CN107923329B - 用于获得利用吸气管喷射沉淀的燃料量的蒸发量的方法 - Google Patents

用于获得利用吸气管喷射沉淀的燃料量的蒸发量的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在具有吸气管喷射和直接喷射的内燃机（100）中获得利用吸气管喷射在吸气管（106）里面沉淀的燃料量的蒸发量的方法，其中，获得对于一个燃烧循环要加入到一个燃烧室（103）里面的空气量，其中，获得对于该燃烧循环要加入到该燃烧室（103）里面的燃料‑空气混合量，并且在考虑空气量和燃料‑空气混合量的条件下获得利用吸气管喷射在吸气管（106）里面沉淀的燃料量的蒸发量。

Description

用于获得利用吸气管喷射沉淀的燃料量的蒸发量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于在具有吸气管喷射和直接喷射的内燃机中获得利用吸气管喷射在吸气管里面沉淀的燃料量的蒸发量的方法，以及一种计算单元和一种用于执行该方法的计算机程序。
背景技术
在汽油发动机中用于喷射燃料的可能的方法是吸气管喷射，它越来越多地被直接喷射燃料所取代。直接喷射的方法导致在燃烧室里面明显更好的燃料分布，并因此导致以更少的燃料消耗更好的功率产出。
此外也存在具有吸气管喷射与直接喷射组合、即所谓的双系统的汽油发动机。这对于越来越严厉的排放要求或者说排放限制值是有利的，因为吸气管喷射例如对于中等负荷范围导致比直接喷射更好的排放值。而在满负荷范围直接喷射例如能够减小所谓的爆燃。
由EP 1 555 418 A1例如已知一种用于这种双系统的方法，其中在根据对于吸气管喷射的燃料量计算已经了解到内燃机的负荷要求变化以后，通过改变利用直接喷射要测量的燃料量修正利用吸气管喷射已测量的燃料量。
发明内容
按照本发明建议一种用于获得利用吸气管喷射沉淀的燃料量的蒸发量的方法以及一种计算单元和一种引用执行该方法的计算机程序。
所述用于在具有吸气管喷射和直接喷射的内燃机中获得利用吸气管喷射在吸气管里面所沉淀的燃料量的蒸发量的方法，其中，获得对于一个燃烧循环要加入到一个燃烧室里面的空气量，其中，获得对于该燃烧循环要加入到该燃烧室里面的燃料-空气混合量，其中，在考虑空气量和燃料-空气混合量的条件下获得利用吸气管喷射在吸气管里面沉淀的燃料量的蒸发量，其方式是，通过吸气管压力传感器获得在通过燃料喷射器将燃料加入到吸气管里面之前的时刻与之后的时刻之间的压力差。
所述计算单元设计成，执行如上所述的方法。
所述可机器读取的存储介质，具有在其上存储的计算机程序，该计算机程序促使计算单元执行所述的方法，当该计算机程序在计算单元上执行的时候。
本发明还涉及其它有利的扩展结构。
通过按照本发明的方法可以由对于一个燃烧循环要加入到燃烧室里面的空气量和对于该燃烧循环要加入到该燃烧室里面的燃料-空气混合量（尤其作为这些量的差值）在具有吸气管喷射和直接喷射的内燃机中获得利用吸气管喷射在吸气管里面沉淀的或喷射的燃料量的蒸发量。这个值例如可以作为实际值用于涉及燃烧的调节，因为蒸发量通常也输送到燃烧室。替代或附加地可以由蒸发量利用蒸发模型推算出初始沉淀或喷射的量。由此尤其可以获得另一种形式的燃料量、附加地例如用于获得相关燃料喷射器的喷射持续时间和流量率。这个推算出来的值例如同样可以用于调节、例如相关的喷射或者用于合理化以其它形式得到的值。
有利地在蒸发模型里面考虑在吸气管里面的温度、压力和/或燃料壁膜、内燃机的温度或转速、燃烧室的空气充满度和/或阀门控制时间。通过这种方式可以非常准确地获得沉淀的燃料量。
最好在考虑获得的燃料量的条件下检验利用吸气管喷射要沉淀的理论燃料量。由此可以非常简单地识别例如在燃料计量时可能的错误。例如在纯吸气管喷射时也可以利用λ传感器或者废气评判检验加入的燃料量，而这一点在双系统中是不能实现的，因为将一起检验在废气中的吸气管喷射和直接喷射的燃料量。
有利地在考虑获得的燃料量的条件下对于至少一衔接的燃烧循环修正利用吸气管喷射要沉淀的理论燃料量。适宜地可以通过改变相关燃料喷射器的控制持续时间和/或打开持续时间修正理论燃料量。通过这种方式例如可以避免在吸气管中的燃料前移效应、与之相关的燃料通过燃烧室滑移以及伴随而来的HC排放增加。因此可以在消耗和排放潜力方面优化通过吸气管喷射加入的燃料量。
有利地在考虑蒸发量或者获得的燃料量的条件下调节燃料量的蒸发量和/或燃料量到理论值。为此相关燃料喷射器的控制持续时间可以作为调整参数。通过这种方式可以非常简便地改善排放值。
最好在考虑利用直接喷射获得的燃料量的条件下修正利用吸气管喷射与直接喷射要沉淀的总燃料量的偏差。这一点尤其有利是，在所期望的排放值方面允许的蒸发燃料量小于在内燃机的负荷要求方面必需的燃料量。因此通过双系统可以非常简便且快速地补偿太小的燃料量。
有利地在考虑获得的燃料量的蒸发量的条件下获得在燃烧室里面要加入的总燃料量在吸气管喷射和直接喷射上的分布。由此尤其能够特别简便地获得在喷射方式、尤其在排放值方面的最佳分布，这个排放值以后仍然可以使用。在此尤其也可以考虑内燃机的负荷关系和/或动态关系。此外由此可以补偿发动机老化过程、组份漂移、在部件更换时的偏差、燃料质量偏差以及环境影响例如空气湿度偏差。
有利地利用空气质量传感器获得对于燃烧循环在燃烧室里面要加入的空气量。作为空气质量传感器例如可以使用热膜空气质量计。因为空气质量计通常本来就在内燃机或在吸气管里面存在，因此可以非常简便且快速地获得空气量、即没有燃料组份的纯空气的量或质量。
最好利用吸气管压力传感器且尤其在考虑蒸发模型的条件下获得对于燃烧循环在燃烧室里面要加入的燃料-空气混合量。为此可以引用以压力为基础的充满度确定。在这里例如以吸气管压力、节流阀打开、发动机转速和抽吸空气温度为基础确定空气充满度。因为蒸发的燃料量导致压力增加，通过压力传感器获得的充满度高于通过空气量计获得的充满度。差值对应于蒸发的燃料量。在此充分利用，在吸气管中的压力在加入与空气形成燃料-空气混合物的燃料以后增加。在考虑蒸发模型并且例如也考虑在吸气管中的温度、转速和燃料壁膜或其模型的条件下可以非常简便地获得燃料-空气混合量。在此这种吸气管压力传感器通常本来就存在。
按照本发明的计算单元、例如机动车控制器、尤其是发动机控制器尤其是可编程的，它设计成，执行按照本发明的方法。
以计算机程序的形式执行本方法也是有利的，因为这尤其带来很少的成本，尤其当所述控制器还用于其它任务并因此本来就存在的时候。用于提供计算机程序的适合数据载体尤其是磁、光和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。也可以通过计算机网络（互联网、内网等）下载程序。
由说明和附图给出本发明的其它优点和扩展结构。
附图说明
利用附图的实施例简示出本发明并且在下面参照附图描述。
图1a和1b简示出两个内燃机，它们可以用于按照本发明的方法。
图2简示出内燃机气缸，它可以用于按照本发明的方法。
图3以优选的实施例简示出利用按照本发明的方法获得燃料量。
具体实施方式
在图1a中简示出内燃机100，它可以用于按照本发明的方法。例如，内燃机100具有四个燃烧室103和一个吸气管106，它连接在每个燃烧室103上。
在此吸气管106对于每个燃烧室103具有一个燃料喷射器107，它布置在紧靠燃烧室前面的吸气管的各段里面。因此燃料喷射器107用于吸气管喷射。此外每个燃烧室103具有用于直接喷射的燃料喷射器111。
在图1b中简示出另一内燃机200，它可以用于按照本发明的方法。例如，内燃机200具有四个燃烧室103和一个吸气管206，它连接在每个燃烧室103上。
在此吸气管206对于所有燃烧室103具有公共的燃料喷射器207，它布置在例如紧靠在这里未示出的节流阀后面的吸气管里面。因此第一燃料喷射器207用于吸气管喷射。此外每个燃烧室103具有用于直接喷射的燃料喷射器111。
因此所示的两个内燃机100和200具有所谓的双系统、即吸气管喷射和直接喷射。不同之处仅仅在于吸气管喷射的形式。例如在图1a中所示的吸气管喷射允许独立地对于每个燃烧室计量燃料，如同例如对于高值内燃机可以使用的那样，而在图1b中所示的吸气管喷射在其结构和其控制上更简单。所示的两个内燃机尤其可以是汽油发动机。
在图2中简示出内燃机100的气缸102，但是比在图1a中更详细。气缸102具有燃烧室103，它通过活塞104的运动加大或减小。所示的内燃机尤其可以是汽油发动机。
气缸102具有进气阀105，用于使空气或空气-燃料混合物进入到燃烧室103里面。空气通过空气输送系统的吸气管106输送，燃料喷射器107位于吸气管上。抽吸的空气通过进气阀105进入到气缸102的燃烧室103里面。节流阀112在空气输送系统中用于调整在气缸102里面所需的空气质量流。
内燃机可以在吸气管喷射过程中运行。借助于燃料喷射器107在这个吸气管喷射过程中喷射燃料到吸气管106里面，由此在那里形成空气-燃料混合物，它通过进气阀105进入到气缸102的燃烧室103里面。
内燃机也可以在直接喷射过程中运行。为此燃料喷射器111安置在气缸102上，用于直接喷射燃料到燃烧室103里面。在这个直接喷射时用于燃烧必需的空气-燃料混合物直接在气缸102的燃烧室103里面形成。
气缸102还配有点火设施110，用于产生点火火花，用于在燃烧室103里面开始燃烧。
燃烧废气在燃烧后从气缸102通过废气排出段108排出。根据排气阀109的打开实现排出，排气阀同样布置在气缸102上。进气阀和排气阀105,109打开并关闭，用于以公知的方式执行内燃机100的四冲程运行。
内燃机100可以通过直接喷射、吸气管喷射或在混合运行中运行。这能够根据瞬时运行点实现用于内燃机100运行的最佳运行方式的选择。因此，如果内燃机以低转速和低负荷运行的时候，内燃机100例如可以在吸气管喷射运行中运行，当内燃机以高转速和高负荷运行的时候，内燃机可以在直接喷射运行中运行。但是在大的运行范围上有意义的是，内燃机100在混合运行中运行，在混合运行时要输送到燃烧室103的燃料量按比例地通过吸气管喷射和直接喷射输送。
此外，在吸气管106里面设有空气质量传感器140和吸气管压力传感器150。空气质量传感器140例如可以是热膜空气质量计，其工作原理是公知的并且在这里不再详细解释。
此外设有构造为控制器115的计算单元，用于控制内燃机100。控制器115可以使内燃机100在直接喷射、吸气管喷射或混合运行中运行。空气质量传感器140和吸气管压力传感器150可以通过适合的连接连接在控制器115上。
参照图2详细解释的内燃机100的工作原理也可以传递到内燃机200上，不同之处只是，对于所有燃烧室或气缸只设有一个公共的燃料喷射器。因此在吸气管喷射或混合运行时控制吸气管中的唯一燃料喷射器。
在图3中以优选的实施例简示出利用按照本发明的方法获得燃料量。首先获得对于一个燃烧循环要加入到燃烧室里面的空气量Ml。
为此例如使用在图2中所示的空气质量传感器140。在此尤其可以通过空气质量传感器检测吸气管106里面的空气流。因此通过考虑进气阀105的打开持续时间例如可以非常简便地获得对于燃烧循环重要的空气量Ml。
此外获得对于燃烧循环在燃烧室里面要加入的燃料-空气混合量Mkl。为此例如可以使用在图2中所示的吸气管压力传感器150。在此尤其通过吸气管压力传感器可以获得例如在通过燃料喷射器107加入燃料到吸气管106里面之前的时刻与之后的时刻之间的压力差。因为蒸发的燃料与空气在吸气管里面混合，吸气管中的压力增加。
现在可以相互计算空气量Mk和燃料-空气混合量Mkl，用于得到蒸发的和在燃烧室里面加入的燃料量。在蒸发模型中尤其也可以考虑吸气管中的温度、内燃机的转速和壁膜模型，该模型描述沉淀在吸气管内壁上的燃料，通过适合的蒸发模型由这个蒸发量可以获得事实上在吸气管中沉淀的燃料量Mk，它已经通过燃料喷射器107并因此也通过吸气管喷射沉淀到吸气管里面。
现在例如为了检验或者说合理化从属的理论燃料量可以使用燃料量Mk。这种检验尤其也可以对于同一燃烧循环进行。
此外燃料量Mk也可以用于修正理论喷射量，例如通过改变相关燃料喷射器的控制持续时间。当然，这种修正只能用于衔接的燃烧循环。
还要指出，在只具有一个燃料喷射器的内燃机的情况下在吸气管中对于多个或所有燃烧室、如同例如在图1b中所示那样，在获得对于燃烧室重要的空气量和燃料-空气混合量时必需考虑各个量在多个燃烧室上的分布。

Claims (14)

1.一种用于在具有吸气管喷射和直接喷射的内燃机（100,200）中获得利用吸气管喷射在吸气管（106）里面所沉淀的燃料量（MK）的蒸发量的方法，
其中，获得对于一个燃烧循环要加入到一个燃烧室（103）里面的空气量（ML），
其中，获得对于该燃烧循环要加入到该燃烧室（103）里面的燃料-空气混合量（MKL），
其中，在考虑空气量（ML）和燃料-空气混合量（MKL）的条件下获得利用吸气管喷射在吸气管（106）里面沉淀的燃料量（MK）的蒸发量，
其方式是，通过吸气管压力传感器获得在通过燃料喷射器（107）将燃料加入到吸气管（106）里面之前的时刻与之后的时刻之间的压力差。
2.如权利要求1所述的方法，其中，由蒸发量获得利用所述吸气管喷射所沉淀的燃料量（MK）。
3.如权利要求2所述的方法，其中，由蒸发量在考虑蒸发模型的条件下获得利用吸气管喷射所沉淀的燃料量（MK）。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在蒸发模型里面考虑在吸气管（106）里面的燃料温度、压力和/或壁膜、内燃机（100）的温度或转速、燃烧室（103）的空气充满度和/或阀门控制时间。
5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，在考虑到所获得的燃料量（MK）的条件下检验利用吸气管喷射所要沉淀的理论燃料量。
6.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，在考虑到所获得的燃料量（MK）的条件下对于至少一衔接的燃烧循环来修正利用吸气管喷射所要沉淀的理论燃料量。
7.如权利要求6所述的方法，其中，通过改变相关燃料喷射器（107）的控制持续时间和/或打开持续时间来修正所述理论燃料量。
8.如权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，在考虑到所获得的燃料量（MK）的条件下将燃料量（MK）的蒸发量调节到理论值。
9.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在考虑利用直接喷射所获得的燃料量的蒸发量的条件下来修正利用吸气管喷射与直接喷射所要沉淀的总燃料量的偏差。
10.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，在考虑到所获得的燃料量（MK）的蒸发量的条件下来获得要沉淀的总燃料量在吸气管喷射和直接喷射上的分布。
11.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，利用空气质量传感器（140）来获得对于燃烧循环在燃烧室（103）里面所要加入的空气量（ML）。
12.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，利用吸气管压力传感器（150）来获得对于燃烧循环在燃烧室里面所要加入的燃料-空气混合量（MKL）。
13.一种计算单元（115），它设计成，执行如上述权利要求中任一项所述的方法。
14.一种可机器读取的存储介质，具有在其上存储的计算机程序，该计算机程序促使计算单元（115）执行如权利要求1至12中任一项所述的方法，当该计算机程序在计算单元（115）上执行的时候。
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