用于自动点火内燃机的发动机控制单元及操作自动点火内燃机的方法
【专利说明】用于自动点火内燃机的发动机控制单元及操作自动点火内燃机的方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于操作所谓的双燃料发动机的设备和方法。与本发明有关的双燃料发动机可以理解为是具有自动点火的可以用至少两种不同的燃料进行操作的内燃机。在至少两种不同的燃料中，至少一种是自动点火的，且至少一种是非自动点火的。
【背景技术】
[0002]自动点火内燃机的特征在于在不需要外部点火源如火花塞的情况下压缩空气-燃料混合物直到该燃料自动点火。
[0003]在双燃料发动机的情况下，该第一自动点火燃料与第二非自动点火燃料混合。这种类型的发动机必须运行，以便由于压缩点燃存在于混合物中的足够的自动点火燃料，从而也引起非自动点火燃料燃烧。因此，在这种具有双燃料操作类型的内燃机中，自动点火燃料充当非自动点火燃料的点火装置。
[0004]柴油燃料在这种情况下经常作为第一自动点火燃料使用。为了与纯柴油操作相比达到改善的排放值，也为了节省燃料，将第二非自动点火燃料即天然气、甲烷、沼气、液化气、丙烷、丁烷、氢气或乙醇添加到柴油燃料中。
[0005]根据现有技术，气体燃料的混合需要复杂的气体供应设施，该设施需要大量的组件和控制装置并因此极其昂贵。除了 LPG/CNG储罐、压力调节器、各种截止阀和许多进气阀之外，尤其需要用于进气阀的具有适当的最后阶段(final stage)的额外的且昂贵的控制
目.ο
[0006]DE102007022230A1公开了用于控制具有双燃料操作的自动点火内燃机的装置及其操作方法。为此，提供了两个发动机控制装置，其中一个第一单元控制第一自动点火燃料的传送。此外，该文件提供了第二单独发动机控制装置，该装置提供相当数量的选择性的非自动点火燃料至与给定负荷相匹配的发动机。在该文本中公开的方法中，整体设定值是首先基于加速器的设置计算的，且该设定值被分为第一和第二部分设定值。第一部分设定值被发送到第一发动机控制装置，然后，该设备计算供应给内燃机的第一自动点火燃料的量。基于第二部分设定值，第二控制单元确定第二例如气态的非自动点火燃料的量。
【发明内容】
[0007]本发明背后的问题是简化具有两种不同燃料的自动点火内燃机的操作。
[0008]这个问题是通过用根据专利权利要求1的方法步骤操作具有第一自动点火燃料和第二非自动点火燃料的自动点火内燃机的方法解决的。
[0009]此外，该问题是通过用于具有第一自动点火燃料和第二非自动点火燃料的自动点火内燃机的操作的具有专利权利要求7的特征的发动机控制装置解决的。
[0010]本发明的有利实施方案可以在从属专利权利要求中发现。
[0011]该发明是以一种认知为基础的，该认知是与至今已知的现有技术相比，自动点火内燃机的双燃料操作可以被显著简化，以便驾驶员对动力单元中一定动态水平的需求由控制回路服务，该控制回路独立于燃料比率的控制或调节，以满足废气排放法规。
[0012]根据本发明，首先设定值变化是因为需要增加供应给内燃机的燃料的量的内燃机的操作而获得的。这种设定值变化可能源自于本发明的有利实施方案中的改变的加速器设置。因此，例如，如果驾驶员更有力的按下加速器，然后驾驶员期望来自“车辆”系统的快速反应，这再一次将高需求寄予在了动力单元动力学上。
[0013]通过这样做，人们发现设定值的变化最初引起了供应给内燃机的第一燃料的量增加，其影响与设定值相关的实际值的调整的值的反应。这样做时，最初供应的第二燃料的量保持不变。如果涉及的第一自动点火燃料是柴油，存在与通过增加注入的柴油燃料的量的常规柴油发动机的情况完全一样的对设定值的变化的反应。因此，这种调节任务甚至可以通过市售的用于柴油发动机的发动机控制装置来完成。在自动点火燃料的比例提高且非自动点火燃料比例最初保持相同的瞬间，废气排放值通常很可能会临时恶化。然而，混合物仍然自动点火。
[0014]继这种方法步骤之后，进行对待供应给内燃机的第一和第二燃料的量的重新计算和控制，以便实际值继续符合设定值，且与预先确定的量相比，第一燃料的量减少，但仍足以实现第一和第二燃料与空气的混合物的自动点火。因此，第一燃料对第二燃料的比值的重新计算发生的比实际值对设定值的调整更加缓慢。这是根据废气排放系数因素精确计量气体体积流量的构成的方式，其中，然而，必须允许一定的时间延迟，这是由于控制回路的较长的时间常数，或者，分别地，较慢的控制系统。
[0015]在本发明的有利的实施方案中，方法步骤通过单发动机控制装置来执行，以便可以为进一步的发动机控制装置节省相当大的成本。
[0016]适合于执行本发明的方法的发动机控制装置包括用于内燃机的操作的设定值的信号输入部，作为设定值的函数调节供应给内燃机的第一燃料的量的装置，以及计算和控制待供应给内燃机的第一和第二燃料的量的装置，以便实际值符合设定值且第一燃料的量足够大以实现第一和第二燃料与空气的混合物的自动点火。上述装置可以形成为具有一个或多个微处理器、数字信号处理器和/或可编程逻辑模块如与市售的内存模块相结合的FPGA或CPLD的逻辑电路。并且，ASIC的使用是可能的且被本发明轻而易举地实现了。所述发动机控制装置尤其是由硬件编程配置，以便当设定值变化需要增加待供应给内燃机的燃料的量时，首先第一燃料的供应量增加，且仅当这结束时，关于第一和第二燃料的空气-燃料混合物的新的分配要重新确定和调节，其中，第一燃料的量减少但仍足够大以实现第一和第二燃料与空气的混合物的自动点火。
[0017]有利地，当在本发明的进一步的实施方案中柴油被用作第一燃料且汽油作为第二燃料时，气体量可以通过设置在内燃机的进气管道中的气体体积混合器尤其是文丘里混合器(venturi mixer)供应，其中气体体积混合器由气体压力调节器控制。这样做时，在本发明的进一步的实施方案中，单发动机控制装置可以将压力设定值发送至压力调节器，所述值在发动机控制装置中基于本发明的重新计算的气体量而被确定。
[0018]在此，用于柴油发动机的市售发动机控制装置的硬件，如果必要可以稍微修改，可以作为发动机控制装置使用。当驾驶员按下加速器时，发动机控制装置首先接收与其相关的用于内燃机的操作的设定值变化，并计算对应于该设定值变化的燃料的量的增加。就像常规的柴油发动机，发动机控制目前仅通过增加注入的柴油燃料的量来满足对更多动力的需求。这与常规的柴油发动机的情况产生同样的作用和同样的动力。随着相对高的时间常数，在相同的发动机控制装置中并行执行新的计算结果，以确定从排放角度来看是理想的燃料成分。因此，稍微减少的动力依照通过将气体混合进入内燃机的气源来代替柴油燃料的额外注入量至什么程度来作出决定。在本发明的有利的实施方案中，这个重新计算的结果是控制例如文丘里混合器的上述气体压力调节器的输入值。
[0019]具有根据上述引证的本发明的实施方案中的一个且包括气体体积混合器和相关的气体压力调节器的发动机控制装置的发动机控制单元可以特别简单的方式并入自动点火内燃机的燃烧室部(sect1n)。为此，仅气体体积混合器必须安装在内燃机的进气管道中，上述气体体积混合器由气体压力调节器调节。气体压力调节器优选从发动机控制装置的信号输出部接收压力设定值。在这种情况下，发动机控制装置优选包括根据待供应给内燃机的第二燃料的量来确定压力设定值的装置。与其他需要操作柴油发动机的组件相比，因此所需要的全部仅仅是具有额外的气体压力调节器的