CN106286019B - 用于运行内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，其中借助于第一喷射阀将燃料配量到进气管中并且借助于第二喷射阀将燃料直接配量到所述内燃机的燃烧室中，其中，在第一种运行模式中优选使用所述第一喷射阀并且在第二种运行模式中优选使用所述第二喷射阀，其中，在所述第一种运行模式中用所述第二喷射阀来配量最低量。

Description

用于运行内燃机的方法

技术领域

本发明以一种用于运行内燃机的方法为出发点。一种计算机程序产品也是本发明的主题。

背景技术

知道用于运行内燃机的方法，就所述方法而言借助于第一喷射阀将燃料配量到进气管中并且借助于第二喷射阀将燃料直接配量到所述内燃机的燃烧室中。在此，在第一种运行模式中优选使用所述第一喷射阀并且在第二种运行模式中优选使用所述第二喷射阀。所谓的PFI喷射与所谓的DI喷射的这样的组合能够将两种喷射方式的优点用于最佳的混合气形成和燃烧。在所述内燃机的全负荷状态并且在其动态的状态中，直接朝燃烧室中喷射的第二喷射阀的使用更为有利。在部分负荷状态中，朝进气管中喷射的第一喷射阀的使用是有利的，因为在这种情况下出现的排放比较少。

如果在所述第一种运行模式中更长时间地运行内燃机，在该第一种运行模式中仅仅朝所述进气管中进行喷射，那就可能出现以下情况：燃料和/或燃料组成部分沉积在所述第二喷射阀上。这些沉积物在所述喷射孔的内部并且/或者在阀座的外侧面上形成沉淀层（Beläge）。尤其在高温时形成这些沉积物。从现有技术中已经知道，借助于所述第二喷射阀偶尔的喷射避免或者甚至消除了相应的沉积物。此外，所述第二阀不仅用燃料本身而且也通过燃料气化来冷却，这降低了沉积物的烧结和燃料的化学的转化。

发明内容

相对于此，通过按本发明的用于运行内燃机的方法来改进所述现有技术。

在所述方法中借助于第一喷射阀将燃料配量到进气管中，并且借助于第二喷射阀将燃料直接地配量到所述内燃机的燃烧室中，其中，在第一种运行模式中使用所述第一喷射阀并且在第二种运行模式中使用所述第二喷射阀，其特征在于，根据沉淀层形成模型利用所述第二喷射阀进行燃料配量，所述沉淀层形成模型对于进入到所述第二喷射阀中的热输入进行模仿，其中所述沉淀层形成模型是用于对于在第二喷射阀上的固体的沉淀层的形成进行模型化的模型。

该方法具有以下优点：可以在很大程度上避免或者消除沉积物。

特别有利的是，根据沉淀层形成模型来利用所述第二喷射阀进行燃料配量，所述沉淀层形成模型对于进入到所述第二喷射阀中的热输入进行模仿。按照本发明，已经知道，所述喷射阀的温度对沉积物的形成拥有显著的影响。因为在连续的运行中只能困难地测量所述喷射阀的温度并且无法测量沉积物的程度，所以这个参量代表着良好的、可以容易地计算的代用参量。

特别有利的是，借助于所述沉淀层形成模型来求得一种特征参量，该特征参量表示所述第二喷射阀的区域中的沉积物的程度的特征。这样的特征参量能够借助于所述沉淀层形成模型容易地计算。

有利的是，以所述特征参量为出发点来预先给定分割系数（Splitfaktor）。在此随着所述分割系数的升高来提高借助于所述第二喷射阀来配量的燃料量的份额。通过所述第二喷射阀的份额的提高，来降低引起沉积物的可能性或者甚至消除所述沉积物。通过对于所述分割系数的干预，仅须根据所述特征参量来改变在控制燃料配量时的参量。

如果干脆提高所述第二喷射阀的燃料量，那么这一点对于其它的控制参量来说可能必须予以考虑。这一点在这里没有必要，因为这通过改变了的分割系数来进行，因为所述分割系数同样进入到对于其它的控制参量的计算之中。

通过下面的优选实施方式中所列举的措施，可以实现在所说明的方法的、有利的改型方案和改进方案。

在另一个方面，本发明涉及用于编制能够在控制仪上运行的计算机程序的程序代码连同处理指令、尤其是具有编译和/或链接指令的源代码，其中，所述程序代码产生用于执行所描述的方法之一的所有步骤的所述计算机程序，如果所述程序代码按照所述处理指令被转换、也就是尤其被编译和/或被链接成能够运行的计算机程序。这种程序代码尤其可以通过源代码来产生，所述源代码例如能够从互联网中的服务器上下载。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中进行更详细地解释。附图示出：

图1是具有第一和第二喷射阀的喷射系统的主要元件；并且

图2到4是按本发明的方法的不同的实施方式的不同的流程图。

具体实施方式

在图1中示出了喷射系统的主要元件。在图1中仅仅选择了一种简化的图示，在该图示中仅仅示出了燃烧室和所属的喷射阀。本发明不局限于这样的、具有一个气缸的内燃机的使用。就任意其它的气缸数目而言也可以使用本发明。

所述内燃机的燃烧室用100来表示。通过进气管110向所述燃烧室100输送空气或者空气燃料混合物。为此规定：借助于第一喷射阀120来将燃料喷射到所述进气管110中。此外，设置了第二喷射阀130，用所述第二喷射阀可以将燃料直接配量到所述燃烧室100中。在所示出的实施方式中，为所述内燃机的每个气缸分配了第一和第二喷射阀。但是也可以规定，为所有气缸或者为一组气缸仅仅设置了第一喷射阀。其中，燃料通过这个第一喷射阀到达多个气缸的共同的进气管中。

控制单元140向所述第一喷射阀120和所述第二喷射阀130加载操控信号。所述控制单元140对第一传感器150和第二传感器160的输出信号进行处理。所述第一传感器优选检测表示出所述内燃机的运行状态的特征的参量。这例如是所述内燃机的转速N。所述第二传感器160优选检测表示出所述环境条件或者驾驶员愿望的特征的参量。以这些参量为出发点，所述控制单元140计算用于向所述喷射阀120或者130加载的操控信号。

这样的喷射系统一般被称为双系统。在低转速范围及负荷范围内，优选在第一种运行模式中运行所述内燃机，在所述第一种运行模式中用所述第一喷射阀120来实施喷射。而在较高的负荷范围及较高的转速范围内，则采用第二种运行模式，在所述第二种运行模式中基本上通过所述第二喷射阀130来进行燃料喷射。在用所述第一种运行模式进行较长时间的运行时，由于缺少对于所述第二喷射阀130的通流并且由此缺少冷却，从而存在着对所述第二喷射阀130的积炭的风险并且由此存在流量降低的风险。

此外，存在着以下可能性：由于温度升高，用于所述第二喷射阀130的供给系统中的燃料压力一直上升到最大的压力。在而后进行的转换为所述第二种运行模式时，所述喷射过程会用这种最大的并且由此对相应的工作点来说不是最佳的压力来进行。由此由于并非最佳的喷射时间而可能出现混合气偏差（Gemischabweichung）、升高的废气排放及运转平稳性波动。

从当前的现有技术中知道一些方法，所述方法在所述第一种运行模式中在一定的时间之后执行到所述第二种运行模式的转换，用于避免所述第二喷射阀的积炭。但是，这样的转换对于内燃机运行来说并非最佳，并且部分地导致混合气偏差连同可能升高的废气排放和运转平稳性波动。

在下面所描述的实施例中规定，不断地用能够设定的最小喷射时间来操控所述第二喷射阀。由此可以保证连续的通流和冷却并且由此可靠地防止积炭。此外，可以将高压轨中的压力调节到其所期望的和最佳的目标压力。不再需要分开地从所述第一种运行模式转换为所述第二运行模式或者相反的转换。

但是，在这种实施方式中存在着以下要求：在动态的行驶状态中通过这种喷射量不得产生废气恶化现象。这在当前的实施例中通过以下方式来得到保证：所设定的、用于高压喷射阀的最小喷射时间在不取决于全部所要求的燃料量的情况下保持恒定。

在图2的流程图中，详细地对这种实施方式进行了解释。在第一步骤200中，从最小的喷射时间T2min中计算所述第二喷射阀130的、最小可能的喷射量Q2min。不同的参数、比如喷射压力、喷射角度、燃料密度、内燃机转速、凸轮轴角度、曲轴速度进入到这种计算之中。在此也可以规定，仅仅使用对于上述参数的一种选择。

一般来说，以所述喷射量Q为出发点来进行对所述喷射时间T的计算。以所述最小的喷射时间T2min为出发点，在与以所述喷射量Q为出发点来一般性地计算所述喷射时间T的参数相同的参数的基础上计算所述最小的喷射量Q2min。所述最小的喷射时间T2min是一种喷射时间，应该用该喷射时间来操控所述第二喷射阀130，从而刚好进行一次喷射。在最小的喷射时间之下进行操控时，不可能进行喷射或者进行所定义的喷射。

在第二步骤210中，以当前的总喷射量Q为出发点来计算用于所述第一喷射阀的喷射量Q1，也就是说，用于所述第一喷射阀的喷射量通过从总喷射量Q中减去用于所述第二喷射阀的最小的喷射量Q2min这种方式来获得。在一个燃烧周期中用于所述第一喷射阀的喷射量与用于所述第二喷射阀的喷射量的总和被称为总喷射量。

在第三步骤220中，以这两种用于两个喷射阀的喷射量为出发点来计算所谓的分割系数Smin。所述分割系数表明所述喷射量的、在第一与第二喷射阀之间的划分情况。而后将这个如此求得的分割系数Smin用于在正常的计算方法中为所述两条燃料路径计算最终的喷射量和时间。这个分割系数Smin表明所述两个喷射阀的喷射量之间的比例，其中，所述第二喷射阀喷射所述最小的喷射量Q2min或者用所述最小的喷射时间T2min来操控。

在正常的燃料路径中，在步骤230中求得所述内燃机的运行状态，也就是说，对不同的传感器的输出信号进行测评。尤其使用上面所说明的参量。在下一个步骤240中求得用于当前的喷射的分割系数S。随后的选择250选出当前的分割系数S或者在步骤220中所计算的分割系数Smin。这种选择以下述方式进行：如果根据所述当前的分割系数S可以借助于所述第二喷射阀130进行足够的喷射，则使用该分割系数S，而如果不能做到这一点，则使用来自步骤220的分割系数Smin。如果所述分割系数被定义为所述第二喷射阀的喷射量相对于所述第一喷射阀的喷射量之间的比例，则检查，所述分割系数Smin是否小于所述分割系数S。如果是这种情况，那就使用所述分割系数S。如果所述分割系数Smin大于所述分割系数S，则使用所述分割系数Smin。

在步骤260中根据在步骤250中所选出的分割系数来将所述喷射量分配到所述两个喷射阀上。随后计算所述喷射阀的操控时间，并且而后在步骤270中进行所述配量。

在另一种实施例中规定，不断地向所述第二喷射阀加载最低喷射量Qm。通过所述第一喷射阀来为当前的工作点喷射用于总喷射量的所缺少的量。如果在当前的运行状态中所述总喷射量小于所述第二喷射阀的最低喷射量Qm，则不再喷射所述最低喷射量Qm。这一点例如在所述内燃机的所谓的惯性运行中或者在切断气缸时是重要的。在此涉及一些运行状态，在这些运行状态中绝不应该进行燃烧。在这些运行状态中，也没有热输入或者仅仅将很少的热输入到所述喷射器中，并且由此可以忽略沉淀层形成。下面借助于流程图对所述处理方式进行描述。

在第一步骤中，计算用于所述第二喷射阀130的最低喷射量Qm。此外，计算所述总喷射量Q。此外，在步骤300中计算所述总喷射量Q与所述第二喷射阀的最低喷射量Qm之间的差DQ。在步骤310中检查，所述总喷射量Q是否大于所述最低喷射量Qm。如果不是这种情况，那么在步骤390中在没有在所述第二喷射阀130中进行最小喷射的情况下终止所述程序。如果所述查询310发现，所述总喷射量Q超过所述最低喷射量Qm，那就在步骤380中用所述第二喷射阀130来喷射所述最低喷射量Qm并且用所述第一喷射阀120来喷射所述差量DQ。

优选以下述方式来选择所述最低喷射量Qm：使得其稍许大于或者等于所述最小的喷射量Q2min。优选将一个小的数值加到所述最小的喷射量Q2min上，用于得到所述最低喷射量Qm。

在另一种实施方式中规定，借助于沉淀层形成模型来求得一种特征参量，该特征参量表示出在所述喷射阀上面的沉积物的程度的特征。为此对用于所述沉淀层形成或者用于所述沉淀层消除的特征值求积分。如果所述特征值是正的，则进行沉淀层形成，如果所述特征值是负的，则进行沉淀层消除。

在第一种设计方案中，基本上以不同的运行特征参量为出发点来确定所述特征值。所述特征值基本上表示出被加入到所述喷射阀中的热量的特征，并且由此表示出输入到所述第二喷射阀中的热的特征。规定所述特征值以对于以下参量的选择为出发点借助于模型来确定：分割系数、燃料温度、内燃机温度、吸入空气的温度、吸入空气的质量、转矩或者负荷、转速、在内燃机中所述喷射器的安装位置和安装情况、所述内燃机的压缩比、燃烧方法或者所述内燃机的运行模式。

所述沉淀层形成模型考虑到不同的、对所述沉淀层形成的影响。这些影响是进入到所述喷射器的表面中的热流、在每次喷射时在所述表面上贮存的燃料量以及所述喷射器中的温度水平。前两个参量对所述喷射器的表面上的沉淀层形成来说尤其重要，最后一个参量对所述喷射器中的沉淀层形成来说尤其重要。

进入到所述喷射器的表面中的、大的热流引起大的特征值。进入到所述表面中的热流主要取决于所述内燃机的转速和所述内燃机的负荷。随着转速的升高，所述热流增加。随着负荷的升高，所述热流增加。作为负荷，可以使用不同的参量。这些参量此外是驾驶员愿望信号、力矩大小或者节气阀的位置。此外，所述热流随着充气运动（Ladungsbewegung）的升高而增加。因为所述充气运动无法直接测量，所以作为代用参量而使用所述充气运动阀门的位置或者阀控制时间。

在每次喷射时在所述表面上所贮存的燃料量主要取决于下面所描述的参量：

随着每个燃烧周期的部分喷射的次数的升高，产生更小的润湿倾向性并且由此产生更小的、所贮存的燃料量并且由此产生更小的特征值。随着在所述表面上所积聚的燃料量的升高，所述特征值增大。

随着每种部分喷射类型的喷射持续时间的升高，产生升高的润湿倾向性并且由此产生更大的、所贮存的燃料量并且由此产生更大的特征值。随着所累积的喷射持续时间的升高，产生增大的润湿倾向性并且由此产生更大的、所贮存的燃料量，并且由此产生更大的特征值。“所累积的喷射持续时间”系指全部的、在一个燃烧周期中所喷射的燃料量。

随着所述喷射器中的温度水平随着时间而升高，所述喷射器中的沉淀层形成程度增大并且由此所述特征值增大。对于所述内燃机的更高的转速和负荷来说，在所述喷射器中产生更高的温度水平并且由此产生更大的、引起沉淀层形成的可能性并且由此产生更高的特征值。

随着燃料温度的升高，所述沉淀层的形成以及由此所述特征值有所增大。如果没有提供用于燃料温度的测量值，则也可以使用其它的温度值、如例如吸入空气的温度。

由于通过电的损耗热量引起的自加热，对于部分喷射的、更长的操控持续时间和/或更高的次数来说，在所述喷射器中产生更高的温度水平并且由此产生更高的沉淀层形成程度，并且由此产生更大的特征值。

随着内燃机温度的升高，所述喷射器温度同样增高。由此随着内燃机温度的升高同样产生升高的特征值。

所述分割系数如下面一样进入到所述模型中。随着借助于所述第一喷射阀进行的喷射的份额的增加，所述沉淀层形成程度增大。随着借助于所述第二喷射阀进行的喷射的份额的增加，所述沉淀层形成程度减小或者所述沉淀层消除程度增加。

燃烧方法或者所述内燃机的运行模式、所述喷射器的在内燃机中的安装位置和安装情况、所述内燃机的压缩比优选作为恒定的参量进入到所述模型中。

规定：一旦发现所述表示出在所述喷射阀上面的沉积物的程度的特征的特征参量超过阈值，则采取合适的措施。在此提高借助于所述第二喷射阀来配量的喷射量的份额。这一点以下述方式进行：相应地改变所述分割系数。

优选在特定的持续时间里实施这种措施。在一种特别有利的实施方式中规定，所述措施的持续时间取决于所述特征参量。

如果所述分割系数进入到所述沉淀层形成模型中，那么，一旦所述模型发现已经进行足够的沉淀层消除，则结束所述措施。

在第二种设计方案中，在特定的负荷集成（Lastkollektiv）中以运行持续时间为出发点来求得所述特征值。为此而规定：求得在特定的负荷集成中要运行所述内燃机多长时间。为每种负荷集成分配了特定的特征值。而后将这个特征值与一种持续时间相乘并且对其求积分，在所述持续时间里在所述负荷集成中运行所述内燃机。如此求得的特征参量是用于所述喷射阀上面的沉积物的程度的尺度。

所述负荷集成通过用于所述转速的数值范围和用于所述由内燃机提供的力矩的数值范围来定义。为每种由用于所述转速和所述力矩的数值范围构成的组合分配了用于所述沉淀层形成的特征值。

随着转速的升高，所述特征值增大。随着力矩的升高，所述特征值同样增大。对于小的、用于所述转速或者所述力矩的数值来说，所述特征值采用给定的负值。

规定：一旦发现所述表示出所述喷射阀上面的沉积物的程度的特征的特征参量超过阈值，就采取合适的措施。在这种情况下要提高借助于所述第二喷射阀来配量的喷射量的份额。这一点以下述方式进行：相应地改变所述分割系数。

优选在特定的持续时间里实施这种措施。在一种特别有利的实施方式中规定，所述措施的持续时间取决于所述特征参量。

在图4中借助于流程图示出了这种处理方式。已经在图3中所描述的元件用相应的附图标记来表示。在步骤400中，借助于沉淀层形成模型来求得所述特征值。在随后的步骤410中，对所述特征值求积分并且由此计算所述特征参量。如果所述查询420发现，所述特征参量大于阈值，那么在步骤250中相应地改变所述分割系数。

在一种有利的实施方式中规定，以特定的量为幅度朝更大的、用于所述第二喷射阀的喷射量的方向移动所述分割系数。这意味着，仅仅进行所述分割系数的移动，但是不进行到仅仅用所述第二喷射阀来喷射的模式的转换。

在另一种实施方式中也可以规定：不检查所述特征参量是否超过阈值，而是预先给定用于所述分割系数的校正值，将该校正值在步骤250中加到在步骤240中所计算的、用于当前的运行状态的分割系数上。所述校正值作为所述特征参量的函数来求得。优选在所述用于分割系数的校正值与所述特征参量之间存在着线性的关联。在所述特征参量升高时，所述校正因数以如下方式增大：用所述第二喷射阀来配量更大的喷射量。

Claims (7)

1.用于运行内燃机的方法，其中借助于第一喷射阀将燃料配量到进气管中，并且借助于第二喷射阀将燃料直接地配量到所述内燃机的燃烧室中，其中，在第一种运行模式中使用所述第一喷射阀并且在第二种运行模式中使用所述第二喷射阀，其特征在于，根据沉淀层形成模型利用所述第二喷射阀进行燃料配量，所述沉淀层形成模型对于进入到所述第二喷射阀中的热输入进行模仿，其中所述沉淀层形成模型是用于对于在第二喷射阀上的固体的沉淀层的形成进行模型化的模型。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，借助于所述沉淀层形成模型来求得一种特征参量，该特征参量表示出在所述第二喷射阀的区域中的沉积物的程度的特征。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一喷射阀喷射一喷射量，所述第二喷射阀喷射一喷射量，并且以所述特征参量为出发点来预先给定分割系数，该分割系数表明所述喷射量的、在第一与第二喷射阀之间的划分情况。

4.按权利要求2所述的方法，其特征在于，为了求得所述特征参量而对用于所述沉淀层形成或者用于沉淀层消除的特征值求积分。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，以对于以下参量中的至少一个参量的选择为出发点来求得所述特征值：分割系数、废气质量流量、废气温度、燃料温度、内燃机温度、吸入空气的温度、吸入空气的质量、转矩、转速、在内燃机中所述第一喷射阀和第二喷射阀的安装位置和安装情况、所述内燃机的压缩比、燃烧方法或者所述内燃机的运行方式。

6.机器能够读取的存储介质，在该存储介质上保存了计算机程序，该计算机程序构造用于：执行按权利要求1到5中任一项所述的方法之一的所有步骤。

7.控制仪，该控制仪构造用于：执行按权利要求1到5中任一项所述的方法之一的所有步骤。

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