用于运行内燃机的方法与流程

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用于运行内燃机的方法与流程

本发明涉及一种用于运行机动车的、具有进气管喷射和直接喷射的内燃机的方法以及用于实施所述方法的一种计算单元和一种计算机程序。



背景技术:

用于在汽油马达中进行燃料喷射的可能的方法就是进气管喷射,其越来越多地被燃料直接喷射接替。后一种方法在燃烧室中引起明显更好的燃料分布并且由此以更少的燃料消耗引起更好的功率收益。

此外,也存在着具有进气管喷射和直接喷射的组合、所谓的双重系统的汽油马达。这一点恰好由越来越严的排放要求或者排放极限值看来是有利的,因为所述进气管喷射比如在中等的负荷范围内引起的排放值比直接喷射好。而在满负荷范围内,所述直接喷射则比如能够减轻所谓的爆震。

尤其对于借助于直接喷射来加入到所述内燃机的燃烧室中的燃料来说,可能会在燃烧室的壁体上形成燃料膜、所谓的壁膜。

从WO 2005/121536 A1中比如公开了一种用于运行具有双重系统的内燃机的方法,其中,在关闭所述内燃机之后已经要求将对于进气管喷射和直接喷射的分配朝直接喷射的方向移动。由此可以在关闭所述内燃机时消减所述壁膜。



技术实现要素:

按照本发明,建议具有本发明的特征的、一种用于运行内燃机的方法以及用于实施所述方法的一种计算单元及一种计算机程序。有利的设计方案是优选实施例、其它实施例和接下来的说明的主题。

按本发明的方法用于运行机动车的、具有进气管喷射部和直接喷射部的内燃机。在此,尤其以预测的方式来求取一种情况,在该情况中利用大于预先给定的概率,产生用于关闭所述内燃机的要求。而后在出现所述情况之后为了将有待加入到所述内燃机中的燃料量分配到进气管喷射部和直接喷射部上而使用第二值,相比于在出现所述情况之前所使用的第一值,该第二值所包括的直接喷射的份额更高。

在内燃机的运行期间,由于进气管喷射而在所述内燃机的进气管中形成所谓的壁膜,也就是说特定的燃料量沉积在所述进气管的壁体上。在关闭所述内燃机之后,现在所述进气管中的这种沉积的燃料由于缺少吸取而可能到达环境中。所建议的方法现在利用这一点:在以直接喷射的较高的份额运行所述内燃机时-在此也可能有利的是,所述第二值包括纯粹的直接喷射份额-更少量的燃料沉积在所述进气管中的壁膜中。当现在以预测的方式求取一种情况(在该情况中可能关闭所述内燃机)时,可以及时地改变对于进气管喷射和直接喷射的分配,从而在已经关闭所述内燃机之后比如在所述而后出现的情况中还仅仅较小量的燃料或者没有燃料量沉积在所述壁膜中并且相应地很少的燃料会到达环境中。为获得更详细的、关于以预测的方式求取这样的情况的解释,在此要参照接下来的实施方案。

在产生所述用于关闭内燃机的要求之前,优选将所述分配从所述第一值直向着所述第二值改变。因此,比如可以在出现所述情况之前就已经相应地改变所述分配。通过这种方式,在要求关闭所述内燃机的时刻就已经降低所述壁膜中的燃料量。所述关闭过程由此可以直接根据这方面的要求来进行。由此可以在减少所述壁膜的过程中避免所述关闭过程的推迟,这又引起节省燃料的结果。

有利地在考虑到壁膜模型的情况下求取低于最小值的情况,其中在所述壁膜模型中尤其要考虑到所述进气管的和/或进吸空气的温度。比如所述进气管的几何特征也可以进入到这样的壁膜模型中,借助于所述壁膜模型比如可以考虑到当前的运行条件的情况下来计算:所述壁膜在所述分配系数变化时多快地减少。通过这种方式,比如可以求取所述内燃机的回转的数量以及相应的空气进入过程的数量,还需要该数量,以用于如此程度地消减所述壁膜:直至低于所述最小值。

在所述关闭期间,而后比如也可以考虑到,从所述壁膜加入到所述内燃机中的燃料量是否足以用于维持空转运行或者是否如有可能还必须借助于直接喷射来加入额外的燃料。如果来自所述壁膜的燃料量太高,则比如也可以通过对于点火角度的调整来实现受到调节的空转运行。如果来自所述消减的壁膜的总-燃料-蒸气量以及来自所述直接喷射的最小可能的喷射量太高,则也可以借助于点火角推迟调节来下调过剩的马达力矩,从而比如可以实现稳定的空转。

有利的是,在考虑到环境信息的情况下求取所述情况,其中所述环境信息尤其包括至少一种包括堵车信息、限速信息、道路走势信息、高度信息、行驶线路信息以及交通导引信息的信息种类的信息。

这些种类的环境信息比如在考虑到所述机动车本身的近场传感器的数据、导航数据、环境数据、交通数据和/或其它机动车的数据的情况下来获得。对于现代的机动车来说,有着不同的获得这样的信息的可行方案。

为此,比如可以使用所谓的电子水平线(也被称为Electronic Horizon或者eHorizon)。“所述电子水平线”尤其是指车行道坡度和弯道弯曲度、法律上的限速、不过也是指附加属性、比如交叉口、灯光信号设备、车道的数目、隧道等等。这些属性可以根据当前的车辆位置作为沿着前面的线路的、位置固定的属性来求得。

也可以通过所谓的“Horizon Provider(水平线提供者)”来提供所述电子水平线,所述“水平线提供者”比如可以是导航系统的组成部分。驾驶员的将来的路线选择可以根据其用于所述导航系统的目的地指引的输入参量来求得。在没有目的地指引的情况下,也可以利用最有可能的路径(Most Probable Path),所述最有可能的路径借助于基础的道路等级或者借助于关于已经驶过的线路的统计情况来求取。所述“水平线提供者”可选可以求取备选的、也可能由驾驶员来选择的线路。

为此,也可以考虑其它的车辆的数据、所谓的浮点-汽车-数据。浮点-汽车-数据表示从一辆当前参与交通事件的车辆中产生的数据。这不仅可以包括行驶的状态而且包括比如在堵车中、在灯光信号设备之前或者在等候区上停止的状态。一个数据集在此比如至少包括时间戳以及当前的坐标。通过所述浮点-汽车-数据-方法的使用,可以将所述车辆视为移动的传感器。尤其可以将出租车队用于产生浮点-汽车-数据,因为这些浮点-汽车-数据供车队管理的关于必要的装备的任务连同控制中心所用。

此外,也可以考虑使用尤其是具有预测的地图数据的导航系统的导航数据。可以由导航系统在预测的意义上向所述车辆中的其它组件提供的内容可以包括与能量相关的信息、比如尤其是高度-和/或坡度分布特征、曲率和速度分布特征。尤其可以考虑使用用于高等级的道路的、高度-和/或坡度分布特征、曲率和速度信息。

此外,也可以利用来自车辆的传感器的数据,用于将直接地或者间接地从中推导出来的、关于所驶过的线路的坡度信息比如保存在动态图片中。也可以考虑识别具有速度限制的交通指示牌并且将其列入到可预料的速度走势的预先计算中。

通过这种方式可以提供广泛的信息,从而可以容易地并且以预测的方式求取可能的情况,在所述可能的情况中可能出现也就是说在堵车、另外的走走停停运行或者等候情况中用于关闭内燃机的要求。为此要说明,用于关闭内燃机的要求不仅可能对于停止或者停车的机动车来说会出现,而且比如也可能在所谓的滑行运行中或者在使用混合动力车的情况下在纯电动的运行中出现。

优选所述情况包括从一种运行方式到另一种运行方式的转变,其中对于所述一种运行方式来说将所述内燃机用于驱动所述机动车,并且其中对于所述另一种运行方式来说仅仅将电机用于驱动所述机动车。作为替代方案,所述情况也可以有利地包括用于从一种运行方式转变到另一种运行方式的要求,其中对于所述一种运行方式来说将所述内燃机用于驱动所述机动车,并且其中对于所述另一种运行方式来说仅仅将电机用于驱动所述机动车。不言而喻,这只能在不仅具有内燃机而且具有电机的混合动力车辆中实施。如果要在混合动力车辆中从纯粹的燃烧运行或者混合的运行切换为纯粹的电运行,那么随之也出现用于关闭所述内燃机的要求,从而在这里也出现在进气管中存在可能残留的壁膜的问题。

如果现在预测:应该切换到纯电的运行,那么也可以及时地对进气管喷射和直接喷射的分配进行调整,从而一旦关闭所述内燃机,就接下来可以顺利地转换到所述纯电的运行上,而没有太多燃料留在所述进气管中并且到达环境中。所述分配的变化因此可以通过这种方式一同列入到用于混合动力车辆的运行策略中,所述运行策略预先给定所述运行方式之间的可能的转换。

在此也特别有利的是,在包括朝纯电的运行进行的转变的情况中对环境信息加以考虑。因此,比如可以根据道路分布或者高度信息来识别,何时比如纯电动的运行特别有能效。相应地也可以提早地减少所述壁膜。

有利地在关闭所述内燃机之前将所述电机作为发电机来运行。通过这种方式来提高用于所述内燃机的负荷,这引起燃料需求和进吸空气需求的提高。由此还可以更快地减少所述壁膜。

一旦在所述内燃机的进气管中的壁膜中存在的燃料量已经低于最小值,就有利地根据所述要求来关闭所述内燃机。在此比如可以如此选择所述最小值,从而还可以减少比如在关闭内燃机的过程中、也就是在所述内燃机的最后的回转的过程中减少所述进气管中的、由此留下的剩余燃料。由此能够实现的是,必须尽可能迟地设定所述用于分配的第二值。这一点由此也意味着,可以尽可能长时间地使用所述内燃机的所期望的运行、比如混合运行,所述运行比如随之带来较小的燃料消耗。

在此也可能有利的是,在时间上如此在所述要求之前改变所述分配:使得在所述要求的时刻就已经达到了用于所述壁膜的最小值。通过这种方式,可以紧接在所述要求之后关闭所述内燃机。

根据本发明的计算单元,例如机动车的控制器,尤其在编程技术上被设置用于,执行按本发明的方法。

以计算机程序的形式实施本方法也是有利的,因为这可产生特别低的成本,特别是当执行中的控制器还可用于其它的任务并且因此本来就已设置时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁的、光的和电的存储器,例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。也能够经由计算机网络(因特网、以太网等)对程序进行下载。

从说明书以及所附的附图中得出本发明的其它优点和构造方案。

下面借助附图中的一些实施例,并参考附图对本发明进行说明。

附图说明

图1a和1b是两台内燃机的示意图,对于按本发明的方法可以考虑所述内燃机;

图2是内燃机的气缸的示意图,对于按本发明的方法可以考虑该气缸;并且

图3以一种优选的实施方式示意性地展示了根据本发明的方法的流程;

图4是按本发明的方法的另一种优选的实施方式的、流程的示意图。

具体实施方式

在图1a中示意性地以及简化地示出了内燃机100,该内燃机可以考虑用于根据本发明的方法。所述内燃机100示范性地具有四个气缸102以及一根进气管106,该进气管被连接到所述气缸102中的每个气缸上。

所述进气管106在此对每个气缸102来说都具有一个燃料喷射器107,所述燃料喷射器就在所述气缸前方的不远处布置在所述进气管的相应的区段中。燃料喷射器107因此用于进气管喷射。

此外,每个气缸102都具有用于直接喷射的燃料喷射器111。

此外示出了电机300,该电机在此不仅可以用作发电机,而且可以用作尤其也用于纯电地驱动机动车的电动马达。所述电机300在此能够通过离合器155与所述内燃机100的曲轴150相连接,用于进行力传递。

在图1b中示意性地并且简化地示出了另一台内燃机200,该内燃机可以用于按本发明的方法。所述内燃机200示范性地具有四个气缸102以及一根进气管206,该进气管被连接到所述气缸102中的每个气缸上。

所述进气管206在此对于所有气缸102来说具有一个共同的燃料喷射器207,该燃料喷射器比如在这里未示出的节气门的后方不远处布置在所述进气管中。第一燃料喷射器207因此用于进气管喷射。此外,每个气缸102都具有用于直接喷射的燃料喷射器111。

两台所示出的内燃机100和200由此拥有所谓的双重系统,也就是说拥有进气管喷射部和直接喷射部。所述内燃机的区别仅仅在于所述进气管喷射的种类。如这点比如可以用于更高级的内燃机那样,比如所述在图1a中示出的进气管喷射部允许个性化地为每个气缸进行燃料配量,而所述在图1b中示出的进气管喷射部在其构造及其操控方面更为简单。两个所示的内燃机可以尤其涉及汽油马达。

在图2中示意性地以及简化地、但比图1a更为详细地示出了内燃机100的气缸102。气缸102具有燃烧室103,该燃烧室也通过活塞104的运动被扩大或缩小。

气缸102具有进给阀105,以便使空气或燃料-空气-混合物进入燃烧室103。通过所述作为进气系统的组成部分的进气管106来输入空气,所述燃料喷射器107处于所述进气管上。被吸取的空气经由进给阀105进入到气缸102的燃烧室103中。在空气输送系统中的节气门112用于设定进入到气缸102中的所需的空气质量流量。

内燃机可以在进气管喷射的过程中运行。在这种进气管喷射的过程中,借助于所述燃料喷射器107将燃料喷射到所述进气管106中,从而在那里形成空气-燃料-混合物,该空气-燃料-混合物通过所述进给阀105被放入到所述气缸102的燃烧室103中。

内燃机也可以在直接喷射的过程中运行。为此目的,所述燃料喷射器111被安置在所述气缸102上,用于将燃料直接喷射到所述燃烧室103中。在进行这种直接喷射时,为了进行燃烧所需要的空气-燃料-混合物直接在所述气缸102的燃烧室103中形成。

此外,所述气缸102设有点火机构110,用于为了在所述燃烧室103中开始燃烧而产生点火火花。

燃烧废气在燃烧之后通过排气管108被从所述气缸102中排出。所述排出根据同样布置在气缸102上的排出阀109的打开来进行。进给阀和排出阀105、109被打开和闭合,以便以公知的方式实施内燃机100的四冲程运行。

此外,在所述进气管106中设置了温度传感器120和121,借助于所述温度传感器120和121可以检测在所述进气管中所吸入的空气的温度或所述进气管106的温度。这些数据又可以用于如已经提到的那样的壁膜模型。

所述内燃机100可以用直接喷射、用进气管喷射或者在混合运行中来运行。这实现了根据目前的运行点对用于运行内燃机100的各最佳的运行方式的选择。因此,所述内燃机100在其以较低的转速和较低的负荷运行时比如可以在进气管喷射运行中运行,并且所述内燃机在其以较高的转速和较高的负荷运行时可以在直接喷射运行中运行。但是,在超过较大的运行范围之外,有意义的是在混合运行中运行所述内燃机100,在进行所述混合运行时有待输送给所述燃烧室103的燃料量按份额通过进气管喷射和直接喷射来输入。

此外,设置了被构造为控制器115的、用于对所述内燃机100进行控制的计算单元。控制器115可以使内燃机100以直接喷射、进气管喷射或混合运行方式被运行。此外,所述控制器115也可以采集所述温度传感器120和121的值。

所述控制器115在此也可以被设置用于控制在图1a中示出的电机300。但是也可以考虑,为了控制所述电机而设置单独的控制器,该单独的控制器可以在混合运行的范围内与所述控制器115进行通信。

所述内燃机100的、关于图2详细解释的作用原理也可以套用到所述内燃机 200上,仅仅存在以下区别:为所有燃烧室或者气缸仅仅设置了一个用于进行进气管喷射的燃料喷射器。因此,在进行进气管喷射时或者在进行混合运行时要使用这个燃料喷射器。

在图3中示意性地示出了按本发明的方法的一种优选的实施方式的流程。为此关于时间t示出了所述方法的不同的步骤。

首先如借助于划虚线的矩形所示出的那样以预测的方式求取一种情况S,在该情况中利用大于预先给定的概率来进行要求关闭所述内燃机。所述情况S在此可以如已经详细解释的那样借助于不同的环境信息来求取。

比如所述情况S在此可以包括如比如在堵车时出现的那样的走走停停运行,或者不过也可以简单地仅仅包括一种像比如在碰到红灯的情况下出现的那样的停车情况。在所述情况期间,在此可能出现用于关闭所述内燃机的要求。这比如可能处于在所述内燃机的、如在现代的机动车中常见的那样的起停运行的范围内。但是,这样的要求也可以如尤其在堵车时或者在碰到交通灯而出现的较长的红灯阶段中的情况那样在人工的关闭的范围内产生。

所述预先确定的概率在此比如可以选择为零,从而,如果不能可靠地排除用于关闭所述内燃机的要求的消失,则总是假设所述情况。但是也可以考虑,将所述预先确定的概率选择得更高,从而比如不是对每种可考虑的可能的情况加以考虑,在所述可能的情况中可能产生这样的要求。

以预测的方式求取所述情况S,而现在则为所述分配系数设定或者为所述内燃机的运行使用第一值A1

如果现在出现所述如借助于非虚线的或者实线的矩形所示出的一样的情况S,则比如也可以同时进行用于关闭所述内燃机的要求R。这比如在红灯前的等候情况中可能就是这种情况。

但是为了现在在所述要求R的时刻使得所述进气管中的壁膜中的燃料量已经低于最小值M,在所述要求R的时刻前已经将对于进气管喷射和直接喷射的分配转换到所述第二值A2上。这一点是可能的,因为以预测的方式求取所述情况S并且由此也求取尽可能早的、用于所述要求R的时刻。因此比如可以在出现所述情况S之前的特定的持续时间来转换所述分配。

这种持续时间比如可以借助于壁膜模型来求取,用所述壁膜模型可以计算:需要所述内燃机的多少回转以及由此何种持续时间,直至以所述分配的经更改的值使得所述壁膜已经达到所述最小值M。

通过这种方式,可以减小为了根据用于关闭的要求也在实际上关闭所述内燃机所需要的持续时间。尤其通过所述壁膜模型的使用以及由此比如也还有不同的、对所述壁膜形成产生了影响的温度的使用,在许多情况中可以实现比在总是会使用一种特定的持续时间时短的关闭持续时间,所述特定的持续时间比如也必须考虑到冷的进气管,对于所述冷的进气管来说所述壁膜的减少要持续较长时间。

此外,如果所述情况如比如在堵车的情况下所出现的那样可以包括多个用于关闭所述内燃机的要求,那么在出现所述情况时所述分配的转换就特别有利。在此,而后可以在所述情况的持续时间里总是直接根据所述用于关闭的要求来关闭所述内燃机,其中在所述壁膜中没有留下或者至少几乎没有留下可能到达环境中的燃料。

在图4中示意性地示出了按本发明的方法的、另一种优选的实施方式的流程。为此关于时间t示出了所述方法的不同的步骤。

这里所示出的流程相当于按照图3的流程,但是存在以下差别:所述情况S包括从一种运行方式到另一种运行方式B的转变,其中对于所述一种运行方式来说将所述内燃机用于驱动所述机动车,并且其中对于所述另一种运行方式B来说仅仅将电机用于驱动所述机动车。所述用于关闭内燃机的要求R在此比如在所述运行方式的转变的范围内进行。

在这种情况下,所述情况S比如可以包括较长的下坡行驶或者也包括直线行驶,其中,在能量或者燃料消耗方面所述机动车的纯电的运行是适当的。

再多了解一些
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