用于对具有双重的燃料计量装置的内燃机的混合物形成进行适配的方法与流程

1.本发明涉及一种用于对具有双重的燃料计量装置的内燃机的混合物形成进行适配的方法以及用于实施所述方法的一种计算单元和一种计算机程序。


背景技术：

2.一种可能的用于在汽油马达中进行燃料喷射的方法是进气管喷射，所述进气管喷射越来越多地被燃料直接喷射所取代。后一种方法实现燃烧室中的明显更好的燃料分布并且由此以更少的燃料消耗实现更好的功率收益。
3.此外，存在着具有进气管喷射和直接喷射的组合、也就是说所谓的双重系统的汽油马达。这刚好在越来越严格的排放要求或者排放极限值方面是有利的，因为所述进气管喷射比如在中等的负荷区域内引起比直接喷射好的排放值。而在全负荷区域内，所述直接喷射则比如能够降低所谓的爆震。
4.由de 102 56 906 a1已知一种用于对内燃机（1）中的空气/燃料混合物进行调节的方法，其中对所喷射的燃料量进行校正，以用于对空气/燃料-混合物-比例进行适配。所述按本发明的方法允许分开地适配地对所喷射的燃料量的误差以及所输送的空气量的误差进行校正。在为所述内燃机（1）的气缸（5）中的一次燃烧过程用多次喷射过程来多次喷射燃料时，为这些喷射过程中的每次喷射过程实施针对所喷射的燃料量的校正。
5.de 10 2015 216 119 a1公开了用于运行具有双重的、基于进气管的燃料计量和直接的燃料计量的燃烧马达的一种方法和一种装置，其中所述基于进气管的燃料计量和所述直接的燃料计量在混合运行中进行，并且其中尤其规定，在所提到的可变的混合运行中在通过所述燃料计量和/或燃料燃烧所引起的噪声排放（310）的降低的基础上实施（315）基于进气管地与直接地计量的燃料的分配。


技术实现要素：

6.本发明的任务在于，提供一种对具有双重的燃料计量装置的内燃机的混合物形成进行适配的方案，其中对所述双重的燃料喷射的混合物形成进行适配和诊断。
7.在第一方面介绍一种用于对具有双重的燃料计量装置的内燃机的混合物形成进行适配的方法，对于所述双重的燃料计量装置来说在混合运行中实施基于进气管的燃料计量和直接的燃料计量，其中在混合运行中获取用于进气管喷射的第一适配值和用于直接喷射的第二适配值和用于喷射量的偏移值，其中根据所述第一和第二适配值以及所述偏移值对所述混合物形成进行适配和诊断。
8.所述方法具有以下特殊的优点，即：在双重的喷射过程的期间对混合物形成进行适配。也就是说，不必切断所述两个燃料计量装置之一，使得所述内燃机能够在整个运行周期的范围内用最佳的喷射分布来运行。这刚好在越来越严格的排放要求或者排放极限值方面是有利的，因为通过对于所述两条喷射路径的个别的适配能够实现更好的燃烧以及由此
更好的排放值。
9.在所述方法的一种优选的设计方案中，如果存在用于所述内燃机的稳定的或者准稳定的运行状态，则给予用于所述混合物形成的适配的释放。这一点是有利的，因为由此能够为所述方法实施精确的测量。
10.此外，如果在能预先给定的时间段里所述相对的空气量的变化不超过能预先给定的阈值，则存在稳定的或者准稳定的状态。
11.此外，能够根据相对的空气量、喷射量和分割因数来获取用于所述进气管喷射的第一适配值、用于所述直接喷射的第二适配值以及偏移值。
12.特别有利的是，根据所述分割因数将所述相对的空气量划分成所述进气管压力路径的相对的空气量和所述直接喷射路径的相对的空气量，其中将用于相对的空气量的、所述喷射量的、分割因数的、进气管压力路径的相对的空气量的及直接喷射路径的相对的空气量的、在当前的喷射过程中所获取的数值以平均值存储在组合特性曲线之内。由此能够节约资源地在所述控制器上实现所述方法。
13.有利的是，给由各n个用于所述喷射量、进气管压力路径的相对的空气量及直接喷射路径的相对的空气量以及有待确定的用于进气管喷射的第一适配值、用于直接喷射的第二适配值及用于喷射量的偏移值的平均值构成的n维的线性方程组求解，其中n相应于所述组合特性曲线中的区域的数目。
14.此外有利的是，所述组合特性曲线的区域中的用于喷射量、进气管压力路径的相对的空气量和直接喷射路径的相对的空气量的平均值由所述组合特性曲线的每个区域的至少三个测量值所形成。由此确保所述数据库为所述方法提供足够的质量。
15.此外，如果所述第一适配值超过或低于能预先给定的阈值带，则识别出用于所述直接喷射的缺陷。这具有以下特殊的优点，即：能够在同时进行基于进气管的和直接的燃料计量时个别地为所述直接喷射实施诊断。由此，在诊断的期间不必实施所述进气管喷射或直接喷射的切断，从而能够在整个运行周期的范围内运行最佳的喷射分布。这引起的结果是，能够实现更好的排放值并且由此能够遵守预先给定的排放极限值。
16.此外，如果所述第二适配值超过或低于能预先给定的阈值带，则识别出用于所述进气管喷射的缺陷。这具有以下特殊的优点，即：能够在同时进行基于进气管的和直接的燃料计量时个别地为所述进气管喷射实施诊断。由此，在诊断的期间不必实施所述进气管喷射或直接喷射的切断，从而能够在整个运行周期的范围内运行最佳的喷射分布。这引起的结果是，能够实现更好的排放值并且由此能够遵守预先给定的排放极限值。
17.在另外的方面，本发明涉及一种装置、尤其是一种控制器和一种计算机程序，其被设立、尤其是被编程用于执行所述方法之一。还是在另一个方面，本发明涉及一种机器可读的存储介质，在其上面存储有所述计算机程序。
附图说明
18.下面参照附图并且借助于实施例对本发明进行详细描述。在此：图1示出了内燃机的气缸的示意图；图2示出了图表，该图表用于描述用于进行具有双重的燃料计量装置的内燃机的混合物形成的方法。
具体实施方式
19.在图1中示范性地示意性地示出了所述内燃机100的气缸102。所述气缸102具有燃烧室103，该燃烧室通过活塞104的运动来扩大或缩小。该内燃机尤其能够是汽油马达。
20.所述气缸102具有进口阀105，以用于将空气或者燃料空气混合物放入到燃烧室103中。通过所述作为空气供给系统的一部分的进气管106来输入空气，燃料喷射器107处于所述进气管处。所吸入的空气通过所述进口阀105被放入到气缸102的燃烧室103中。所述空气供给系统中的节流阀112用于调节必需的进入到气缸102中的空气质量流量。此外，在所述进气管106中、尤其在所述节流阀112的上游设置了用于对相对的空气量进行测量的空气量传感器99。这尤其能够是热膜空气量测量计（hfm）。
21.能够在进气管喷射的过程中运行所述内燃机。在这种进气管喷射的过程中，借助于所述燃料喷射器107将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，该空气燃料混合物通过进口阀105被放入到气缸102的燃烧室103中。
22.此外，能够在直接喷射的过程中运行所述内燃机。为此目的，所述燃料喷射器111被安置在气缸102上，以用于将燃料直接喷射到燃烧室103中。在这种直接喷射中，为燃烧而需要的空气燃料混合物直接在气缸102的燃烧室103中形成。所述气缸102此外设有点火机构110，以用于为了开始燃烧而在所述燃烧室103中产生点火火花。
23.在燃烧之后燃烧废气经由排气管108被从所述气缸102中排出。所述排出过程根据同样布置在所述气缸102上的出口阀109的开口来进行。打开并且关闭进口阀和出口阀105、109，以用于以已知的方式执行所述内燃机100的四冲程运行。借助于λ传感器123，在此能够获取所述排气管108中的废气的λ值。
24.所述内燃机100能够用直接喷射、用进气管喷射或者以混合运行来运行。这允许根据当前的运行点来选择相应最佳的用于运行内燃机100的运行方式。因此，在以低转速和低负荷运行所述内燃机100时，比如能够以进气管喷射运行来运行该内燃机，并且在以高转速和高负荷运行所述内燃机时，则能够以直接喷射运行来运行该内燃机。但是，在大的运行区域内有意义的是，以混合运行来运行所述内燃机100，在所述混合运行中按份额通过进气管喷射和直接喷射来输送有待输送给燃烧室103的燃料量。
25.此外，设置了作为控制器115来构成的用于控制所述内燃机100的计算单元。所述控制器115能够以直接喷射、进气管喷射或者混合运行来运行所述内燃机100。此外，所述控制器115也能够采集λ传感器123的数值。
26.所述控制器115不仅操控所述进气管中的喷射阀而且操控所述气缸中的喷射阀，用所述喷射阀来预先给定被输送给内燃机的燃料量。在此尤其根据马达负荷和所要求的λ值由被集成在控制器115中的λ调节机构来调节必需的燃料量，其中所述基本调节优选通过在λ调节机构中所包含的能适配的预控制机构来进行。为此，将所述预控制机构的输出信号加到λ调节器的输出信号上。所述预控制机构尤其借助于马达负荷来确定燃料量。马达负荷与有待预先给定的燃料量之间的关联优选被保存在控制器115中的组合特性曲线中。由于系统偏移，所述马达负荷与有待预先给定的燃料量之间的关联可能发生变化。为了对此进行补偿，在混合物适配的范围内设置了适配周期，在所述适配周期中在所述预控制机构中重新学习所述关联。
27.在混合物适配的期间，借助于优选适配器件以及由此所获取的适配值来对所述燃
料空气混合物的系统性的误差进行校正。在此，可能出现不同种类的导致混合物偏差的误差。被输送给所述内燃机的空气量的确定中的误差对燃料计量产生倍增的影响，而由于泄漏空气影响或者由于喷射阀的起动迟延而引起的误差则产生叠加的影响。倍增的误差尤其在所述内燃机100的中等的负荷区域内是明显的，而叠加的误差则在负荷低时占优势。相应地，根据已知的方法，对于燃料计量的适配关于倍增的误差优选在中等的负荷区域内进行并且关于叠加的误差在低的负荷区域内进行。因为倍增的误差也在低的负荷区域内产生影响并且叠加的误差也在中等的负荷区域内产生影响，所以交替地在所述两种负荷区域内实施所述适配，直至存在对于所述预控制机构的足够稳定的适配。
28.尤其所述内燃机100能够被构造为具有一个或者多个马达缸体的内燃机。尤其能够在每个用于气缸的空气输送区段中设置自身的进气管喷射阀。同样，能够每个马达缸体的每个空气输送区段能够具有自身的、用于调节流入的空气的节流阀。此外，所述内燃机100能够包括多根排气管，其中在每根排气管中设置了用于对空气燃料比进行测量的λ传感器。
29.优选所述内燃机100是具有2个、3个、4个、6个或8个气缸的内燃机。
30.对于所述适配值的计算基于喷射路径中的相对的燃料量ratmfu
ges
的计算链。在假设所述预控制因数以及非化学当量的目标空气燃料比被忽略的情况下产生下述计算链：其中ratmfu
ges
是相对的燃料量，ratmair是相对的空气量，faclam是用于空气燃料比的λ调节因数，faclamadpn是经过适配的用于空气燃料比的λ调节因数并且ratlamadpn是经过适配的相对的空气燃料比。
31.所述λ调节因数在此在所述λ传感器123的信号的基础上来形成。
32.在适配完成的系统中，所述λ调节因数faclam应该是中性的，也就是说，可能的混合物偏差通过适配值来得到补偿。相应地，这个λ调节因数faclam用数值1来假设并且没有进一步加以考虑。如果现在应该获取所述两个适配值faclamadpn和所述偏移值ratlamadpn，则必须与此相对应地观察两个方程。在此产生以下方程组：。
33.现在，能够将这个方程组转换为以下形式：。
34.通过变型而得到：。
35.这相应于用于以下形式的线性方程组的通用写法：。
36.为了改进地与所述内燃机100的全部的运行区域相匹配，不仅能够由两个测量值而且能够由n个测量值来获取所述适配值：
。
37.由此存在超定方程组，该超定方程组求解如下：。
38.为了能够对喷射系统或者空气系统中的时间效应进行补偿并且能够更加资源有效地在控制器115上计算功能，取代单个测量值而将不同的负荷-转速区域（1到n）中的平均值用于所述计算：。
39.在具有双重喷射系统、也就是具有朝气缸中的进气管喷射和直接喷射pfi、gdi的系统中，将所述相对的燃料量ratmfu
ges
分配到两条喷射路径gdi、pfi上：其中ratmfu
ges
是全部的相对的燃料量，ratmfu
pfi
是燃料低压系统（pfi）的相对的燃料量并且ratmfu
gdi
是燃料高压系统（gdi）的相对的燃料量，后二者分别针对进气管压力喷射和直接喷射而言。
40.相应地可以用以下方程来虚拟地划分整条空气路径：其中ratmair
ges
是相对的空气量，ratmair
pfi
是燃料低压系统（pfi）的相对的空气量并且ratmair
gdi
是燃料高压系统（gdi）的相对的燃料量。
41.因为汽油马达是空气导引的系统，所以要将所期望的划分因数（分割因数）首先算入到所述空气路径上并且此后为相应的喷射路径获取必要的燃料量：，其中对所述分割因数来说适用。在前向路径中而后从中确定相应的燃料量：其中ratmfu
pfi
是用于进气管压力喷射pfi的燃料量，faclamadpn
pfi
是用于进气管压力喷射pfi的适配值，ratlamadpn
pfi
是用于进气管压力喷射的偏移值，ratmfu
gdi
是用于直接喷射gdi的燃料量，faclamadpn
gdi
是用于直接喷射gdi的适配值并且ratlamadpn
gdi
是用于直接喷射的偏移值。
42.现在用前面所描述的方案能够为这种关联形成超定方程组并且为其求解。因为所述两种偏移校正同样进入到计算链中并且不存在与所述分割因数facsplt的相关性，所以首先能够将这两种偏移校正合并成统一的适配值ratlamadpn
ges
并且产生以下方程组：其中是燃料量的平均值，是进气管压力pfi的相对的空气量的平均值，是用于直接喷射gdi的相对的空气量的平均值，faclamadpn
pfi
和faclamadpn
gdi
是适配值并且ratlamadpn
ges
是共同的偏移值。
43.由此，直接来自分割运行中的适配的因数适配值faclamadpn
pfi
和faclamadpn
gdi
供所述两种喷射方式所用。对偏移适配来说，则仅仅一个共同的适配值ratlamadpn
ges
待用。如果随后比如纯粹运行gdi，则能够确定用于gdi路径的个别的偏移，因为在这种情况下不从pfi路径进行喷射。为此，单个的方程以及由此单个的运行点足以用于进行确定：。
44.首先从这个方程中产生的偏移值ratlamadpn
gdi
由于物理性能而可能不仅包含空气误差而且包含燃料误差。所述空气误差以及所述物理的燃料误差的总和也被包含在ratlamadpn
ges
中：。
45.因此，从这两个公式中可以获取所述pfi路径的真正的物理上的偏移误差：。
46.相应地，在纯粹的pfi运行中，能够获取所述gdi路径的物理上的偏移误差：。
47.一旦获取了所述燃料路径的两个物理上的误差，则此外能够获取所述相对的空气误差：。
48.一旦获取了所述三个误差，则能够使所述适配值与所述误差相匹配并且在燃料确定定的前向路径中使用以下关联：其中并且因此：。
49.图2示出了用于说明所述方法的功能图表。在第一步骤500中检查用于所述方法的
释放条件。如果确定用于所述内燃机100的稳定的或者准稳定的运行模式或运行点，则给予用于所述适配方法的释放。
50.如果转速变化和/或空气质量流量变化和/或马达力矩变化和/或加速踏板位置变化在预先给定的时间间隔中基本上没有变化，则比如存在用于所述内燃机100的稳定的或者准稳定的运行模式或运行点。为所介绍的方法而有利地检查，在预先给定的时间间隔中是否存在相对的空气量（ratmair）的小的变化。如果所述相对的空气量（ratmair）的变化在所述时间间隔中没有超过能预先给定的阈值，则能够认为存在用于所述内燃机100的稳定的或者准稳定的运行模式或运行点并且给予释放。另一个必要的用于所述方法的标准是，分割因数facsplt处于一与零之间。所述分割因数预先给定用于通过进气管喷射阀和直接喷射阀所喷射的燃料量的划分。与已知的现有技术的方法相比，所述方法的优点在于，能够在同时运行进气管喷射和直接喷射时实施针对进气管喷射路径及直接喷射路径的诊断。不必为所述诊断而切断任何路径（侵入性测试）。
51.因此，如果识别出稳定的或者准稳定的运行状态，则给予用于在步骤510中继续所述方法的释放。另一个释放条件优选是，当前的马达温度超过能预先给定的温度。所述马达温度优选通过温度传感器或者通过基于传感器数值的温度模型通过所述控制器115来获取。
52.在步骤510中，将用于相对的空气量ratmair、相对的喷射量ratmfuges的当前的数值和所述分割因数facsplt读入并且存储在控制器115中。优选能够取代相对的喷射量ratmfuges而使用必要的喷射量ratmfunot，其中所述必要的喷射量ratmfunot相应于为了达到通过λ协调器来预先给定的目标λ而需要的喷射量。
53.在此，根据当前的马达运行点从所述控制器115中的一条或者多条组合特性曲线中获取所述分割因数facsplt。这些参量的读入主要随着每次燃料喷射来进行。
54.在用于进行相应的喷射过程的步骤510中获取的参量形成相应的当前的数据库。优选随着所述分割因数facsplt还获取用于直接喷射路径gdi的相对的空气量ratmairgdi和进气管喷射路径pfi的相对的空气量ratmairpfii的参量。对于为一的分割因数facsplt来说，所述喷射运行完全通过进气管喷射（pfi）来进行。而对于为零的分割因数facsplt来说，则进行完全的直接喷射运行，对于处于零与一之间的数值来说，则涉及已知的分割运行。在此，所述喷射通过所述两条喷射路径来进行。所述虚拟的相对的空气量ratmair
pfi
、ratmair
gfi
则借助于以下公式在控制器115中获取：。
55.随后在步骤520中，将当前的数据库ratmfu
ges
、ratmair
ges
、ratmair
pfi
、ratmair
gdi
、facsplt用于混合物适配并且存储在组合特性曲线k1中。优选根据所获取的相对的空气量ratmair
ges
和当前的分割因数facsplt来获取能够在组合特性曲线k1中预先给定的区域并且随后存储所述数据库。区域的数目在此能够自由配置并且在应用阶段的准备阶段中根据负荷区域和分割因数在所述控制器115中进行定义。所述组合特性曲线k1在此包含相对的喷射量ratmfu
ges
、相对的空气量ratmair
ges
及分割因数facsplt的参量。优选作为所述相对的空气量ratmair
ges
的补充也能够使用所述进气管压力路径pfi或者直接喷射路径gdi的相对的空气量ratmair
pfi
、ratmair
gdi
。所述组合特性曲线k1优选具有至少三个区域。
56.在步骤530中将在步骤510中所获取的、具有已经存储在组合特性曲线k1中的数值的数据库计算成各自的平均值、、、并且加以存储。在用于所述控制器115的初始状态中，在此还不存在足够的测量以用于在组合特性曲线k1中生成平均值。因此，在此在所述控制器115中进行检查，是否每个区域都进行了能预先给定的数目的测量。如果每个区域低于少于三次测量的预先给定的数目，则在步骤500中从前继续所述方法。如果超过能预先给定的测量的数目，则在步骤540中继续所述方法。
57.随后在步骤540中在所述组合特性曲线k1的数据库的基础上获取偏移值ratlamadpn
ges
并且分别获取用于进气压力喷射路径pfi的适配值faclamadpn
pfi
以及用于直接喷射路径gdi的适配值faclamadpn
gdi
。为此要给以下方程组求解：。
58.在此得到统一的偏移值ratlamadpn
ges
以及用于直接喷射路径gdi的第一适配值faclamadpn
gdi
和用于进气管喷射路径pfi的第二适配值faclamadpn
pfi
。
59.在步骤550中将所述第一和第二适配值faclamadpn
gdi
、faclamadpn
pfi
以及偏移值ratlamadpn
ges
输送给在所述控制器115上所计算的喷射模型。所述喷射模型在此根据所述第一和第二适配值和偏移值来获取经过适配的混合物形成并且在下一个喷射过程中执行喷射过程。
60.在步骤560中检查，所述用于直接喷射gdi的第一适配值faclamadpn
gdi
是否处于能预先给定的阈值带s1之内。如果所述第一适配值faclamadpn
gdi
超过或者低于所述阈值带s1，则对所述直接喷射gdi来说存在缺陷。在确定缺陷的情况下，误差协调器能够额外地实施不同的替代反应。所述阈值带s1通过能预先给定的上阈值和下阈值来定义。优选激活仪表盘中的故障指示灯或者将所述车辆转换为紧急运行。随后在步骤570中继续所述方法。
61.在步骤570中检查，所述用于进气管喷射pfi的第二适配值faclamadpn
pfi
是否处于能预先给定的阈值带s2之内。如果所述第二适配值faclamadpn
pfi
超过或者低于所述阈值带s2，则对所述进气管喷射pfi来说存在缺陷。
62.在确定缺陷的情况下，误差协调器能够额外地实施不同的替代反应。所述阈值带s2通过能预先给定的上阈值和下阈值来定义。优选激活仪表盘中的故障指示灯或者将所述车辆转换为紧急运行。
63.随后在步骤500中从前开始所述方法。