CN105121818A - 用于识别燃料混合物的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于根据λ值变化识别燃料种类或由多个燃料种类组成的燃料混合物以便运行内燃机的方法，该内燃机能以不同的燃料种类或燃料混合物运行，其中，燃烧室包括与第一进气管连接的第一进气口，第一进气管中布置有第一喷射阀，燃烧室包括与第二进气管连接的第二进气口，第二进气管中布置有第二喷射阀，在正常运行时喷射一预定燃料量并且该预定燃料量由通过第一喷射阀喷射的第一燃料量和通过第二喷射阀喷射的第二燃料量组成，其中，第一喷射阀在第一方法步骤中保持关闭并且在第二方法步骤中第一喷射阀又打开，在第二方法步骤中通过第一喷射口喷入第一测试燃料量并且通过第二喷射口喷入第二测试燃料量，第一测试燃料量和第二测试燃料量组成所述预定燃料量。

Description

用于识别燃料混合物的方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的内燃机。
背景技术
这种内燃机是普遍已知的并且通过在进气冲程期间向燃烧室导送空气-燃料混合物的方式来运行。为了产生空气-燃料混合物，喷射阀将预定量的燃料喷射到进气管中并且雾化，该进气管通过进气口与燃烧室连接。在此，布置在该进气管中的节气门决定向燃烧室方向吸入多大的新鲜空气量。随着节气门的打开在进气管中引起压力提升，由此，喷入的燃料的汽化倾向减小。与例如由喷射阀喷射到进气管壁上的燃料一起，燃料也由于减小的汽化倾向而在节气门打开时积聚在进气管壁上。在节气门关闭的情况下进气管中的压力下降，汽化倾向上升并且积聚在壁上的燃料向进气管中蒸发，由此，空气-燃料混合物变浓。在这两种情况中，导送给燃烧室的燃料量或者说实际燃料量与预设燃料量或者说额定燃料量不同。
因此，普遍已知，这样协调喷射到进气管中的预设燃料量，使得例如由于燃料在所述壁上的积聚或者积沉而产生的燃料损耗或者附加量被补偿。不进行适配或者进行错误的适配会产生如下危险：燃烧室中的空气-燃料混合物变浓或变稀。在这些情况下则可能发生功率下降直到燃烧断火。相对地，如果在喷射燃料时考虑燃料的该损耗量或者附加量并且使喷入的燃料量适配，则存在保证内燃机低排放地并且稳定地运行的可能性。
此外已知这种内燃机：它们能够以一种燃料混合物运行，其中，该燃料混合物包括多个燃料种类；或者以多个可能的燃料种类中的一种运行。尤其已知这样的内燃机：针对它们设置有一种燃料混合物，其以不同的混合比例由汽油和酒精、尤其乙醇和甲醇组成。这些内燃机还被以弹性燃料内燃机(FlexFuel-Brennkraftmaschine)已知并且在内燃机的优选以酒精运行不可能的时候则允许尤其使用汽油作为燃料。这种情况例如在酒精的可用性在时间上或地域上受限时出现。但是，以不同燃料混合物运行的能力也要求空气-燃料混合物的组成和点火时间适配于所使用的燃料混合物，尤其适配于燃料混合物的组成，尤其当燃料混合物的组成变化时。为此必须识别燃料混合物或者燃料种类。现有技术设置，借助酒精传感器获知酒精含量。但不利的是，燃料组成的获知伴随高的成本，因为要安装附加的探测器件，例如乙醇传感器。
发明内容
根据独立权利要求的用于识别用于内燃机的、燃料种类或由多个燃料种类组成的燃料混合物的本发明方法与现有技术相比具有如下优点：可以成本有利地并且没有大的附加费用地得出关于燃料混合物或燃料种类的结论。
根据本发明设置：在第一方法步骤中阻止燃料喷射到一个通往燃烧室的进气管(即第一进气管)中，其中，该燃料或者由多个可能的(即为所述内燃机规定的)燃料种类之一组成或者由这些燃料种类的一种混合物组成。同时，在第一方法步骤期间，通过第二进气管或者通过多个其它进气管将一替代燃料量导送给燃烧室，该替代燃料量相当于在正常运行中喷射到两个或者所有进气管中的燃料量。
在第一方法步骤期间，已经在第一进气管的壁上积聚的燃料蒸发，导入到燃烧室中的空气-燃料混合物变浓，其中，变浓的程度与所使用的燃料混合物或燃料种类相关。
在第一方法步骤期间出现的空气-燃料混合物变浓可以借助λ值的改变、即借助λ值变化来确定。在此，优选布置在所述燃烧室的或者内燃机中存在的多个燃烧室的出口上或布置在排气管段中的λ探头获知λ值，该λ值将由燃烧室排出的废气中的剩余氧含量量化。尤其是，在第一方法步骤期间可观察到富油退化(Fettausflug)，即λ值减小。
在第二方法步骤中，将第一测试燃料量通过第一喷射阀喷射到第一进气管中并且将第二测试燃料量通过第二喷射阀喷射第二进气管中。在此，第一和第二测试燃料量的和相当于正常运行中的预定燃料量或者所述替代燃料量。这导致，在第一进气管中在壁上积聚燃料并且导送到燃烧室中的空气-燃料混合物变稀，其中，变稀的程度与所使用的燃料混合物或燃料种类相关。λ值变化在第二方法步骤期间以贫油退化(Magerausflug)的形成呈现，即λ值上升。
富油退化和/或贫油退化的大小和时长是燃烧室中的实际燃料量和额定燃料量之间的数量差的尺度并且与内燃机以哪种燃料混合物或哪个燃料种类运行相关。由此，根据本发明可实现，将富油退化和/或贫油退化的大小和时长用来识别燃料种类或者燃料混合物。尤其设置，借助根据本发明的方法来识别由相同燃料种类以不同混合比例组成的燃料混合物。在此特别有利的是，为了识别燃料种类或燃料混合物而使用已装在内燃机上的λ探头，由此取消附加的、伴随高成本的探测器件，例如乙醇传感器。如果内燃机仍然具有附加的乙醇传感器，则可将根据本发明方法的识别有利地用于乙醇传感器的控制和诊断或者用作坏的乙醇传感器的替代(例如在乙醇传感器失效时)。
在本发明的一种优选实施方式中，在正常条件下将第一和第二燃料量和/或在第二方法步骤中将第一和第二测试燃料量相同地喷射到进气管中。在此有利的是，喷射阀可以是结构相同的，由此可避免由于生产另一种类型喷射阀而引起的附加成本。
在本发明的另一优选实施方式中，λ值变化在第一方法步骤的进程中和/或在第二方法步骤的进程中获知。如果λ值变化仅在第一方法步骤的进程中或仅在第二方法步骤的进程中被感测，则能够有利地降低λ探头的评估耗费。如果λ值变化不仅在第一方法步骤的进程中、而且在第二方法步骤的进程中被确定，则可提高测量精度。类似地可能的是，仅评估λ退化(Lambdaausflug)的程度(耗费最小化)或随时间的λ变化(精度优化)。
在本发明的一种特别优选的实施方式中，根据λ值变化识别燃料种类或燃料混合物，尤其燃料混合物的组成；并且接着基于获得的信息在第三方法步骤中针对正常运行使喷射的燃料量适配于所使用的燃料种类或燃料混合物，其方式例如是改变喷射时长。由此有利地得到，可更低排放地或者功率更优化地进行内燃机的运行，原因是没有向燃烧室中喷入对于燃烧而言不必要的燃料量或者说仅喷入小的燃料量(尤其与不针对当时的燃料种类和当时的燃料混合物进行适配的情况相比)。
对燃料种类或燃料混合物的识别也可被用于适配正常运行中的燃烧室内的点火时间点，其中，对于内燃机的低排放且功率优化的运行的最佳时间点与燃料混合物或燃料种类相关。通过本发明方法得到如下优点：在识别燃料种类或燃料混合物后设置，使点火时间点适配于使用的燃料种类或燃料混合物，由此实现内燃机的更低排放或者功率更优化的运行。在此，出于所述原因(即为了能够实现内燃机的低排放或者功率优化的运行)在根据本发明的方法的特别优选的变型中有利的是，使喷入的燃料量以及点火时间点都适配于识别到的燃料种类或者适配于识别到的燃料混合物。
在一优选实施方式中，所述内燃机涉及弹性燃料内燃机并且对燃料混合物的识别被用于调整空气-燃料混合物形成(即为燃烧室设置的氧气和燃料的组成)和点火时间点，用于尽可能低排放并且消耗优化地工作运行。在此以有利的方式取消酒精传感器，尤其乙醇传感器，该酒精传感器一般为弹性燃料内燃机的运行而设置并从而引起内燃机的更高生产成本。
在本发明的一种优选实施方式中，在燃料种类或燃料混合物更换后进行用于识别燃料种类或者燃料混合物的方法。由此产生如下优点：可以为了内燃机的运行更换燃料种类或燃料混合物，而不用担心为喷射设想的燃料量不适配于新的燃料种类或者新的燃料混合物。而是设置：识别新的燃料种类或燃料混合物并且接着适配参数，即喷射燃料量和/或点火时间点，以便由此有利地保证内燃机的低排放且功率优化的运行，即使燃料种类或燃料混合物已被更换或者从燃料种类更换到燃料混合物或者反之。
在另一优选实施方式中，为了运行内燃机而导入的燃料种类或导入的燃料混合物是未知的。在该情况下根据本发明设置，将测得的λ值变化与燃料种类或燃料混合物对应。尤其设置，存储新获得的信息(即测得的λ值变化从属于该未知的燃料)并且在下次的根据本发明的方法中加以考虑，用于识别燃料种类或燃料混合物。由此有利地得到，能使用的燃料种类或燃料混合物(燃料喷射和点火时间点可针对它们来适配)的数量可随着内燃机的运行时间而增加。
在另一实施方式中，燃料量或燃料混合物是已知的，并且，尽管适配了喷射的燃料量，仍然确知λ值发生变化(例如在内燃机的正常运行中)。这样的情况例如在在进气管上积聚有污物时出现。当该情况出现时，尽管喷射的燃料量已被适配于燃料种类或者燃料混合物，但喷入到燃烧室中的燃料量仍过多或过少。在这种情况下，根据本发明的一种实施变型设置：针对当时的燃料混合物或者当时的燃料种类重新适配要喷射的燃料量。本发明的该实施变型的优点在于，可在内燃机的使用寿命上保证内燃机功率优化地或者说低排放地运行。
在本发明的另一优选实施方式中设置，燃料的喷射计算机控制地进行。
附图说明
在附图中示出并且在后续说明部分中详细说明本发明的实施例。
附图示出：
图1内燃机的一部分的图示；
图2a内燃机的一部分的示意性图示，它实施根据本发明示例性实施方式的方法的第一方法步骤，其中，图2b和图2c示出积聚的燃料量在时间上的变化，图2d示出λ值在时间上的变化；
图3a内燃机的一部分的示意性图示，它实施根据本发明的示例性实施方式的方法的第二方法步骤，其中，图3b和图3c示出积聚的燃料量在时间上的变化，图3d示出λ值在时间上的变化。
具体实施方式
在图1中示出内燃机1的一部分的图示，该内燃机包括燃烧室2、喷射阀12、进气阀10'、点火器件13、喷射阀口14、进气口10和第一进气管11，燃料3向燃烧室方向喷射到第一进气管11中，也设置有第二进气管(在图1中未示出)。在此，所使用的燃料例如可以是多个可能的燃料种类中的一种或者是由多个可以用于内燃机运行的燃料种类组成的燃料混合物。该燃料在喷射时以喷雾锥的形式被雾化，这在图1中借助虚线示出。
在图2a和图2b中示出所述内燃机1的一部分的示意性图示，它实施根据本发明的示例性实施方式的方法的第一方法步骤。该内燃机具有燃烧室2、第一进气管11和第二进气管21，并且针对每个进气管具有至少一个喷射阀，即，具有至少两个喷射阀12、22。燃烧室2这样构型，使得活塞(在附图中未示出)可在其中运动并且燃烧室的壁具有两个进气口10、20和两个排气口30、31，空气-燃料混合物通过所述两个进气口吸入，未处理的废气在空气-燃料混合物的燃烧过程后由所述两个排气口从燃烧室2排出到排气管32、33中。在燃烧室2的出口处通常有λ探头，该探头能够获知废气中的剩余氧含量。在正常运行中，由两个喷射阀12、22将预定的燃料量朝向对应的进气口10、20方向喷射到进气管11、12中，由此，与吸入的空气一起在对应的进气管中形成空气-燃料混合物。吸入的空气量借助节气门变化。当内燃机1例如应提供较高的扭矩时，节气门打开。在这种情况下，进气管11、21中的压力提高，燃料的汽化倾向下降并且燃料的一部分积聚在壁上，其中，积聚的燃料量与燃料种类或者燃料混合物相关。当空气-燃料混合物被导送给燃烧室2时，在该壁上积聚的燃料连同在喷射时已喷射到该壁上的燃料一起从空气-燃料混合物中缺失。在节气门关闭时，进气管压力下降，燃料的汽化倾向上升，积聚在进气管壁上的燃料蒸发到进气管的容积中并且接着被附加地导送个给燃烧室2，其中，蒸发的燃料量与燃料种类或者燃料混合物相关。
图2示出第一方法步骤，其中，第一喷射阀12在至少一个完整循环上关闭，使得没有燃料喷射到第一进气管11中并且在进气管的壁上壁膜消退。同时，第二喷射阀22向第二进气管21中喷射替代燃料量4，它的量刚好相当于在正常运行中由两个喷射阀共同喷入的燃料量(在图中通过粗体印刷的“2x”示出)。图2b示出，在第一方法步骤期间第一进气管310的壁上的燃料积聚量随时间300下降。而第二进气管320的壁上的燃料积聚相对于时间300而言保持恒定，如在图2c中示出的。
借助λ探头可确定，在壁膜消退期间，测得的λ值330随时间300下降。该λ值变化被称为富油退化并且在图2d中示出。
在图3中示意性地示出根据本发明的示例性实施方式的方法的第二方法步骤。在第二方法步骤中，第一喷射阀12又被打开，第一测试燃料量6被喷入到第一进气管11中。第一测试燃料量6与由第二喷射阀22喷射到第二进气管21中的第二测试燃料量6'一起形成一个相当于正常运行中的预定燃料量或者所述替代燃料量的燃料量。在第二方法步骤期间，在第一进气管11中，燃料重新积聚到壁上，即，第一进气管310的壁上的燃料积聚随时间300上升。这在图3b中示出。图3c示出，第二进气管320的壁上的燃料积聚保持恒定。在第二方法步骤期间也可以确定，λ值随时间300上升。该λ值上升被称为贫油退化并且在图3d中示出。
由在图2中示出的第一方法步骤获知的富油退化的时长和大小以及由在图3中示出的第二方法步骤获知的贫油退化的大小和时长都与内燃机使用的燃料种类或使用的燃料混合物相关。根据本发明设置，利用这种相关性来识别燃料种类或燃料混合物。

Claims (9)

1.用于根据λ值变化来识别燃料种类或由多个燃料种类组成的燃料混合物以便运行具有燃烧室(2)的内燃机(1)的方法，其中，所述内燃机(1)能以不同的燃料种类或燃料混合物运行，其中，所述燃烧室包括与第一进气管(11)连接的第一进气口(10)，在所述第一进气管中布置有第一喷射阀(12)，其中，所述燃烧室(2)包括与第二进气管(21)连接的第二进气口(20)，在所述第二进气管中布置有第二喷射阀(22)，其中，在正常运行时喷射一预定燃料量，并且，所述预定燃料量由要通过第一喷射阀(12)喷射的第一燃料量和要通过第二喷射阀(22)喷射的第二燃料量组成，其特征在于，在第一方法步骤中第一喷射阀(12)保持关闭并且在第二方法步骤中第一喷射阀(12)又被打开，其中，在第二方法步骤中，通过第一喷射阀(12)喷入第一测试燃料量(6)并且通过第二喷射阀(22)喷入第二测试燃料量(6')，其中，第一测试燃料量(6)和第二测试燃料量(6')组成所述预定燃料量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在正常运行中，由所述第一喷射阀(12)喷射的第一燃料量和由所述第二喷射阀(22)喷射的第二燃料量是相同的，和/或，在第二方法步骤中，由所述第一喷射阀(12)喷射的第一测试燃料量和由所述第二喷射阀(22)喷射的第二测试燃料量是相同的。
3.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在第一和/或第二方法步骤开始时和/或进程中观察λ值变化。
4.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，识别所述燃料混合物或所述燃料种类，其中，在第三方法步骤中，以适配于所述燃料混合物或所述燃料种类的燃料量实施正常运行和/或使正常运行中的点火时间点适配于所述燃料混合物或所述燃料种类。
5.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，所述内燃机涉及弹性燃料内燃机。
6.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在用于运行内燃机的所述燃料种类或所述燃料混合物已被更换后，识别所述燃料种类或者所述燃料混合物。
7.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为运行内燃机而使用的燃料混合物或燃料种类是未知的，并且，将测得的λ值变化对应于燃料混合物或燃料种类。
8.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为运行内燃机(1)而使用的燃料混合物或燃料种类是已知的，并且，一旦确认所述内燃机(1)的排放特性变化超越预给定值，则在正常运行中出现的λ值变化促使燃料量重新适配。
9.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，对喷射的燃料量的控制受计算机控制地进行。
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