使用多成分模型来建模油稀释的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于确定位于内燃发动机的壳体中的润滑剂中的燃料的成分的方法。本发明还涉及用于操作内燃发动机的方法、以及用于机动车辆的内燃发动机的控制装置。
【背景技术】
[0002]现代奥托循环发动机尤其是所谓的灵活燃料发动机能够利用汽油和乙醇的任何期望燃料成分来操作，所述奥托循环发动机展现进入到奥托循环发动机的油回路中的燃料的增加引入。燃料的这种引入对于发动机油的润滑作用具有不利影响。具体地，来自发动机油的燃料的随后除气会对无故障发动机运行造成严重风险。因此在硬件方面致力于尽可能快地再次排出燃料。在软件方面，发动机油的燃料含量被建模。如果附加地还考虑到必须处理各种各样的燃料(例如，具有不同乙醇/水含量的燃料)的奥托循环发动机的系统，那么建模引入和排出行为会显著地变得更复杂。
[0003]必须在车辆的寿命内确定不同燃料的正确引入和排出行为。此外，必须考虑到不同燃料的混合物。只有这样才可能确保正确的系统干预或者一定水平的油稀释和燃料除气的正确处理。
[0004]通常，借助于简单模型来确定油稀释和燃料除气，该简单模型基于λ控制器来操作或者仅仅计数冷起动的数量，其中基于所述数量来推断油稀释。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于基于燃料的引入来检测润滑剂的稀释。
[0006]所述目的通过如在独立权利要求中的用于确定润滑剂中的燃料的成分的方法、通过用于操作内燃发动机的方法、以及通过用于操作机动车辆的内燃发动机的控制装置来实现。
[0007]根据本发明的第一方面，提出一种用于确定位于内燃发动机的壳体中的润滑剂中的燃料的成分的方法。确定燃料的成分，所述燃料至少具有第一比例的第一燃料成分以及第二比例的第二燃料成分。此外，确定燃料的质量流量，所述燃料利用质量流量在引入阶段中被引入到所述润滑剂中，或者所述燃料利用质量流量在排出阶段从所述润滑剂以及从壳体被排出。
[0008]此外，确定由所述第一燃料成分的第一质量流量和所述第二燃料成分的第二质量流量构成的质量流量的成分。所述第一燃料成分的第一质量流量(第一引入质量流量或第一排出质量流量)和所述第二燃料成分的第二质量流量(第二引入质量流量或第二排出质量流量)基于如下被确定:
a)在引入阶段中的引入参数或者在排出阶段中的排出参数；以及
b)所述燃料中的所述第一燃料成分的第一比例和所述第二燃料成分的第二比例。
[0009]所述引入参数和排出参数分别表明所述燃料成分的引入表现和排出表现。
[0010]内燃发动机尤其是奥托循环发动机。用于内燃发动机的操作的燃料可以具有汽油和/或乙醇比例。
[0011]内燃发动机例如具有进气管，燃料和空气的混合物在该进气管中被制备。从该进气管(其尤其由进气管道形成)，燃料/空气混合物被供应到内燃发动机。替代性地，在利用直接喷射操作的内燃发动机的情况下，还可能使得混合物制备在汽缸中第一次发生(所谓的直接喷射)。燃料可例如经由流入流(例如，来自曲轴箱、油箱通风系统等)传送到进气管中，但是其仅仅是暂时的，在时间上受约束的过程。在内燃发动机中的燃料/空气混合物被燃烧之后，燃烧排气从内燃发动机通过排气管被排出。λ探针被设置成使得能够测量燃烧排气中的相应残留氧气含量，以便由此测量燃烧空气与未燃烧燃料之比。以取决于燃烧空气与未燃烧燃料之比的方式，计算λ值。
[0012]内燃发动机的壳体或曲轴箱填充有润滑剂(例如，发动机油)。润滑剂用于润滑内燃发动机的各种系统。在某些大气状况下(例如，在存在引入参数或排出参数的某些值的情况下)，燃料的质量流量以不期望的方式被引入到润滑剂中或者从润滑剂被排出(除气)。类似地，可能例如使得燃料的水比例作为冷凝的结果被引入到润滑剂中。
[0013]将燃料引入到润滑剂中会导致润滑剂被稀释以及润滑剂的润滑作用的变差。在另一方面，在存在一些排出参数的情况下，发生溶解在润滑剂中的燃料的蒸发。所述蒸发燃料通常被引导到内燃发动机的进气管中，并且通过内燃发动机被引导。具体地，燃料的除气以及随后引入到进气管中会导致进气管中富含燃料/空气混合物，且因此导致内燃发动机的效率降低以及导致排放增加。此外，这导致对在内燃发动机的排气区域中由λ探针测量的测量结果的误解，这继而可导致错误地设置燃料/空气混合物。
[0014]借助于本方法，确定进入(引入)到润滑剂中或者从润滑剂离开(排出)的燃料的质量流量的成分。燃料的一些燃料成分与燃料的其他成分相比会更大程度地稀释润滑剂。此夕卜，燃料的一些燃料成分与燃料的其他成分相比会具有更好的热量值。因此，首先基于被弓丨入到润滑剂中的燃料的燃料成分的比例，可以更好地确定润滑剂在某个时间点的润滑能力。其次，基于从润滑剂排出到进气管中的燃料的燃料成分的比例，进气管中的燃料/空气混合物可被更精确地设定，且因此改善了内燃发动机的运行表现。
[0015]如在背景部分中解释的，首先，预先限定燃料的成分。燃料例如是汽油或尤其含有乙醇的燃料(例如，Ε10、Ε20、Ε50)。每种燃料由例如多种不同燃料成分构成。燃料成分例如被划分为乙醇、高挥发性燃料成分或低挥发性燃料成分。取决于油箱被填充有哪种燃料，在内燃发动机的进气管中和/或在汽缸中存在各种燃料成分的混合物。低挥发性燃料成分可被理解为例如意味着甲苯(具有大约为111°C的沸点)或2-甲基丙烷-l-ol (具有大约为111°C的沸点)。在下文中，低挥发性燃料成分可以被理解为意味着例如具有大于大约75°C的沸点的燃料成分。高挥发性燃料成分可以例如被理解为意味着甲基叔丁基醚(具有大约为55°C的沸点)、异戊烷(具有大约为28°C的沸点)、或甲醇(具有大约为65°C的沸点)。在下文中，高挥发性燃料成分可被理解为意味着例如具有低于大约75°C的沸点的燃料成分。
[0016]因此，在本发明的示例性实施例中，可能针对至少第一燃料成分的第一比例或第二燃料成分(K2)的第二比例来限定燃料的乙醇含量、燃料的水含量、所述燃料的甲苯含量、所述燃料的2-甲基丙烷-1- ol含量、所述燃料的甲基叔丁基醚含量、所述燃料的异戊烷含量、和/或所述燃料的甲醇含量，其中，所述燃料的第一比例不同于所述燃料的第二比例。
[0017]除了燃料中的燃料成分的类型外，还预先限定其相对于处于初始状态的总燃料量(例如，在机动车辆的油箱中)的百分比。例如，燃料(例如，燃料类型E20)可以由按重量计80%的低挥发性和高挥发性燃料成分以及按重量计20%的乙醇构成。
[0018]燃料的燃料成分的组成可例如经由各种各样的燃料测量方法来确定或预先限定。
[0019]在该方法中，预先限定燃料的质量流量，所述燃料利用质量流量在引入阶段中被引入到所述润滑剂中，或者所述燃料利用质量流量在排出阶段从所述润滑剂并且从壳体被排出。质量流量例如可基于内燃发动机的各种操作状态(例如，冷起动、怠速操作等)被预先限定。此外，在预先限定质量流量时可以考虑到例如大气温度的环境影响。
[0020]在本发明的示例性实施例中，计算进入到润滑剂中或者从润滑剂流出的燃料的质量流量。
[0021]进入润滑剂以及从润滑剂流出的燃料的质量流量大致对应于进入到壳体中或从壳体离开的燃料的质量流量。从实际被喷射到内燃发动机的汽缸中的燃料质量与化学当量比计算的燃料质量之间的差来计算质量流量。
[0022]通过喷射器实际喷射到内燃发动机的进气管或汽缸中的燃料质量是已知的。
[0023]化学当量比计算的燃料质量可被计算如下:
化学当量比的燃料质量=λ - SP *最小空气质量*空气质量供应到汽缸中的空气质量是已知的。可从如下来计算λ值: λ =燃料的质量/ (最小空气质量*空气质量)。
[0024]针对所确定的燃料已知最小空气质量(=化学当量比因子(例如,对于100%的乙醇来说是9 ;对于不具有乙醇的汽油来说是14.7))。
[0025]通过系统中的设定点来确定λ。空气质量是该系统中的测量值。
[0026]因此，可将喷射燃料质量减去化学当量比燃料质量。所计算的差可被解释为被引入到曲轴箱中的量(=质量流量)。
[0027]在引入阶段的情况下，其中燃料利用所述质量流量被引入到润滑剂中，限定了至少一个引入参数，基于所述引入参数，能够确定