用于运行具有双燃料喷射的尤其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尤其机动车的内燃机的方法和装置，所述内燃机具有双燃料配量。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：

就在此所提及的双燃料配量而言，在内燃机的燃料配量中进气管喷射和直接喷射以耦接或者说并行的方式运行。由实践已知，这种内燃机能够构造为双系统，在所述双系统的混合运行中能够根据分配量度将燃料并行地借助进气管喷射（sre）以及借助燃油或者说燃料直接喷射（bde）输送给内燃机的汽缸。在此所述分配量度规定了将燃料分配成能够借助进气管喷射输送给汽缸的一种燃料量和能够借助燃料直接喷射输送给汽缸的另一种燃料量。

例如在de102010039434a1中描述了，在考虑运行点、例如负荷和/或转速的情况下确定内燃机在所提及的混合运行中的分配量度。如此，相应地具有有针对性地实现的分配量度的这种混合运行允许针对不同的运行条件都实现内燃机的最优的运行。通过利用两种喷射类型的优点实现了最优的混合物形成和燃烧。这样，bde在内燃机的动态运行或者在全负荷下的运行中更有利，因为由此能够避免本身就已知的“爆震”。另一方面，就sre而言在内燃机的部分负荷运行中有利地降低了废气负担颗粒和/或碳氢化合物（hc）的负载。

此外还已知下述这样的内燃机，在所述内燃机中借助废气再循环部（agr）将燃烧时所形成的残余气体重新输送给内燃机。在此，内部的残余气体（内部的废气再循环部）以及外部的残余气体（外部的废气再循环部）之间有所不同，所述内部的残余气体在燃烧之后停留在相应的汽缸的上部的压缩空间中或者在同时打开进气门和排气门时被回吸到所提及的进气管中并且在接下来的做功冲程中又流入到相应的燃烧室中，所述外部的残余气体通过废气再循环阀被导入到所述进气管中。这些残余气体由惰性气体组成并且在内燃机的稀薄运行中、也就是说在空气过量时由未燃烧的空气组成。惰性气体份额延缓了燃烧的过程并且由此引起更低的燃烧最终温度。由此能够借助所述残余气体份额来降低氮氧化物（nox）的排放，即使三元催化器在空气过量时本身不能降低氮氧化物。

当在内燃机的吸气阶段中进气管压力小于环境压力并且尤其小于在活塞回腔中的压力时，还会导致所谓的“节流损失”，因为相应的活塞必须对抗该压差来做功。此外，当在高转速和负荷下在燃烧过的气体排出时在活塞向上运动期间在燃烧室中产生背压时，会导致所谓的“推出损失”，所述活塞必须消耗功来对抗所述背压，以便克服所述背压。众所周知，所提及的节流损失能够在bde运行中，更确切地说在存在分层运行时在完全打开节气门时或者在具有<=1的燃料蒸汽-空气-比例或者说相应的λ值的均质运行中，通过使用高的或者说提高的废气再循环得以降低，因为这样所述进气管压力更高并且由此通过所述活塞施加的压差更小。

技术实现要素：

本发明涉及用于在内燃机的这里所涉及的双燃料配量中进行燃料分配的方法和相应的装置，所述内燃机具有内部的和/或外部的废气再循环部。在此基于以下认识：燃烧过的废气或者说燃料/空气混合物包含水蒸汽和co2。由此废气的热容量与环境空气相比显著地上升。因此导入到进气管中的、热的废气将高的热流输送给吸气道。由此将进气管内壁相对快速地加热到高的温度。

就在此所涉及的具有废气再循环部的内燃机而言，目前在所提及的内部的废气再循环部中也导致对进气道的非常剧烈的加热，因为在这种情况下进气门和排气门的控制时间如此重合，从而使得废气一直回冲到进气道中。另一方面，在所提及的外部的废气再循环部中同样会导致对吸气道的以不允许的程度高的加热，所述对吸气道的以不允许的程度高的加热仅通过对agr通道中的废气流的冷却降低。

因此，就这两种所提及的类型的废气再循环部而言，都会导致超过吸气管段、例如在如今的内燃机中通常由合成材料构成的进气管的以及所述吸气管段的附件的允许的温度，这从结果来看会导致对这样的组件的不利影响或者甚至损害。

根据本发明的方法在此提出，测量或者说监控所述进气道和/或所配属的组件的温度，并且在超过所述温度的根据经验能够预先给定的阈值时，使得所提及的分配量度或者说相应的分配因子朝着sre量相对更高的方向偏移。在此能够使所述分配因子的偏移的大小取决于温度超过的程度。如果又未超过所述温度的所提及的阈值，那么能够将所述分配因子重新回调到偏移之前存在的值。

通过附加地经由sre路径所配量的燃料量，将该燃料的蒸发焓用于有针对性地冷却所述吸气管段的组件并且由此有效地防止了该组件的所提及的以不允许的方式过高的温度。

通过对所述分配因子进行所提出的适配或者说偏移，根据本发明的方法在此实现了相对于现有技术得到改善的组件保护、尤其是对于这里所涉及的具有双燃料配量的内燃机在利用内部的和/或外部的废气再循环部时的吸气管段的组件的组件保护。

结果，除了具有固定的混合比例的混合运行，相对于现有技术显著运行更可靠的、动态的或者说可变的混合运行也是可行的，所述相对于现有技术显著运行更可靠的、动态的或者说可变的混合运行具有两个燃料配量系统的以所提及的方式变化的混合比例。为此所需的对于通过两个燃料配量路径分别配量的燃料的计算优选在所提及的温度值或者说所提及的阈值的基础上以受控制的方式实现。

在根据本发明所提出的用于运行内燃机的方法中，所述内燃机具有双燃料配量、即基于进气管的燃料配量和直接的燃料配量，其中在所述基于进气管的燃料配量中和在所述直接的燃料配量中分别所需要的燃料量借助于燃料分配关系来计算，并且所述内燃机具有废气再循环部，借助所述废气再循环部将燃烧时所形成的残余气体通过进气管的进气道重新输送给内燃机，尤其规定：例如借助布置在所提及的进气门之前的温度探测器来检测或者以计算的方式获取所述进气管的进气道的温度以及/或者所述进气道或者说所述进气管的所配属的组件的温度，并且在超过至少一个如此检测到的或者如此获取到的温度的根据经验能够预先给定的阈值时，使所述燃料分配关系朝着基于进气管的燃料配量按份额更高的方向偏移。

在此能够规定，使所述燃料分配关系的所提及的偏移的大小取决于温度超过所述能够预先给定的阈值的程度，由此改善对所述吸气管段的组件的所提及的保护效果。

此外能够规定，在检测到超过之后，检验：是否又未超过所述温度的阈值，并且在检测到未超过所述阈值之后，将所述燃料分配关系重新回调到偏移之前存在的值。由此实现了用于控制或者调节这里所涉及的双燃料配量系统的完整的进程。

借助根据本发明所偏移的燃料分配关系能够计算出为直接的燃料配量所提供的按份额的燃料量并且在接下来所实施的直接的燃料配量中将其作为基础。

在不存在所提及的、布置在所述进气门之前的温度探测器的情况下，能够在根据本发明的方法中规定：所述进气管的进气道的温度以及/或者所述进气道或者说所述进气管的所配属的组件的温度借助废气的温度来间接地获取，所述废气是借助所述废气再循环部所再循环的废气。相应的温度能够尤其由在内燃机的出口处和/或在涡轮增压器或者增压空气冷却器之前或者之后的废气温度计算出，其中以关于在内燃机的排气管段中的温度分布的模型计算为基础。

用于所述基于进气管的燃料配量和用于所述直接的燃料配量的两个燃料量的根据本发明的计算优选针对内燃机的每个汽缸实施，更确切地说按顺序或者说先后实施。

本发明能够尤其用于机动车的内燃机的这里所涉及的双燃料喷射系统中。此外也能够应用于在工业领域、例如化学处理技术中所使用的、具有这种双燃料喷射的内燃机中。

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。

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，上文所提及的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来使用，而且还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示意性地示出了根据现有技术的、在燃料进气管喷射中的燃料喷射的随时间的流程；

图3示意性地示出了根据现有技术的、在燃料直接喷射中的燃料喷射的随时间的流程；

图4借助于流程图示出了根据本发明的方法的实施例；

图5示出了根据现有技术的、外点火的内燃机的废气再循环系统，在所述废气再循环系统中能够应用或者说能够使用根据本发明的方法。

具体实施方式

图1中所示出的内燃机具有四个汽缸11，所述四个汽缸被汽缸盖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，所述燃烧室具有由未示出的进气门14控制的、同样未示出的进气口15。所述进气口15在此形成穿过所述汽缸盖12的、同样在此未示出的进气道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给汽缸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23一方面输送给所述第二组燃料喷射阀20并且另一方面输送给所述燃料高压泵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取决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允许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给喷射阀。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350bar）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得到改善的冷却。

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渡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偏移。根据是：在实施点火时刻偏移的上止点（ot）中还是在以360°为幅度偏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。

在图2中示出了y方向在内燃机的不同转速下进行的进气管喷射关于以单位[°]（度）所测量的曲轴角度（kw）的情况。众所周知，根据奥托马达原理（ottomotorprinzip）的四冲程的燃烧循环包括在第一下止点（ut1）、第一上止点（ot）、另一下止点（ut2）以及另一上止点（zot）之间的曲轴角度，在所述另一上止点（zot）中在所述燃烧室中存在的空气-燃料-混合物被点火。

所提及的时间上的参考标记针对这两个喷射路径预先给定得非常不同。如此，在进气管喷射（sre）中，如在图2中示意性地示出的那样，在仅示例性的四个不同的转速n=1000、2000、4000和7000u/min（转/分）下进行的喷射200考虑了在喷射循环225的末端210之前有待预先设置的、恒定的、时间上的延迟份额205，因为喷射阀在sre中布置在内燃机的相应的燃烧室之外并且燃料因此必须首先从喷射位置到达所述燃烧室中。该额外的时间需求，如在图2中可以看出的那样，在内燃机的转速变化或者说提高时不会变化。因此相应地更早地、例如在7000u/min时甚至还在ut1之前操控所述喷射，以便在所有转速下提供恒定的时间需求205，所述ut1在时间上处于在前面的zot220中进行的点火之后。用于所示出的喷射循环的整个时间上的喷射窗口，如已经提及的那样，与所画出的括号225相对应。跟随着在前面的zot220的下个zot用215来标记。

与此相对地，在汽油直接喷射（bde）中在相应的喷射300中根据经验预先给定（具体的）角度标记来作为参考标记，如在图3中示意性地示出的那样。也就是说，与sre不同，在bde中不考虑恒定的时间份额，如能够例如从相应的喷射末端的变化曲线305看出的那样。因此，所述喷射在此能够更接近于zot315的点火事件来实现并且因此相应地在更迟的时刻被计算出。在当前例子中，紧接着这里所示出的喷射循环325的末端310在接下来的zot315处实现点火。位于所述zot315前面的点火时刻在位于前面的zot320处实现。

在存在内部的和/或外部的废气再循环部（agr）（见图5）时导致对进气道的提高的加热。为了防止对组件、尤其排气系的组件的损害或者对这样的组件的功能方式的消极影响，使所述分配因子朝着sre喷射的方向增大或者说偏移。

所提及的组件优选为通常由合成材料制成的吸气管或者说进气管、sre阀、布置在所述进气管中优选布置在所述进气门之前或者说附近的压力和温度传感器或者其他类似组件。蒸发和通过环境的蒸发焓所带走的热量以及附加的在sre运行中所配量的燃料量的与之伴随的冷却效应引起所述进气道以及所配属的组件的温度的如此的下降，从而使得未超过至少一个所提及的、对于相应的组件而言不允许的温度水平。

就例如布置在内燃机的控制器中的调节器而言，能够预先给定用于例如吸气道的最大允许温度的、根据经验所预先给定的或者借助试验台所获取的额定值。选取所述吸气道的目前的温度作为实际值，并且将以%表示的分配因子的偏移作为调整参量，更确切地说是朝着基于sre的燃料配量相对提高的方向的偏移。

相应地，能够将用于所述分配因子的所提及的偏移的合适的值保存在内燃机的特性曲线族中，在所述特性曲线族中例如提供或者说配备有在所述吸气道的温度范围内可能的或者说事先根据经验或者从试验技术所获取的偏移值。

作为替代方案，能够借助模型计算来识别所提及的关于温度临界的运行状态，并且在作为临界所识别的状态中实施所述分配因子的所提及的偏移。

要注意的是，在不存在所提及的、布置在所述进气门之前的温度探测器的情况下，相应的进气管温度值也能够间接地或者说借助手段地由废气温度推导出或者计算出，所述废气温度是在内燃机的出口处和/或在可能存在的涡轮增压器或者增压空气冷却器之前或之后的废气温度，其中例如能够以关于排气管段中的温度分布的简化的模型计算为基础。

在所提及的模型计算中，吸气道温度由在涡轮增压器之后存在的吸入空气温度推导得出，其中所述吸入空气温度通常以随之测量的空气温度为基础。由同样通常所测量的环境压力和同样通常所测量的增压压力能够确定所述涡轮增压器的压缩做功并且由此确定所提及的吸入空气的在所述涡轮增压器之后所导致的温度提高。

根据增压空气冷却器（空气-空气或者水-空气）的冷却原理能够将所述增压空气冷却器的冷却控制/调节作为用于对增压空气的冷却的量度来考虑。根据在所述节气门之后基于所述节气门的位置存在的空气质量和基于节气门位置存在的废气再循环，得出在空气-废气混合位置之后的吸入空气温度。根据马达进气门和马达排气门的气门重合的程度得出内部的废气再循环的程度。根据马达负荷点和回流到所述吸气道中的废气量（与吸入空气混合），以本身已知的方式得出汽缸各自的吸气道的平均的汽缸进气口温度。

以下述方式来实现由废气温度确定吸气道温度。与内燃机的负荷点（力矩和转速）和每个汽缸的总喷射量以及点火角一起能够回推出吸气道温度，更确切地说以众所周知的方式借助于燃烧模型确定。外部的废气再循环率在延迟的燃烧和由此更低的燃烧温度和由此那么也更低的废气温度方面发挥着作用。另一方面，该（外部的还有内部的）废气再循环率又提高了进气道温度。

模型计算的所提及的关系优选在试验台上应用或者说使用在特性曲线和特性曲线族中，从而能够相对于内燃机的运行时间或者说在机动车的行驶运行中，由实际存在的输入参量计算出相应的输出参量、例如进气道温度。

在这里所涉及的双系统中，将所描述的这两个份额、也就是sre份额和bde份额以众所周知的方式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。用于计算或者说分配喷射时在这种双系统中所需要的燃料质量的相应的方法过程在下文中借助于图4中所示出的流程图来描述。

下文中所描述的路线在当前实施例中针对内燃机的所有汽缸按顺序或者说先后实施，更确切地说在此是针对第i个汽缸400。基于当前的驾驶员期望405首先仅针对sre路径实施计算410燃料质量，所述驾驶员期望基本上与内燃机的总力矩或者说期望（转动）力矩相符，所述燃料质量是对于所提及的驾驶员期望力矩而言必要的。为此，该计算410基于所采用的或者说根据经验所预先给定的分配因子或者说分离因子415，所述分配因子或者说分离因子将对于期望力矩而言必要的燃烧在sre与bde之间进行分配。在此，针对sre同样按份额来考虑420来自内燃机的其他系统组件的相应的份额、例如来自储箱通风或者其他的燃料气体析出的燃料份额。

由如此计算出的按份额的燃料质量计算425为了相应的燃料份额的完全燃烧而必需的空气质量。实际在燃烧室中产生的燃料蒸汽-空气-比例（=λ）在此借助λ探测器来探测并且此外还以下述方式调节：即所述燃料蒸汽-空气-比例尽可能与事先所计算出的理想的空气/燃料比例（λ）430（例如λ=1）相符。

在结束所描述的sre计算之后，检测431内燃机的所提及的进气道535的温度。作为替代方案或者附加方案，能够检测432所述进气道535或者说所述进气管505的所提及的组件的温度。此后检验433：如此检测到的温度是否超过根据经验能够预先给定的阈值。如果是这种情况，那么使所述分配因子415朝着基于进气管的燃料配量按份额更高的方向改变或者说偏移434。对于如此改变的分配因子415，在相应所计算出的燃料和空气质量数据的基础上针对所述第i个汽缸实现sre喷射435。此外，到bde路径处的报告440在通告所提及的分配因子415的情况下实现，借助于所述分配因子计算出用于bde喷射445的、按份额的或者说其余的、在所述sre喷射435之后还要提供的燃料量。在如此传送的分配因子或者说bde路径的按份额的燃料量的基础上接着针对当前的第i个汽缸实现所提及的bde喷射450。

此后，针对下个、也就是说在此第i+1个汽缸实施455所描述的路线400-450。

就在图5中所示出的能够应用所描述的方法的agr系统而言，以众所周知的方式将空气和燃料蒸汽经由输送管路500输送给进气管505。所述输送管路500在其末端510处与（在此未示出的）本身已知的燃料雾化约束系统连接。在所述输送管路500中布置有具有可变的阀口横截面的再生阀515。

众所周知，在所述进气管505中有节气门520，借助所述节气门能够通过调整角度α来调整输送给内燃机的燃烧室525的空气。在此，在所述节气门520之前存在具有环境压力pu的空气质量流530并且在所述节气门520之后在进气道535的区域中存在具有进气管压力ps的空气质量流。众所周知，内燃机的这里所示出的汽缸具有活塞540以及进气门545和排气门550。通过所述排气门550排出的废气通过排气道565导引到本身已知的（未示出的）排气系。

在所述排气道565与所述进气道535之间布置有废气再循环管路（agr管路）560，在所述废气再循环管路中将经过再循环的废气重新输送给所述燃烧室525或者说燃烧部。再循环率或者说agr率借助具有可变的阀口横截面的废气再循环阀（agr阀）555能调整或者说能控制或者能调节。

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。