CN108368789B - 用于确定操作内燃发动机所使用的燃料的成分的方法 - Google Patents

Abstract

在根据本发明的方法中，在正常操作期间，首先在进气同步的燃料喷射的情况下，并然后在燃料直接喷射到关闭的燃烧室中的情况下或在没有燃料喷射的情况下，在限定的操作点处测量入口道中可分配到内燃发动机的气缸的动态压力振荡，并由此产生对应的压力振荡信号，其中，曲轴相位角信号同时被确定。根据压力振荡信号，借助于离散傅里叶变换，所测量的压力振荡的选定信号频率的相对于曲轴相位角信号的实际相位位置和比较相位位置被确定，并且实际相位位置差由此被确定。基于确定的实际相位位置差，考虑相同信号频率对于不同燃料成分的参考相位位置差，当前所使用的燃料的燃料成分被确定。

Description

用于确定操作内燃发动机所使用的燃料的成分的方法

技术领域

本发明涉及用于在内燃发动机操作期间根据进气管压力信号确定内燃发动机的操作中所使用的燃料的成分的方法。

背景技术

在该上下文中和在下文中，往复活塞式内燃发动机也将以缩短的形式仅被称为内燃发动机，其具有一个或更多个气缸，在每种情况下，一个往复活塞被布置在一个或更多个气缸中。为了说明往复活塞式内燃发动机的原理，以下将对图1作出参考，图1通过示例的方式图示了内燃发动机的气缸以及最重要的功能单元，该内燃发动机也可能是多气缸内燃发动机。

相应的往复活塞6以可线性移动的方式布置在相应的气缸2中，并与气缸2一起包围燃烧室3。相应的往复活塞6借助于所谓的连接杆7连接到曲轴9的相应的曲柄销8，其中，曲柄销8相对于曲轴旋转轴线9a偏心布置。由于燃烧室3中燃料-空气混合物的燃烧，往复活塞6被线性“向下”驱动。往复活塞6的平移行程移动借助于连接杆7和曲柄销8传递到曲轴9，并转化成曲轴9的旋转移动，这促使往复活塞6在通过气缸2中的下死点（bottom deadcenter）之后因为其惯性而沿相反方向再次“向上”移动直至上死点（top dead center）。为了允许内燃发动机1的连续操作，在气缸2的所谓工作循环期间，首先需要使燃烧室3填充有燃料-空气混合物，使得燃料-空气混合物在燃烧室3中被压缩，并然后被点燃（在汽油内燃发动机的情况下，借助于火花塞（ignition plug）；并且在柴油内燃发动机的情况下，通过自动点火（ultra-ignition））并燃烧，从而驱动往复活塞6，并且最后，使得燃烧之后留下的排气从燃烧室3被排放。该顺序连续重复的结果是内燃发动机1的连续操作，其中，功以与燃烧能量成比例的方式被输出。

根据发动机的构思，气缸2的工作循环被分成：分布在一圈曲轴旋转（360°）上的两个行程（二行程发动机），或分布在两圈曲轴旋转（720°）上的四个行程（四行程发动机）。

至今，四行程发动机已被建立为用于机动车辆的驱动器。在进气行程中，随着往复活塞6向下移动，燃料-空气混合物21（在进气管喷射的情况下，借助于喷射阀5a，其在图1中借助于虚线被图示成替代方案）或者要不然仅新鲜空气（在燃料直接喷射的情况下，借助于喷射阀5）从进气道20被引入到燃烧室3中。在随后的压缩行程期间，随着往复活塞6向上移动，燃料-空气混合物或新鲜空气在燃烧室3中被压缩，并且在适当情况下，燃料借助于喷射阀5被单独喷射。在随后的工作行程期间，随着往复活塞6向下移动，例如在汽油内燃发动机的情况下，燃料-空气混合物借助于火花塞4点燃、燃烧并膨胀，输出功。最后，在排气行程中，随着往复活塞6又一次向上移动，留下的排气31从燃烧室3被排出到排气道30中。

通常地，且尤其在这里被作为基础看待的示例中，燃烧室3相对于内燃发动机1的进气道20或排气道30的界定借助于入口阀22和出口阀32来实现。在当前的现有技术下，所述阀借助于至少一个凸轮轴致动。所示的示例具有用于致动入口阀22的入口凸轮轴23和用于致动出口阀32的出口凸轮轴33。通常还存在另外的机械部件（这里未图示），其设置在阀与相应的凸轮轴之间用于力的传递，这些部件还可包括阀游隙补偿装置（例如，筒式挺柱（bucket tappet）、摇杆、指型摇臂、挺杆、液压挺柱等）。

入口凸轮轴23和出口凸轮轴33借助于内燃发动机1自身来驱动。出于该目的，入口凸轮轴23和出口凸轮轴33在每种情况下相对于彼此借助于适当的入口凸轮轴控制适配器24和出口凸轮轴控制适配器34（比如例如齿轮、链轮或带轮）以及借助于控制机构40（其具有例如齿轮机构、控制链或有齿的控制带）在预定的位置中联接，并相对于曲轴9借助于对应的曲轴控制适配器10（其对应地被形成为齿轮、链轮或带轮）联接到曲轴9。借助于该连接，原则上，入口凸轮轴23和出口凸轮轴33的相对于曲轴9的旋转位置的旋转位置被限定。通过示例的方式，图1图示了入口凸轮轴23和出口凸轮轴33和曲轴9之间的、借助于带轮和有齿控制带的联接。

在一个工作循环期间内由曲轴覆盖的旋转角将在下文中被称为工作相位，或简单地被称为相位。在一个工作相位内由曲轴覆盖的旋转角相应地被称为相位角。借助于连接到曲轴9或连接到曲轴控制适配器10的位置编码器43和关联的曲轴位置传感器41，可连续地检测曲轴9的相应的当前曲轴相位角。这里，位置编码器43可被形成为例如具有多个齿的齿轮，多个齿布置成等距地分布在周向部上，其中，各单独的齿的数目决定了曲轴相位角信号的分辨率。

另外，在适当情况下，借助于对应的位置编码器43和关联的凸轮轴位置传感器42而连续地检测入口凸轮轴23和出口凸轮轴33的当前相位角同样是可能的。

从而，由于预定的机械联接，相应的曲柄销8、和与曲柄销8一起的往复活塞6、入口凸轮轴23、和与入口凸轮轴23一起的相应的入口阀22、和出口凸轮轴33、以及与出口凸轮轴33一起的相应的出口阀32相对于彼此以预定的关系且以取决于曲轴旋转的方式移动，所述功能部件相对于曲轴同步地运行通过相应的工作相位。因此，考虑相应的传动比，往复活塞6、入口阀22和出口阀32的相应的旋转位置和行程位置可相对于曲轴9的由曲轴位置传感器41预定的曲轴相位角被设置。因此，在理想的内燃发动机中，可能的是，每个特定的曲轴相位角被分配特定的曲柄销角、特定的活塞行程、特定的入口凸轮轴角及因此特定的入口阀行程，以及还有特定的出口凸轮轴角及因此特定的出口凸轮轴行程。也就是说，所陈述的部件中的所有与旋转的曲轴9成同相位，或者成同相位地移动。

然而，在现代的内燃发动机1中，可能的是，另外的定位元件例如以整体形成到入口凸轮轴适配器24和出口凸轮轴适配器34中的方式设置在曲轴9和入口凸轮轴23和出口凸轮轴33之间的机械联接路径内，所述定位元件实现曲轴9和入口凸轮轴23和出口凸轮轴33之间的期望的、可控的相位移位。在所谓的可变阀驱动器中，这些被称为所谓的相位调节器。

为了内燃发动机的最佳操作（关于排放、消耗、功率、运行平滑性等），应尽可能准确地获知进气行程期间所吸入的新鲜气体充气（charge），并应使计量的燃料量与之尽可能准确地协调，以便例如能够确保以lambda（λ）=1来操作，也就是说，使得用于待计量的燃料的完全燃烧所需的氧气量最小。

吸入的新鲜气体充气取决于各种因素，比如例如内燃发动机的结构细节、比如例如节流挡板（throttle flap）的不同定位装置的当前操作点和当前设置。用于确定新鲜气体充气的现有技术是：在所有发生的操作状态（发动机速度、负荷、所有致动器的致动、不同的阀行程、挡板的致动、用于入口阀和出口阀的相位调节器的致动、排气涡轮增压器、压缩机等）下测量所谓的参考内燃发动机，并将所述测量值（或其导出值或复制行为的基于模型的方法）存储在对应的系列内燃发动机的发动机控制单元中的对应的特性图中。相同类型系列的所有结构上相同的、成批生产的内燃发动机以所产生的该参考数据集来操作。因此，作为第一近似，新鲜气体充气可被假定为已知。

于是，根据相应燃料的预定的空气/燃料比（A/F比）来计算待计量的，尤其是待喷射的关联的燃料量，预定的空气/燃料比取决于燃料类型和燃料质量或燃料成分。

因此，根据所使用的燃料而有所不同。相应地，例如在由优质汽油和乙醇组成的混合燃料的情况下，存在以下的空气/燃料比：

100 vol%优质汽油，0 vol%乙醇（E0） =>14.5

75 vol%优质汽油，25 vol%乙醇（E25） =>13.1

50 vol%优质汽油，50 vol%乙醇（E50） =>11.8

25 vol%优质汽油，75 vol%乙醇（E75） =>10.4

0 vol%优质汽油，100 vol%乙醇（E100） =>9.0。

在每种情况下，按照体积百分比在混合燃料的标示中声明乙醇分数，也就是说，混合燃料E25相应地由75 vol%的优质汽油和25 vol%的乙醇组成。

因此，为了内燃发动机在消耗、运行平滑性和排放方面的最佳操作，还需要尽可能准确地获知相应地当前操作模式中所使用的燃料的成分，因为否则会出现被错误计量的燃料量。此外，不同的燃料或燃料成分可具有不同的特性，比如例如不同的抗爆震性能（knockresistance）。为了操作的优化，这会使另外的调适成为必需，例如喷射时间的调适或点火时间的调适。

由于燃料有可能不总能够是相同的质量或成分，因此这里从箱填充到箱填充会出现差别，所述差别不利地影响内燃发动机的操作。

出于该目的，从现有技术已知各种方法和装置，其具有确定燃料成分或燃料质量的目的。

例如，文献DE 10 2009 031 159 B3公开了用于确定燃料质量，尤其是燃料的混合成分的方法和装置。方法基于借助于具有定子和转子的电动马达来确定燃料的电参数，其中，在转子与定子之间的间隙中，置于其中的燃料的电参数被确定，所述电参数是燃料质量的测量值。

还从文献DE 10 2009 017 207 B4已知例如用于检测燃料质量的方法，在该方法中，借助于燃料质量计算模块，基于发动机的扭矩和第一时间段上所测量的发动机速度的变化，从而计算燃料质量值。

此外，文献DE 10 2011 077 404 B4也公开了用于确定燃料类型的方法，该方法基于进入高压燃料贮存器中的特定差异燃料传输量的高度准确的馈送。根据对应的压力升高曲线，确定测量值曲线，将测量值曲线与比较值曲线进行比较，所述比较值曲线存储在关联的控制装置中，用于不同的燃料质量。在测量值曲线与比较值曲线存在足够相关性的情况下，关联的燃料质量被确定。

已知的方法通常需要另外的传感器，或者由于难以检测的环境影响而使已知方法实施复杂且给出不如人意的结果。

发明内容

因此，目标是：在尽可能不利用另外的传感器布置结构和设备方面的花费的情况下，允许在当前正在进行的操作期间尽可能准确地确定所使用的燃料的质量或成分，以便能够对操作参数作出对应的调适，从而优化正在进行的操作。

所述目标借助于根据本发明的用于确定内燃发动机正常操作时所使用的燃料的成分的方法来实现。

根据本发明，在方法的实施方式中，在正常操作期间，在进气同步的燃料喷射期间，在限定的操作点处，测量相应内燃发动机的入口道（inlet tract）中的可分配到内燃发动机的气缸的动态压力振荡，并由此产生对应的压力振荡信号。同时，曲轴相位角信号被确定。根据压力振荡信号，利用离散傅里叶变换，所测量的压力振荡的选定信号频率的相对于曲轴相位角信号的实际相位位置被确定。方法的特征尤其在于：除了进气同步燃料喷射情况下选定信号频率的确定的实际相位位置之外，选定信号频率的另外的比较相位位置以相同的方式被确定。这在没有燃料喷射的情况下或在燃料直接喷射到关闭的燃烧室中的情况下被确定。随后，实际相位位置与比较相位位置之间的实际相位位置差被确定。然后，基于确定的实际相位位置差，考虑相同信号频率对于不同燃料成分的参考相位位置差，当前所使用的燃料的燃料成分被确定。

附图说明

为了解释本发明所基于的内燃发动机的功能（见以上）和燃料成分与进气管中测量的压力振荡信号的相位位置之间的关系以及根据本发明的方法的原理和功能，对附图作出参考。在附图中：

图1是往复活塞式内燃发动机的简化图，在这里以缩短的形式被称为内燃发动机，具有最重要的功能部件；

图2示出图表，用于图示进气频率的相位位置与所使用的燃料的乙醇分数之间的相依性；

图3示出图表，用于图示根据燃料中乙醇分数的确定的实际相位位置与比较相位位置之间的相位位置差；

图4示出图表，用于图示参考相位位置差；

图5示出图表，用于图示相对于相同设计的系列内燃发动机的实际相位位置差的参考内燃发动机的相位位置差。

具体实施方式

本发明基于如下认识，即：在进气同步燃料喷射的假设下，用于操作的燃料的成分与内燃发动机的入口道中的动态压力振荡的相位位置之间存在唯一关系。尤其在汽油发动机中观察到该关系，例如结合不同分数的优质燃料和乙醇。

该关系的物理成因在于所使用的燃料成分的不同的蒸发焓。例如，E0燃料具有大约350 kJ/kg的蒸发焓，而E100燃料具有大约920 kJ/kg的蒸发焓。在进气同步喷射的情况下，这些不同的蒸发焓导致新鲜气体充气的不同的冷却，由此进而，新鲜气体充气中的密度及因此声音传播速度发生变化，并且因此最终，进气道中的压力波的传播发生可测量的变化。

在根据本发明的方法中，在正常操作期间，在进气同步的燃料喷射期间，首先在限定操作点处，测量相应内燃发动机的入口道中的可分配到内燃发动机的气缸的动态压力振荡，并由此产生对应的压力振荡信号。同时，内燃发动机的曲轴相位角信号被确定，可以说是作为参考信号被确定。

一个可能的操作点会是例如预定旋转速度下的怠速操作。这里，进气同步的喷射将被理解成意味着如下时间段中的喷射：在该时间段期间，在入口阀打开的情况下，新鲜气体被馈送到燃烧室中。这可通过将燃料喷射到进气管中或在入口阀同步打开的情况下将燃料直接喷射到相应气缸的燃烧室中来实现。正常的操作表征例如在机动车辆中的内燃发动机的意图操作，其中，内燃发动机是相同设计的一系列内燃发动机的示例。还将在以下对应地使用的所述类型的内燃发动机的另外的惯常的术语是系列内燃发动机。为了分析内燃发动机的进气道中记录的相对于相位位置的压力振荡信号，所述压力振荡信号可经历离散傅里叶变换（DFT）。出于该目的，可使用被称为快速傅里叶变换（FFT）的算法以便用于DFT的有效计算。借助于DFT，压力振荡信号现在被分解成各单独的信号频率，之后，关于它们的幅度和相位位置，可以以简化的方式单独地分析所述各单独的信号频率。在本情况下，已经发现的是，尤其，压力振荡信号的选定信号频率的相位位置取决于所使用的燃料成分。

出于该目的，有利的是，仅对如下这些信号频率给予考虑：对应于内燃发动机的进气频率的（作为基础频率或第一谐波的）信号频率，或对应于进气频率的倍数的（即第二谐波到第n谐波的）信号频率，其中，进气频率进而与内燃发动机的速度具有唯一关系。于是，对于至少一个选定的信号频率，考虑并行检测的曲轴相位角信号，所述选定信号频率的相位位置相对于曲轴相位角被确定。

利用具有不同乙醇分数的燃料的示例，在图2中图示了选定信号频率的相位位置对燃料成分的相依性。所述附图图示了根据汽油-乙醇混合物的乙醇分数的对应于进气频率的信号频率的相位位置。这里，随着燃料中乙醇分数的增加，观察到进气频率的相位位置朝着较小的值移位。通过在各单独的测量点MP0至MP100之间插值，具有近似线性轮廓的连续相位位置曲线100被实现。

原则上，借助于与例如在相同设计的参考内燃发动机上预先确定的相同信号频率的所谓的参考相位位置进行比较，该关系已经可单独用于从压力振荡信号的选定信号频率的在正常操作期间确定的实际相位角来确定燃料成分。这些参考相位位置被唯一地分配对应的燃料成分。因此可能的是，借助于与确定的实际相位位置相关联的参考相位位置，以便推断关联的燃料成分。

然而，广泛的测量和测试已经显示，难以捕获的扰动影响可额外地影响选定信号频率的相位位置，由此可不利地影响以上述简单方式确定的燃料成分的准确度。这里，内燃发动机与用于确定参考相位位置的参考内燃发动机的偏差是特定的示例，所述偏差由结构容差引起。容差引起的偏差的出现可例如由于入口阀和出口阀的偏差控制定时，且由于往复活塞的位置相对于曲轴的测量相位角的偏差，以及由于进气道中空气引导部件的几何结构中的偏差。由于所述偏差在相同设计的内燃发动机系列的每个内燃发动机上至少在一定的方差内会有所不同，因此其修正将使得每个单独的系列内燃发动机的高度繁琐的测量成为必需。

这里，根据本发明的方法提供简单得多且更加便捷的解决方案，因为如下事实：燃料成分对信号频率的相位位置的影响可以说是与其它的影响分开，并被单独考虑。这被实现，因为：首先，如以上已经描述的，在进气同步的喷射的情况下，所测量的压力振荡的选定信号频率的相对于曲轴相位角信号的实际相位位置被确定。该实际相位位置包括所有已知的和未知的有影响的变量。

随后，除了在进气同步燃料喷射情况下选定信号频率的确定的实际相位位置之外，在没有燃料喷射的情况下或在燃料直接喷射到关闭的燃烧室中的情况下，根据选定的信号频率，另外的比较相位位置于是以相同的方式被确定。由于没有燃料喷射或者由于入口阀关闭而使燃料喷射与进气道分离，于是结果是选定信号频率的比较相位位置，该比较相位位置不受喷射燃料的影响并仅包括其它有影响的变量中的所有。图3首先图示了相位位置曲线100，并且其次示出了相位位置曲线110，相位位置曲线100示出了进气同步喷射期间确定的实际相位位置，相位位置曲线110示出了在没有燃料喷射情况下确定的比较相位位置。可能的是，从图3中的图示观察到，随着乙醇分数增加，燃料喷射的影响增加。

通过从实际相位位置的值中减去比较相位位置的值，于是得到了仅反映喷射燃料影响的实际相位位置差。现在，为了确定当前所使用的燃料的燃料成分，将相同信号频率对于不同燃料成分的确定的实际相位位置差与在参考内燃发动机上预先确定的参考相位位置差进行比较，并推断关联的燃料成分。

图4图示了根据燃料中乙醇分数的参考相位位置差，其借助于相位位置差曲线120来对应。

为了直接实施根据本发明的方法，预先在来自相同设计的内燃发动机系列的参考内燃发动机上利用参考燃料成分所确定的参考相位位置差根据关联燃料成分被存储在参考特性图中，从该参考特性图，它们可被获得以用于比较的目的。所述特性图的最简单的形式通过示例的方式被图示在图4中，并包括图表，对于内燃发动机的特定操作点，该图表复制压力振荡信号的特定选定信号频率的参考相位位置差（在该情况下是进气频率）与分别关联的燃料成分（在该情况下是乙醇分数）之间的相依性，采用参考相位位置差曲线120的形式。对应的、更加全面的特性图可例如包括用于内燃发动机的不同操作点和不同信号频率的对应的参考相位位置差曲线。

于是，在该示例中，可以以直接的方式执行当前所使用的燃料成分的确定，因为：从内燃发动机正常操作期间进气频率的所确定的实际相位位置差（在图4中在相位位置差5处）出发，参考相位位置差曲线120上的关联参考点121（在水平方向上）被确定，并进而由此出发，关联的燃料成分（在该情况下是59 vol%的乙醇分数）（在竖直方向上）被确定，如基于图4中由箭头指示的线视觉图示的。

另外的替代的可能性包括：提供模型函数，模型函数表征对应的参考相位位置差曲线并复制参考相位位置差与燃料成分之间的关系；及因此利用确定的实际相位位置差的预设来计算当前的燃料成分。该替代例的优点在于如下事实：总体而言，所必须用到的存储容量较小。

在方法的实施方式中，假定的是，用于不同燃料成分的参考相位位置差可被用于方法的实施。

出于该目的，在根据本发明的方法的强化方案中，在正常操作之前，在参考内燃发动机上确定根据不同燃料成分的选定信号频率的参考相位位置差。这里，参考内燃发动机是与对应的内燃发动机系列具有相同设计的内燃发动机，且其中，尤其确保的是，尽可能不存在受行为影响的结构容差偏差。由此，寻求确保的是，尽可能准确地确定燃料成分与相位位置差之间的关系且没有另外的扰动因素影响。

在不同的操作点下借助于参考内燃发动机并利用另外的操作参数（比如吸入介质的温度、冷却剂温度或发动机速度）的预设或变化，确定对应的参考相位位置差是可能的。于是，由此产生的参考值特性图可有利地被用在相同设计的所有系列内燃发动机中，尤其是被存储在可分配到内燃发动机的电子处理单元的存储区域中。

在选定信号频率的参考相位位置差的以上提及的在先确定的另外的扩展中，可能的是，根据选定信号频率的确定的参考相位位置差和关联的燃料成分，并例如利用多项式方法，来得到至少复制选定信号频率的参考相位位置差与燃料成分之间关系的模型函数。

这里，可选地还可能的是，还并入另外的参数，比如例如进气道中的吸入介质的温度、用于冷却内燃发动机的冷却剂的温度和内燃发动机的发动机速度，如将在以下更加详细讨论的，所述参数可额外地被纳入考虑，以便增加方法的准确度。

因此形成模型函数，利用模型函数，利用相位位置差的预设和以上提及的另外的参数的可能并入，可计算相应的当前燃料成分。

于是，模型函数可有利地被用在相同设计的所有系列内燃发动机中，尤其是被存储在可分配到内燃发动机的电子处理单元的存储区域中。优点在于如下事实，即：与全面的参考值特性图相比，模型函数所需的存储空间更小。

尽管通过将如以上呈现的相位位置差纳入考虑而寻求消除由相应的系列内燃发动机与参考内燃发动机的由容差引起的偏差造成的影响，然而在利用具有已知燃料成分的参考燃料的比较测量中，相位位置差的发动机专属（engine-specific）偏差是明显的。基于参考相位位置差曲线120并基于发动机专属实际相位位置差曲线130，这在图5中图示。在该情况下，这里所示的实际相位位置差相对于参考相位位置差的偏差平均达到+14%。

为了额外地将所述发动机专属偏差纳入考虑并因此进一步增加方法的准确度，可能的是，在根据本发明的方法的改进方案中，在燃料成分的确定中，将专属于相应内燃发动机的另外的修正值纳入考虑。这可例如借助于如下来实现：初始利用修正因子来修正的确定的实际相位位置差，以及然后借助于参考相位位置差特性图或模型函数、利用修正后的实际相位位置来确定的当前所使用的燃料的燃料成分。在以上提及的示例中，+14%的平均偏差产生1/1.14的修正因子，初始，将确定的实际相位位置差乘以该修正因子，然后仅利用修正后的实际相位位置差值来确定燃料成分。该方法也通过虚线以图表的形式定性地图示在图5中。从系列内燃发动机上所确定的实际相位位置差值5出发，首先借助于修正值1/1.14执行修正，修正到4.4的修正后的相位位置差值。然后，利用该值，利用参考相位位置差曲线120，修正后的参考点122（在水平方向上）被确定，并且进而由此（在竖直方向上）确定57 vol%的乙醇分数。

在根据本发明的方法的一个实施例中，在正常操作之前，在相应的系列内燃发动机上确定以上提及的发动机专属修正值。这可通过如下来实现：利用具有已知燃料成分的参考燃料来确定实际相位位置差，并随后与用于已知燃料成分的参考相位位置差进行比较。于是，可从所确定的差得到修正值。之后，因而确定的发动机专属修正值可被存储，以便被访问。因此，在内燃发动机的测试运行中，可以说，可例如对于每个系列内燃发动机执行发动机专属修正值，作为生产线的末端（线的末端）处的生产过程的最后步骤。

在方法的改进方案中，为了进一步增加所使用燃料成分确定的准确度，可能的是，在燃料成分的确定中考虑内燃发动机的另外的操作参数。出于该目的，可在所使用的燃料的燃料成分的确定中考虑如下的另外的操作参数中的至少一项：

-进气道中的进气介质的温度，

-用于冷却内燃发动机的冷却剂的温度，以及

-内燃发动机的发动机速度。

吸入介质（即大体上是进气空气）的温度直接影响介质中的声速，且因此影响入口道中压力的传播。该温度可在进气道中被测量，且因此被获知。

由于入口管道中和气缸中的热传递，冷却剂的温度也影响吸入介质中的声速。该温度通常也被监测，且出于该目的而被测量，并因此在任何情况下可被获得，并可在燃料成分的确定中被考虑。

发动机速度是表征内燃发动机操作点的变量之一，并且影响入口管道中压力传播可使用的时间。发动机速度也不断地被监测，且因此能够被用于燃料成分的确定。

因此，以上提及的另外的参数在任何情况下可被获得或可以以直接的方式被确定。在该情况下，所陈述的参数对压力振荡信号的选定信号频率的相位位置差的相应的影响被假定为是已知的，并例如在参考内燃发动机的测量期间被确定，且共同地存储在参考值特性图中。借助于对应的修正因子或修正函数并入在借助于模型函数的燃料成分计算中也构成在燃料成分的确定中将该另外的、进一步的操作参数纳入考虑的可能性。

在根据本发明的方法的可有利实施的实施例中，借助于分配到内燃发动机的电子处理单元，例如内燃发动机的中央发动机控制单元（CPU），执行选定信号频率的实际相位位置差的确定和当前所使用燃料的成分的确定，其中，参考值特性图或模型函数以及可能地发动机专属修正值被存储在电子处理单元的至少一个存储区域中。通过这样的方式，在系列内燃发动机的操作期间，可自动地、非常快地且重复地实施根据本发明的方法。

在一个示例性实施方式中，利用不同的已知燃料成分的参考燃料，通过在测量模式中的至少一个限定操作点处的参考内燃发动机的测量，可执行选定信号频率的参考相位位置差的预先确定。

这里，为了确定选定信号频率的参考相位位置差，首先在进气同步的燃料喷射期间，并其次在没有燃料喷射的情况下或在燃料直接喷射到关闭的燃烧室中的情况下，在测量模式中测量入口道中可分配到参考内燃发动机的气缸的动态压力振荡，并产生对应的压力振荡信号。

与动态压力振荡的测量同时地，曲轴相位角信号被确定。

随后，根据压力振荡信号，借助于离散傅里叶变换，对于相应的参考燃料，所测量的压力振荡的选定信号频率的相对于曲轴相位角信号的参考相位位置和参考比较相位位置被确定。

此外，参考相位位置与参考比较相位位置之间的相应的参考相位位置差被确定。

之后，所确定的参考相位位置差根据关联的燃料成分被存储在参考值特性图中。这允许燃料成分与选定信号频率的相位位置差之间的相依性的可靠确定。

可利用特定的影响操作参数的变化（例如在不同操作点处）重复以上提及的方法，以便拓宽数据库并且并入另外的参数的影响。这有助于操作期间方法的实施；因为在该方法的实施中，于是可能不依赖于完全地遵循特定的参数。

选择进气频率或进气频率的倍数作为选定信号频率已被证实是有利的。在这些信号频率的情况下，相位位置差对燃料成分的相依性是特别显著的。

为了实施根据本发明的方法，有利地还可能的是，借助于成批生产类型的压力传感器在进气管中测量进气道中的动态压力振荡。这具有如下优点：不需要另外的压力传感器，这体现了成本优势。

在另外的示例中，为了实施根据本发明的方法，可借助于齿轮和霍尔传感器来确定曲轴位置反馈信号，其中，这是惯常的传感器布置结构，其可能在任何情况下出现在内燃发动机中，用于检测曲轴旋转。在该情况下，齿轮例如被布置在飞轮的外周向部上或曲轴计时适配器10（也见图1）的外周向部上。这具有如下优点：不需要另外的传感器布置结构，这体现了成本优势。

如果实施方法所借助于的以及参考值特性图或模型函数所存储于的电子处理单元是用于控制内燃发动机的发动机控制单元（CPU），并且用于内燃发动机的控制的另外的控制变量或控制例程的调适根据所确定的燃料成分通过发动机控制单元来执行，则根据本发明的方法会被特别有利地实施。

首先，这具有如下优点：不需要任何单独的电子处理单元，且因此在多个处理单元之间不存在可能易于发生故障的任何另外的接口。其次，根据本发明的方法可因此成为内燃发动机的控制例程的整体组成部分，由此，用于内燃发动机的控制变量或控制例程对当前所使用的燃料的快速调适是可能的。

再次简要总结，根据本发明的用于确定操作内燃发动机所使用的燃料的成分的方法的本质是这样一种方法：在该方法中，在正常操作期间，相应的内燃发动机的入口道中的动态压力振荡被测量，并由此产生对应的压力振荡信号。同时，曲轴相位角信号被确定。根据压力振荡信号，测量的压力振荡的选定信号频率的相对于曲轴相位角信号的实际相位位置差被确定，并且，基于所确定的实际相位位置差，考虑相同信号频率对于不同燃料成分的参考相位位置差，当前所使用的燃料的成分被确定。

Claims (14)

1.一种用于确定内燃发动机正常操作时所使用的燃料的成分的方法，

-其中，在正常操作期间，在进气同步的燃料喷射期间，在限定的操作点处，相应内燃发动机的入口道中的可分配到所述内燃发动机的气缸的动态压力振荡被测量，并由此产生对应的压力振荡信号，并且其中，同时，曲轴相位角信号被确定，以及

-根据所述压力振荡信号，利用离散傅里叶变换，所测量的压力振荡的选定信号频率的相对于所述曲轴相位角信号的实际相位位置被确定，其特征在于，

-在进气同步的燃料喷射的情况下，除了所述选定信号频率的确定的实际相位位置之外，在没有燃料喷射的情况下或在燃料直接喷射到关闭的燃烧室中的情况下，根据所述选定信号频率，另外的比较相位位置以相同的方式被确定，以及

-所述实际相位位置与比较相位位置之间的实际相位位置差被确定，其中，

-基于所确定的实际相位位置差，考虑相同信号频率对于不同燃料成分的参考相位位置差，当前所使用的燃料的燃料成分被确定。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考相位位置差被存储在参考值特性图中或借助于所存储的模型函数来确定。

3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其特征在于，在正常操作之前，在参考内燃发动机上，根据不同燃料成分，所述选定信号频率的所述参考相位位置差已经被确定。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在正常操作之前，已经从所述选定信号频率的所述参考相位位置差和关联的燃料成分得到模型函数，并且所述模型函数复制所述选定信号频率的所述参考相位位置差与所述燃料成分之间的关系。

5.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，在燃料成分的确定中，将专属于相应内燃发动机的额外的修正值纳入考虑。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在正常操作之前，通过利用具有已知燃料成分的参考燃料来确定实际相位位置差，通过与用于所述已知燃料成分的参考相位位置差进行比较，专属于所述内燃发动机的修正值被确定并被存储在相应的内燃发动机上。

7.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，额外地，在所使用的燃料的燃料成分的确定中，将如下的另外的操作参数中的至少一项纳入考虑：

-进气道中的进气介质的温度，

-用于冷却所述内燃发动机的冷却剂的温度，

-所述内燃发动机的发动机速度。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，

借助于分配到所述内燃发动机的电子处理单元，执行选定信号频率的实际相位位置差的确定和当前所使用的燃料的成分的确定，其中，所述参考值特性图或所述模型函数被存储在所述电子处理单元的至少一个存储区域中。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，单独的修正值也被存储在所述电子处理单元的至少一个存储区域中。

10.如权利要求3所述的方法，其中，所述选定信号频率的参考相位位置差的在先确定的特征在于，利用不同的、已知燃料成分的参考燃料，在测量模式中，在至少一个限定的操作点处测量参考内燃发动机，

其中，为了确定所述参考相位位置差，

-在进气同步的燃料喷射的情况下，以及

-在没有燃料喷射的情况下或在燃料直接喷射到关闭的燃烧室中的情况下，

-在测量模式中，测量所述入口道中的可分配到所述参考内燃发动机的气缸的动态压力振荡，

并且

产生对应的压力振荡信号，

-其中，同时，曲轴相位角信号被确定，并且，

-根据所述压力振荡信号，借助于离散傅里叶变换，对于相应的参考燃料，所测量的压力振荡的选定信号频率的相对于所述曲轴相位角信号的参考相位位置和参考比较相位位置被确定，并且

-所述参考相位位置与所述参考比较相位位置之间的相应的参考相位位置差被确定并根据关联的燃料成分被存储在参考值特性图中。

11.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述选定信号频率是进气频率或进气频率的倍数。

12.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，借助于进气管中的成批生产类型的压力传感器来测量所述动态压力振荡。

13.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，借助于齿轮和霍尔传感器来确定曲轴位置反馈信号。

14.如权利要求8至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述电子处理单元是用于控制所述内燃发动机的发动机控制单元，并且用于控制所述内燃发动机的另外的控制变量或控制例程的调适根据所确定的燃料成分由所述发动机控制单元来执行。

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