專利名稱：用于運行內(nèi)燃機的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運行內(nèi)燃機的方法，其中內(nèi)燃機的曲軸箱具有通到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中的排氣管路。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機的曲軸箱封閉得不緊。微小的氣流從活塞環(huán)的旁邊流過，所述氣流在曲軸箱中沒有開口的情況下會在曲軸箱中產(chǎn)生高壓。這種壓力形成通過所謂的曲軸箱排氣管路來避免。所述曲軸箱排氣管路將氣體從曲軸箱導入到吸氣管中并且由此導入到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中。在此避免直接連接到吸氣管負壓上，因為否則會將曲軸箱置于吸氣管壓力水平上。通過活塞環(huán)，不僅將燃燒的所謂的吹漏氣(Blow-By-Gase)壓入到曲軸箱中，而且尤其對于冷的發(fā)動機來說也將燃料加入到比如在曲軸箱中處于油底殼或者類似部件中的發(fā)動機油中。這種燃料通常是過剩地噴入的燃料，所述燃料不參加燃燒，而是比如在缸壁上凝結(jié)或者根本不汽化。首先對于冷的發(fā)動機來說將這種加入到曲軸箱中的燃料沖洗到發(fā)動機油中。隨著發(fā)動機油的加熱，這種燃料進行汽化。蒸汽而后通過曲軸箱排氣管路流入到吸氣管中并且而后流入到燃燒室中。這種額外的燃料流導致更濃的發(fā)動機運行。尤其在空轉(zhuǎn)時，燃料流構(gòu)成內(nèi)燃機的空轉(zhuǎn)燃料需求的很大部分。與油箱排氣管路的燃料蒸汽流相反，通過曲軸箱排氣管路的燃料蒸汽流通常是不可控制的。因而通常沒有比如能夠電氣觸發(fā)的曲軸箱排氣閥。十分明顯的是在使用含乙醇多的燃料時從發(fā)動機油中的以氣態(tài)排出的問題。這樣的燃料越來越多地用于具有汽油機的車輛的運行。這樣的車輛稱為“靈活燃料型汽車 (Flex-Fuel-Vehicle) (FFV)”。純乙醇稱為E100，純汽油稱為E0，任意的混合稱為EX。在歐洲以及在美國常用的含乙醇的燃料包含大約75到85%的乙醇(品名E85)。其余部分(15 到25%)是汽油。已經(jīng)知道，乙醇在低溫時汽化不如純汽油。因此在使用E85時在冷起動時明顯必須比在使用純汽油時噴射更多燃料。這導致這樣的結(jié)果，即在冷起動時以及在熱運行階段比在用純汽油運行時有明顯更多的燃料通過活塞環(huán)漫流到發(fā)動機油中。因為乙醇是具有固定的沸點(78°C)的純凈物，所以而后這種燃料輸入在油變熱時會相當突然地以氣態(tài)排出。 在負荷轉(zhuǎn)速點較低時以及尤其在空轉(zhuǎn)中，這導致顯著的加濃，所述加濃無法總是僅僅用入調(diào)節(jié)來控制。尤其如果經(jīng)常在沒有發(fā)動機油的預熱的情況下進行極端的冷起動時，會有很多的燃料積聚在發(fā)動機油中。在這方面已經(jīng)觀測到發(fā)動機油中完全有200到500ml的燃料。如果在燃料以如此高的程度加入到發(fā)動機油中時內(nèi)燃機在較短的時間里預熱(比如通過高的負載和高的轉(zhuǎn)速)并且而后又空轉(zhuǎn)運行，那么氣態(tài)排出體積流量經(jīng)常不可控制。 而后經(jīng)常不能通過噴射閥來進行進一步的稀薄處理，因為已經(jīng)達到了最小的噴射時間。此外不得超過比如60%的最大的燃料份額。

發(fā)明內(nèi)容
本 發(fā)明的任務是，說明一種方法，該方法在將燃料以很高的氣態(tài)排出率從發(fā)動機油中排出時也能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)燃機的運行。該問題通過一種用于運行內(nèi)燃機的方法得到解決，其中內(nèi)燃機的曲軸箱具有通到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)中的排氣管路，其中在燃料從處于曲軸箱中的發(fā)動機油中以氣態(tài)排出時如此改變內(nèi)燃機的工作點，從而不低于能夠預先給定的空氣燃料比。所述空氣燃料比比如可以是濃運行極限。因而有意識地選擇一個工作點，該工作點具有盡可能高的燃料消耗。燃料的以氣態(tài)排出比如可以通過對λ調(diào)節(jié)的觀測來確定，因為在以氣態(tài)排出時要觀察燃料空氣混合物的加濃，這產(chǎn)生朝較為稀薄的混合物的調(diào)節(jié)干預。作為替代方案或者補充方案， 可以觀測發(fā)動機油溫度。如果達到乙醇的沸點范圍也就是說達到大約78°C，那就可以預料到燃料的強烈的以氣態(tài)排出。所述濃運行極限是指小于1的λ值，對于該λ值來說恰好還保證了可靠地點燃混合物。優(yōu)選如此改變內(nèi)燃機的工作點，從而產(chǎn)生增加的燃料消耗。為此優(yōu)選降低點火效率。點火效率的降低比如通過點火的推遲調(diào)節(jié)來進行。在所述方法的改進方案中補充地規(guī)定，提高空轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速。由此可以進一步提高燃料消耗。優(yōu)選如此降低額定噴射量，使得由額定噴射量和額外輸入的氣態(tài)排出燃料量構(gòu)成的總和產(chǎn)生大約為1的λ值。優(yōu)選進一步規(guī)定，最小能夠預先給定的空氣燃料比是濃運行極限。作為替代方案規(guī)定，所述最小能夠預先給定的空氣燃料比是化學計算的空氣燃料比入=1。在此向下如此限制噴射量，從而不低于最小的噴射時間。因此優(yōu)選將噴射量保持如此高，使得其繼續(xù)保持能夠朝兩個方向控制，從而也可以通過噴射量的降低繼續(xù)進行λ調(diào)節(jié)。此外優(yōu)選規(guī)定，為提高燃料消耗而提高額定填充度并且為進行補償而自動地降低點火角效率。該措施也提高燃料消耗。屬于額定填充度的額定空氣量優(yōu)選通過節(jié)流閥的打開來提高。優(yōu)選規(guī)定，用于提高額定填充度的最低力矩儲備在最小的噴射時間的基礎(chǔ)上并且在當前的氣態(tài)排出質(zhì)量流量的基礎(chǔ)上來確定。所述力矩儲備是以當前的空氣質(zhì)量流量和噴射量加載在曲軸上的力矩與駕駛員期望力矩之間的差。因而有效的是必須通過燃燒參數(shù)的不利的選擇來減小的力矩。尤其對于中等的和較高的氣態(tài)排出來說，尤其在慣性運行中抑制噴射淡出。噴射淡出在這種狀況中會導致未燃燒的燃料通過進氣系統(tǒng)到達氣缸中并且通過排氣裝置又被排出這樣的結(jié)果。此外這里規(guī)定，維持點火并且使以氣態(tài)排出的燃料繼續(xù)燃燒。為此恰好噴射如此多的燃料，從而產(chǎn)生能夠點燃的混合物。在此如此調(diào)節(jié)工作點，從而通過內(nèi)燃機產(chǎn)生盡可能小的驅(qū)動力矩。在所述方法的一種作為替代方案的設(shè)計方案中，在慣性運行中在氣態(tài)排出時斷開點火。這一點尤其在存在著如此高的氣態(tài)排出率從而只能實現(xiàn)內(nèi)燃機的具有對于慣性運行來說太高的曲軸轉(zhuǎn)矩的工作點時是有利的。在這種情況下，優(yōu)選將節(jié)流閥最大程度地關(guān)閉， 從而基本上僅僅讓未燃燒的燃料通過。


下面借助于附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細解釋。附圖示出 圖1是內(nèi)燃機的草圖； 圖2是作為流程圖示出的按本發(fā)明的方法的一種實施例； 圖3按本發(fā)明的方法的另一種實施例； 圖4是按本發(fā)明的方法的另一種實施例； 圖5是按本發(fā)明的方法的另一種實施例。
具體實施例方式圖1示出了具有曲軸箱2的內(nèi)燃機1的草圖，在所述曲軸箱2中布置了曲軸3。所述曲軸3通過連桿4與活塞5相連接，而活塞5則以能夠來回運動的方式布置在氣缸6上。 為簡單起見，這里僅僅示出了內(nèi)燃機的一個氣缸，通常內(nèi)燃機擁有多個比如4個或6個氣缸。在曲軸箱2中有發(fā)動機油7，發(fā)動機油7通過這里未示出的管路和泵輸送給相應的潤滑部位，特別也輸送給活塞5在氣缸6中的工作面。發(fā)動機油積聚在油底殼8中。為了降低活塞箱2中的過壓，該活塞箱2用排氣管路9與內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)10相連接。通過進氣系統(tǒng)10以本身已知的方式方法將環(huán)境空氣吸入到氣缸6中。燃燒廢氣通過示意性地示出的排氣系統(tǒng)11又排放給周圍環(huán)境。為每個氣缸6分配了比如電氣控制的并且與高壓軌相連接的噴射閥12以及電氣的火花塞13。所述排氣管路分支為在節(jié)流閥15的上游與進氣系統(tǒng) 10相連接的主輸入管路14以及具有較小的橫截面的旁通管路16，這在這里通過示意性地示出的節(jié)流部位17來表示，該旁通管路16在節(jié)流閥15的下游與進氣系統(tǒng)10相連接?？刂苾x18控制著內(nèi)燃機的運行狀態(tài)。在輸入側(cè)，在控制儀18上加載駕駛踏板角度wped以及曲軸轉(zhuǎn)速η和借助于布置在廢氣系統(tǒng)中的氧傳感器19測量的λ值λ。為簡單起見，在這里沒有示出其它的輸入?yún)⒘勘热绻?jié)流閥的位置、進氣壓力或者說進氣溫度以及類似參量。在輸出側(cè)，特別加載著用于噴射閥12、火花塞13以及節(jié)流閥15的位置的控制信號。油溫T_0L則借助于油溫傳感器20來檢測。從油溫T_0L中并且從當前處于發(fā)動機油中的燃料質(zhì)量的為簡單起見未
示出的建模(Modellierimg)中確定從發(fā)動機油7中以氣態(tài)排出的燃料的質(zhì)量流量。圖2借助于流程圖示出了按本發(fā)明的方法的一種實施例。在第一步驟101中確定以氣態(tài)排出的燃料的質(zhì)量流量@_σ。在第二步驟102中檢查，這個值是否大于上極限 ^_max。如果不是這種情況，這用選項N作標記，那么又分支到步驟101中并且重新確定質(zhì)量流量。如果在步驟102中的詢問表明，質(zhì)量流量&大于允許的極限&_max ，那就用選項J對此作標記。在步驟103中將點火角度朝盡可能差的點火效率調(diào)節(jié)。這比如可以通過盡可能遲的點火來實現(xiàn)。隨后在步驟104中提高空轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速％。所述方法在步驟 105中結(jié)束。實際應該噴射的燃料量的調(diào)整在一定程度上自動地通過這里未示出的λ調(diào)節(jié)回路來進行。通過將λ值λ調(diào)節(jié)到盡可能為1的數(shù)值這種方式，在將通過體積流量以氣態(tài)排出的燃料加入到氣缸中時降低有待噴射的燃料量。通過這里所提出的措施，即使很大的以氣態(tài)排出的燃料量也不會導致對調(diào)節(jié)回路的過度要求，因而也就是說不會導致不再能夠調(diào)節(jié)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儲備的運行狀態(tài)中。力矩儲備在填充路徑中提高額定填充度。為此打開節(jié)流閥15，使得內(nèi)燃機得到更多所輸送的空氣并且通過噴射調(diào)節(jié)或者說λ調(diào)節(jié)也得到更多所輸送的燃料。但是，在點火路徑中，這導致額定點火角效率降低，因為最佳的力矩在發(fā)動機填充度的基礎(chǔ)上已經(jīng)上升。因而內(nèi)燃機以高的燃料需求和更高的填充度來運行，其中曲軸上的力矩保持不變。圖3和4示出了這樣的按本發(fā)明的方法的一種實施例。在圖3中示出了所述方法的用于確定額定填充度rlsol以及噴射時間te的部分，在圖4中示出了所述方法的用于確定力矩儲備dmr的部分。首先對圖3進行探討。在上面的路徑中，在方框FE中檢測預測的新鮮空氣填充度rip。在這個數(shù)值上加上混合物適應的相對的燃料份額的偏移值rka，此外而后將該數(shù)值與混合物適應的調(diào)節(jié)的因數(shù)fra以及λ調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)因數(shù)fr相乘。在圖3的中間的路徑中，從氣態(tài)排出的質(zhì)量流量中也就是從發(fā)動機中的實際的質(zhì)量流量的數(shù)值mkausgjii 以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速nmot中求得通過來自油的氣態(tài)排出引起的相對的燃料份額rkausgjii。將這個相對的燃料份額從在上面的路徑中求得的數(shù)值中扣除，從中獲得燃料量rk?，F(xiàn)在在考慮用于考慮燃料的化學計算因數(shù)的校正因數(shù)ffuel以及用于燃料壓力的校正因數(shù)fpfuel 的情況下從所述燃料量rk中算出用于噴射持續(xù)時間的數(shù)值te。在此將噴射持續(xù)時間向下限制到數(shù)值TEMIN。在圖3的下面的路徑中，又從駕駛員期望力矩mifal和力矩儲備dmr以及來自于此前已了解的組合特性曲線KFMIRL的曲軸轉(zhuǎn)速nmot中算出填充額定值rlmds。從在中間的路徑中確定的通過氣態(tài)排出引起的相對的燃料份額rkausg以及所述氣態(tài)排出的最大的燃料份額fgausgmx中求得用于額定填充度的最小值rlmin_aUSg。從這個數(shù)值以及填充額定值rlmds中，通過最大值選擇來計算用于額定填充度的最小值rlsol，該最小值而后用于觸發(fā)節(jié)流閥。圖4示出了在氣態(tài)排出過程中確定力矩儲備。在上面的路徑中，從最小噴射時間 TEMIN以及其它數(shù)值如調(diào)節(jié)和混合物的因數(shù)fra、混合物適應的相對的燃料份額的偏移值 rka以及其它數(shù)值中確定最小額定填充度的第一數(shù)值。在中間的路徑中，求得通過氣態(tài)排出引起的相對的燃料份額rkausg，不僅在上面的路徑中而且在下面的路徑中都繼續(xù)使用所述通過氣態(tài)排出引起的相對的燃料份額rkausg。從氣態(tài)排出質(zhì)量流量mkausg、發(fā)動機轉(zhuǎn)速 nmot以及用于將質(zhì)量流量換算成填充度的常數(shù)KUMSRL中進行確定。通過最大值選擇來確定最小額定填充度rlsolmn，然后將所述最小額定填充度rlsolmn與發(fā)動機轉(zhuǎn)速nmot —起通過組合特性曲線KFMIOP轉(zhuǎn)換為力矩。從這個力矩中扣除駕駛員期望力矩mifal。將差值向下限制到數(shù)值0并且該差值代表力矩儲備dmr。圖5借助于方框圖示出了按本發(fā)明的方法的另一種實施例。在此在步驟201中過渡到慣性運行中。在慣性運行時，駕駛員期望力矩等于0，也就是說駕駛員離開了加速踏板。傳動系已耦合并且發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于下閾值。通常在慣性運行中切斷也就是說抑制噴射。點火繼續(xù)保持激活狀態(tài)，使得氣缸中的剩余燃料也燃燒。在為了降低力矩而將氣缸淡出(Zylinderausblendimg)時，較高的氣態(tài)排出不得導致通過曲軸箱排氣管路用燃料繼續(xù)運行發(fā)動機。為避免這一點，在氣態(tài)排出中等和較高時激活噴射淡出的禁令。為此首先在步驟202中檢測，是否存在中等的或者較高的氣態(tài)排出率。為此將所測量的或所模擬的氣態(tài)排出率與最大閾值進行比較。如果氣態(tài)排出率高于最大閾值，這一點用選項J來表示，那就存在中等的至較高的氣態(tài)排出率并且在步驟203中比如通過標識位在控制儀中設(shè)置噴射淡出的禁令。如果不存在過高的氣態(tài)排出率，這一點用選項N來表示，那就在步驟204中允許噴射淡出，這同樣可以通過相應的標識位來實現(xiàn)。這方面的邊界條件是，在慣性運行中必須能夠進一步調(diào)節(jié)必需的制動力矩。噴射閥必須激活并且必須運行比TEMIN大的噴射時間，所述TEMIN是用于遵守公差要求的最小允許的噴射時間。不得低于最遲可能的點火角并且λ值在極端情 況下可以允許向下直到濃運行極限(Fettlaufgrenze)。
在氣態(tài)排出極高時，此前所提到的條件在轉(zhuǎn)速低于閾值時不再能夠遵守，因為通過氣態(tài)排出引起過高的燃料份額。對于如此極端的氣態(tài)排出來說，對借助于圖5示出的方法進行改動?，F(xiàn)在無論如何允許噴射淡出，額外地切斷點火并且最大程度地打開節(jié)流閥。對于極高的氣態(tài)排出來說，將如此多的燃料加入到進氣系統(tǒng)中，使得燃料不再能夠在不產(chǎn)生驅(qū)動力矩的情況下燃燒。因此，通過點火的切斷來避免燃燒室中不受控制的燃燒，其中額外地將節(jié)流閥最大程度地關(guān)閉，用于避免對于催化器來說有害的新鮮空氣質(zhì)量流量。
權(quán)利要求
1.用于運行內(nèi)燃機的方法，其中，所述內(nèi)燃機的曲軸箱(2)具有通到所述內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)(10)中的排氣管路(9)，其特征在于，在將燃料從處于所述曲軸箱(2)中的發(fā)動機油中以氣態(tài)排出時改變所述內(nèi)燃機的工作點，從而不低于能夠預先給定的空氣燃料比。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，改變所述內(nèi)燃機的工作點，從而產(chǎn)生提高的燃料消耗。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，為提高燃料消耗而降低點火效率。
4.按權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，提高空轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速。
5.按權(quán)利要求1到4中任一項所述的方法，其特征在于，減小額定噴射量(rk)，使得由額定噴射量(rk)和額外輸入的氣態(tài)排出燃料量(rkausg)構(gòu)成的總和產(chǎn)生大約為1的λ值(入)。
6.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，最小能夠預先給定的空氣燃料比是濃運行極限。
7.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，最小能夠預先給定的空氣燃料比是化學計算的空氣燃料比λ=1。
8.按權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，向下限制噴射量，從而不低于最小的噴射時間(TEMIN)。
9.按權(quán)利要求1到8中任一項所述的方法，其特征在于，為提高燃料消耗而提高額定填充度(rlsol)并且減小點火角效率。
10.按權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，通過提高力矩儲備(dmr)來提高額定填充度(rlsol)。
11.按權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，額定空氣量通過節(jié)流閥(15)的打開來提尚。
12.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在最小的噴射時間(TEMIN)的基礎(chǔ)上并且在當前的氣態(tài)排出質(zhì)量流量(mkausg)的基礎(chǔ)上確定用于提高額定填充度的最小力矩儲備(dmr)。
13.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在氣態(tài)排出時抑制噴射淡出。
14.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在慣性運行中氣態(tài)排出時切斷點火。
15.按權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，將所述節(jié)流閥(15)最大程度地關(guān)閉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運行內(nèi)燃機的方法，其中內(nèi)燃機的曲軸箱(2)具有通到內(nèi)燃機的進氣系統(tǒng)(10)中的排氣管路(9)，其特征在于，在將燃料從處于曲軸箱(2)中的發(fā)動機油中以氣態(tài)排出時如此改變內(nèi)燃機的工作點，從而不低于能夠預先給定的空氣燃料比。
文檔編號F02D37/02GK102171430SQ200980139490
公開日2011年8月31日 申請日期2009年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者夫拉德 C., 馬勒布賴因 G., 賴特 J. 申請人:羅伯特·博世有限公司