用于运行尤其具有双燃料喷射的机动车的内燃机的方法和装置与流程

本发明涉及根据相应的独立权利要求的前序部分所述的用于运行内燃机、尤其具有双燃料配量的机动车的内燃机的方法和装置。本发明的主题还有计算机程序、用于存储所述计算机程序的机器可读的数据载体以及电子控制器，借助所述计算机程序、机器可读的数据载体和电子控制器能够实施根据本发明的方法。

背景技术：

由实践已知，内燃机能够以喷射纯运行的方式或者以喷射混合运行的方式运行，在所述喷射纯运行中，内燃机的汽缸在汽缸的工作冲程期间能够仅利用进气管喷射（sre）的喷射器或者利用直接喷射（bde）的喷射器来施加燃料，在所述喷射混合运行中，内燃机的汽缸在其工作冲程中不仅能够利用sre喷射器而且能够利用bde喷射器来施加燃料。借助sre喷射器的燃料喷射量与借助bde喷射器的燃料喷射量之间的比例或者说分配关系能够依赖于马达特定的性能针对不同的负荷点来调整。所述马达特定的性能必须针对内燃机的不同的行驶工况尽可能精确地并且在考虑边界条件如排放立法（例如加州空气资源委员会（carb）立法）、功率、起动特性还有对内燃机的功能的诊断的情况下得到调整和控制。

众所周知，在所提及的混合运行中燃料质量的所提及的分配关系的量度依赖于内燃机的运行条件。如此能够将内燃机的构件保护功能或者应急运转功能作为运行功能来实现，以便实施动态补偿、在冷起动之后设置催化器的加热或者实施混合物适配、储箱通风和/或不同的诊断。

用于确定这里所涉及的内燃机中的所提及的分配量度的方法由de102010039434a1得知。在此确定依赖于运行点的分配量度，其中为配属于特定的运行条件的多个特殊的运行功能分别分配一个优先级。获取：存在哪些特殊的运行功能并且依赖于相应的优先级来选择一个或多个运行功能。通过对所选择的运行功能例如用于构件保护、用于与动态特性适配和/或用于加热催化器的运行功能的允许的范围进行可能的限制来确定合适的分配量度。通过这种方式，即使在存在配属于多个运行功能的运行条件的情况下也能够确保内燃机的最优的运行。

在欧洲的立法标准euro6的框架中，就具有所提及的带有双燃料配量的内燃机的机动车而言，还限制了废气中的炭黑颗粒数量和碳氢化合物（hc）排放。因此需要尽可能地减少或者甚至完全消除内燃机的内部的颗粒源和hc源。为此，外点火的内燃机（奥托马达）目前以下述方式数据化（bedaten）：其以稳态的方式，即在稳定的负荷区域中并且由此在内燃机的相应汽缸的燃烧室的相应温度水平中，在废气中的颗粒数量、燃料消耗、行驶舒适性和氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳的排放方面尽可能处于最优的区域中。

在此应当遵守所有法律上的排放限制，其中在内燃机的控制器中保存有特性曲线，所述特性曲线确定或者说调节喷射或者说喷射的时间变化曲线（正时）、例如用于基于进气管的燃料喷射与直接的燃料喷射（所谓的“混合运行”）之间的分配关系的所谓的分配因子或者说分离因子。该特性曲线大多以稳态的方式、也就是说在内燃机的保持不变的负荷区域中数据化。

但是，在从低负荷阶跃到高负荷上时，在这种运行策略下会产生提高的颗粒排放，所述颗粒排放在其再次消退之前会持续多秒钟长的时间。这种特性的原因能够在于，相比于在热稳定的状态中、也就是在特定的加热时间之后，内燃机的相应汽缸的燃烧室在负荷阶跃期间以及在负荷阶跃之后的短时间内还明显较冷。

技术实现要素：

本发明涉及这里所涉及的双燃料配量装置，所述双燃料配量装置以所提及的混合运行的方式、尤其以这里所涉及的可变混合运行的方式运行，其中利用所提及的基于进气管的燃料配量与所提及的直接的燃料配量之间的特定的分配比例来实现随时间可变的燃料分配。

这种可变混合运行能够利用将两种燃料配量类型用于燃料空气混合物的最优的混合物形成以及该混合物在内燃机的燃烧室中的燃烧的优点。这样一来，直接的燃料配量在内燃机的动态运行或者全负荷运行中更有利，其中尤其还有效地阻止了所配量的燃料的不受控的燃烧或者说自燃（所谓的“爆震”）。与此相对，基于进气管的燃料配量则在内燃机的部分负荷运行中更有利，因为其在降低废气中的颗粒和碳氢化合物方面更有效。

本发明基于以下认识：在开头所描述的从低负荷到高负荷的负荷动态中，相比于内燃机的相应汽缸的燃烧室中的机械构件，内燃机的燃料配量装置和空气系统对更高的负荷需求更快速地作出反应，在此所述内燃机的相应汽缸的燃烧室中的机械构件在负荷需求之后的一定时间内还基本上仍处于负荷需求之前存在的较低的温度水平上。由此导致内燃机的所提及的燃烧室中的燃料沉积效应、冷凝效应和/或积炭效应，其又导致废气中的炭黑排放和/或颗粒排放和/或hc浓度的提高。

此外认识到，即使在刚起动不久、还处于热机运转中并且因此还相对冷的内燃机中，在存在相对高的动态需求或者说动力学需求（dynamikanforderung）的情况下、又尤其从低负荷到高负荷，并且在存在相对高的份额的直接配量的燃料的情况下，同样出现所描述的效应。

但是在此要注意的是，所提及的不利的效应在从高负荷到较低负荷的负荷阶跃中不会出现，因为已经处于相对高的运行温度的燃烧室表面能够引起所提及的沉积物的蒸发并且由此使得可能存在的沉积物不消极影响或者仅非常微小地消极影响混合物准备。

本发明提出，所述基于进气管的燃料配量（sre）与所述直接的燃料配量（bde）的、依赖于内燃机的动态运行或者说动态的、相对的分配或者说燃料分配在这里所涉及的双系统的总体得到的可变混合运行中实施。优选的是，在所提及的依赖于动态的燃料分配中，将直接的燃料配量中最大的燃料量减低到下述份额上：该份额导致活塞表面和/或喷射器表面和/或燃烧室表面上的尽可能小的润湿效应。将在此鉴于总共有待配量的燃料量还未考虑的燃料量分派给基于进气管的燃料配量。

通过所提出的方法有效地阻止了所提及的、尤其依赖于负荷变换的沉积物或者说沉积效应以及随之而来的提高的碳氢化合物（hc）和/或颗粒的废气排放。提高的废气排放在此尤其在以所提及的可变混合运行的方式运行的具有双燃料配量的内燃机中、尤其也在机动车的行驶运行中并且还在遵守内燃机的由开头所提及的立法所要求的废气排放的情况下得到有效地阻止。此外，通过避免由于用燃料润湿汽缸壁而引起的机油稀释实现了更好的组件保护、尤其对汽缸构件的保护。

根据本发明的、用于运行具有双燃料配量的机动车的在此所涉及的内燃机的方法包括：监控内燃机和/或机动车的运行参量的至少一个随时间的变化，所述运行参量从由以下参量组成的组中选择：马达负荷、马达温度、机油温度、水温、内燃机的负荷梯度、机动车的加速度、机动车的油门踏板值、内燃机的进气门升程曲线、内燃机的节气门角度的变化、内燃机的进气管压力的变化、内燃机的增压压力结构（如果内燃机具有涡轮增压压缩机或者压缩机的话）和/或内燃机的转速。

在所提及的、对内燃机或者说机动车的至少一个运行参量的随时间的变化的监控中此外能够规定，在识别到所述至少一个运行参量的随时间的变化时还检验：所述随时间的变化是否超过根据经验能够预先给定的动态阈或者说动力学阈（dynamikschwelle）。通过该检验步骤尤其显著地改善了该方法的稳定性。通过下述方式能够实现对所述方法的稳定性的进一步改善：所提及的动态阈的值本身依赖于相应监控的运行参量。

在识别到超过所提及的动态阈时能够规定，以下述方式改变当前的燃料量分配：相对于所述直接的（bde）燃料配量提高所述基于进气管的（sre）燃料配量的份额。所述改变能够朝着为内燃机的稳态运行预先设置的燃料量分配的方向进行。所述燃料量分配在此能够优选以下述方式改变：朝着提高基于进气管的（sre）燃料配量的方向调整所述直接的（bde）燃料配量的份额。所提及的、根据经验能够预先给定的动态阈能够优选与马达负荷从低负荷到高负荷的变化相对应。

此外，所述燃料量分配的改变能够借助量增量来实现，所述量增量依赖于内燃机的燃烧室的机械组件的温度提高来选择。该量增量能够构造成斜坡形或者阶梯形。上述所提及的措施全部用于改善所述方法的稳定性。

还要注意的是，所提及的可变混合运行包括仅仅基于进气管的燃料配量、仅仅直接的燃料配量以及这两种运行类型之间的任意的、可变的分配。此外能够将这种混合运行用于内燃机的起动阶段并且由此实现不同的起动类型。

本发明能够尤其用于机动车的内燃机的在此所涉及的双燃料喷射系统中。此外也能够在工业领域例如化学处理技术中所使用的、具有这种双燃料喷射装置的内燃机中使用。

根据本发明的计算机程序设计用于实施所述方法的每个步骤，尤其当所述计算机程序在计算器或者控制器中运行时。能够实现在电子控制器上实施根据本发明的方法，而不必对所述电子控制器进行结构上的改变。此外提出了机器可读的数据载体，在所述数据载体上存储了根据本发明的计算机程序。通过将根据本发明的计算机程序应用到电子控制器上获得了根据本发明的电子控制器，所述电子控制器设计用于借助根据本发明的方法来控制这里所涉及的双燃料配量装置。

本发明的其他优点和设计方案由说明书和附图给出。

要理解的是，上文所提及和下文还有待阐明的特征不仅能够以相应给出的组合的形式，而且也能够以其他组合的形式或者以单独形式来使用，而不会离开本发明的框架。

附图说明

图1示出了根据现有技术的、用于四缸内燃机的双燃料喷射装置的示意图；

图2借助组合的框图/流程图示出了根据本发明的方法的实施例；

图3借助曲线图示出了现有技术中已知的、用于直接喷射式的内燃机的运行策略，所述内燃机的喷射以稳态的方式被数据化；

图4示出了根据本发明的、用于运行这里所涉及的内燃机的运行策略的第一实施例；

图5示出了所提及的根据本发明的运行策略的第二实施例；

图6a、b示出了所提及的根据本发明的运行策略的第三实施例的两个变型方案。

具体实施方式

图1中所示出的内燃机具有四个汽缸11，所述四个汽缸由汽缸盖12覆盖。所述汽缸盖12在每个汽缸11中都与在此未示出的、在汽缸11中导引的活塞一起限定出燃烧室13，所述燃烧室具有由在此未示出的进气门14控制的、在此同样未示出的进气口15。所述进气口15形成穿过所述汽缸盖12的、在图1中同样未示出的进气道16的通口。

所示出的燃料喷射装置包括用于将燃烧空气输送到汽缸11的燃烧室13的空气流动通路18，所述空气流动通路具有在末端侧相互分开的、通往各个进气道16的流动通道17。此外布置有第一组燃料喷射阀19以及第二组燃料喷射阀20，所述第一组燃料喷射阀分别将燃料直接喷射到汽缸11的燃烧室13中，所述第二组燃料喷射阀将燃料喷射到流动通道17中。

直接喷射到汽缸11中的第一组燃料喷射阀19由燃料高压泵21供给，而喷射到流动通道17中的第二组燃料喷射阀20由燃料低压泵22供给。在通常情况下，布置在燃料储箱23中的燃料低压泵在此将燃料从燃料储箱23一方面输送到所述第二组燃料喷射阀20并且另一方面输送到所述燃料高压泵21。所述燃料喷射阀19、20的喷射时刻和喷射持续时间由集成到马达控制器中的电子控制单元依赖于内燃机的运行点来控制，其中燃料喷射基本上通过第一组的燃料喷射阀19来实现，并且第二组的燃料喷射阀20仅补充地使用，以便改善在特定的运行区域中通过第一组的燃料喷射阀19实现的燃料直接喷射的不充分性并且以便利用额外的自由度或者说喷射策略。

第二组的燃料喷射阀20构造为多束喷射阀，所述多束喷射阀同时喷出或者说喷射至少两个分开的、相互角度错开的燃料束并且以下述方式布置在所述空气流动通路18中：即所喷射的燃料束24、25到达不同的流动通道中，所述燃料束通常具有喷雾锥的形状。在该内燃机中设置有两个双束喷射阀26、27，所述双束喷射阀以下述方式安放在所述空气流动通路18中：即一个双束喷射阀26喷射到通往第一和第二汽缸11的流动通道17中并且第二双束喷射阀27喷射到通往第三和第四汽缸11的流动通道17中。为此以下述方式设计所述流动通道17：即在两个直接邻近的流动通道17之间存在用于所述双束喷射阀26或者说27的安装点。

还已知的是，在这里所涉及的内燃机的所提及的燃料进气管喷射中，空气燃料混合物在燃烧室之外在所述进气管中产生。在此相应的喷射阀在进气门之前喷出燃料，其中所述混合物在吸气冲程中通过打开的进气门流入到燃烧室中。燃料供给借助燃料输送模块来实现，所述燃料输送模块将所需要的燃料量以规定的压力由储箱输送到喷射阀。空气控制装置负责在每个运行点中将恰当的空气量提供给内燃机。布置在燃料分派器上的喷射阀将所期望的燃料量精确地配给到空气流中。所提及的马达控制器在将转矩作为主要的参考参量的基础上调节相应所需要的空气燃料混合物。有效的废气清洁利用λ调节来实现，借助所述λ调节一直调节化学计量的空气燃料比例（λ=1）。

与此相对，在燃料直接喷射中，所述空气燃料混合物直接在燃烧室中形成。在此通过所提到的进气门流入新鲜空气，其中以高压（高达200bar）将燃料喷射到该空气流中。这实现了空气燃料混合物的最优的涡流以及所述燃烧室的改善的冷却。

此外已知的是，在四冲程的内燃机（奥托马达）中，工作循环包括过程吸气、压缩、做功和排气，其中每个汽缸两次向上和向下运动并且在此在两个上止点（ot）和两个下止点（ut）中停止。也就是说，曲轴在一个工作循环中执行两次转向，凸轮轴执行一次转向。引入汽缸中的气体燃料混合物的点火在一上止点中进行，在所述上止点中混合物刚被压缩。在此称为点火ot（zot）。与此相对，还有重合ot（üot），在所述重合ot中在从排气到吸气的过程中不仅所述进气门打开而且所述排气门也打开。

据此，在起动之后立刻至少在一个汽缸中在所有上止点（ot）中实施点火，其中在特定的上止点、尤其在每第二个ot，在720°的曲轴角度中分别实现对点火时刻的推移。根据是在实施点火时刻推移的上止点（ot）中还是在以360°为幅度推移的曲轴角度中实际上点燃了空气燃料混合物，来确认在相应汽缸中进行的物理上的做功的减小程度。

众所周知，在所描述的双系统中所描述的这两个份额以系统或者说系统组件的形式来组合。在此尤其需要准确地分配要提供的或者说有待配量的总燃料质量。用于汽缸的总燃料质量kmges如下列等式中那样组成：

kmges=kmsre+kmbde，

其中kmsre表示sre路径的相对燃料质量并且kmbde表示bde路径的相对燃料质量。

如下文所描述的那样，对sre运行与bde运行之间的、对于内燃机的当前运行工况而言合适的分配因子进行计算。在此首先检测这里所涉及的内燃机或者具有这种内燃机的机动车的可能的运行状态和/或实际存在的运行需求。首先将这样检测的运行状态或者说运行需求配属于以下示例的类别：

-内燃机或者说相应的燃烧室的温度

-这里所涉及的双燃料配量装置的bde运行中的高压

-当前的故障

-车载诊断的结果

-在燃料配量或者说燃料喷射中可能实施的适配

-特殊的行驶工况，例如在驾驶员侧在行驶踏板上激活“kick-down（深踩油门使降挡加速）”或者在驾驶员侧回切到中间挡位。

如此能够根据内燃机的当前温度在具有双燃料配量装置的内燃机的起动时例如在速度、颗粒形成或者反应特性方面获取最优的运行区域，根据所述最优的运行区域能够实施所提及的优先分级。除了温度之外，用于所提及的不同的起动类型的另外的检测可行方案是在所提及的bde运行中为了高压起动或者具有快速的重复起动的起/停运行所需要的高压。

由于用于分配因子的所提及的大量的可行方案，需要实现对分配因子的明确的确定或者说确认，以便不必经常在不同的分配因子之间变换，其中用于分配因子的所提及的大量的可行方案虽然在物理上可能是等值的，但在实际行驶运行中却在所提及的不同的运行方面得到优选。之所以要避免这种频繁的变换，是因为改变所述分配因子在一方面关系到提高的应用方面的费用，以能够在实际运行中尽可能以与扭矩和混合物中立（momenten-undgemischneutral）的方式来调整所述改变。

在下文中将对根据本发明的方法的实施例进行描述。在图2中所示出的进程路线的起动200之后，首先检验或者说监控205：是否出现内燃机和/或机动车的事先根据经验确认的运行参量的随时间的变化。该运行参量能够从内燃机（马达）或者机动车的可能的运行参量的以下组中选择：马达负荷、马达温度、马达机油温度、马达的水温、内燃机的马达负荷的梯度、机动车的加速度、机动车的油门踏板值、内燃机的进气门升程曲线、内燃机的节气门角度的变化、内燃机的进气管压力的变化、内燃机的增压压力结构，如果内燃机具有涡轮增压压缩机或者压缩机，和/或内燃机的转速。

如果识别到这种所提及的运行参量的至少一个或者多个运行参量的随时间的变化，那么进一步检验210：在步骤205中所检测到的变化是否超过根据经验能够预先给定的动态阈。所述阈的值针对上面所提及的运行参量能够得出不同的结果。如果存在这种超过，那么以下述方式改变215当前的燃料量分配或者说喷射量分配：相对于直接的（bde）喷射提高基于进气管的（sre）燃料喷射的份额。在此尤其以下述方式改变相应的分配因子：使所述改变朝着对于内燃机的稳态运行而言合适的或者说预先规定的分配因子的方向实现。在此，将预先已知的、优选事先保存在特性曲线中的并且对于稳态运行而言最优的分配因子作为基础220。

要注意的是，非强制必需的是，在超过所提及的动态阈之后使得相应的运行参量随后回到更低的值上。更确切地说，还能够实现往运行参量的还更高的值上的进一步的阶跃，在这种情况下如有必要重新对用于一个或者多个喷射的分配因子进行所提及的推移。但是，所述运行参量也能够保持在其在超过所述动态阈之后所达到的值上。

在还处于热机运转中并且因此还未运行热的内燃机中，所述分配因子能够与内燃机的温度相关联地从给定的燃料量分配开始例如逐渐朝着提高的直接喷射（bde）的方向调整。由此，bde份额随着温度的升高而提高。

在从低负荷到高负荷的负荷阶跃中，所述分配因子能够阶跃式地或者说快速地朝着提高进气管喷射（sre）的方向调整。相应的量增量在此能够依赖于燃烧室的机械组件的表面温度来选择。所述相应的表面温度能够借助温度模型来确定。

在此所基于的技术效果在于：在超过所提及的动态阈时提高所述分配因子的sre份额，以便减少或者避免由于bde在内燃机的相应燃烧室中用燃料润湿构件。反过来则是，当燃烧室表面由于燃料空气混合物的燃烧而变热时，又朝着所述分配因子的bde份额的提高的方向回调。

此外要注意的是，在达到所提及的动态阈时，优选相对快速地或者说尽可行快速地朝着sre运行的方向推移所述分配因子。与此相反，朝着bde运行的方向对所述分配因子进行回调则能够相对缓慢地、如在图5和6中所表示的那样、例如阶梯形地或者斜坡形地进行，所述回调伴随着燃烧室表面的加热。

相应的可行的运行策略在下文所描述的图4-6中示出。在此要注意的是，在实现的所提及的负荷阶跃以及所述分配因子朝sre方向的所提及的相应阶跃式的推移之后，在内燃机的运行的进一步运转中，相应的燃烧室的表面温度提高。根据该表面温度来应用或者说调整所提及的运行策略。

在图3中首先示出了（仅）直接喷射的奥托马达、也就是说具有纯的或者说固定的bde燃料配量305的内燃机的传统的运行策略，在奥托马达的在曲线图中上部所示出的负荷变化曲线l在时间t范围中的阶跃型的上升300中，内燃机的废气中的颗粒浓度在负荷阶跃300的时刻由起始值321剧烈地提高310到峰值（最高值）322，从而随后在一定时间范围内重新消退315。在负荷变化曲线l随后返回或者说回跃320到起始值上之后，所述颗粒浓度相应地返回325到所提及的起始值321上。

图4-6示出了借助于用于这里所涉及的具有双燃料配量的内燃机的可行的运行策略的、根据本发明的方法的设计方案，其根据本发明借助三种不同的方法来运行。

那么图4示出了根据本发明的方法的一种实施方式，其中与根据图3的传统的运行策略不同的是，在负荷阶跃400的时刻，进行420燃料配量的量分配从bde配量朝sre配量的改变405。在负荷l重新下降410到其初始值之后，燃料配量的量分配又从sre配量重新改变到bde配量或者说朝着bde配量的方向改变415。与根据图3的传统的方法相比，颗粒排放在根据本发明的方法的该实施方式中由起始值419仅仅微小地提高420并且在提高了的负荷的整个时间段内保持在所述微小地提高的值420上。在所述负荷变化曲线l下降410到起始值之后，所述颗粒浓度也相应地返回422到所提及的起始值419上。

图5示出了根据本发明的方法的一种实施方式，其中在负荷阶跃500以及与此同时燃料配量的量分配朝sre燃料配量的方向改变505之后，又将所述量分配斜坡形地510提升或者说提高直到用于稳态运行的值512上。要注意的是，所示出的曲线变化通过中间值505、510和512至少从质上描述了量分配或者说相应的分配因子在纯bde与sre运行之间的所提及的混合运行中的变化。在所述负荷变化曲线l重新下降515之后，量分配同样又重新回置520到起始值上。要注意的是，所述量分配的在图5中所示出的变化505、510、512也能够朝着提高bde份额的方向进行，例如在还没有运行热的内燃机中。因此，bde份额据此随着温度的升高而提高。

图6a和6b示出了根据本发明的方法的其他实施方式，其中在相应的负荷阶跃600、630之后，首先下降605、635的量分配的类似于图5中所示出的（重新）提升在此以阶梯形610、640的方式实现。这样所述提升在图6a中借助一个阶梯610并且在图6b中借助两个阶梯640实现。在实现提升之后，然后分别存在对于稳态运行而言合适的量分配612、642。在所述负荷变化曲线l重新相应地下降615、645之后，相应的量分配同样重新回置620、650到其起始值上。在此还要注意的是，所述量分配的在图6a和6b中所示出的变化605、610、612以及635、640、642分别也能够朝着提高bde份额的方向进行，反之例如在还没有运行热的内燃机中。

要注意的是，所示出的曲线变化通过中间值605、610和612或者说635、640、642至少从质上描述了量分配或者说相应的分配因子在纯bde与sre运行之间的所提及的混合运行中的变化。

此外要注意的是，关于所述量分配的变化其他的实施方式是可行的，例如多梯级的阶梯、中断的斜坡或者类似形式，因为本发明不局限于这种变化的特定的随时间的变化曲线或者说特定的设计方案。

所描述的方法能够特别有利地用于燃料配量系统，其中气门机构不能够或者仅能够阶梯式地来调整，也就是说在相应的打开时刻、打开持续时间和可变化的气门升程方面来调整。

所描述的方法能够以用于控制内燃机的电子控制器的控制程序的形式或者以一个或多个相应的电子控制单元（ecu）的形式来实现。