[发明专利]用于控制内燃机的方法和装置

说明书

本发明涉及一种用于将气态燃料直接喷射到内燃机的燃烧室(2)中以加热催化器(7)的方法，包括以下步骤：实施气态燃料直接到燃烧室中的主喷射，在主喷射之后、但在点火之前，实施第一后喷射，在点火之后并且优选燃烧室中的燃烧结束之后，实施气态燃料到燃烧室中的第二后喷射。

技术领域

本发明涉及一种用于将气态燃料直接喷入到内燃机的燃烧室中以便加热后面连接的催化器的方法以及一种用于实施该方法的控制单元。

背景技术

最近除了液体燃料外也越来越多地使用气态燃料作为内燃机的燃料。与汽油驱动的内燃机相比，燃气驱动的内燃机（例如使用天然气或液化石油气）是一种有吸引力的解决方案，以便实现节约潜能并且降低CO₂排放。此外也可以实现降低排放方面的潜能。为了达到更好的效率，也越来越多地尝试实现气体直接喷射，其中，气态燃料被直接喷入到内燃机的燃烧室中。在气态燃料、尤其天然气情况下，与汽油或其它液体燃料相比，废气后处理是个问题。尤其当气态燃料具有沼气（CH₄）作为主要成分时，废气后处理比液体燃料的长链碳氢化合物更复杂。原因尤其在于，当前催化器转换率较低，这关系到较高的必要过程温度。尤其在催化器冷的情况下不能确保充分的废气后处理。因此，重要的是，使催化器的温度尽可能快地提升到必要的过程温度。

发明内容

与现有技术相比，提出一种用于将气态燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中以加热催化器的方法，所述方法包括以下步骤：实施气态燃料直接到燃烧室中的主喷射，在主喷射之后、但在点火之前，实施第一后喷射，并且在点火之后并且燃烧室中的燃烧结束之后，实施气态燃料到燃烧室中的第二后喷射。

该方法具有的优点是，能够快速并且高效地加热具有处于预定的阈值温度之下的温度的催化器。由此能够充分降低冷启动时的废气排放。此外，本发明方法使得能够明显提高内燃机的运行平稳性。这尤其在怠速运行中为使用者带来明显优点。这根据本发明由此实现：该方法在第一步骤中实施气态燃料直接向内燃机的燃烧室中的主喷射。在主喷射之后接着进行第一后喷射，其中，第一后喷射的燃料量优选明显小于在主喷射期间喷入的燃料量。在此，第一后喷射在燃烧室中的点火之前进行。在燃烧室中点火之后并且在燃烧结束之后根据本发明进行气态燃料向燃烧室中的第二后喷射。第二后喷射的燃料量也明显低于主喷射的燃料量。通过第二后喷射能够在真正的主燃烧之后再次实现燃烧，使得废气温度显著提高。由此，连接在燃烧室之后的催化器能够快速变热，使得在直接喷射情况下也能显著降低内燃机在冷启动时的排放。因为例如在压缩天然气（CNG）情况下催化器温度必须达到约420°C，以便实施有效的废气净化，这比在汽油情况下高出约120开尔文，因此废气温度应尽可能高。在此当然要注意，出现尽可能低的未燃烧碳氢化合物以及颗粒的未经处理的排放，因为否则这些排放物在催化器还未起作用时会由于低的温度而使排放情况明显恶化。第一后喷射在此产生围绕火花塞的附加涡流并且使该区域中在即将点火时燃料-空气混合物中更富含燃料。由此有利于着火并且使焰心形成更稳定，从而使接着的燃烧更稳定。

在下面给出本发明的优选扩展。

优选在燃烧室上的排气阀打开的情况下实施第二后喷射。在此特别优选，第二后喷射的开始和排气阀打开的开始同步。由此能够在燃烧室中向排气阀方向产生强的充气运动。该充气运动与燃烧室中的高充气温度一起有利于随第二后喷射带入的气态燃料量的氧化。该附加的转化产生废气质量流的较高温度并产生其较高的焓，该焓在内燃机启动后被用于快速加热催化器。优选，第二后喷射和排气阀打开同时开始。

特别优选，第二后喷射在燃烧室中的燃烧结束后直接开始。此时燃烧室中的温度最高，使得通过第二后喷射带入的燃料能够立即着火。在此还避免了直接向燃烧室中的火焰中进行第二后喷射，否则这样会强烈提高颗粒含量和排放。

进一步优选，第一后喷射和第二后喷射时间一样长。进一步优选，在第一后喷射和第二后喷射期间喷入相同大的燃料体积，尤其喷入相同大的气态燃料量。由此尤其能够实现该方法的简单控制。