CN106368830B - 求取在有进气管及直接喷射的内燃机中的过渡补偿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于求取在具有进气管喷射和直接喷射的内燃机（100）中的过渡补偿的方法，其中，在考虑到对所述内燃机（100）的负荷要求的变化的情况下求取第一修正量，其中，在考虑到在进气管喷射和直接喷射上的分配的变化的情况下求取第二修正量，以及其中，在考虑到所述第一修正量和所述第二修正量的情况下求取用于所述过渡补偿的总修正量。

Description

求取在有进气管及直接喷射的内燃机中的过渡补偿的方法
技术领域
本发明涉及一种用于求取在具有进气管喷射和直接喷射的内燃机中的过渡补偿的方法，以及一种用于执行该方法的计算单元和计算机程序。
背景技术
一种用于在汽油机中进行燃料喷射的可能的方法是进气管喷射，其越来越多地被燃料直接喷射所接替。后一种方法造成了燃烧室内明显更佳的燃料分配以及因此造成了在较小的燃耗下更好的功率收益。由DE 10 2007 005 381 A1例如已知用于在进气管喷射时用于过渡补偿的方法，在该方法中考虑到了在燃料计量时的不同的可能的燃料种类。
此外也存在具有进气管喷射和直接喷射的组合的、所谓的双***（Dualsystem）的汽油机。这在顾及越来越严格的排放要求或者说排放极限值的情况下正好是有利的，因为进气管喷射例如在平均的负荷范围内造成了比直接喷射更佳的排放值。
但在燃料空气混合物中的偏差，例如由于在到两种运行方式的不同的分配之间的动态的过渡中的或在负荷要求变化时的错误的燃料计量，通常不仅导致废气排放值变差而且造成可能地对于驾驶员来说能感觉到的功率损耗。
但是两条路径的过渡，也就是说两个喷射***的燃料计量的过渡，在此必须相互协调一致，这随着关于在不同的内燃机中的可能的过渡的自由度越来越大而变得越来越难，因为在两条路径之间的燃料计量的协调一致是必需的，以便达到尽可能良好的排放值。
发明内容
按照本发明，建议带有独立专利权利要求的特征的、一种用于求取在具有进气管喷射和直接喷射的内燃机中的过渡补偿的方法，以及一种用于执行该方法的计算单元和计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求和接下来的说明书的主题。
按本发明的方法用于求取在具有进气管喷射和直接喷射的内燃机中的、特别是汽油机中的过渡补偿。在此，在考虑到对内燃机的负荷要求的变化的情况下求取第一修正量，以及在考虑到在进气管喷射和直接喷射上的分配的变化的情况下求取第二修正量。然后在考虑到第一修正量和第二修正量的情况下求取用于过渡补偿的总修正量。
过渡补偿在此系指：为各喷射***求取及使用相对由当前的运行点真正要求的燃料量的燃料的多余量（Mehrmenge）或短缺量（Mindermenge）。该原因在于，例如在负荷要求变化时以及因此在在空气吸入管中基于变化的压力情况、温度情况和/或流动情况导致的节流阀位置变化时，从所喷射的燃料量那扣除了在空气吸入管的壁上的变化的份额。这类似地例如在燃烧室的内壁上依赖于气缸的温度。这从内燃机的优化排放的运行的意义上讲应当被修正。
现在，通过按本发明的方法，除了负荷要求的变化外，在求取过渡补偿时-这也如同通常在仅存在的喷射***中进行的那样-也可以考虑到总的有待测量的燃料量到进气管喷射和直接喷射的分配的变化（分别在0%和100%之间）。通过相互分开地求取针对负荷要求的变化和分配的变化的各自的修正量，尤其能够实现对分别针对所属的变化的典型的物理的起因的分开地考虑，因为这些起因并不是必然对变化的两种类型产生相同的影响，也就是说负荷要求的变化和燃料量到两种喷射类型的分配的变化。同样可能的是，以非常简单的方式在负荷要求保持不变时考虑一种分配的纯粹的变化，因为在这种情况下第一修正量可以简单地被设置为零。
优选在求取第一修正量时考虑到针对进气管喷射和直接喷射的单独的部分修正量。因此还可以更为准确地探讨负荷要求的变化。例如，所需的修正量基于负荷要求的变化在不同的转速范围内可能针对进气管喷射和直接喷射各有所不同。
有利地在求取第二修正量时，考虑到内燃机的进气管的温度、内燃机的燃烧室的温度和/或在进气管和燃烧室之间的温差。因此还可以更为准确地进行对所需的修正量的求取，因为在进气管和/或燃烧室的内壁上的壁膜形成，也可以依赖于所涉及的部件的温度（以及在直接喷射时也依赖于进气管的温度；进气管的温度也具有对在直接喷射时在燃烧室内的壁膜形成的影响），壁膜形成是过渡补偿的原因。尤其在分配变化时，也就是说对第二修正量而言，在进气管和燃烧室之间的温差也可能是相关的，因为壁膜形成在此从进气管朝着燃烧室或从燃烧室朝着进气管转移。
有利的是，当在求取第一修正量和/或第二修正量时，考虑内燃机专有的运行参数。例如在此可以考虑到一定的运行极限，最大转速、空转转速或类似参数。在此也可以考虑到进气管喷射的类型，也就是说例如用针对多个燃烧室的燃料喷射器或者用针对每个燃烧室的单独的燃料喷射器。这能够实现更为准确的和更为简单的对过渡补偿的求取。这样的运行参数尤其也可以例如在设置参数的框架内被寄存在控制器中，例如在该控制器上实施所述方法。尤其通过分开地求取针对负荷要求的变化和分配的变化的修正量，因此可以实现对用于马达控制的软件的简单的设计，该软件可以非常简单地适应不同的内燃机。
优选在求取第一修正量和/或第二修正量时考虑到具有内燃机的机动车的行驶特性。因此可以考虑到例如伴随相应的尽可能好的过渡补偿的驾驶员的不同的行驶方式，例如节省燃料的或运动型（sportliche）的行驶方式。
优选在求取第一修正量和/或第二修正量时考虑到内燃机的几何尺寸。内燃机的几何尺寸尤其可以包括进气管的和/或燃烧室的内侧的面积和/或燃料喷射器关于进气管的位置和/或燃料喷射器关于燃烧室的位置。由于这些几何尺寸可能影响相关的修正量。因此例如进气管的直径以及在进气管内的燃料喷射器到进气阀的间距确定了建造或消除壁膜所需的燃料量。以这种方式可以更为精确地进行过渡补偿。
按本发明的计算单元，例如机动车的控制器尤其是马达控制器，尤其在编程技术上被设立用于执行按本发明的方法。
以计算机程序形式的所述方法的实施也是有利的，因为这引起了特别少的成本，特别是当实施的控制器还被用于其它的任务并因此总归存在时。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，如例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD以及其他等等。经由计算机网络（英特网、以太网等等）对程序的下载也是可行的。
本发明的其它优点和设计方案由说明书和附图得出。
附图说明
本发明借助实施例在附图中被示意性地示出，并且在下文中参考附图加以说明。
图1a和1b示意性地示出了两种内燃机，这两种内燃机可以考虑用于根据本发明的方法；
图2示意性示出了内燃机的气缸，该气缸可以考虑用于根据本发明的方法；
图3示意性地在图中示出了在内燃机的两个运行点之间伴随负荷要求的变化和分配的变化的切换；
图4示意性地示出了在一个优选的实施形式中按本发明的方法的流程。
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。内燃机100例如具有四个燃烧室103和一根进气管106，该进气管连接在燃烧室103中的每一个上。
进气管106在此针对每个燃烧室103而具有燃料喷射器107，所述燃料喷射器在进气管的各区段中布置在燃烧室前不远处。燃料喷射器107因此用于进气管喷射。此外，每个燃烧室103都具有用于直接喷射的燃料喷射器111。
在图1b中示意性地以及简化地示出了另一个内燃机200，该内燃机可以考虑用于根据本发明的方法。内燃机100例如具有四个燃烧室103和一根进气管206，该进气管连接在燃烧室103中的每一个上。
进气管206在此针对所有的燃烧室103具有一个共同的燃料喷射器207，该燃料喷射器被布置在进气管中例如在此未示出的节流阀之后不远处。第一燃料喷射器207因此用于进气管喷射。此外，每个燃烧室103都具有用于直接喷射的燃料喷射器111。
两种所示的内燃机100和200因此具有所谓的双***，也就是说，具有进气管喷射和直接喷射。区别仅在于进气管喷射的类型。在例如在图1a所示的进气管喷射期间，允许了个性化地针对每个燃烧室的燃料计量，这如同例如可以使用于更高价值的内燃机那样，在图1b中示出的进气管喷射在其结构上和其操控上则更为简单。两种所示出的内燃机可以尤其是汽油机。
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。该气缸102具有燃烧室103，所述燃烧室通过活塞104的运动被扩大或缩小。当前的内燃机可以尤其是汽油机。
气缸102具有进气阀105，以便允许空气或空气燃料混合物进入到燃烧室103。空气经由空气输送***的进气管106被输送，燃料喷射器107处在该进气管上。允许被吸入的空气经由进气阀105进入到气缸102的燃烧室103中。在空气输送***中的节流阀112用于调整进到气缸102中的所需的空气质量流量。
内燃机也可以在进气管喷射的过程中运行。借助于燃料喷射器107在这个进气管喷射的过程中将燃料喷入进气管106，从而在那里形成了空气燃料混合物，允许空气燃料混合物经由进气阀105进入气缸102的燃烧室103。
内燃机也可以在直接喷射的过程中运行。为了这个目的，燃料喷射器111被安装在气缸102上，以便将燃料直接喷射到燃烧室103中。在这种直接喷射中，用于燃烧所需的空气燃料混合物直接在气缸102的燃烧室103内形成。
气缸102还设有点火装置110，以便为了启动燃烧而在燃烧室103内产生点火火花。
燃烧废气在燃烧之后被从气缸102经由废气排出部段108排出。所述排出依赖于同样布置在气缸102上的排气阀109的打开而进行。进气阀和排气阀105、109被打开和关闭，以便以公知的方式来实施内燃机100的四冲程运行（Viertaktbetrieb）。
内燃机100可以用直接喷射、用进气管喷射或在混合运行中被运行。这能够实现依赖于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。因此当内燃机100在较低的转速下和较低的负荷下被运行时，该内燃机可以例如在进气管喷射运行中运行，以及当内燃机以高转速和高负荷运行时，该内燃机可以在直接喷射运行中运行。超过大的运行范围仍有意义的是，在混合运行中运行内燃机100，其中有待输送给燃烧室103的燃料量按份额地通过进气管喷射和直接喷射被输送。
此外设置了构造成控制器115的、用于控制内燃机100的计算单元。控制器115可以使内燃机100在直接喷射、进气管喷射或混合运行中被运行。
内燃机100的参考图2而加以更详细地阐释的运作模式（Funktionsweise）也可以传递到内燃机200上，仅具有以下区别：为所有的燃烧室或气缸仅设有一个共同的燃料喷射器。因此在进气管喷射中或在混合运行中持久地操控在进气管中的唯一一个燃料喷射器。
在图3中示意性地在图中示出了内燃机的两个运行点之间伴随负荷要求的变化和分配的变化的切换。为此示出了在0和1之间的分配A，该分配在当前说明直接喷射的份额，以及示出了在0%和100%之间的对内燃机的负荷要求L。
示例性示出的在运行点B1到运行点B2之间的切换既包括负荷要求的变化△L，也包括分配的变化△A。
在图4中以方块图示意性示出了在一种优选的实施形式中按本发明的方法的流程。
首先可以检查，是否存在对内燃机的负荷要求的变化△L，是否存在到进气管喷射和直接喷射的分配的变化△A或是否同时存在两种变化。
如果仅存在负荷要求的变化△L或存在两种变化，那么可以求取第一修正量△M1。如果例如要求更高的负荷，那么必须计量更多的燃料被到燃烧室中。不过因为在进气管中由燃料形成了壁膜，该壁膜在空气燃料混合物中的燃料份额提高时在进气管中增加，所以被喷射的燃料的一部分必然被用来建造壁膜。尽管如此，为了仍使得所期望的燃料量到达内燃室中，必须通过第一修正量△M1，在此为多余量，将所述多余量适应于有待喷射的燃料量。
在燃烧室中的壁膜的情况类似，壁膜依赖于所喷射的燃料量或燃烧室内空气燃料混合物中的燃料份额。在此，在求取第一燃料量的过程中可以单独针对两种喷射方式加以区分，也就是说，可以求取两个部分修正量，它们和第一修正量△M1一起得出。例如在仅使用一种喷射方式的情形下，这是一种非常简单的计算。
如果仅存在分配的变化△A或存在两种变化，那么可以求取第二修正量△M2。如果例如从纯粹的进气管喷射切换到直接喷射，那么在进气管中的壁膜被消除且被消除的燃料到达燃烧室中。那么为此必须考虑到短缺量用于过渡补偿。
如果例如从直接喷射切换到进气管喷射或混合运行，那么需要燃料的多余量，以便在进气管中建造壁膜。尤其也可以在分配变化时考虑到进气管的和燃烧室的温度或它们的温差，因为燃烧室明显比进气管热以及因此具有例如通过燃料粘度（Kraftstoffviskosität）而对有待喷射的燃料量的影响。
现在，第一修正量△M1和第二修正量△M2，正如它们刚刚被求取的那样，可以被相互计算，因而获得总修正量△M。针对仅存在所述两种变化中的一种的情形，可以将相应的另一个修正量简单地设置成零。
在此可以看到，通过分开求取两个修正量也可以非常简单地考虑仅在负荷要求中的变化以及考虑尤其也仅在分配中的变化。
对应各变化的修正量在此可以例如在测试的框架内在发动机试验台上被求取，其中例如连续运行在不同的负荷要求之间的切换和在不同的分配之间的切换。在此可能相宜的是，将各修正量作为各变化的函数来求取，其中，在所述的测试中，仅求取一些用于所述函数的支点（Stützpunkte）且紧接着将所述函数内推出来。

Claims (9)

1.用于求取在具有进气管喷射和直接喷射的内燃机（100、200）中的过渡补偿的方法，
其中，在考虑到对内燃机（100、200）的负荷要求的变化（△L）的情况下求取第一修正量（△M1），
其中，在考虑到在进气管喷射和直接喷射上的分配的变化（△A）的情况下求取第二修正量（△M2），以及
其中，在考虑到所述第一修正量和所述第二修正量的情况下求取用于所述过渡补偿的总修正量（△M），
其中在进气管和/或燃烧室的内壁上的壁膜形成是过渡补偿的原因。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，在求取所述第一修正量（△M1）时考虑到针对所述进气管喷射和所述直接喷射的单独的部分修正量。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中，在求取所述第二修正量（△M2）时考虑到所述内燃机（100、200）的进气管（106、206）的温度、所述内燃机（100、200）的燃烧室（103）的温度和/或在所述进气管（106、206）和所述燃烧室（103）之间的温差。
4.按权利要求1或2所述的方法，其中，在求取所述第一修正量（△M1）和/或所述第二修正量（△M2）时考虑到对于所述内燃机（100、200）来说专有的运行参数。
5.按权利要求1或2所述的方法，其中，在求取所述第一修正量（△M1）和/或所述第二修正量（△M2）时考虑到具有所述内燃机（100、200）的机动车的行驶特性。
6.按权利要求1或2所述的方法，其中，在求取所述第一修正量（△M1）和/或所述第二修正量（△M2）时考虑到所述内燃机（100、200）的几何尺寸。
7.按权利要求6所述的方法，其中，所述内燃机（100、200）的几何尺寸包括进气管（106、206）的和/或燃烧室（103）的内侧的面积和/或燃料喷射器（107、207）关于所述进气管（106、206）的位置和/或燃料喷射器（111）关于燃烧室（103）的位置。
8.计算单元（115），其被设置用于执行按前述权利要求中任一项所述的方法。
9.能被机器读取的存储介质，其带有存储在其上的计算机程序，当该计算机程序在按权利要求8所述的计算单元（115）上被实施时，其促使计算单元（115）执行按权利要求1至7中任一项所述的方法。
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