈變化的熱值。將燃?xì)獍l(fā)動機(jī)作為具體的實(shí)例，該燃?xì)獍l(fā)動機(jī)利用所謂的低BTU燃?xì)鈦磉\(yùn)行，所述低BTU燃?xì)饫缭醋悦旱V。因?yàn)樵摰虰TU燃?xì)?BTU:英國熱量單位)不僅具有低的熱值，而且具有強(qiáng)烈變化的熱值，所以給該可燃?xì)怏w摻入穩(wěn)定氣體是現(xiàn)有技術(shù)，當(dāng)可燃?xì)怏w暫時具有很低的熱值時，所述穩(wěn)定氣體也確保了燃燒。這例如在申請人的產(chǎn)品系列(Baureihe) 6，型號(Model) 620 E51中得以實(shí)現(xiàn)。
[0003]在此，所述摻入如此進(jìn)行，使得正好仍滿足這種確保燃燒的條件。在此應(yīng)當(dāng)節(jié)約使用穩(wěn)定氣體，因?yàn)樗龇€(wěn)定氣體必須得購買并且由于其更好的可燃性而大都比可燃?xì)怏w更為昂貴。
[0004]在此，優(yōu)選將包含氫氣和/或包含甲烷的氣體、例如純氫氣或者純甲烷以及天然氣或者煤氣用作穩(wěn)定氣體。但是原則上可以將能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的持久運(yùn)行的各種氣體用作穩(wěn)定氣體。
[0005]從上述的盡可能少地使用穩(wěn)定氣體的追求中得出另一種研發(fā)方案。已知的是，在輸入內(nèi)燃機(jī)之前持續(xù)測量可燃?xì)怏w的組成，并且從中確定恰好當(dāng)前的熱值。當(dāng)可燃?xì)怏w剛好具有特別小的熱值時，可以按這種方式有針對性地輸入更多的穩(wěn)定氣體。在此不利的是，用于分析可燃?xì)怏w所必需的測量儀器、例如氣相色譜儀或者質(zhì)譜儀的成本相當(dāng)高。這些分析方法是相對遲緩的，從而在可燃?xì)怏w的熱值快速變化時，不可能精確按照要求地?fù)饺敕€(wěn)定氣體。此外，它們是昂貴的并且存在提高的失效風(fēng)險，從而又必須回到開頭所述的恒定摻入穩(wěn)定氣體的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種內(nèi)燃機(jī)以及一種用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法，其中，在燃燒具有可變的和/或過低的熱值的可燃?xì)怏w時能夠?qū)崿F(xiàn)安全的運(yùn)行以及穩(wěn)定氣體的高效的使用。
[0007]該任務(wù)通過一種具有權(quán)利要求1的特征的內(nèi)燃機(jī)以及通過一種具有權(quán)利要求9的特征的方法來解決。
[0008]這通過以下方式來進(jìn)行:依據(jù)所述至少一個發(fā)動機(jī)參量控制或調(diào)節(jié)向所述至少一個燃燒室輸入的穩(wěn)定氣體的量。
[0009]因此，本發(fā)明基于如下認(rèn)識:在很多情況下已經(jīng)在內(nèi)燃機(jī)上存在的傳感器能夠用于檢測燃燒的品質(zhì)。因此，本發(fā)明允許，在用于測量元件的耗費(fèi)基本保持不變的情況下，高效且目標(biāo)明確地使用穩(wěn)定氣體。
[0010]同樣在相反的情況下(在該情況下可燃?xì)怏w具有對于所述內(nèi)燃機(jī)來說過高的熱值)可以借助于穩(wěn)定氣體來確保穩(wěn)定運(yùn)行。通過在此使用具有較低熱值的穩(wěn)定氣體可以實(shí)現(xiàn)的是，在燃燒室中始終存在具有對內(nèi)燃機(jī)來說可接受的熱值的氣體混合物。
[0011]此外，當(dāng)可燃?xì)怏w的其它參數(shù)對于現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)來說不合適時，也可以根據(jù)本發(fā)明使用穩(wěn)定氣體。在此，一個重要的實(shí)例是火焰?zhèn)鞑ニ俣?。也就是說，如果存在具有過低(過高)的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊目扇細(xì)怏w，那么就可以將具有較高(較低)的火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊姆€(wěn)定氣體摻入，以便總體上為內(nèi)燃機(jī)提供具有恰當(dāng)?shù)幕鹧鎮(zhèn)鞑ニ俣鹊幕旌衔铩?br>[0012]如果可燃?xì)怏w的多個參數(shù)對于內(nèi)燃機(jī)來說都不合適，那么當(dāng)然也可以使用多種不同的穩(wěn)定氣體，以便適配待燃燒的氣體。
[0013]所有參照現(xiàn)有技術(shù)所討論的對同類型的內(nèi)燃機(jī)或者同類型的方法的可能的使用也可以在根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)或方法中考慮。
[0014]本發(fā)明的其它有利的實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中限定。
[0015]優(yōu)選地，本發(fā)明可以用在具有8、10、12、16、18、20、22或者24個氣缸的燃?xì)獍l(fā)動機(jī)中。
[0016]優(yōu)選地，本發(fā)明用在特別是外源點(diǎn)火的固定式內(nèi)燃機(jī)中，所述內(nèi)燃機(jī)優(yōu)選與用于發(fā)電的發(fā)電機(jī)耦聯(lián)或者用于直接驅(qū)動機(jī)器、特別是栗和壓縮機(jī)。
[0017]向所述至少一個燃燒室輸入的穩(wěn)定氣體、可燃?xì)怏w或者空氣的量優(yōu)選可以理解為氣體的物質(zhì)量。原則上，例如可以將根據(jù)基于質(zhì)量的量概念的參量用于控制或調(diào)節(jié)。但是，例如也可以將各氣體的量經(jīng)由它們的化學(xué)能量含量來給出。
[0018]可以優(yōu)選這樣一種實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，設(shè)有λ探測器用以測量λ值(過量空氣系數(shù))作為發(fā)動機(jī)參量，所述λ探測器與控制或調(diào)節(jié)裝置連接。λ探測器優(yōu)選可以設(shè)置在排氣歧管中。于是，在控制或調(diào)節(jié)穩(wěn)定氣體的輸入時可以使用所測量的λ值。
[0019]在輸入管中，λ值同樣可以經(jīng)由測量氧含量來確定并且被提供給發(fā)動機(jī)調(diào)節(jié)器。
[0020]備選地或附加地，λ值可以借助于氧氣傳感器來確定，因?yàn)閺难鯕鈧鞲衅鞯臏y量值中可以推斷出λ值。當(dāng)然也可以使用其測量值允許確定λ值的其它傳感器?？闪信e一氧化碳探測器作為實(shí)例。
[0021 ] 此外，可以優(yōu)選這樣一種實(shí)施方式，在該實(shí)施方式中，設(shè)有至少一個傳感器用以測量在燃燒期間位于所述至少一個燃燒室中的由可燃?xì)怏w、穩(wěn)定氣體和空氣形成的混合物的至少一個壓力作為發(fā)動機(jī)參量，所述至少一個傳感器與控制或調(diào)節(jié)裝置連接。從如此檢測的氣缸壓力中能夠計算時間參量，該時間參量表征在所述至少一個燃燒室中的氣體的燃燒速度。在控制或調(diào)節(jié)穩(wěn)定氣體時也可以按有利的方式考慮這樣的時間參量。
[0022]在本公開文件中提到壓力傳感器的任何地方同樣可想到使用
[0023]——離子流傳感器或者
[0024]一一用于檢測在所述至少一個燃燒室中的溫度的傳感器。
[0025]利用這些傳感器的測量值同樣能夠推斷出特征性的燃燒曲線。
[0026]在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，為每個燃燒室設(shè)置恰好一個傳感器、特別是壓力傳感器。以這種方式能夠?yàn)槊總€燃燒室計算單獨(dú)的時間參量。在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中可以規(guī)定，經(jīng)由這些單獨(dú)的時間參量求取平均值或者計算單獨(dú)時間參量的中值，以便改善要計算的時間參量的精確性。但是也可想到，單獨(dú)控制或調(diào)節(jié)用于每個燃燒室的穩(wěn)定氣體的摻入。
[0027]在確定時間參量和/或單獨(dú)時間參量時可以動用所謂的“已燃質(zhì)量分?jǐn)?shù)”(MFB)。對于MFB的定義參考在海伍德的專業(yè)著作《內(nèi)燃機(jī)原理(Internal Combust1n EngineFundamentals)))(麥格勞.希爾，1988)的章節(jié)9.1和9.2、特別是9.2.1和9.2.2。可將MFB達(dá)到其最大值的被定義的份額時的時刻用作時間參量和/或單獨(dú)時間參量。該份額的對于本發(fā)明來說優(yōu)選的值在30%至80%之間、特別是在40%至65%之間并且特別優(yōu)選是50%。以這種方式所產(chǎn)生的時間參量和/或單獨(dú)時間參量稱為MFB50 (在份額為50%的情況下；在其它選擇的份額的情況下相似)。
[0028]所述份額也可以在0%至10%之間。那么時間參量和/或單獨(dú)時間參量稱為點(diǎn)火延遲。對于點(diǎn)火延遲的定義參考在海伍德的專業(yè)著作《內(nèi)燃機(jī)原理(Internal Combust1nEngine Fundamentals)))(麥格勞.希爾，1988)的章節(jié) 9.2.3。
[0029]在本發(fā)明的一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中可以規(guī)定，在燃燒期間，借助于所述至少一個壓力傳感器測量在所述至少一個燃燒室中的壓力曲線并且將其用于計算時間參量。這優(yōu)選可以通過經(jīng)由所述至少一個壓力傳感器來測量多個壓力值來進(jìn)行。每次燃燒由所述至少一個壓力傳感器提供的壓力值越多、也就是說所測量的壓力曲線的時間分辨率越高，就可以越精確地計算從中所確定的時間參量。
[0030]這尤其適用于該實(shí)施方案的下述的進(jìn)一步擴(kuò)展方案?？梢砸?guī)定，將熱曲線作為壓力曲線和拖曳壓力曲線的差來計算，以及將累積的熱曲線作為熱曲線的積分來計算，并且將累積的熱曲線用于計算時間參量。拖曳壓力可理解為，在沒有燃燒的情況下燃燒室中的壓力的曲線。例如在活塞-氣缸單元的情況下，在拖曳運(yùn)行中，即使不發(fā)生燃燒，壓力也周期性地變化。拖曳壓力曲線可以實(shí)驗(yàn)地、利用仿真或者通過解析計算來確定。通過該實(shí)施方式可以檢測在燃燒室中的精確的燃燒曲線。
[0031 ] 在MFB基礎(chǔ)上的時間參量或者單獨(dú)時間參量可以從熱曲線中以如下方式簡單地