CN108026851A

CN108026851A - 用于喷射一种气态的燃料的方法和装置

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Publication number: CN108026851A
Application number: CN201680057307.2A
Authority: CN
Inventors: 张宏
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2036-09-15
Also published as: US20180223754A1; KR102027078B1; CN108026851B; US11448145B2; KR20180048936A; WO2017055105A1; DE102015218835B3

Abstract

用来喷射一种气态的燃料（108）的方法，所述气态的燃料用于一种具有一种燃烧室（101）和一种分配给燃烧室的进气门（102）的内燃机（110），包括：‑获取燃烧室（101）的一种扭矩输出（TQ_ist_cyl_x），‑预先确定用于扭矩输出（TQ_ist_cyl_x）的比较值（TQ_mid），‑获取所述扭矩输出（TQ_ist_cyl_x）和比较值之间的差值（D_TQ_x），‑当差值（D_TQ_x）小于预先确定的阈值时：取决于所获取的差值（D_TQ_x）地减少气态的燃料（108）的一种第一喷射量，该第一喷射量在时间上在进气门（103）关闭之前被喷入，并且–当差值（D_TQ_x）大于预先确定的阈值时：取决于所获取的差值（D_TQ_x）地提高气态的燃料的第一喷射量。此外还描述了一种能够执行该方法的装置。

Description

用于喷射一种气态的燃料的方法和装置

本发明涉及一种用来喷射用于一种内燃机的气态的燃料的方法。特别地，利用这种方法可以实现所述内燃机的燃烧室的扭矩输出的一种扭矩平衡。本发明此外还涉及一种装置，该装置被构造用于实施一种这种方法。

在内燃机中，由于制造公差以及通过老化的出现，喷射到内燃机的各个燃烧室中的燃料的质量可能是变化的。这些被喷入的燃料的质量的不同就导致了在各个燃烧室之间的扭矩差异。例如，所述扭矩输出可以借助于一种对于燃烧室内的压力进行测量的压力传感器来进行估计。

值得期望的是，给出一种方法和一种相应的装置，所述方法或装置能够实现对于一种气态的燃料的一种可靠的喷射，以使得一种期望的扭矩输出能够得以实现。

本发明的特征在于一种用于喷射一种气态的燃料的方法和一种被构造用于实施该方法的装置。

根据本发明的实施方式，一种内燃机具有一种燃烧室。所述燃烧室被分配一种进气门。所述进气门特别地用于控制被放进到燃烧室内的空气的量。燃烧室的一种扭矩输出被获取。一种用于所述扭矩输出的比较值被预先确定。一种在所述扭矩输出和比较值之间的差值被获取。当所述差值小于一种预先确定的阈值时，所述气态的燃料的第一喷射量取决于所获取的差值地被减少。所述第一喷射量是在时间上在进气门关闭之前被喷入的喷射量。当所述差值大于所述预先确定的阈值时，气态的燃料的第一喷射量取决于所获取的差值地被增加。

气态的燃料的第一喷射量关闭所述进气门之前被喷入到燃烧室中。气态的燃料的一种第二喷射量在时间上在关闭所述进气门之后被喷入。所述第一喷射量和第二喷射量可以各自为零，那么相应地在进气门关闭之前或者在进气门关闭之后就没有燃料被喷入。

因为使用了一种气态的燃料，所述第一喷射量的一种改变就影响到所属的流入到燃烧室中的空气量。所述气态的燃料在进气门打开时在燃烧室内占据了一种确定的体积。相应地，较少的空气到达到该燃烧室中。通过在进气门打开时、在时间上在进气门关闭之前喷入的第一喷射量的一种变化，所属的到达到该燃烧室内的空气量因此被改变。由此，可以改变所述燃烧室的扭矩输出，并且特别地为了所述扭矩输出而与所述比较值相匹配。

根据另外的实施方式，当所述差值小于预先确定的阈值时，一种用于燃烧室的附加空气质量取决于所获取的差值地被获知。取决于所述附加空气质量地，气态的燃料的第一喷射量被减少。在进气门关闭之前被喷入的气态的燃料的减少就造成了到达到燃烧室中的空气质量的提高。当所述差值小于预先确定的阈值时——那就是说燃烧室具有一种比所述比较值低的扭矩输出，那么在进气门关闭之前喷入更少的气态的燃料，并且因此实现：在进气门关闭之前更多的空气质量到达到所述燃烧室中。

根据另外的实施方式，当所述差值小于所述预先确定的阈值时，一种在时间上在进气门关闭之后喷入的第二喷射量被提高。因此可以如此地控制所述空气量对于燃料的量的比例，以使λ保持在1。当所述差值小于所述预先确定的阈值时，那么按照实施方式就减少所述气态的燃料的第一喷射量并且提高所述气态的燃料的第二喷射量。因此，可以使一种用于燃烧室的附加空气质量成为可能，并且在这种情况下实现λ等于1。因此，燃烧室的扭矩输出被提高，并且例如与所述比较值相匹配。

例如，当所述差值小于预先确定的阈值时，所述气态的燃料的喷射的开始被朝着所述进气门关闭的时刻的方向推移。在一种单次喷射中，喷射的时间段延伸越过所述进气门关闭的时刻。所述第一喷射量在进气门关闭之前被喷入，并且在第一喷射量之后继续地喷入第二喷射量。通过将所述喷射的开始朝着所述进气门关闭的时刻的方向推移，第一喷射量被减少，并且第二喷射量被增加。喷射的结束同样地远离进气门关闭的时刻地向后推移。

备选地，一种多次喷射也是可能的。在这种情况下，第一喷射量的一种第一喷射发生在进气门关闭之前，与之相间隔地，用于喷射第二喷射量的一种第二喷射发生在进气门关闭之后。

按照实施方式，不管是一种单次还是多次喷射，当所述差值大于预先确定的阈值时，空气质量的减少取决于所获取的差值地被获知。气态的燃料的第一喷射量取决于所获取的减少地被提高。特别地，气态的燃料的第二喷射量在此取决于所获取的差值地被减少。因此，可以减少燃烧室的扭矩输出，并且在这种情况下使λ保持等于1。

例如，当所述差值大于预先确定的阈值时，所述气态的燃料的喷射的开始被朝着远离进气门关闭的时刻的方向推移。由此，在进气门关闭之前被喷入的燃料的份额被提高。因为所述气态的燃料将空气从燃烧室中挤出，所以在进气门关闭之前到达到燃烧室中的空气量就减少。不但燃料而且空气都是气态的。在进气门打开时，当喷入更多的燃料时，可供空气使用的容积因此就会减少。那么燃料在燃烧室内占据的容积也就增加。空气在燃烧室中占据的容积相应地减少。在进气门打开时，当燃料的喷射量减少时，空气量相应地增加。

根据实施方式，内燃机具有多个燃烧室。对于扭矩输出的比较值的所述预先确定包括对于所述燃烧室各自的扭矩输出的获取。燃烧室的所述扭矩输出的平均值被获取。所获取的平均值被用作比较值。特别地，当对于内燃机的一种扭矩需求大致为恒定时，所述比较值在恒定的运行的情况下被确定。例如，借助于通过一种曲轴传感器所测得的齿时间（Zahnzeiten）来估计所述燃烧室的扭矩输出。

另外的优点、特征和扩展方案从以下的、结合附图阐明的例子中得出。

附图示出：

图1 根据一种实施方式的一种喷射系统的一种实施方式的一种示意性的展示图，和

图2 用于喷入一种气态的燃料的方法的一种实施方式的流程图。

图1示出了按照一种实施方式的喷射系统100的一种示意性的展示图。该喷射系统100用于将一种气态的燃料108喷入到一种内燃机110的一种燃烧室101中。在图1中展示了一种燃烧室101，但是一般地所述内燃机110具有多个燃烧室101。这些燃烧室和在附图中展示的燃烧室101一致地被构造。

一种吸气管105和所述燃烧室101相耦合，以将空气导入到燃烧室101中。一种排气管106和燃烧室101相耦合，以导出废气。在吸气管105上布置了一种进气门103。该进气门103用于控制空气的量或者说质量，该空气通过吸气管105到达到燃烧室101中。当进气门103打开时，空气可以从吸气管105到达到燃烧室101中。当进气门103关闭时，空气从吸气管105到燃烧室101中的流入被尽可能地阻止。一种排气门105被布置在排气管106上，以便控制废气的排出。

布置一种喷射阀102，以便将气态的燃料108喷入到燃烧室101中。特别地利用喷射阀102可以喷入由一种装置120所预先确定的燃料108的量。所述装置120例如是内燃机110的一种发动机控制机构（Motorsteuerung）的一部分。此外，装置120和进气门103耦合。例如，装置120控制所述进气门103的打开和关闭。按照另外的实施例，进气门103的打开和关闭在一种另外的装置中被控制（没有明确展示）。那样的话，所述装置120至少被通知关于进气门130关闭的时刻。

在燃烧室101中布置了一种活塞107。该活塞107在燃烧室101中能够运动。在活塞107向下运动时，空气由吸气管105利用一种吸气冲程吸进到气缸的燃烧室101中。在内燃机110的做功冲程中，一种由空气和燃料108组成的混合物在燃烧室101中被点燃。由于爆炸，活塞107又被向下驱动。在此，一种扭矩被传递到内燃机110的一种驱动轴（未展示）上。由于制造公差和老化效应，在内燃机110的每个分隔室101之间，发出的扭矩发生变化。

一种方法结合图2被说明，该方法用于对于在气体直喷时的扭矩差异进行平衡。

在步骤201中，每个燃烧室101在燃烧阶段期间的扭矩TQ_ist_cyl_x被获取。例如所述扭矩总是在齿时间上被估计，该齿时间借助于一种曲轴传感器被获取。一种这样的方法例如在DE10 2012 210 301 B3中被说明。别的为了各自获取所述燃烧室101的扭矩输出的方法也是可能的。

在步骤202中，由所获取的所有燃烧室101的扭矩构成一种平均值TQ_mid。为此，就构成了所述扭矩TQ_ist_cyl_x的总和，然后除以燃烧室101的数量。

在步骤203中，构成了在燃烧室101的各自的扭矩输出TQ_ist_cyl_x和平均值TQ_mid之间的差值D_TQ_x，

。

在步骤204中，所获取的差值DT_Q与一种比较值进行比较。首先可选地得出，差值D_TQ_x是否比一种事先规定的公差大，例如所述差值D_TQ_x是否与TQ_mid偏差大于3%。当偏差D_TQ_x比所述公差大时，随后所述扭矩平衡通过喷射策略变化来被实施。

此外，在步骤204中获知，差值D_TQ_x是比零小还是比零大。当差值D_TQ_x比零小时，所述方法继续进行到步骤205中。

当差值D_TQ_x大于零时，所述方法继续进行到步骤206中。当差值D_TQ_x小于零时，这意味着，燃烧室101的扭矩输出TQ_ist_cyl_x小于扭矩平均值TQ_mid。在步骤205中因此取决于所获取的差值D_TQ_x地计算D_TQ_x的一种附加空气质量。取决于这种所得出的需要的、用于燃烧室101的附加空气质量地，喷射所述气态的燃料108的开始在时间上向后推移。因此在吸气冲程期间，在进气门103打开时，少量的气态的燃料108被喷入到燃烧室101中，并且因此增加空气质量。

喷射的开始被推移到所述进气门103关闭之后的时间点上也是可能的。因此，气态的燃料108在进气冲程期间从燃烧室101中没有排挤出空气。被喷入的气态的燃料108不改变燃烧室101内的空气质量。

所述气态的燃料108在进气门103关闭之前喷入的一种第一喷射量因而被减少。这种减少特别地涉及当扭矩TQ_ist_cyl_x在步骤201中被获取时所喷入的量。

在进气门103关闭后所喷入的一种第二喷射量被提高。因为空气量被提高，所以由第一喷射量和第二喷射量组成的总体的喷入的燃料量也被提高，以便λ保持在1。

随后，所述方法例如又继续在步骤201中进行，并且值TQ_ist_cyl_x、TQ_mid和D_TQ_x重新被确定。燃料103的喷射的开始或者第一喷射的量和第二喷射的量被如此推移，直到用于燃烧室101的D_TQ_x的值再次处在所述公差之内，或者直到所述喷射的开始位于进气门103关闭之后。

在一种多次喷射中，用于喷入第一燃料量的第一喷射发生在进气冲程中。一种在时间上与此间隔开的、用于喷入第二燃料量的第二喷射发生在进气门103关闭之后。所需要的附加空气量通过使进气门103关闭之前的第一喷射量的减少来实现。减少第一喷射量是可能的，直到这个量等于零。第二喷射相应地增加。第二喷射以第一喷射的减少量为幅度来增加，并且附加地，以这种燃料量为幅度来增加：该燃料量被燃烧室101中的附加空气质量所需要，以便使λ保持等于1。第二喷射的第二喷射量被如此提高，并且相应地降低第一喷射量：直到所获取的差值D_TQ_x再次在所述公差之内，或者所述整体的喷射量通过第二喷射来实现，并且在第一喷射时将一种喷射量预先设定为零。

如果所述差值D_TQ_x大于零，那么这就意味着，所属的燃烧室101具有一种大于所述平均值TQ_mid的扭矩输出。那么在步骤206中，燃料108的喷射的开始朝着更早于进气门103关闭之前的方向推移。相应地，在进气冲程期间到达到燃烧室101中的空气被减少。取决于此地，第二喷射量被减少，以便使λ保持等于1。

喷射的开始在时间上如此地向前推移，直到所获取的差值D_TQ_x的值再次处在所述公差之内，或者燃料108的喷射的结束位于进气门103关闭的时刻之前。

在一种多次喷射中，第一喷射发生在进气冲程中，并且第二喷射发生在进气门103关闭之后。第一喷射量取决于差值D_TQ_x地被如此地提高，并且第二喷射量相应地减少：直到所获取的值D_TQ_x再次处在公差之内，或者燃料108的完整的量已经通过第一喷射的第一喷射量来实现，并且第二喷射量等于零。

利用所描述的喷射系统100和所述方法的实施例，在像带有被压缩的天然气（英语，compressed natural gas（压缩天然气），CNG）的气体直喷中，可以借助于一种喷射策略来实现各个缸的一种扭矩平衡。结合气态的燃料，使该燃料进入到燃烧室101中的概念——“吹进”和“配给”可以被使用。由此，行驶舒适性被提高，而没有消耗所述燃料108的缺点。一种在气体直接喷射时的扭矩平衡因此能够轻松地实现。

附图标记列表：

100 喷射系统；

101 燃烧室；

102 喷射阀；

103 进气门；

104 排气门；

105 吸气管；

106 排气管；

107 活塞；

108 燃料；

110 内燃机；

120 装置；

TQ_ist_cyl_x 扭矩输出；

TQ_mid 比较值；

D_TQ_x 差值；

201 – 206 方法步骤。

Claims

1.用来喷射一种气态的燃料（108）的方法，所述燃料用于一种带有燃烧室（101）和分配给该燃烧室（101）的进气门（102）的内燃机（110），包括：

- 获取所述燃烧室（101）的一种扭矩输出（TQ_ist_cyl_x），

- 预先确定一种用于所述扭矩输出（TQ_ist_cyl_x）的比较值（TQ_mid），

- 获取所述扭矩输出（TQ_ist_cyl_x）和所述比较值的一种差值（D_TQ_x），

- 当所述差值（D_TQ_x）比一种预先确定的阈值小时：取决于所获取的差值（D_TQ_x）地减少所述气态的燃料（108）的一种第一喷射量，该第一喷射量在时间上在进气门（103）关闭之前被喷入，并且

- 当所述差值（D_TQ_x）比预先确定的阈值大时：取决于所获取的差值（D_TQ_x）地提高所述气态的燃料（108）的第一喷射量。

2.根据权利要求1所述的方法，包括：

当所述差值（D_TQ_x）小于预先确定的阈值时：

- 取决于所获得的差值（D_TQ_x）地来获取一种用于燃烧室（101）的附加空气质量，并且

- 取决于所获取的附加空气质量地减少所述气态的燃料（108）的所述第一喷射量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：

当所述差值（D_TQ_x）比预先确定的阈值大时，

- 取决于所获取的差值（D_TQ_x）地来获取空气质量的减少，并且

- 取决于所获取的减少地，提高所述气态的燃料（108）的所述第一喷射量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，包括：

当所述差值（D_TQ_x）小于预先确定的阈值时：朝着进气门（103）关闭的时刻的方向，推移所述气态的燃料（108）的喷射的开始。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，包括：

当所述差值（D_TQ_x）大于预先确定的阈值时：朝着远离进气门（103）关闭的时刻的方向，推移所述气态的燃料（108）的喷射的开始。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，包括：

当所述差值（D_TQ_x）小于预先确定的阈值时：取决于所获取的差值（D_TQ_x）地提高所述气态的燃料（108）的一种第二喷射量，该第二喷射量在时间上在进气门（103）关闭之后被喷入。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，包括：

当所述差值（D_TQ_x）大于预先确定的阈值时：取决于所获得的差值（D_TQ_x）地减少所述气态的燃料（108）的第二喷射量，该第二喷射量在时间上在进气门（103）关闭之后被喷入。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，在该方法中，所述第一喷射量和所述第二喷射量连续地相继地被喷入。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，在该方法中，所述内燃机（110）具有多个燃烧室（101），并且在该方法中，用于所述扭矩输出的所述比较值（D_TQ_x）的预先确定包括：

- 获取所述燃烧室（101）的一种各自的扭矩输出，

- 获取所述燃烧室的扭矩输出的一种平均值（TQ_mid），

- 使用所述平均值（TQ_mid）作为比较值。

10.用于执行一种根据权利要求1至9中任一项所述的方法的装置。