[发明专利]外部点火式内燃机以及用于运行这种内燃机的方法

说明书

本发明涉及一种外部点火式内燃机，其至少具有第一燃烧室和第二燃烧室，在所述燃烧室中能够燃烧燃料/空气混合物，其中，在燃烧室上设置有废气设备并且燃料/空气混合物燃烧的废气首先流过废气歧管并且紧接着流过废气设备中的废气净化设备，其中，废气设备的从第一燃烧室至废气净化设备的第一区段比废气设备的从第二燃烧室至废气净化设备的第二区段得到更良好的冷却，并且第一燃烧室能够借助贫燃(λ＞1)的燃料/空气混合物运行并且第二燃烧室能够借助富燃(λ＜1)的燃料/空气混合物运行，其中，整体的废气λ在进入到废气净化设备中时为化学计量空燃比(λ＝1)。通过根据本发明的方法能够以有利的方式降低废气温度以用于构件保护以及用于功率提升。

技术领域

本发明涉及一种外部点火式内燃机以及一种用于运行这种内燃机的方法。

背景技术

关于技术领域例如可参阅德国公开文献DE 10 2008 047 722 A1。从其中已知一种用于运行废气净化设备的方法，该废气净化设备设置在用于机动车辆的可贫燃运行的内燃机、尤其是奥托(Otto)内燃机上。内燃机的废气在废气净化设备中首先流经氮氧化物储存式催化转换器并且进一步流经SCR催化转换器，其中，废气具有与当前的内燃机运行状态有关的废气温度并且除了其它物质外也含有被视为有害物质的氮氧化物。如果内燃机的运行状态产生高于特定温度的废气温度并且在贫燃运行状态期间在SCR催化转换器上游向废气输送还原剂，则内燃机借助贫燃的空气/燃料混合物(λ1)运行。如果内燃机的运行状态产生低于特定温度的废气温度，则内燃机借助具有化学计量空燃比的空气/燃料混合物(λ＝1)运行。通过根据本发明的方法解决了在由于冷启动后长时间均匀运行而增加的燃料消耗与由于SCR系统未运行就绪而导致的氮氧化物(NO_x)穿透之间的目标冲突。

数十年来，为了遵守废气法规而使用废气催化转换器，以将内燃机的未处理排放物中的有害物质通过化学后反应降低到最低限度。为了提高内燃机的功率密度，废气涡轮增压器近年来成为内燃机领域内的最新技术。由于不仅催化转换器的催化涂层、而且其载体材料以及废气涡轮增压器的涡轮仅允许加载直至一定的温度，因此内燃机的最高废气温度被限制于该温度。此外，由于废气温度水平与内燃机的功率密度成正比，因此内燃机的功率密度受到对于废气涡轮增压器和催化转换器的最大允许温度的限制。

原则上，废气涡轮增压器的涡轮上游的最大允许温度高于催化转换器的最大允许温度，因为涡轮在废气的流动方向上设置在催化转换器的上游。同时，涡轮从废气质量流中吸出焓，以便由此经由压缩机压缩增压空气，由此，其在增压运行中更进一步增加涡轮上游的温度与催化转换器上游的温度之间的温差。

基于通过上述构件对废气温度的限制与内燃机的功率密度之间的关联，已存在用于内燃机的多种工艺和运行策略以降低废气温度并且由此提高内燃机的功率密度。所述可能性中的两种可能性是本领域技术人员已知的所谓的米勒(Miller)策略和冷却式废气歧管，所述冷却式废气歧管尤其是也能够在内燃机的气缸盖中实施。在这种情况下称之为气缸盖集成式歧管(ZIK)。冷却式废气歧管只能在换气出口阀的下游降低废气温度并且经此降低废气温度的整体水平，而米勒策略在燃烧室内就已起作用。通过更低的过程温度降低内燃机的爆震倾向，由此能够将所谓的燃烧重点位置提前。燃烧过程在这种情况下变得更优化并且由此同样降低废气温度。

传统的(混合物)加浓(在所述加浓的情况下注入比当前的内燃机运行点所需更多的燃料量并且由此有助于冷却)、以及稀释(即注入高于当前所需的空气量)同样也是降低废气温度的措施。

上述的加浓(λ＜1)(是迄今最新的技术)基于未来的排放要求将不再使用。由此在内燃机的功率密度方面产生高损失。同样地，所述稀释(λ＞1)基于更高的NO_x排放量也对废气后处理系统提出了更高的要求并且因此与高成本相关联。