CN112969848B - 用于使内燃发动机运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于使内燃发动机(10)以过渡运行模式运行的方法。所述方法包括确定要供应给发动机(10)的燃烧室(14)的燃料混合物的初始燃料氧化剂比率阈值的步骤。如果所需燃料氧化剂比率超过初始燃料氧化剂比率阈值，则发动机(10)以升高的响应模式暂时运行，其中燃料氧化剂比率阈值从初始燃料氧化剂比率阈值增加到升高的燃料氧化剂比率阈值，并且将具有所需燃料氧化剂比率的燃料混合物供应给发动机(10)的燃烧室(14)。

Description

用于使内燃发动机运行的方法

技术领域

本发明涉及一种用于使内燃发动机以过渡或瞬态运行模式运行的方法。此外，本发明还涉及用于执行所述方法的内燃发动机的燃料和进气供应控制装置。

背景技术

在柴油发动机之类的内燃发动机中，将包括燃料介质和氧化剂(即，通常包含在进气中的氧气)的燃料混合物供应给燃烧室并在燃烧室中点燃，以产生高温和高压气体，这些气体向发动机的活塞或其他部件施加力，并因此使之移动。通过这种方式，化学能被转化为机械能。燃烧室内的燃烧，以及因此，发动机的功率和性能取决于燃料混合物的特性，诸如，其成分的类型和组成。

为了防止在从燃烧室排出的发动机的排气中产生过量的烟灰(soot)，在发动机运行过程中，相对于要供应给燃烧室的燃料混合物中的氧化剂的量(amount)或数量(quantity)，燃料的量或数量通常是有限的。因此，被构造成选择性地将燃料介质和氧化剂，即进气，注入或供应给燃烧室的发动机的燃料和空气供应控制装置可以设置有燃料氧化剂比率阈值，即燃料空气比率阈值，以限制相对于燃料混合物中氧化剂的量或数量的燃料介质的量或数量。然而，通过限制燃料混合物的燃料氧化剂比率，发动机的功率也可能会受到限制。

在燃料混合物的燃烧过程中，燃烧室中的高温可能会导致氮氧化物(NOx)的产生，而氮氧化物是造成空气污染的主要原因，它会导致，例如，烟雾和酸雨的形成。在内燃发动机中，已知排气再循环技术用于减少发动机排气中的氮氧化物的量或数量。具体而言，根据这些技术，发动机排气的一部分会再循环到燃烧室中，从而构成燃料混合物的一部分。通过这种方式，在燃烧室内用作燃烧热吸收剂的对燃烧呈惰性的气体的量或数量增加，从而降低了燃烧室中的峰值温度，并因此减少了氮氧化物的产生。

排气的再循环可能会导致发动机功率降低。因此，众所周知，在需要增加发动机功率的发动机的运行模式下，例如，在发动机转速加速过程中，要减少再循环到燃烧室中的排气的量。

此外，从EP 1 460 251 A2已知，确定再循环排气中的氧气的量，根据氧气的量来计算排气再循环(EGR)烟雾极限校正值。EGR烟雾极限校正值用于通过增加烟雾极限燃料喷射量或数量来设置最终的烟雾极限燃料喷射量或数量。通过这种方式，可以在抑制烟雾产生的同时，在不减少再循环排气的量的情况下提高加速功率。

通常，由于在运行过程中要满足的总燃料空气比率极限，此类内燃发动机的功率仍然受到限制。在发动机加速过程中，可能出现对增加发动机功率(这必须在较短的响应时间内提供)的需求。然而，通过用于使内燃发动机运行的已知构造和技术，可能无法满足此需求。

发明内容

鉴于现有技术，目的是提供一种用于使内燃发动机运行的改进方法，所述方法允许在较短的响应时间，即从发动机以低负荷运行的状态开始，增加发动机功率。此外，还应提供用于内燃发动机的燃料和进气供应控制装置，以执行所述方法。

这通过一种用于使内燃发动机运行的方法以及用于内燃发动机的燃料和进气供应控制装置来解决。在本说明书、附图以及从属权利要求中阐述了优选实施例。

因此，提供了一种用于使内燃发动机以过渡运行模式运行的方法。所述方法包括以下步骤：确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的初始燃料氧化剂比率阈值；确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的升高的燃料氧化剂比率阈值；以及确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的所需燃料氧化剂比率。如果所需燃料氧化剂比率超过初始燃料氧化剂比率阈值，则发动机以升高的响应模式暂时运行，其中燃料氧化剂比率阈值从初始燃料氧化剂比率阈值增加到升高的燃料氧化剂比率阈值，并且将具有所需燃料氧化剂比率的燃料混合物供应给发动机的燃烧室。

此外，还提供了一种用于内燃发动机的燃料和进气供应控制装置，用于控制燃料混合物向发动机的燃烧室的供应。燃料和进气供应控制装置具体而言可以用于执行用于使内燃发动机以过渡运行模式运行的方法。因此，结合所述方法描述的技术特征也可以涉及并应用于所提出的燃料和进气供应控制装置，反之亦然。

燃料和进气供应控制装置包括：第一装置，用于确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的初始燃料氧化剂比率阈值；和第二装置，用于确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的所需燃料氧化剂比率。此外，燃料和进气供应控制装置被构造为，如果所需燃料氧化剂比率超过初始燃料氧化剂比率阈值，则使发动机以升高的响应模式暂时运行，其中，燃料氧化剂比率阈值从初始燃料氧化剂比率阈值增加到升高的燃料氧化剂比率阈值，并且将具有所需燃料氧化剂比率的燃料混合物供应给发动机的燃烧室。

附图说明

当结合附图考虑以下具体实施方式时，将更容易理解本发明，其中：

图1示意性地示出了一种具有燃料和进气供应控制装置的内燃发动机；并且

图2示出了流程图，此流程图示意性地示出了一种用于使图1所示的内燃发动机以过渡运行模式运行的方法。

具体实施方式

在下文中，将参考附图更详细地解释本发明。

图1示意性地示出了内燃发动机10，其在下文中也被称为发动机，以柴油发动机的形式提供，安装在车辆(未示出)上。具体而言，发动机10包括至少一个气缸12，更具体而言，包括多个气缸，诸如，四个、六个、八个、十二个，或十八个气缸。每个气缸12均设有燃烧室14，燃烧室14由容纳在气缸12中的活塞16界定。活塞16被构造成在气缸12内往复移动和轴向移动，并且经由连杆20连接至发动机10的曲轴18。

发动机10还包括燃料和进气供应控制装置22，在下文中也称为控制装置22，其被构造成控制所需燃料混合物向燃烧室14的供应。燃料混合物在燃烧室14中被点燃，以产生高温和高压气体，这些高温和高压气体向活塞16施加力，并因此使活塞16轴向移动，从而使曲轴18旋转。通过这种方式，化学能被转化为机械能。

通过在燃烧室14内将燃料介质(即柴油燃料)与进气(即来自车辆外部的新鲜空气)混合来形成燃料混合物。为此，用于每个气缸12的控制装置22包括进气管线24，用于将进气导引到燃烧室14中，其中，通过进气阀26来控制进气向燃烧室14的供应。为了调节要供应给燃烧室14的进气的量或数量，可以提供涡轮增压器增压控制。此外，即在热模式下，可以提供排气和/或进气节流阀(throttle valve)，以便进一步控制进入燃烧室14的进气和/或来自燃烧室14的排气的流量。进气传感器28设置在进气管线24中，其被构造成感测通过进气管线24导引的进气的温度和压力。此外，进气传感器28可以被构造成确定供应给燃烧室的进气的质量流量(mass flow)。

此外，为了将燃料介质供应给每个气缸12的燃烧室14，控制装置22包括燃料喷射阀30，燃料喷射阀30被构造成将燃料介质可变地喷射到燃烧室14中。

每个气缸12的燃烧室14连接到排气管线32，用于从燃烧室14排出燃烧气体，即，在燃料混合物燃烧之后。为了控制燃烧气体的排出，设置有排气阀34，排气阀34可变地打开和关闭通向燃烧室14的排气管线32的孔径。

此外，在排气阀34的下游，设置有微粒过滤器36，微粒过滤器36对从燃烧室14排出的排气进行净化。换句话说，微粒过滤器36被构造成从排气中去除烟灰之类的微粒。具体而言，微粒过滤器36是柴油微粒过滤器。此外，微粒过滤器36被设计成周期性地或连续地燃烧掉从排气中去除且累积在其中的微粒。燃烧掉累积的微粒的过程称为过滤器再生。这可以通过使用催化剂或通过燃料燃烧器之类的主动装置来实现，主动装置将微粒过滤器36加热到能够实现烟灰燃烧的温度。

为了控制发动机10的运行，控制装置22包括电子控制单元，在下文中也称为ECU。具体而言，ECU基于控制信号38来控制发动机10的运行。控制信号38指示发动机10将以其运行的所需发动机功率或所需负荷。例如，控制信号38可以指示发动机10的所需扭矩或所需转速。基于控制信号38，控制装置22控制进气阀26、燃料喷射阀30以及排气阀34的致动，以设置要供应给燃烧室14并在燃烧室14中点燃的燃料混合物的量或数量和组成，从而调节发动机10的输出功率。

ECU接收到的控制信号38可以由油门踏板(gas pedal)之类的操作者接口装置提供，经由操作者接口装置，操作者可以调节所需发动机功率，即增加或减少发动机10所需的扭矩和/或转速。

例如，控制信号38可以指示是否要增加、减少或维持发动机功率，即由发动机10产生的扭矩和/或发动机10的转速。此外，控制信号38可以指示将在哪个响应时间设置或满足所需发动机功率水平。换句话说，控制信号38可以指示将要多快地调节所需发动机功率水平。在此构造中，ECU被构造成对控制信号38进行处理，以便调节燃烧过程。具体而言，基于控制信号38，ECU被构造成确定要供应给燃烧室14的燃料混合物的所需量或数量和/或所需燃料氧化剂比率dFOR和/或燃料空气比率dFAR。

一般而言，在本发明的上下文中，要供应给燃烧室14的燃料混合物的“燃料氧化剂比率”FOR是指燃料介质相对于氧化剂的质量比率：

其中m_燃料指示燃料混合物中燃料介质的质量，且m_氧化剂指示燃料混合物中氧化剂(即氧气)的质量。

相应地，要供应给燃烧室14的燃料混合物的燃料空气比率FAR是指燃料介质相对于进气的质量比率：

其中m_燃料指示燃料混合物中燃料介质的质量，且m_空气指示燃料混合物中进气的质量。

此外，为了控制和监视发动机10的运行，ECU接收指示发动机转速和由曲轴传感器42提供的曲轴18的旋转相位的第一输入信号40和指示通过由进气传感器28提供的进气管线24导引的进气的质量流量、压力以及温度的第二输入信号44。

因此，基于接收到的信号38、40、44，ECU被构造成控制致动进气阀26、燃料喷射阀30以及排气阀34的正时和持续时间，从而使发动机10正常运行。

这种内燃发动机10的基本结构和运行对于本领域技术人员而言是众所周知的，因此不再赘述。更确切地说，下文解决与本发明相联系的发动机10及其燃料和进气供应控制装置22的特性。

图2描绘了示出用于在过渡或瞬态运行模式下控制发动机10以增加发动机10的功率的方法的流程图。在本发明的上下文中，术语“过渡运行模式”或术语“瞬态运行模式”是指发动机10的运行模式，在此运行模式下，发动机功率增加，和/或在此运行模式下，发动机10(即，发动机转速)被加速。因此，在过渡或瞬态运行模式下，发动机10的扭矩和/或转速增加。换句话说，通过以过渡或瞬态运行模式运行，发动机10从第一运行模式，例如，主要或初始运行模式，过渡到第二运行模式，例如，辅助运行模式，其中，与第一运行模式相比，在第二运行中，发动机10在更高的负荷和/或更高的发动机转速下运行。

图2所示的方法由发动机10的控制装置22执行，即由其ECU执行。

从图2可以看出，在过渡运行模式下，发动机10可以两种不同的子模式(即步骤S5所示的正常响应模式和步骤S7所示的升高响应模式)运行。

在正常响应模式S5下，发动机10运行，使得供应给燃烧室14的燃料混合物具有不超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限的燃料氧化剂比率。在本发明中，“初始燃料氧化剂比率阈值”iFOR_极限构成了要供应给发动机10的燃烧室14的燃料混合物的总阈值。此阈值被提供给控制装置22，以便防止发动机10在运行过程中产生和排出具有过量微粒(即烟灰)的排气。设置初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，使得在发动机10长时间运行过程中可确保平衡的运行条件。因此，当发动机10以燃料氧化剂比率等于或小于初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限的燃料混合物运行时，控制装置22的构造，即通过利用微粒过滤器36，确保从发动机10排出的排气中的微粒(即烟灰)的量，即在通过微粒过滤器36被导引之后，即使在很长的运行时间内也不会超过预定极限。通过这种方式，可以提供稳定或平衡的运行条件，其中通过微粒过滤器36从排气中去除的微粒(即烟灰)的质量流量等于或低于在微粒过滤器36中燃烧掉的微粒(即烟灰)的质量流量。

与此相反，在升高的响应模式S7下，发动机10运行，使得供应给燃烧室14的燃料混合物可以暂时具有超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限的燃料氧化剂比率。换句话说，在升高的响应模式S7下，所述方法允许供应给燃烧室14的燃料混合物具有暂时(即在指定的有限的时间段内)可能超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限的燃料氧化剂比率。具体而言，如果燃料混合物的所需燃料氧化剂比率dFOR超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，则发动机10以升高的响应模式暂时运行，其中燃料氧化剂比率阈值从初始燃料氧化剂比例阈值iFOR_极限增加到升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限，这可以从图2中的步骤S7看出。

通过这种方式，与根本不允许燃料混合物超过总燃料氧化剂比率阈值或初始燃料氧化剂比率阈值的用于使内燃发动机运行的已知方法相比，所提出的方法允许暂时增加的燃料的量或数量超出标准烟雾极限。通过这种方式，在过渡或瞬态运行模式下，发动机的可用功率可以增加。实质上，已经发现，在过渡或瞬态运行模式下，通常会限制供应给发动机10的进气的量或数量。因此，为了在此运行模式下增加发动机的可用功率，所述方法建议通过增加燃料氧化剂比率来暂时增加供应给燃烧室14的燃料的量或数量。因此，所提出的方法能够改进发动机10的瞬态性能，特别是当发动机10从低负荷运行模式(诸如，热管理或经济模式)过渡到较高负荷运行模式时。

此外，已经发现，当发动机以过渡模式运行时，在有限的第一时间段内，可以接受排气中较高量的微粒(即烟灰)。实质上，在有限的第一时间段t_极限内，微粒过滤器36能够对从燃烧室14排出的排气进行适当的净化，与在发动机的正常响应模式下产生的排气相比，此排气包括更高量的烟灰。换句话说，尽管在燃烧室14中点燃了燃料氧化剂比率超过初始阈值iFOR_极限的燃料混合物，但是微粒过滤器36能够在有限的第一时间段t_极限内适当地去除由此产生的排气中的微粒(即烟灰)。这意味着，在有限的第一时间段内，从微粒过滤器36中排出的净化的排气仍能满足预定极限，即对于排气中存在的微粒(即烟灰)的调节极限(regulatory limit)。换句话说，通过限制发动机10可以以升高的燃料氧化剂比率运行的时间段，所提出的方法可以避免微粒过滤器36被烟灰太快地填充，即，这可能需要其再生程序。

然而，在此运行模式下，通过微粒过滤器36从排气中去除的微粒(即烟灰)的质量流量可能高于在微粒过滤器36中燃烧掉的微粒(即烟灰)的质量流量。因此，容纳在微粒过滤器36中的微粒(即烟灰)的量稳定增加，直到微粒过滤器36可以达到饱和为止。但是，一旦达到其饱和状态，微粒过滤器36就不再能够确保对通过其中导引的排气，即，包括增加量的烟灰的排气进行适当的净化。因此，发动机10以升高的响应模式运行过程中的有限的第一时间段t_极限被设置为使得当微粒过滤器36已经达到其饱和状态时防止发动机10以升高的响应模式运行。

以升高的响应模式运行有限的第一时间段t_极限之后，发动机10随后切换到正常响应模式或任何其他模式，在此过程中，燃料混合物的燃料氧化剂比率满足初始燃料氧化剂阈值iFOR_极限。换句话说，将燃料氧化剂比率阈值从升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限减小或重置为初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限。

在此模式下，通过微粒过滤器36从排气中去除的微粒(即烟灰)的质量流量可以低于在微粒过滤器36中燃烧掉的微粒(即烟灰)的质量流量，以抵消微粒过滤器36的饱和。通过这种方式，所述方法可以确保，尽管进入微粒过滤器36的微粒(即烟灰)的质量流量在发动机10运行过程中可以变化，但是从微粒过滤器36排出的排气满足排气中存在的微粒(即烟灰)的预定极限，即调节极限。

为了确保在此运行模式下燃烧掉足够量的烟灰，然后才能使发动机以升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限再次以升高的响应模式运行，在预定的第二时间段t_{nrm_极限}内将升高的响应模式锁定。这可以从图2中的步骤S6看出，其中参数t_nrm是指发动机10按照初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限连续运行的时间段。换句话说，在被允许将发动机切换到升高的响应模式之前，首先，发动机必须在正常响应模式或至少在预定的第二时间段t_{nrm_极限}内设置有初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限的任何其他模式下运行。可以依据微粒过滤器36的构造来设置预定的第二时间段t_{nrm_极限}。此外，可以依据指示发动机10在切换到当前模式(即正常响应模式)之前已经连续地(即不间断地)以升高的响应模式运行的时间段的控制参数trrm来设置预定的第二时间段t_{nrm_极限}。控制参数trrm的值越高，可以设置的预定的第二时间段t_{nrm_极限}就越高。

在下文中，将逐步地并参考图2对所述方法进行更详细的描述。

在第一步骤S1中，确定要供应给发动机10的燃烧室14的燃料混合物的初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限。初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限可以尤其视微粒过滤器36的构造和容量而定。此外，初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限可以存储在ECU内的内存单元(诸如，ROM或RAM)中，可以通过ECU(即其CPU)读取。

此后，在步骤S2中，初始确定控制参数t_nrm。如上所述，参数t_nrm是指发动机10按照初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限连续运行的时间段。因此，从当前时间点开始，参数t_nrm指示发动机10以具有满足初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限的燃料氧化剂比率的燃料混合物连续地(即不间断地)运行的时间段。为了确定参数t_nrm，控制装置22，即ECU，可以包括计时器单元。

在第三步骤S3中，确定要供应给发动机10的燃烧室14的燃料混合物的所需燃料氧化剂比率dFOR。ECU基于输入信号38确定所需燃料氧化剂比率dFOR。

然后，在步骤S4中，ECU确定所需燃料氧化剂比率dFOR是否大于初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限。只要所需燃料氧化剂比率dFOR等于或低于初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，所述方法就前进到步骤S5，以使发动机10以正常响应模式运行。

更具体而言，当以正常响应模式S5运行时，确定时间段t_nrm，此时间段t_nrm指示发动机10按照初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限(即以正常响应模式)连续运行的持续时间。此后，在步骤S5.2中，ECU确定所需燃料氧化剂比率dFOR是否超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限。如果所需燃料氧化剂比率dFOR超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，则所述方法前进到步骤S5.3，在步骤S5.3中，ECU控制控制装置22，以将燃料混合物供应给至少一个燃烧室14，燃料混合物的燃料氧化剂比率等于初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限。但是，如果所需燃料氧化剂比率dFOR未超过确定的初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，则所述方法前进到步骤S5.4，在步骤S5.4中，ECU控制控制装置22，从而将燃料混合物供应给至少一个燃烧室14，燃料混合物的燃料氧化剂比率等于所需燃料氧化剂比率dFOR。

然而，当在步骤S4中ECU确定所需燃料氧化剂比率dFOR超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限时，所述方法前进到步骤S6。

在步骤S6中，ECU确定所确定的参数t_nrm是否等于或大于先前提到的预定的第二时间段t_{nrm_极限}。只要参数tnrm低于预定的第二时间段t_{nrm_极限}，所述方法就前进到步骤S5，以使发动机10以正常响应模式运行。然而，当参数tnrm等于或大于预定的第二时间段t_{nrm_极限}时，所述方法前进到步骤S7，以使发动机10以升高的响应模式运行。再次，通过提供步骤S6，所述方法确保在发动机10已经按照初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，即以正常响应模式运行的时间段内，微粒过滤器36已经充分地再生。更具体而言，通过这种方式，所述方法确保，例如，在正常响应模式下，去除了微粒过滤器36中累积的微粒(即烟灰)，以提供足够的缓冲物，缓冲物在升高的响应模式下将被微粒填充。

在下文中，进一步指定发动机10的升高的响应模式S7。首先，在步骤S7.1中，确定参数t_rrm，此参数指示发动机10以升高的响应模式连续地(即不间断地)运行的时间段。这可以借助于可以包括在ECU中的控制装置22的计时器单元来执行。

然后，在步骤7.2中，ECU确定参数t_rrm是否已经达到第一有限的时间段t_极限，如上所述，第一有限的时间段t_极限对应于发动机10可以以升高的响应模式运行的有限的时间段。

只要参数t_rrm没有达到有限的第一时间段t_极限，就可以从步骤S6中看出，并且只要所需燃料氧化剂比率dFOR超过初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，就可以从步骤S4看出，发动机10以升高的响应模式运行。然而，当参数t_rrm等于或大于有限的第一时间段t_极限和/或当所需燃料氧化剂比率dFOR等于或低于初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限时，发动机10以正常响应模式S5运行。通过提供方法步骤S7.2，所述方法确保了发动机10在有限的第一时间段t_极限内以升高的响应模式暂时运行。此外，在以升高的响应模式运行了有限的第一时间段t_极限之后，发动机10随后以正常响应模式运行，在正常响应模式下，燃料氧化剂比率阈值等于初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，这可以从图2中的步骤S5.2到S5.4看出。

如图2所示，当参数t_rrm低于有限的第一时间段t_极限时，所述方法前进到步骤S7.3，在步骤S7.3中，计算出升高的燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限。具体而言，可以依据发动机性能参数pp来计算升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限。在本发明的上下文中，术语“发动机性能参数”是指指示当前运行状态和/或量化发动机10的当前性能的任一参数。例如，可以依据发动机转速和/或发动机扭矩和/或燃料喷射量或数量，即每个喷射循环来计算升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限。发动机性能参数pp可以由连接至ECU的控制装置22的各个传感器来确定，以便将由此确定的值传递至传感器。

具体而言，可以通过将初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限乘以校正参数c或通过将校正参数c加上初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限来执行计算升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限的步骤，其中，校正参数c依据或取决于发动机性能参数pp来设置。例如，为了提供校正参数c，可以提供函数c(pp)，即，将函数c(pp)提供给ECU的内存单元，ECU依据发动机性能参数pp确定用于计算升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限的校正参数c。替代地或附加地，可以提供阵列、表格或矩阵，即向ECU的内存单元提供阵列、表格或矩阵，其中用于校正参数c的值与至少一个发动机性能参数pp的特定值或范围相关。通过这种方式，使ECU能够依据当前发动机性能参数pp选择适当的校正参数c。

在步骤S7.4中，ECU确定所需燃料氧化剂比率dFOR是否超过确定的升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限。如果所需燃料氧化剂比率dFOR超过确定的升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限，则所述方法前进到步骤S7.5，在步骤S7.5中，ECU控制控制装置22，以便将燃料混合物供应给至少一个燃烧室14，燃料混合物的燃料氧化剂比率等于升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限。然而，如果所需燃料氧化剂比率dFOR未超过确定的升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限，则所述方法前进到步骤S7.6，在步骤S7.6中，ECU控制控制装置22，从而将燃料混合物供应给至少一个燃烧室14，燃料混合物的燃料氧化剂比率等于所需燃料氧化剂比率dFOR。

从图2可以看出，在分别执行步骤S5.3、S5.4、S7.5以及S7.6之后，所述方法返回到步骤S3。因此，在所述方法执行过程中，重复执行步骤S3至步骤S5.3、S5.4、S7.5以及S7.6中的任一者。优选地，这些步骤可以依据发动机10，即相应的气缸12的循环时间来执行。例如，在每个循环时间内，所述方法可以执行步骤S3到步骤S5.3、S5.4、S7.5以及S7.6中的任一者。

在进一步的发展中，即，在进气的成分的组成和相对量保持恒定或基本恒定的情况下，在发动机10运行过程中，所提出的方法总体可以参考燃料空气比率FAR而不是燃料氧化剂比率FOR。因此，在所述方法中，可以参考并计算初始燃料空气比率阈值iFAR_极限来代替初始燃料氧化剂比率阈值iFOR_极限，可以参考并计算所需燃料空气比率dFAR来代替所需燃料氧化剂比率dFOR，可以参考并计算升高的燃料空气比率阈值rFaR_极限来代替升高的燃料氧化剂比率阈值rFOR_极限等。

此外，发动机10可以以排气再循环发动机的形式设置。在此构造中，控制装置可以包括具有压缩机的排气涡轮增压器，进气在流过进气管线24时被导引通过压缩机。压缩机可以以力传递的方式连接至排气涡轮增压器的排气涡轮，从燃烧室14排出的排气在流过排气管线32时，即在微粒过滤器36的上游被导引通过排气涡轮。在通过排气涡轮之后和/或之前，排气可以至少部分地再循环到进气管线24中，其中流入进气管线24的再循环排气的量可以通过控制装置22来调节，即，通过用于调节流入进气管线24的排气的量的排气再循环阀并通过用于调节被导引到进气管线24中的新鲜进气的量的节流阀来调节。在这种构造中，ECU可以被构造成确定在供应给至少一个燃烧室14的进气中存在的氧化剂(即氧气)的量。为此，控制装置22可以包括用于确定供应给进气管线24的新鲜进气的质量流量并且用于确定再循环到进气管线24中的排气的质量流量的传感器。基于此，ECU可以估算或确定在供应给至少一个燃烧室14的进气中存在的氧化剂(即氧气)的量。

对于本领域技术人员而言显而易见的是，这些实施例和项目仅描绘了多种可能性的示例。因此，不应将此处所示的实施例理解为对这些特征和构造的限制。可以根据本发明的范围选择所描述的特征的任何可能的组合和构造。

关于可以以任何技术上可行的组合与之前提到的一些或所有实施例、项目和/或特征结合的以下可选特征，尤其是这种情况。

可以提供一种用于使内燃发动机以过渡运行模式运行的方法。所述方法可以包括以下步骤：确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的初始燃料氧化剂比率阈值；和确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的所需燃料氧化剂比率。在所述方法中，如果所需燃料氧化剂比率超过初始燃料氧化剂比率阈值，则发动机可以以升高的响应模式暂时运行，其中燃料氧化剂比率阈值从初始燃料氧化剂比率阈值增加到升高的燃料氧化剂比率阈值，并且将具有所需燃料氧化剂比率的燃料混合物供应给发动机的燃烧室。

与完全不允许燃料混合物超过总燃料氧化剂比率阈值或初始燃料氧化剂比率阈值的用于使内燃发动机运行的已知方法相比，所提出的方法，即通过提供升高的响应模式，能够暂时增加发动机的最大输出功率。因此，所述方法能够在较短的响应时间内增加发动机功率水平，特别是当发动机从低负荷运行模式(诸如，热管理或经济模式)过渡到较高负荷运行模式时。

所述方法可以用于使任何种类的内燃发动机运行。

例如，所述方法可以用于使往复式内燃发动机，诸如，压缩点火发动机，例如，柴油发动机或火花点火发动机，例如，二冲程发动机运行。而且，所述方法可以用于使燃气涡轮运行。此类内燃发动机可以用作驱动发动机，即车辆中的驱动发动机。或者，此类内燃发动机可以用作固定动力供应系统(诸如，用于产生热量和/或电力的发电厂，以及在诸如巡洋舰班轮、货船、集装箱船，以及油轮的船舶/船只中)的主发动机或辅助发动机。用于内燃发动机的燃料可以包括气态燃料、柴油、船用柴油、重质燃料油、替代燃料，或它们的混合物。

在所述方法中，发动机可以在预定义的第一时间段内以升高的响应模式运行。此外，可以提供所述方法，使得在以升高的响应模式运行之后，发动机随后切换到正常响应模式，在正常响应模式下，燃料氧化剂比率阈值从升高的燃料氧化剂比率阈值减小或被重置为初始燃料氧化剂比率阈值。换句话说，在以升高的响应模式运行之后，发动机立即以正常响应模式运行。

发动机可以在至少预定义的第二时间段内，即在再次以升高的响应模式运行之前，以正常响应模式运行。换句话说，在此预定义的第二时间段内，发动机被锁定而不能以升高的响应模式运行。具体而言，可以依据发动机在切换到正常响应模式之前已经以升高的响应模式连续运行的时间段来设置预定义的第二时间段。

在进一步的发展中，所述方法还可以包括依据发动机性能参数计算升高的燃料氧化剂比率阈值的步骤。此步骤可以在升高的响应模式内或在发动机切换到升高的响应模式之前执行。发动机性能参数可以指示或量化当前发动机性能。例如，发动机性能参数可以包括发动机的当前发动机转速、当前发动机扭矩以及当前燃料喷射量或数量中的至少一者。

具体而言，可以通过将初始燃料氧化剂比率阈值乘以校正参数来执行计算升高的燃料氧化剂比率阈值的步骤。或者，可以将校正参数加上初始燃料氧化剂比率阈值。

可以依据至少一个发动机性能参数来设置校正参数。具体而言，在计算升高的燃料氧化剂比率阈值的步骤中，可以基于依据至少一个发动机性能参数确定校正参数的函数来设置或确定校正参数。因此，至少一个发动机性能参数可以构成函数的输入参数。替代地或附加地，在计算升高的燃料氧化剂比率阈值的步骤中，可以基于阵列和/或表格和/或任何其他数据集来设置或确定校正参数，其中校正参数的值与至少一个发动机性能参数的特定值或范围相关。

此外，可以提供用于内燃发动机的燃料和进气供应控制装置，燃料和进气供应控制装置可以被构造成控制燃料混合物向发动机的燃烧室的供应。燃料和进气供应控制装置可以包括：第一装置，用于确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的初始燃料氧化剂比率阈值；和第二装置，用于确定要供应给发动机的燃烧室的燃料混合物的所需燃料氧化剂比率。此外，燃料和进气供应控制装置可以被构造成，如果所需燃料空气氧化剂超过初始燃料氧化剂比率阈值，则使发动机以升高的响应模式暂时运行，其中，燃料氧化剂比率阈值从初始燃料氧化剂比率阈值增加到升高的燃料氧化剂比率阈值，并且将具有所需燃料氧化剂比率的燃料混合物供应给发动机的燃烧室。第一装置和第二装置可以设置在电子控制单元中。

工业实用性

参照附图，提出了一种用于使内燃发动机10运行的方法。如上所述的方法适用于可以用作驱动发动机，即车辆中的驱动发动机，或者用作固定动力供应系统(诸如，用于产生热量和/或电力的发电厂，以及在诸如巡洋舰班轮、货船、集装箱船，以及油轮的船舶/船只中)的主发动机或辅助发动机。

Claims (9)

1.一种用于使内燃发动机(10)以过渡运行模式运行的方法，所述发动机被构造成能够接收燃烧室中的燃料混合物，所述燃料混合物包含燃料介质和进气，所述进气包含氧化剂，由所述发动机接收的所述燃料混合物具有燃料氧化剂比率，所述方法包括以下步骤：

设置用于所述燃料混合物的燃料氧化剂比率的阈值，所述阈值等于初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)，当所述燃料氧化剂比率不超过所述初始燃料氧化剂比率阈值时，从所述发动机排出的排气中的微粒的量不超过预定微粒极限；

确定要供应给所述发动机(10)的燃烧室(14)的燃料混合物的所需燃料氧化剂比率(dFOR)；

当所述发动机从以第一发动机功率运行过渡到以高于所述第一发动机功率的第二发动机功率运行时，如果所述所需燃料氧化剂比率(dFOR)超过所述初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)，则所述发动机(10)以升高的响应模式暂时运行至多第一时间段，其中用于所述燃料混合物的燃料氧化剂比率的阈值从所述初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)增加到升高的燃料氧化剂比率阈值(rFOR_极限)，并且将具有所述所需燃料氧化剂比率(dFOR)的所述燃料混合物供应给所述发动机(10)的燃烧室(14)，其中，在所述第一时间段期间，从所述发动机排出的排气中的微粒的量不超过与所述初始燃料氧化剂比率相关的预定微粒极限；

其中，所述燃料氧化剂比率是所述燃料混合物中燃料介质的质量与所述燃料混合物中氧化剂的质量的比值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在以所述升高的响应模式运行之后，所述发动机(10)随后切换到正常响应模式，其中，用于所述燃料氧化剂比率的所述阈值从所述升高的燃料氧化剂比率阈值(rFOR_极限)减小到所述初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述发动机(10)在至少预定义的第二时间段(t_{nrm_极限})内以所述正常响应模式运行。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，进一步预定义的第二时间段(t_{nrm_极限})依据时间段(t_rrm)来设置，所述时间段(t_rrm)是所述发动机在切换到所述正常响应模式之前已经以所述升高的响应模式连续运行的时间段。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括依据发动机性能参数计算所述升高的燃料氧化剂比率阈值(rFOR_极限)的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述发动机功率性能包括当前发动机转速、当前发动机扭矩以及当前燃料喷射量或燃料喷射数量中的至少一者。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过将所述初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)乘以校正参数来执行计算所述升高的燃料氧化剂比率阈值(rFOR_极限)的步骤，其中，依据至少一个发动机性能参数来设置所述校正参数。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在计算所述升高的燃料氧化剂比率阈值(rFOR_极限)的步骤中，所述校正参数是基于数据集且以表格的形式来设置的，其中所述校正参数的值与所述至少一个发动机性能参数的特定值或范围相关。

9.一种用于内燃发动机(10)的燃料和进气供应控制装置(22)，被构造成控制燃料混合物向所述发动机(10)的燃烧室(14)的供应，所述燃料混合物包含燃料介质和进气，所述进气包含氧化剂，由所述发动机接收的所述燃料混合物具有燃料氧化剂比率，所述燃料和进气供应控制装置包括：

第一装置，用于设置用于所述燃料混合物的燃料氧化剂比率的阈值，所述阈值等于初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)，当所述燃料氧化剂比率不超过所述初始燃料氧化剂比率阈值时，从所述发动机排出的排气中的微粒的量不超过预定微粒极限；和

第二装置，用于确定要供应给所述发动机(10)的燃烧室(14)的燃料混合物的所需燃料氧化剂比率(dFOR)，

其中，所述燃料和进气供应控制装置(22)被构造成，当所述发动机从以第一发动机功率运行过渡到以高于所述第一发动机功率的第二发动机功率运行时，如果所述所需燃料氧化剂比率(dFOR)超过所述初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)，则使所述发动机(10)以升高的响应模式暂时运行至多第一时间段，其中用于所述燃料混合物的燃料氧化剂比率的阈值从所述初始燃料氧化剂比率阈值(iFOR_极限)增加到升高的燃料氧化剂比率阈值(rFOR_极限)，并且将具有所述所需燃料氧化剂比率(dFOR)的所述燃料混合物供应给所述发动机(10)的燃烧室(14)，其中，在所述第一时间段期间，从所述发动机排出的排气中的微粒的量不超过与所述初始燃料氧化剂比率相关的预定微粒极限；

其中，所述燃料氧化剂比率是所述燃料混合物中燃料介质的质量与所述燃料混合物中氧化剂的质量的比值。

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