用于调整燃料配量的方法与流程
本发明涉及一种用于在内燃机中调整燃料配量的方法以及用于实施所述方法的计算单元和计算机程序。
背景技术：
对于奥托马达而言，通常已知两种用于燃料喷射的方法，也就是进气管喷射和直接喷射。但是，进气管喷射越来越多地被直接喷射所替代，因为尤其在具有高负荷需求的运行区域中，直接喷射能够在更低的燃料消耗的情况下促成更高的功率收益并且能够促成更有针对性的喷射策略。
此外，也存在具有进气管喷射与直接喷射的组合、所谓的双系统的奥托马达。这鉴于越来越严格的排放要求或者说排放限值刚好是有利的，因为与直接喷射相比，进气管喷射例如在中等的负荷区域中并且在具有更低的负荷动态（lastdynamik）的运行区域中引起更好的排放值，而直接喷射在高的转速或者说负荷区域中是有利的。同样，通过直接喷射实现了爆震倾向的降低，当爆震的倾向或者甚至爆震本身在特定的运行点中已经被识别或者说很有可能发生时，那么爆震倾向的降低能够有针对性地用于保护内燃机。两种喷射方式的耦合由此在不同的运行区域中将各个喷射系统的相应的优点组合起来，并且实现了对马达特性的新型的优化。
另一种内燃机是下述这样的内燃机，在所述内燃机中，针对一种喷射方式设置了多个燃料喷射器，所述燃料喷射器用于将燃料引入到汽缸中。例如，能够在具有进气管喷射的内燃机中设置两个用于同种喷射（也就是进气管喷射）的燃料喷射器，有待引入到汽缸中的燃料量被分配到所述两个燃料喷射器上。在这种情况下，谈及的是所谓的多点喷射系统（mehreinspritzsystem）。
技术实现要素：
根据本发明提出了具有根据本发明的特征的用于在内燃机中调整燃料配量的方法以及用于实施所述方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是优选实施方式和以下说明的主题。
根据本发明的方法用于尤其在混合物适配的范围内在内燃机中调整燃料配量，在所述内燃机中，通过至少两个不同的燃料喷射器将燃料引入到至少一个汽缸中。在此，针对有待引入到所述至少一个汽缸中的总燃料量的调整借助于对单个燃料量的调整来进行、也就是对于每个燃料路径或者说每个单个汽缸来进行，所述总燃料量被分配到所述至少两个不同的燃料喷射器的相应的单个燃料量上，其中，对每个单个燃料量的调整在下述情况下仅借助于所述相应的燃料喷射器来进行：在所述情况下，考虑相应的燃料喷射器的用于引入相应的单个燃料量的相应的配量持续时间与相应的燃料喷射器在引入所述总燃料量时的相应的配量持续时间的比例。
在调节用于内燃机的燃料-空气-比例时可行的是，将预控制与调节相叠加。所述预控制主要用于：借助于燃料量调整来校正燃料-空气-比例中的系统偏差，而所述调节则修正（ausregeln）实际的干扰。但是——尤其由于所使用的构件老化或者磨损——可能出现以下情况：由于变化的运行条件，所述预控制保留了偏差并且因此所述预控制本身应当得到再校正或者说“适配”。
尤其能够利用所谓的混合物适配来补偿所述预控制的误调整或者说偏差（由于所提及的可能的老化效应），所述误调整或者说偏差在更长的运行持续时间的范围内出现。当在燃烧之后测量到理想的λ值（也就是1的λ值）的偏差并且由此——在排除空气路径误差之后——所预先计算出的燃料量例如由于动态影响或者持久地在稳态的运行点中偏离理想情况时，所述混合物适配例如校正所述燃料-空气-比例的偏差。由此对燃料路径的调整（也就是燃料量调整）是必要的，以便在运行中重新持久地达到1的λ值。优选的是，所述配量持续时间包括：操控持续时间、也就是下述持续时间，在所述持续时间内操控信号施加在所述喷射器上；和/或打开持续时间、也就是下述持续时间，在所述持续时间内所述喷射器实际打开。
在传统的内燃机中，为了引入燃料，为每个汽缸分别设置一个燃料喷射器，又或者也例如在总体上为所有汽缸仅设置一个燃料喷射器，对于所述传统的内燃机来说，混合物适配例如能够非常简单地线性地与所述相应的燃料喷射器的打开持续时间相关联，以便得到对用于所述燃料配量的相应的预控值的调整。
在内燃机中，由两个或者更多不同的燃料喷射器将燃料引入到汽缸的燃烧室或者说燃烧腔中，所述燃料喷射器共同输出用于有关的汽缸的总燃料量，对于所述内燃机来说，存在将该总燃料量分配到各个燃料喷射器上的不同的可行方案。根据运行区域，不同的分配比例（aufteilung）能够是有利的，例如以用于将燃料消耗和/或有害物排放降低到最低限度。当现在对于一种分配比例来说，燃料喷射器中的一个燃料喷射器在极限区域处、也就是例如在其最小能够调设的打开持续时间的区域中运行时，对于燃料配量来说，与在更长的打开持续时间的情况下相比，在极限区域处会出现显著更大的不可靠性。对此的原因例如在于难以调设的短的打开持续时间。当现在在调整燃料配量的范围内，对燃料配量的相应的预控值的调整与所述分配比例（也就是所述相应的燃料喷射器的单个燃料量在所述总燃料量中所占的相应的份额）成线性地实现时，那么刚好在燃料喷射器的操控的极限区域中出现可能的不可靠性。与在用于直接喷射的燃料喷射器的情况下相比，这种效应对于用于进气管喷射的燃料喷射器来说甚至还更大。对此的原因在于，与在直接喷射的情况下相比，针对进气管喷射通常使用不那么精确的喷射器。对于直接喷射来说例如使用压电喷射器，但是对于进气管喷射来说不使用压电喷射器，因为从历史上来看在那里喷射器由于前置（vorlagerungen）而应当打开更长时间并且因此精细度（feinheit）和更快的打开是不必要的或者已经变得不必要。另一个原因在于，对于进气管喷射的喷射器来说使用更小的电流来打开并且因此在低负荷的情况下也还更加剧烈地出现不可靠性。
现在本发明在此开始，方法是：在调整所述燃料配量并且随之调整用于所述单个燃料量的预控值以用于达到所述总燃料量时，考虑有关的燃料喷射器的所提及的配量持续时间的比例。通过这种方式可行的是，在所述相应的燃料喷射器的运行中，与更长的配量持续时间相比，尤其以不同的方式来考虑所述极限区域。例如，针对一种分配比例——对于所述分配比例来说，燃料喷射器在其最小可能的打开持续时间的极限区域处运行——对于所述燃料喷射器来说仅能够进行非常小的调整，而对于另外的燃料喷射器来说则进行更剧烈的调整，从而在总体上如所期望的那样来调整所述总燃料量。由此显著降低不可靠性。在此能够有利的是，在首次正常地使用内燃机之前、例如在试验台测量的范围内就已经获取了相应的配量持续时间并且将其相应地保存在控制器上，从而在实施所述调整期间能够访问所述控制器。
优选的是，对每个单个燃料量的调整借助于对适配值的调整来实现，所述适配值在下述情况下仅借助于所述相应的燃料喷射器来获取：在所述情况下，考虑所述相应的燃料喷射器在引入所述总燃料量时的相应的配量持续时间。通过这种方式可行的是，非常简单地并且快速地考虑所述相应的配量持续时间的比例。
有利的是，所述适配值在下述情况下仅借助于所述相应的燃料喷射器以加权因子的形式来调整：在所述情况下，考虑相应的燃料喷射器的用于引入相应的单个燃料量的相应的配量持续时间与相应的燃料喷射器在引入所述总燃料量时的相应的配量持续时间的比例。通过这种加权，在调整所述相应的单个燃料量或者说所述相应的配量持续时间时，现在能够实现简单的并且与相应的不可靠性相适应的考虑。
有利的是，所述适配值的获取在所述内燃机的一个或者多个预先确定的运行区域中进行。这种例如借助于所述内燃机的转速和/或负荷需求来确定的运行区域例如能够关于平稳的运行来选择，在所述平稳的运行中，能够简单地获取偏差。
优选的是，所述适配值的获取在考虑所述内燃机的废气的λ值和尤其λ调节的情况下进行。在此也能够有利的是，选择相应的运行区域、例如下述这种运行区域，在这种运行区域中设置了1的λ值。通过这种方式可行的是，非常简单地获取偏差并且与此相应地调整所述配量持续时间。
有利的是，作为内燃机使用下述内燃机，在所述内燃机中，所述至少两个不同的燃料喷射器包括：至少一个用于进气管喷射的燃料喷射器和至少一个用于直接喷射的燃料喷射器，和/或至少两个用于进气管喷射的燃料喷射器，和/或至少两个用于直接喷射的燃料喷射器。如已经提及的那样，尤其对于用于进气管喷射的燃料喷射器来说，在极限区域中运行时存在大的不可靠性。尽管如此，即使对于用于直接喷射的燃料喷射器来说在极限区域中运行时也会出现不可靠性。就此而言，所提出的方法针对下述任何类型的内燃机都是有利的，在所述内燃机中借助于两个或者更多燃料喷射器来为汽缸引入燃料。
根据本发明的计算单元、例如机动车的控制器尤其在程序技术上被设立用于：实施根据本发明的方法。
以计算机程序的形式来实现所述方法也是有利的，因为这引起特别低的成本，尤其当执行的控制器还用于其它任务并且因此本来就存在时。用于提供所述计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电气的存储器像例如硬盘、闪存、eeprom、dvd以及其它存储器。通过计算机网络（互联网、内联网等等）来下载程序也是可行的。
附图说明
本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中得出。
本发明借助于实施例在附图中示意性地示出并且在下文中参照附图进行描述。附图中：
图1a和1b示意性地示出了两个内燃机的示意图，所述内燃机能够使用根据本发明的方法；
图2示意性的示出了内燃机的一个汽缸，所述汽缸能够使用根据本发明的方法；
图3以一种优选的实施方式示意性地示出了在实施根据本发明的方法时总燃料量的可能的分配比例；并且
图4以一种优选的实施方式示意性地示出了在实施根据本发明的方法时对作为配量持续时间的打开持续时间的调整。
具体实施方式
在图1a中示意性地并且简化地示出了一个内燃机100，所述内燃机能够使用根据本发明的方法。所述内燃机100示例性地具有四个汽缸102和进气管106，所述进气管被连接到所述汽缸102的每个汽缸处。
所述进气管106在此针对每个汽缸102具有一个燃料喷射器107和一个燃料喷射器113，这两个燃料喷射器在所述汽缸之前的不远处布置在所述进气管的相应的区段中。为简明起见，所有燃料喷射器107、113中相应仅一个燃料喷射器设有附图标记。
所述燃料喷射器107和113这两个都服务于用于例如汽油的进气管喷射，并且仅用于这种喷射方式。所述燃料喷射器107和113通过低压管路151由低压泵150供给汽油。为简明起见，仅示出了通往所述燃料喷射器107和113中的相应一个燃料喷射器的低压管路151，但是不言而喻，所述燃料喷射器107和113中的每个燃料喷射器都被连接到低压管路处。
此外，每个汽缸102都具有用于直接喷射的燃料喷射器111。为简明起见，所述燃料喷射器111中的仅一个燃料喷射器设有附图标记。所述燃料喷射器111仅用于汽油的直接喷射，并且利用高压管路162被连接到高压存储器161、所谓的轨或者共轨处。为简明起见，仅示出了通往所述燃料喷射器111中的一个燃料喷射器的高压管路162，但是不言而喻，所述燃料喷射器111中的每个燃料喷射器都被连接到高压管路处。
所述高压存储器161又通过高压泵160供给汽油。所述高压泵160在此通常由所述内燃机来驱动。所述燃料喷射器111、所述高压管路162、所述高压存储器16以及所述高压泵160在此是所述内燃机100的高压系统165的部分。不仅所述低压泵150而且所述高压泵160例如能够被连接到共同的、这里未示出的用于汽油的储箱处。
在当前所示出的示例中，由三个不同的燃料喷射器、也就是进气管喷射的相应的燃料喷射器107和113以及用于直接喷射的相应的燃料喷射器111将燃料引入到每个汽缸102中。但是也能够设想并且在实践中也常见的是，例如相应地仅由进气管喷射的两个燃料喷射器来将燃料引入到每个汽缸中。此外，也能够设想并且在实践中同样常见的是，例如相应地由进气管喷射的一个燃料喷射器和用于直接喷射的一个燃料喷射器将燃料引入到每个汽缸中。
在图1b中示意性地并且简化地示出了另一个内燃机200，所述内燃机能够使用根据本发明的方法。所述内燃机200示例性地具有四个汽缸102和进气管206，所述进气管被连接到所述汽缸102中的每个汽缸处。
所述进气管206在此针对所有汽缸102具有两个共同的、用于例如汽油的燃料喷射器207和213，所述燃料喷射器例如布置在这里未示出的节气门之后的不远处。所述燃料喷射器207和213由此服务于进气管喷射。此外，每个汽缸102都具有一个用于例如汽油的直接喷射的燃料喷射器111。
关于燃料供给系统，所述内燃机200相当于所述内燃机100。就此而言，要参照那里的说明。在此也能够设想并且常见的是，如也参照图1a所解释的那样，仅设置了用于进气管喷射的燃料喷射器；或者相应地由进气管喷射的一个燃料喷射器和直接喷射的一个燃料喷射器将燃料引入到每个汽缸中，这在当前情况下意味着，仅设置了进气管喷射的两个燃料喷射器中的一个燃料喷射器。
所述内燃机100与200之间的区别在于进气管喷射的方式。例如，图1a中所示出的进气管喷射允许个性化地为每个汽缸进行燃料配量，如这例如能够用于较高级（höherwertig）的内燃机那样，而图1b中所示出的进气管喷射在其构造方面和其操控方面更为简单。不言而喻，根据图1a的进气管喷射也能够与根据图1b的进气管喷射组合并且反之亦可，也就是例如为每个汽缸设置了用于进气管喷射的一个单独的燃料喷射器并且额外地为所有汽缸设置了用于进气管喷射的一个共同的燃料喷射器。
在图2中示意性地并且简化地、但是比图1a中更详细地示出了所述内燃机100的一个汽缸102。所述汽缸102具有燃烧室103，所述燃烧室通过活塞104的运动来增大或者缩小。所述活塞的位置在此例如能够参照所谓的上止点（ot）来给出，在所述上止点中，所述活塞已经到达其（参照附图）最高点。
所述汽缸102具有进气门105，以便将空气或者燃料-空气-混合物引进到所述燃烧室103中。空气通过进气管106来输送，所述进气管作为空气输送部的部分，所述燃料喷射器107和113处于所述进气管处。所吸入的空气通过所述进气门105被引进到所述汽缸102的燃烧室103中。节气门112在进气系统中用于调设到所述汽缸102中需要的空气质量流。
所述内燃机能够在进气管喷射的过程中运行。借助于所述燃料喷射器107和113在这种进气管喷射的过程中将例如汽油作为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，所述空气-燃料-混合物通过所述进气门105被引进到所述汽缸102的燃烧室103中。所配量的燃料量在此能够根据需求被分配到两个燃料喷射器107和113上。
所述内燃机也能够在直接喷射的过程中运行。为此目的，所述燃料喷射器111被安置在所述汽缸102处，以便将例如汽油作为燃料直接喷射到所述燃烧室103中。对于这种直接喷射来说，为了燃烧所需要的空气-燃料-混合物直接在所述汽缸102的燃烧室103中形成。
此外，所述汽缸102设有点火装置110，以便为了在所述燃烧室103中开始燃烧而产生点火火花。
在燃烧之后，燃烧废气通过排气管108从所述汽缸102中排出。所述排出依赖于同样布置在所述汽缸102处的排气门109的打开来实现。进气门和排气门105、109打开和关闭，以便以已知的方式来执行所述内燃机100的四冲程运行。
所述内燃机100能够以直接喷射、进气管喷射或者以混合运行来运行。这依赖于当前的运行点来实现用于运行所述内燃机100的相应最优的运行方式的选择。因此，当所述内燃机100在低转速和低负荷的情况下运行时，所述内燃机能够以进气管喷射运行来运行，并且当所述内燃机以高转速和高负荷运行时，所述内燃机能够以直接喷射运行来运行。
但是，在大的运行区域的范围内有意义的是，以混合运行来运行所述内燃机100，对于所述混合运行来说，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送，其中，借助于进气管喷射所输送的燃料量又能够按份额通过进气管喷射的两个燃料喷射器来引导。
此外，设置了构造为控制器115的计算单元，以用于控制所述内燃机100。所述控制器115能够使所述内燃机100以直接喷射、进气管喷射或者混合运行来运行。此外，能够通过所述控制器115读出设置在所述排气管108中的λ探针120。
所述内燃机100的参照图2详细解释的功能方式也能够套用到根据图1b的内燃机200上，根据图1b的内燃机仅具有下述区别：为所有燃烧室或者说汽缸设置了用于进气管喷射的两个共同的燃料喷射器。
在图3中以一种优选的实施方式示意性地示出了在实施根据本发明的方法时总燃料量的可能的分配比例。
对于例如能够借助于转速及负荷区域或者转速及负荷点来预先给定的特定的运行区域或者运行点来说，能够设置总燃料量mg，所述总燃料量应当被引入到一个汽缸中或者所述汽缸的每个汽缸中。
这个总燃料量mg而后又能够被分配到各个燃料喷射器上，借助于所述各个燃料喷射器将燃料引入到有关的一个或者多个汽缸中。在当前的示例中，以单个燃料量ms1和ms2来实现到进气管喷射的两个燃料喷射器上的分配，并且以单个燃料量md来实现到直接喷射的一个燃料喷射器上的分配。
不言而喻，对于总共仅两个燃料喷射器来说，也就是例如对于进气管喷射的两个燃料喷射器来说，或者对于进气管喷射的一个燃料喷射器和直接喷射的一个燃料喷射器来说，相应地存在到仅两个燃料喷射器上的分配。
在此，所述单个燃料量ms1、ms2和md通过所属的燃料喷射器的合适的打开持续时间
现在也能够在所提及的运行区域或者运行点中不进行到所述相应的燃料喷射器上的分配，而是所述总燃料量mg也能够由仅一个燃料喷射器来配量。在此，针对相应所选择的燃料喷射器，相应地需要所述打开持续时间
这些打开持续时间能够以有利的方式在试验台测量的范围内获取并且保存在执行的计算单元上的存储器中。
由与所述相应的单个燃料量相对应的打开持续时间和在使用仅一个燃料喷射器的情况下所属的打开持续时间，现在能够例如以gs1=
在图4中以一种优选的实施方式示意性地示出了在实施根据本发明的方法时对打开持续时间的调整。
在特定的运行区域或者运行点中、优选在稳态的运行点中——在所述稳态的工作点中，应当将λ值保持在1上——现在能够进行混合物适配或者对燃料配量的调整。如开头已经提及的那样，虽然所述燃料配量能够在调节的范围内得到调整，但是不时地调整预控值是有意义的并且是有利的。
由所述燃料喷射器中的一个燃料喷射器单独输出的、预先给定的总燃料量mg现在先后针对所述燃料喷射器中的每个燃料喷射器来检测，所述检测例如借助于λ值或者说在λ调节的范围内来进行。因此，例如能够确定：实际借助于进气管喷射的燃料喷射器中的一个燃料喷射器所配量的总燃料量m'g,s1大于还是小于本来所期望的总燃料量mg。这例如能够借助于所述λ值λ与额定值的偏差来确定。相应的情况也能够适用于进气管喷射的其它燃料喷射器的或者直接喷射的燃料喷射器的实际所配量的总燃料量m'g,s2和m'g,d。
引起这种偏差的原因例如可能是所述燃料喷射器的老化或者污染，从而例如在相同的打开持续时间的情况下，与所设置的情况相比配量了更少的燃料。
借助于当前的λ值λ与所述额定值（典型地λ=1）的偏差以及存在于马达控制部中的关于额定燃料量的认识，能够以所述额定燃料量（来自马达控制部）与实际燃料量（来自λ值）的差的形式来计算出燃料量差。
在考虑所属的燃料喷射器的打开持续时间
在调整所述各个打开持续时间时，对于将所述总燃料量mg分配到所述单个燃料量ms1、ms2和md上这种情况来说，如其在图3中左侧所示出的那样，现在也能够使用所述适配值as1、as2和/或ad，但是现在利用加权因子gs1、gs2和/或gd来实现加权。
通过这种方式，尤其在极限区域中能够考虑各个燃料喷射器的打开持续时间和燃料量的相互关系的可能的非线性。
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