CN102171430A - 用于运行内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，其中内燃机的曲轴箱（2）具有通到内燃机的进气系统（10）中的排气管路（9），其特征在于，在将燃料从处于曲轴箱（2）中的发动机油中以气态排出时如此改变内燃机的工作点，从而不低于能够预先给定的空气燃料比。

Description

用于运行内燃机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，其中内燃机的曲轴箱具有通到内燃机的进气系统中的排气管路。

背景技术

内燃机的曲轴箱封闭得不紧。微小的气流从活塞环的旁边流过，所述气流在曲轴箱中没有开口的情况下会在曲轴箱中产生高压。这种压力形成通过所谓的曲轴箱排气管路来避免。所述曲轴箱排气管路将气体从曲轴箱导入到吸气管中并且由此导入到内燃机的进气系统中。在此避免直接连接到吸气管负压上，因为否则会将曲轴箱置于吸气管压力水平上。

通过活塞环，不仅将燃烧的所谓的吹漏气（Blow-By-Gase）压入到曲轴箱中，而且尤其对于冷的发动机来说也将燃料加入到比如在曲轴箱中处于油底壳或者类似部件中的发动机油中。这种燃料通常是过剩地喷入的燃料，所述燃料不参加燃烧，而是比如在缸壁上凝结或者根本不汽化。

首先对于冷的发动机来说将这种加入到曲轴箱中的燃料冲洗到发动机油中。随着发动机油的加热，这种燃料进行汽化。蒸汽而后通过曲轴箱排气管路流入到吸气管中并且而后流入到燃烧室中。这种额外的燃料流导致更浓的发动机运行。尤其在空转时，燃料流构成内燃机的空转燃料需求的很大部分。与油箱排气管路的燃料蒸汽流相反，通过曲轴箱排气管路的燃料蒸汽流通常是不可控制的。因而通常没有比如能够电气触发的曲轴箱排气阀。

十分明显的是在使用含乙醇多的燃料时从发动机油中的以气态排出的问题。这样的燃料越来越多地用于具有汽油机的车辆的运行。这样的车辆称为“灵活燃料型汽车（Flex-Fuel-Vehicle）（FFV）”。纯乙醇称为E100，纯汽油称为E0，任意的混合称为EX。在欧洲以及在美国常用的含乙醇的燃料包含大约75到85%的乙醇（品名E85）。其余部分（15到25%）是汽油。

已经知道，乙醇在低温时汽化不如纯汽油。因此在使用E85时在冷起动时明显必须比在使用纯汽油时喷射更多燃料。这导致这样的结果，即在冷起动时以及在热运行阶段比在用纯汽油运行时有明显更多的燃料通过活塞环漫流到发动机油中。因为乙醇是具有固定的沸点（78℃）的纯净物，所以而后这种燃料输入在油变热时会相当突然地以气态排出。在负荷转速点较低时以及尤其在空转中，这导致显著的加浓，所述加浓无法总是仅仅用λ调节来控制。尤其如果经常在没有发动机油的预热的情况下进行极端的冷起动时，会有很多的燃料积聚在发动机油中。在这方面已经观测到发动机油中完全有200到500ml的燃料。

如果在燃料以如此高的程度加入到发动机油中时内燃机在较短的时间里预热（比如通过高的负载和高的转速）并且而后又空转运行，那么气态排出体积流量经常不可控制。而后经常不能通过喷射阀来进行进一步的稀薄处理，因为已经达到了最小的喷射时间。此外不得超过比如60%的最大的燃料份额。

发明内容

本发明的任务是，说明一种方法，该方法在将燃料以很高的气态排出率从发动机油中排出时也能够实现内燃机的运行。

该问题通过一种用于运行内燃机的方法得到解决，其中内燃机的曲轴箱具有通到内燃机的进气系统中的排气管路，其中在燃料从处于曲轴箱中的发动机油中以气态排出时如此改变内燃机的工作点，从而不低于能够预先给定的空气燃料比。所述空气燃料比比如可以是浓运行极限。因而有意识地选择一个工作点，该工作点具有尽可能高的燃料消耗。燃料的以气态排出比如可以通过对λ调节的观测来确定，因为在以气态排出时要观察燃料空气混合物的加浓，这产生朝较为稀薄的混合物的调节干预。作为替代方案或者补充方案，可以观测发动机油温度。如果达到乙醇的沸点范围也就是说达到大约78℃，那就可以预料到燃料的强烈的以气态排出。所述浓运行极限是指小于1的λ值，对于该λ值来说恰好还保证了可靠地点燃混合物。

优选如此改变内燃机的工作点，从而产生增加的燃料消耗。为此优选降低点火效率。点火效率的降低比如通过点火的推迟调节来进行。在所述方法的改进方案中补充地规定，提高空转额定转速。由此可以进一步提高燃料消耗。

优选如此降低额定喷射量，使得由额定喷射量和额外输入的气态排出燃料量构成的总和产生大约为1的λ值。优选进一步规定，最小能够预先给定的空气燃料比是浓运行极限。作为替代方案规定，所述最小能够预先给定的空气燃料比是化学计算的空气燃料比λ=1。在此向下如此限制喷射量，从而不低于最小的喷射时间。因此优选将喷射量保持如此高，使得其继续保持能够朝两个方向控制，从而也可以通过喷射量的降低继续进行λ调节。

此外优选规定，为提高燃料消耗而提高额定填充度并且为进行补偿而自动地降低点火角效率。该措施也提高燃料消耗。属于额定填充度的额定空气量优选通过节流阀的打开来提高。优选规定，用于提高额定填充度的最低力矩储备在最小的喷射时间的基础上并且在当前的气态排出质量流量的基础上来确定。所述力矩储备是以当前的空气质量流量和喷射量加载在曲轴上的力矩与驾驶员期望力矩之间的差。因而有效的是必须通过燃烧参数的不利的选择来减小的力矩。

尤其对于中等的和较高的气态排出来说，尤其在惯性运行中抑制喷射淡出。喷射淡出在这种状况中会导致未燃烧的燃料通过进气系统到达气缸中并且通过排气装置又被排出这样的结果。此外这里规定，维持点火并且使以气态排出的燃料继续燃烧。为此恰好喷射如此多的燃料，从而产生能够点燃的混合物。在此如此调节工作点，从而通过内燃机产生尽可能小的驱动力矩。

在所述方法的一种作为替代方案的设计方案中，在惯性运行中在气态排出时断开点火。这一点尤其在存在着如此高的气态排出率从而只能实现内燃机的具有对于惯性运行来说太高的曲轴转矩的工作点时是有利的。在这种情况下，优选将节流阀最大程度地关闭，从而基本上仅仅让未燃烧的燃料通过。

附图说明

下面借助于附图对本发明的实施例进行详细解释。附图示出：

图1是内燃机的草图；

图2是作为流程图示出的按本发明的方法的一种实施例；

图3按本发明的方法的另一种实施例；

图4是按本发明的方法的另一种实施例；

图5是按本发明的方法的另一种实施例。

具体实施方式

图1示出了具有曲轴箱2的内燃机1的草图，在所述曲轴箱2中布置了曲轴3。所述曲轴3通过连杆4与活塞5相连接，而活塞5则以能够来回运动的方式布置在气缸6上。为简单起见，这里仅仅示出了内燃机的一个气缸，通常内燃机拥有多个比如4个或6个气缸。在曲轴箱2中有发动机油7，发动机油7通过这里未示出的管路和泵输送给相应的润滑部位，特别也输送给活塞5在气缸6中的工作面。发动机油积聚在油底壳8中。为了降低活塞箱2中的过压，该活塞箱2用排气管路9与内燃机的进气系统10相连接。通过进气系统10以本身已知的方式方法将环境空气吸入到气缸6中。燃烧废气通过示意性地示出的排气系统11又排放给周围环境。为每个气缸6分配了比如电气控制的并且与高压轨相连接的喷射阀12以及电气的火花塞13。所述排气管路分支为在节流阀15的上游与进气系统10相连接的主输入管路14以及具有较小的横截面的旁通管路16，这在这里通过示意性地示出的节流部位17来表示，该旁通管路16在节流阀15的下游与进气系统10相连接。

控制仪18控制着内燃机的运行状态。在输入侧，在控制仪18上加载驾驶踏板角度wped以及曲轴转速n和借助于布置在废气系统中的氧传感器19测量的λ值λ。为简单起见，在这里没有示出其它的输入参量比如节流阀的位置、进气压力或者说进气温度以及类似参量。在输出侧，特别加载着用于喷射阀12、火花塞13以及节流阀15的位置的控制信号。油温T_OL则借助于油温传感器20来检测。

从油温T_OL中并且从当前处于发动机油中的燃料质量的为简单起见未示出的建模（Modellierung）中确定从发动机油7中以气态排出的燃料的质量流量                                                。

图2借助于流程图示出了按本发明的方法的一种实施例。在第一步骤101中确定以气态排出的燃料的质量流量。在第二步骤102中检查，这个值是否大于上极限。如果不是这种情况，这用选项N作标记，那么又分支到步骤101中并且重新确定质量流量。如果在步骤102中的询问表明，质量流量大于允许的极限，那就用选项J对此作标记。在步骤103中将点火角度朝尽可能差的点火效率调节。这比如可以通过尽可能迟的点火来实现。随后在步骤104中提高空转转速n_L。所述方法在步骤105中结束。实际应该喷射的燃料量的调整在一定程度上自动地通过这里未示出的λ调节回路来进行。通过将λ值λ调节到尽可能为1的数值这种方式，在将通过体积流量以气态排出的燃料加入到气缸中时降低有待喷射的燃料量。通过这里所提出的措施，即使很大的以气态排出的燃料量也不会导致对调节回路的过度要求，因而也就是说不会导致不再能够调节到1的小于1的λ值。

此前所描述的方法也可以反映在具有力矩储备的运行状态中。力矩储备在填充路径中提高额定填充度。为此打开节流阀15，使得内燃机得到更多所输送的空气并且通过喷射调节或者说λ调节也得到更多所输送的燃料。但是，在点火路径中，这导致额定点火角效率降低，因为最佳的力矩在发动机填充度的基础上已经上升。因而内燃机以高的燃料需求和更高的填充度来运行，其中曲轴上的力矩保持不变。

图3和4示出了这样的按本发明的方法的一种实施例。在图3中示出了所述方法的用于确定额定填充度rlsol以及喷射时间te的部分，在图4中示出了所述方法的用于确定力矩储备dmr的部分。首先对图3进行探讨。在上面的路径中，在方框FE中检测预测的新鲜空气填充度rlp。在这个数值上加上混合物适应的相对的燃料份额的偏移值rka，此外而后将该数值与混合物适应的调节的因数fra以及λ调节的调节因数fr相乘。在图3的中间的路径中，从气态排出的质量流量中也就是从发动机中的实际的质量流量的数值mkausg_m以及发动机转速nmot中求得通过来自油的气态排出引起的相对的燃料份额rkausg_m。将这个相对的燃料份额从在上面的路径中求得的数值中扣除，从中获得燃料量rk。现在在考虑用于考虑燃料的化学计算因数的校正因数ffuel以及用于燃料压力的校正因数fpfuel的情况下从所述燃料量rk中算出用于喷射持续时间的数值te。在此将喷射持续时间向下限制到数值TEMIN。

在图3的下面的路径中，又从驾驶员期望力矩mifal和力矩储备dmr以及来自于此前已了解的组合特性曲线KFMIRL的曲轴转速nmot中算出填充额定值rlmds。从在中间的路径中确定的通过气态排出引起的相对的燃料份额rkausg以及所述气态排出的最大的燃料份额fgausgmx中求得用于额定填充度的最小值rlmin_ausg。从这个数值以及填充额定值rlmds中，通过最大值选择来计算用于额定填充度的最小值rlsol，该最小值而后用于触发节流阀。

图4示出了在气态排出过程中确定力矩储备。在上面的路径中，从最小喷射时间TEMIN以及其它数值如调节和混合物的因数fra、混合物适应的相对的燃料份额的偏移值rka以及其它数值中确定最小额定填充度的第一数值。在中间的路径中，求得通过气态排出引起的相对的燃料份额rkausg，不仅在上面的路径中而且在下面的路径中都继续使用所述通过气态排出引起的相对的燃料份额rkausg。从气态排出质量流量mkausg、发动机转速nmot以及用于将质量流量换算成填充度的常数KUMSRL中进行确定。通过最大值选择来确定最小额定填充度rlsolmn，然后将所述最小额定填充度rlsolmn与发动机转速nmot一起通过组合特性曲线KFMIOP转换为力矩。从这个力矩中扣除驾驶员期望力矩mifal。将差值向下限制到数值0并且该差值代表力矩储备dmr。

图5借助于方框图示出了按本发明的方法的另一种实施例。在此在步骤201中过渡到惯性运行中。在惯性运行时，驾驶员期望力矩等于0，也就是说驾驶员离开了加速踏板。传动系已耦合并且发动机转速大于下阈值。通常在惯性运行中切断也就是说抑制喷射。点火继续保持激活状态，使得气缸中的剩余燃料也燃烧。在为了降低力矩而将气缸淡出（Zylinderausblendung）时，较高的气态排出不得导致通过曲轴箱排气管路用燃料继续运行发动机。为避免这一点，在气态排出中等和较高时激活喷射淡出的禁令。为此首先在步骤202中检测，是否存在中等的或者较高的气态排出率。为此将所测量的或所模拟的气态排出率与最大阈值进行比较。如果气态排出率高于最大阈值，这一点用选项J来表示，那就存在中等的至较高的气态排出率并且在步骤203中比如通过标识位在控制仪中设置喷射淡出的禁令。如果不存在过高的气态排出率，这一点用选项N来表示，那就在步骤204中允许喷射淡出，这同样可以通过相应的标识位来实现。这方面的边界条件是，在惯性运行中必须能够进一步调节必需的制动力矩。喷射阀必须激活并且必须运行比TEMIN大的喷射时间，所述TEMIN是用于遵守公差要求的最小允许的喷射时间。不得低于最迟可能的点火角并且λ值在极端情况下可以允许向下直到浓运行极限（Fettlaufgrenze）。

在气态排出极高时，此前所提到的条件在转速低于阈值时不再能够遵守，因为通过气态排出引起过高的燃料份额。对于如此极端的气态排出来说，对借助于图5示出的方法进行改动。现在无论如何允许喷射淡出，额外地切断点火并且最大程度地打开节流阀。对于极高的气态排出来说，将如此多的燃料加入到进气系统中，使得燃料不再能够在不产生驱动力矩的情况下燃烧。因此，通过点火的切断来避免燃烧室中不受控制的燃烧，其中额外地将节流阀最大程度地关闭，用于避免对于催化器来说有害的新鲜空气质量流量。

Claims (15)

1.用于运行内燃机的方法，其中，所述内燃机的曲轴箱（2）具有通到所述内燃机的进气系统（10）中的排气管路（9），其特征在于，在将燃料从处于所述曲轴箱（2）中的发动机油中以气态排出时改变所述内燃机的工作点，从而不低于能够预先给定的空气燃料比。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，改变所述内燃机的工作点，从而产生提高的燃料消耗。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，为提高燃料消耗而降低点火效率。

4.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于，提高空转额定转速。

5.按权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，减小额定喷射量（rk），使得由额定喷射量（rk）和额外输入的气态排出燃料量（rkausg）构成的总和产生大约为1的λ值（λ）。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，最小能够预先给定的空气燃料比是浓运行极限。

7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，最小能够预先给定的空气燃料比是化学计算的空气燃料比λ=1。

8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，向下限制喷射量，从而不低于最小的喷射时间（TEMIN）。

9.按权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，为提高燃料消耗而提高额定填充度（rlsol）并且减小点火角效率。

10.按权利要求8所述的方法，其特征在于，通过提高力矩储备（dmr）来提高额定填充度（rlsol）。

11.按权利要求9或10所述的方法，其特征在于，额定空气量通过节流阀（15）的打开来提高。

12.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在最小的喷射时间（TEMIN）的基础上并且在当前的气态排出质量流量（mkausg）的基础上确定用于提高额定填充度的最小力矩储备（dmr）。

13.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在气态排出时抑制喷射淡出。

14.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在惯性运行中气态排出时切断点火。

15.按权利要求14所述的方法，其特征在于，将所述节流阀（15）最大程度地关闭。

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