用于自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元及操作自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元及操作自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于操作所謂的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備和方法。與本發(fā)明有關(guān)的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)可以理解為是具有自動(dòng)點(diǎn)火的可以用至少兩種不同的燃料進(jìn)行操作的內(nèi)燃機(jī)。在至少兩種不同的燃料中，至少一種是自動(dòng)點(diǎn)火的，且至少一種是非自動(dòng)點(diǎn)火的。
【背景技術(shù)】
[0002]自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的特征在于在不需要外部點(diǎn)火源如火花塞的情況下壓縮空氣-燃料混合物直到該燃料自動(dòng)點(diǎn)火。
[0003]在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，該第一自動(dòng)點(diǎn)火燃料與第二非自動(dòng)點(diǎn)火燃料混合。這種類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)必須運(yùn)行，以便由于壓縮點(diǎn)燃存在于混合物中的足夠的自動(dòng)點(diǎn)火燃料，從而也引起非自動(dòng)點(diǎn)火燃料燃燒。因此，在這種具有雙燃料操作類(lèi)型的內(nèi)燃機(jī)中，自動(dòng)點(diǎn)火燃料充當(dāng)非自動(dòng)點(diǎn)火燃料的點(diǎn)火裝置。
[0004]柴油燃料在這種情況下經(jīng)常作為第一自動(dòng)點(diǎn)火燃料使用。為了與純柴油操作相比達(dá)到改善的排放值，也為了節(jié)省燃料，將第二非自動(dòng)點(diǎn)火燃料即天然氣、甲烷、沼氣、液化氣、丙烷、丁烷、氫氣或乙醇添加到柴油燃料中。
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，氣體燃料的混合需要復(fù)雜的氣體供應(yīng)設(shè)施，該設(shè)施需要大量的組件和控制裝置并因此極其昂貴。除了 LPG/CNG儲(chǔ)罐、壓力調(diào)節(jié)器、各種截止閥和許多進(jìn)氣閥之外，尤其需要用于進(jìn)氣閥的具有適當(dāng)?shù)淖詈箅A段(final stage)的額外的且昂貴的控制
目.ο
[0006]DE102007022230A1公開(kāi)了用于控制具有雙燃料操作的自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的裝置及其操作方法。為此，提供了兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，其中一個(gè)第一單元控制第一自動(dòng)點(diǎn)火燃料的傳送。此外，該文件提供了第二單獨(dú)發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，該裝置提供相當(dāng)數(shù)量的選擇性的非自動(dòng)點(diǎn)火燃料至與給定負(fù)荷相匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)。在該文本中公開(kāi)的方法中，整體設(shè)定值是首先基于加速器的設(shè)置計(jì)算的，且該設(shè)定值被分為第一和第二部分設(shè)定值。第一部分設(shè)定值被發(fā)送到第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置，然后，該設(shè)備計(jì)算供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的第一自動(dòng)點(diǎn)火燃料的量。基于第二部分設(shè)定值，第二控制單元確定第二例如氣態(tài)的非自動(dòng)點(diǎn)火燃料的量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明背后的問(wèn)題是簡(jiǎn)化具有兩種不同燃料的自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的操作。
[0008]這個(gè)問(wèn)題是通過(guò)用根據(jù)專(zhuān)利權(quán)利要求1的方法步驟操作具有第一自動(dòng)點(diǎn)火燃料和第二非自動(dòng)點(diǎn)火燃料的自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的方法解決的。
[0009]此外，該問(wèn)題是通過(guò)用于具有第一自動(dòng)點(diǎn)火燃料和第二非自動(dòng)點(diǎn)火燃料的自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的操作的具有專(zhuān)利權(quán)利要求7的特征的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置解決的。
[0010]本發(fā)明的有利實(shí)施方案可以在從屬專(zhuān)利權(quán)利要求中發(fā)現(xiàn)。
[0011]該發(fā)明是以一種認(rèn)知為基礎(chǔ)的，該認(rèn)知是與至今已知的現(xiàn)有技術(shù)相比，自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的雙燃料操作可以被顯著簡(jiǎn)化，以便駕駛員對(duì)動(dòng)力單元中一定動(dòng)態(tài)水平的需求由控制回路服務(wù)，該控制回路獨(dú)立于燃料比率的控制或調(diào)節(jié)，以滿(mǎn)足廢氣排放法規(guī)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明，首先設(shè)定值變化是因?yàn)樾枰黾庸?yīng)給內(nèi)燃機(jī)的燃料的量的內(nèi)燃機(jī)的操作而獲得的。這種設(shè)定值變化可能源自于本發(fā)明的有利實(shí)施方案中的改變的加速器設(shè)置。因此，例如，如果駕駛員更有力的按下加速器，然后駕駛員期望來(lái)自“車(chē)輛”系統(tǒng)的快速反應(yīng)，這再一次將高需求寄予在了動(dòng)力單元?jiǎng)恿W(xué)上。
[0013]通過(guò)這樣做，人們發(fā)現(xiàn)設(shè)定值的變化最初引起了供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的第一燃料的量增加，其影響與設(shè)定值相關(guān)的實(shí)際值的調(diào)整的值的反應(yīng)。這樣做時(shí)，最初供應(yīng)的第二燃料的量保持不變。如果涉及的第一自動(dòng)點(diǎn)火燃料是柴油，存在與通過(guò)增加注入的柴油燃料的量的常規(guī)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況完全一樣的對(duì)設(shè)定值的變化的反應(yīng)。因此，這種調(diào)節(jié)任務(wù)甚至可以通過(guò)市售的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置來(lái)完成。在自動(dòng)點(diǎn)火燃料的比例提高且非自動(dòng)點(diǎn)火燃料比例最初保持相同的瞬間，廢氣排放值通常很可能會(huì)臨時(shí)惡化。然而，混合物仍然自動(dòng)點(diǎn)火。
[0014]繼這種方法步驟之后，進(jìn)行對(duì)待供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的第一和第二燃料的量的重新計(jì)算和控制，以便實(shí)際值繼續(xù)符合設(shè)定值，且與預(yù)先確定的量相比，第一燃料的量減少，但仍足以實(shí)現(xiàn)第一和第二燃料與空氣的混合物的自動(dòng)點(diǎn)火。因此，第一燃料對(duì)第二燃料的比值的重新計(jì)算發(fā)生的比實(shí)際值對(duì)設(shè)定值的調(diào)整更加緩慢。這是根據(jù)廢氣排放系數(shù)因素精確計(jì)量氣體體積流量的構(gòu)成的方式，其中，然而，必須允許一定的時(shí)間延遲，這是由于控制回路的較長(zhǎng)的時(shí)間常數(shù)，或者，分別地，較慢的控制系統(tǒng)。
[0015]在本發(fā)明的有利的實(shí)施方案中，方法步驟通過(guò)單發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置來(lái)執(zhí)行，以便可以為進(jìn)一步的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置節(jié)省相當(dāng)大的成本。
[0016]適合于執(zhí)行本發(fā)明的方法的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置包括用于內(nèi)燃機(jī)的操作的設(shè)定值的信號(hào)輸入部，作為設(shè)定值的函數(shù)調(diào)節(jié)供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的第一燃料的量的裝置，以及計(jì)算和控制待供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的第一和第二燃料的量的裝置，以便實(shí)際值符合設(shè)定值且第一燃料的量足夠大以實(shí)現(xiàn)第一和第二燃料與空氣的混合物的自動(dòng)點(diǎn)火。上述裝置可以形成為具有一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器和/或可編程邏輯模塊如與市售的內(nèi)存模塊相結(jié)合的FPGA或CPLD的邏輯電路。并且，ASIC的使用是可能的且被本發(fā)明輕而易舉地實(shí)現(xiàn)了。所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置尤其是由硬件編程配置，以便當(dāng)設(shè)定值變化需要增加待供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的燃料的量時(shí)，首先第一燃料的供應(yīng)量增加，且僅當(dāng)這結(jié)束時(shí)，關(guān)于第一和第二燃料的空氣-燃料混合物的新的分配要重新確定和調(diào)節(jié)，其中，第一燃料的量減少但仍足夠大以實(shí)現(xiàn)第一和第二燃料與空氣的混合物的自動(dòng)點(diǎn)火。
[0017]有利地，當(dāng)在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中柴油被用作第一燃料且汽油作為第二燃料時(shí)，氣體量可以通過(guò)設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管道中的氣體體積混合器尤其是文丘里混合器(venturi mixer)供應(yīng)，其中氣體體積混合器由氣體壓力調(diào)節(jié)器控制。這樣做時(shí)，在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，單發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置可以將壓力設(shè)定值發(fā)送至壓力調(diào)節(jié)器，所述值在發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中基于本發(fā)明的重新計(jì)算的氣體量而被確定。
[0018]在此，用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的市售發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的硬件，如果必要可以稍微修改，可以作為發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置使用。當(dāng)駕駛員按下加速器時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置首先接收與其相關(guān)的用于內(nèi)燃機(jī)的操作的設(shè)定值變化，并計(jì)算對(duì)應(yīng)于該設(shè)定值變化的燃料的量的增加。就像常規(guī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制目前僅通過(guò)增加注入的柴油燃料的量來(lái)滿(mǎn)足對(duì)更多動(dòng)力的需求。這與常規(guī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況產(chǎn)生同樣的作用和同樣的動(dòng)力。隨著相對(duì)高的時(shí)間常數(shù)，在相同的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中并行執(zhí)行新的計(jì)算結(jié)果，以確定從排放角度來(lái)看是理想的燃料成分。因此，稍微減少的動(dòng)力依照通過(guò)將氣體混合進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的氣源來(lái)代替柴油燃料的額外注入量至什么程度來(lái)作出決定。在本發(fā)明的有利的實(shí)施方案中，這個(gè)重新計(jì)算的結(jié)果是控制例如文丘里混合器的上述氣體壓力調(diào)節(jié)器的輸入值。
[0019]具有根據(jù)上述引證的本發(fā)明的實(shí)施方案中的一個(gè)且包括氣體體積混合器和相關(guān)的氣體壓力調(diào)節(jié)器的發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元可以特別簡(jiǎn)單的方式并入自動(dòng)點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的燃燒室部(sect1n)。為此，僅氣體體積混合器必須安裝在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣管道中，上述氣體體積混合器由氣體壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)。氣體壓力調(diào)節(jié)器優(yōu)選從發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的信號(hào)輸出部接收壓力設(shè)定值。在這種情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置優(yōu)選包括根據(jù)待供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)的第二燃料的量來(lái)確定壓力設(shè)定值的裝置。與其他需要操作柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的組件相比，因此所需要的全部?jī)H僅是具有額外的氣體壓力調(diào)節(jié)器的