本發(fā)明基于一種用于運行具有內燃機的車輛的方法。

背景技術：

從de3928611a1中例如已知一種具有將水噴射燃燒室中的內燃機。

技術實現(xiàn)要素：

發(fā)明優(yōu)勢

用于運行帶有內燃機的車輛的根據(jù)本發(fā)明的方法相應與此具有的優(yōu)點在于，在內燃機中（在其中，在第一運行模式中，僅燃料被加入到燃燒室中，并且在第二運行模式中，將燃料和水加入到燃燒室中），連續(xù)地求取兩個不同的運行模式的燃料消耗的差。此差然后被用于觸發(fā)在該車輛中的至少一個另外的過程。這樣能夠以匹配至相應的燃料消耗或消耗優(yōu)勢的方式而使用不同的運行策略。

通過優(yōu)選實施例和其它實施例的特征得到了另外的優(yōu)點和改進方案。通過從測量中推導出燃料消耗，會改善所述兩個運行模式的燃料消耗的差的確定的準確性。作為備選方案，自然也能夠計算兩個值，但是其中，測量是優(yōu)選的，因為它比計算更加準確。對于為求取該差所必需的計算能夠尤其考慮把使得冷卻的燃料加入到在所述內燃機的較大的熱加載的運行狀態(tài)中的燃燒室中的影響。在較大的熱加載的運行狀態(tài)中，尤其在帶有全負荷的較長的運行中，必要的是，噴入過剩的燃料，以便冷卻該馬達。由此，通過這種額外的燃料，在不帶有水噴射的運行中的燃料消耗相對于帶有水噴射的運行顯著提高。還能夠考慮基于水加入的所述內燃機的效率改善。通過借助于水加入的額外的冷卻，減小了爆震傾向，并且由此將點火角移動到改善效率的范圍中是可行的。同樣，在計算在兩個不同的運行模式之間的燃料消耗的差時，考慮此效果。通過考慮用于水的儲箱的填充程度，能夠實現(xiàn)有意義的運行策略。尤其，在儲箱的填充程度較小時，能夠觸發(fā)另外的過程。這點還能夠額外地依賴于用于燃料的儲箱的填充程度。如果用于水的儲箱的填充程度較小，則尤其能夠使得切換到第二運行模式中依賴于所述差的閾值。這具有的優(yōu)點在于，水噴射就僅還在這樣的運行區(qū)域中進行：在其中，所述差尤其高，也即，對于每個所噴射的水量，節(jié)省了尤其大量的燃料。還能夠實現(xiàn)對車輛的駕駛員的消息：再次填注水，其中，對于該駕駛員還額外地提供了信息：該駕駛員在過去通過所述水加入已經(jīng)節(jié)省了多少量的燃料。這點提高了駕駛員的積極性：再次填注用于水的儲箱。

附圖說明

圖示：

圖1至3是用于將燃料和水加入到內燃機的燃燒室中的系統(tǒng)的不同的構造方案，

圖4是差計算的概況視圖，

圖5是基于在熱學上必需的冷卻的差計算的具體情況，并且

圖6是內燃機的改善效率的冷卻的差計算的具體情況。

圖7是把所計算的燃料差用于控制所述內燃機的示意。

具體實施方式

在圖1中示意示出了帶有缸體10的內燃機。在該缸體10中通過活塞100定義了燃燒室101。給該缸體10或燃燒室101通過進料管11提供了用于燃燒的空氣，并且通過燃料噴射器13提供了用于在缸體10中燃燒的燃料。在此產(chǎn)生的廢氣通過排氣管12從所述缸體10導走。在這里，它指的是在圖1中僅示意展示的常見的汽油馬達或者柴油馬達。尤其，未示出另外的控制元件，例如空氣輸入閥和廢氣排出閥、用于影響通過所述進料管11的空氣流的器件（例如節(jié)氣門）、火花塞或者引火塞和常見的汽油馬達和柴油馬達的其它元件，因為它們對于本發(fā)明的理解不重要。此外，在圖1中示出了將水噴射到進料管11中的水噴射部。該水噴射部包括水儲箱2，該水儲箱通過連接線路5與電泵1相連。通過所述連接線路5能夠使得水從所述儲箱2中向著電泵1流動或由電泵1從所述儲箱中向外吸取。所述電泵1的側部（該側部經(jīng)過連接線路5與所述水儲箱2相連）在下文中稱為輸進部。此外，所述電泵1具有高壓輸出端，該高壓輸出端經(jīng)過所述連接線路5與水軌3相連。所述水軌3指的是蓄水器，該蓄水器能夠利用水由電泵填充并且利用壓力來加載。尤其，在噴射到所述進料管中時，壓力相對較低，從而所述水軌3也能夠構造為簡單的軟管或者構造為軟管分配器。所述水軌3然后經(jīng)過一個另外的連接線路5與水噴射器4相連，該水噴射器匯接到所述進料管11中。在儲箱2中的水由此經(jīng)過輸進部被提供給電泵1，并且在該泵1的高壓輸出端處、帶有經(jīng)提高的壓力可供使用。此水然后被暫存在水軌3中，直到它通過所述水噴射器4的相應的口部而噴射到所述進料管11中。

在所述水軌3處也能夠聯(lián)接多個水噴射器4，該水噴射器利用水來供應多個缸體10。這尤其在多缸馬達（正如它們當今在機動車中常見的那樣）中是這樣的構造方案：利用該構造方案使得每個缸體各自地能夠利用被協(xié)調至該缸體的水量來供應。

通過將水噴射到所述進料管11中，在所述缸體10的燃燒室101中，連同通過所述燃料噴射器13所噴射的燃料，產(chǎn)生空氣、燃料和水的混合物。通過在柴油馬達中的相應的點火（要么通過火花塞要么通過自行點火程序），于是在所述缸體10的燃燒室中實現(xiàn)了燃料-空氣混合物的燃燒。通過被包含在此空氣燃料混合物中的水，實現(xiàn)了在缸體10中的燃燒室101的有效的冷卻，從而降低燃燒溫度并且在汽油馬達的應用中減小爆震傾向。經(jīng)此，經(jīng)優(yōu)化的點火時刻是可能的，該點火時刻在積極方面作用到所述汽油馬達的效率或能耗上。在所述汽油馬達和柴油馬達中，也還能夠減小有害廢氣的產(chǎn)生。因此，將水加入到燃燒室中是一種措施，利用該措施能夠在積極方面影響在所述缸體10的燃燒室中的燃燒的品質。通過此措施，能夠在積極方面影響廢氣的品質以及缸體10的熱負荷、功率以及燃料需求。

在圖2中同樣示出了具有將水噴射到所述缸體10的燃燒室中的水噴射部的馬達。利用附圖標記10、11、12、13、1、2、3、4、5、100、101再次指代與在圖1中相同的對象。但是，不同于圖1，水噴射器4不會如此布置：即，它匯接在所述進料管11中，而是直接匯接在所述缸體10的燃燒室101中。相比于噴射到所述進料管中，將水直接噴射到所述缸體10的燃燒室中需要明顯更大的壓力。對于將水噴射到所述進料管11中，幾個少量的bar的水壓力是足夠的。因為噴射到所述缸體10的燃燒室中能夠此時進行：即當所述空氣輸入閥已經(jīng)向著所述進料管11的方向閉合并且所述缸體位于壓縮階段中時，則對于將水噴射到燃燒室中能夠需要顯著更大的高達200bar的數(shù)量級的壓力。因此，在所述水軌3中必須存儲帶有顯著更大的壓力的水以便實現(xiàn)直接噴射到所述缸體10的燃燒室中。對此，在電泵1的后方設置了高壓泵6。所述高壓泵6的輸進部經(jīng)過連接線路5與所述電泵1的高壓輸出端相連。所述高壓泵6的高壓輸出端經(jīng)過連接線路5與所述水軌3相連。從而建立了一種裝置，在其中，產(chǎn)生了足夠高的壓力，以便實現(xiàn)將水徑直直接地噴射到所述馬達的燃燒室中。

在圖3中示出了帶有水噴射系統(tǒng)的馬達的一個另外的形式。利用附圖標記1、2、3、4、5、10、11、12、13、100、101再次指代與在圖1中相同的對象。此外，在圖3中還示出了帶有燃料箱21的燃料供應系統(tǒng)，該燃料箱經(jīng)過連接線路5與前置泵22相連。

前置泵22經(jīng)過連接線路5與高壓泵6相連。高壓泵6然后經(jīng)過連接線路5與軌3相連。所述高壓泵6在這里具有兩個輸進接頭，其中，一個輸進接頭與電泵1（通過該電泵來泵送水）相連，并且高壓泵6的另一個輸進部與所述燃料預供送泵22相連。高壓泵6泵送兩種介質，并且在其高壓輸出端處提供了具有對于直接噴射到所述燃燒室中合適的壓力的所述兩種液體的乳濁液。因為燃料和水一般不會混合，則給水添加乳化劑，從而通過水和燃料的混合能夠導致構造燃料和水的乳濁液。這種乳濁液然后在軌3中以相應高的壓力進行存儲并且通過噴射器4直接噴射到所述缸體10的燃燒室101中。由此，通過所述噴射器4將燃料和水同時噴射到所述燃燒室101中。

具有水噴射的內燃機的另外的變體方案同樣可行并且通過在圖1-3中所示的馬達的變型得到。例如，燃料噴射到進料管中也能夠利用同樣將水噴射到進料管中要不然直接噴射到所述缸體中來進行。作為另外的變體方案，能夠使用燃料到進料管中以及缸體中的雙重的噴射。在多缸馬達中，對于水噴射，能夠僅設置單個的缸體、尤其較大的熱加載的缸體。

在圖4中，概況地，展示了用于計算在第一和第二運行模式中的燃料消耗的差的方法步驟。第一運行模式指的是這樣的運行模式：在其中，僅燃料加入到按照圖1至3的內燃機的燃燒室101中。第二運行模式指的是這樣的運行模式：在其中，燃料和水加入到所述內燃機的燃燒室101中。通過概念：水噴射和水加入來說明相同的內容，因為水加入一般地通過借助于閥進行的噴射來進行。通過將水連同燃料加入到燃燒室中，實現(xiàn)了在燃燒室101中的燃燒的冷卻。這種冷卻能夠一方面被需要用于防護內燃機免受過高的溫度（在熱學上所需的冷卻），要不然被用于在所述燃燒室中的燃燒過程的效率改善。

內燃機的防護尤其在較大的熱加載的運行階段、例如較長的滿負荷運行中是必要的。因此，在傳統(tǒng)的內燃機中，進行所謂的滿負荷加濃，也即，在所述燃燒室中的燃料空氣比在傳統(tǒng)的馬達中向著較大程度的燃料過剩移動，從而相比于通過所加入的空氣實際上能夠燃燒的燃料，更多的燃料位于所述燃燒室中。這種額外的燃料促成燃燒室的冷卻并且因此是用于減小在所述燃燒室中的燃燒溫度的合適的措施。如果取代所述附加量的燃料而在這些運行階段中噴射水，則能夠達到相同的冷卻效果，從而，正如在傳統(tǒng)的馬達中那樣，不再需要所需的滿負荷加濃。由此，在這些較大的熱加載的運行階段中，燃料的一部分能夠直接被水取代，而這點不會與內燃機的功率損失相聯(lián)系。由此，這種效果直接得到了燃料節(jié)省，因為取代所述燃料，將水加入到所述燃燒室中。

此外，將水加入到所述燃燒室中也在其它的在熱學上沒有如此大的熱加載的運行階段中促成了燃燒的冷卻并且與之相連地促成了所述熱力學的效率的提高。這種效果尤其表現(xiàn)在于，能夠更好地選擇所述燃燒的重心，因為尤其移動了邊界，該邊界通常必須通過在所述馬達中的爆震式的燃燒來考慮。通過將水加入到所述燃燒室101中，能夠由此選擇帶有經(jīng)改善的效率的最佳的點火角。因為從而提高了所述內燃機的效率，則也實現(xiàn)了燃料節(jié)省，因為利用較小的燃料量實現(xiàn)了所述內燃機的相同的輸出功率。

此時，概要地在圖4中展示了這兩個效果。在圖5中，展示了求取基于取代所述滿負荷加濃的所述消耗優(yōu)勢的具體情況，并且在圖6中展示了通過所述水噴射而進行的效率改善的具體情況。

在圖4中示意展示了求取在燃燒室中僅帶有燃料的第一運行模式和在燃燒室中帶有燃料和水的第二運行模式之間的燃料消耗的差。在第一工藝步驟401中，求取內燃機的運行參數(shù)，例如負荷、轉速和必要時求取燃料空氣比（拉姆達）。這些運行參數(shù)通過所述內燃機的實時的運行狀態(tài)和車輛的駕駛員的輸入來得到。這樣所求取的運行參數(shù)表現(xiàn)為對于后續(xù)的求取框402、403和405的輸入值。在框402中，在較大的熱加載的運行狀態(tài)（在其中，必須進行滿負荷加濃）期間，在額外將水加入到所述燃燒室中的前提條件下，計算所述燃料量。在所述工藝步驟403中，在所述運行狀態(tài)期間（在其中，必須進行滿負荷加濃），在沒有將水加入到所述燃燒室中的情況中，求取燃料質量。分別根據(jù)所述內燃機恰好位于哪個運行狀態(tài)中，則在所述框402和403中僅基于理論上的值來進行所述計算之一，而其它的計算框額外地還能夠以在所述內燃機處的實時的測量值為依據(jù)。這樣所確定的值然后被提供給后續(xù)的計算框404，該計算框形成了所述兩個燃料量的差，其中，此份額唯獨回引到所述滿負荷加濃的避免上。此外，在所述步驟405和后續(xù)步驟中，基于效率的改善實現(xiàn)了計算燃料差。由此，在步驟405中，推導出了等價的馬達負荷，也即通過將水加入到所述燃燒室中或者不將水加入到所述燃燒室中而進行的馬達負荷的改變。然后，在跟隨其后的步驟406中，形成了相對于實時的馬達負荷的差，并且在步驟407中，求取所述燃料量的通過馬達負荷的這種改變所實現(xiàn)的差。在后續(xù)的步驟408中，所述燃料質量的在步驟404和407中所求取的差被累加為所述燃料量的總差。步驟409跟隨所述步驟408，在該步驟409中，所述燃料量通過總計而轉化為單位時間的燃料量。在跟隨其后的步驟410中，從單位時間的這種燃料量中，能夠結合所駛過的路段來求取單位路段的燃料量或者單位燃料量的路段。從中于是能夠在后續(xù)的步驟411中求取在百分比中或者在每100km升中的燃料節(jié)省，要不然求取所述車輛的有效行程的改善。在所述步驟408至411中所求取的差中的每個差能夠被用于控制在所述車輛中的過程。

在圖5中還一次地示出了基于所需的滿負荷加濃的燃料量求取的差的具體情況，或者恰好示出了通過水噴射進行的滿負荷加濃的消失。在第一步驟501中，識別內燃機的運行點：在其中，需要滿負荷加濃。對此，求取運行點，例如負荷、轉速、馬達溫度、燃料品質、空氣密度和另外的參數(shù)，并且從而確定的是，所述內燃機的實時的運行點要求額外的冷卻。步驟504和步驟508跟隨所述步驟501，在該步驟504中，求取在帶有水加入時的燃料量，并且在該步驟508中，求取在沒有將水加入到所述燃燒室101的情況中的所述燃料量或所述燃料消耗。分別根據(jù)是否水噴射可行，則此求取途徑之一能夠純計算地進行，而其它的求取途徑能夠以實時的運行狀態(tài)和尤其所述內燃機的傳感器的測量值為依據(jù)。在步驟504中，在帶有水噴射時的單位時間燃料量從內燃機的運行參數(shù)中進行計算，并且從中在步驟505中進行計算單位路段的燃料量或者單位燃料量的路段。在步驟508中，實現(xiàn)了在不帶有水加入的運行中的單位時間燃料量的相同的計算，并且在步驟509中進行計算單位路段的燃料量或者單位燃料量的路段。這種值一般高于在步驟504或505中所求取的值。步驟504的和步驟508或505和509的結果在步驟510中從彼此得出，并且從而求取通過帶有水加入的運行的所述燃料量的差或者燃料節(jié)省。步驟510由此對應于圖4的步驟404。

在圖6中展示了基于通過水加入的效率改善的燃料節(jié)省的計算的具體情況。在步驟601中，對此，識別所述內燃機的運行點，在該運行點中，通過水噴射能夠進行效率改善。例如，在空轉運行中，沒有效率改善能夠通過水噴射來進行，因為在此運行中，需要燃料的特定的最小量，以便維持住燃燒并且因此不期望通過水噴射進行效率改善。當這樣的運行點（在其中，借助于將水加入到所述燃燒室101中能夠獲得效率改善）時，在所述步驟601上跟隨著下述的步驟：在步驟602至604中，實現(xiàn)了在帶有水噴射的運行中的求取，并且在步驟605至607中實現(xiàn)了在不帶有水加入的情況中的求取。在步驟602中，首先求取這樣的點火時刻：在該點火時刻處，通過在火花塞處的點火火花來啟動燃燒。然后，在所述點火時刻的這種求取上跟隨著在步驟603中求取點火角效率，然后從中在步驟604中對于這種帶有水加入的運行來計算經(jīng)建模的馬達力矩。在步驟605中實現(xiàn)了在不帶有水加入時的點火時刻的計算，在步驟606中實現(xiàn)了計算從中得到了點火角效率，并且在步驟607中從中計算對于不帶有水加入的運行的經(jīng)建模的馬達力矩。這些計算步驟602至604或605至607要么指的是完全的模型計算要么卻考慮了用于這些計算的內燃機的傳感器的實際的測量值。

如果考慮到了內燃機的所測量的傳感器值，則此求取被稱為“測量的”求取，并且如果所述計算僅基于建模，則此計算稱為“理論上的”求取。分別根據(jù)是否實現(xiàn)了帶有或不帶有水加入的運行，則就測量地求取或者純理論地建模這些計算的一個或者另一個分支。在步驟602至607中的所述求取的結果被使用作為用于所述計算框611的另外的求取的輸入值。在此，分別按照運行狀態(tài)，對于計算框611使用不同的輸入?yún)?shù)。在圖6中展示了這樣的狀態(tài)：這時帶有水噴射的運行是可行的。在該情況中，在帶有水加入時的經(jīng)建模的馬達力矩和在不帶有水噴射時的點火角效率用作用于框611的輸入值，所述馬達力矩已經(jīng)被在步驟604中求取，所述點火角效率已經(jīng)被在步驟606中求取。如果對于不帶有水噴射的運行應該實現(xiàn)相同的計算，則用于框611的輸入?yún)⒘繒莵碜钥?07的在不帶有水加入時的經(jīng)建模的馬達力矩和來自框603的在帶有水噴射時的點火角效率。在在圖6中所示的示例中，在框611中，通過在帶有水加入時的經(jīng)建模的馬達力矩與在不帶有水加入時的點火角效率的比較，計算了等價運行點，利用該等價運行點來達到等價的力矩。這種等價的馬達力矩然后在框612中被換算為等價的馬達負荷，該馬達負荷然后在步驟613中被求取到在帶有水加入時的馬達負荷和在步驟612中所求取的等價馬達負荷的差中。然后，所述馬達負荷的這種差在跟隨其后的步驟614中被換算為所述燃料質量的差。然后，相應地，在步驟615中將所述燃料質量的差換算為燃料節(jié)省，或在步驟616中換算為單位時間的消耗優(yōu)勢或者按百分比的消耗優(yōu)勢或者在每100km升中的消耗優(yōu)勢。在框616中已經(jīng)求取到的這種值由此對應于圖4的框407。由此，通過這種計算求取的是，基于內燃機的由于水噴射進行的經(jīng)改善的效率而得到了多少燃料節(jié)省。

在圖6中，還將內燃機的功率改善作為另外的計算來計算。對此，在帶有水加入時的馬達力矩（步驟604）和在不帶有水加入時的馬達力矩（步驟607）在步驟608中彼此比較。在步驟609中將所述馬達力矩的這種差換算為相應的功率差，然后這在后續(xù)的步驟610中作為功率差換算為千瓦或者實時功率的百分比。由此，用于通過水噴射進行的功率改善的值或用于基于缺少的水噴射進行的功率變差的值可供使用。能夠給帶有相應的內燃機的車輛的駕駛員如此地展示：用于水噴射的水儲箱的規(guī)律的填注得到了多少燃料節(jié)省或多少功率改善，或由于耽誤所述水噴射的水儲箱的填注而不會實現(xiàn)燃料消耗的多少提高或多少功率損失。能夠從而提高具有帶有可能水噴射的內燃機的車輛的駕駛員對于規(guī)律地填注所述水儲箱的積極性。

此時，在圖7中展示了把所計算的燃料差用于控制所述內燃機。在第一步驟701中，首先實現(xiàn)燃料量的差的讀取或燃料消耗的差的讀取或者在特定的時間段上總計的燃料差或所述燃料消耗的差的讀取。在所述步驟701上跟隨著步驟702，在該步驟702中，求取用于將水噴射到燃燒室101中的用于水的儲箱的儲箱液位和必要時額外地求取在所述車輛中的燃料箱的液位。在所述步驟702上然后跟隨著步驟703，在該步驟703中，這樣所求取的值被用于控制車輛，尤其用于觸發(fā)在車輛中的過程。

在所述步驟703中，尤其得到了在用于水噴射的用于水的儲箱中的余料較小時對于車輛的控制的優(yōu)點。如果用于水噴射的儲箱完全填充，則（每當帶有水噴射的運行可行和有意義時）也實現(xiàn)這種水噴射。如果該儲箱對于水噴射而言是空的，則不能夠實現(xiàn)水噴射，并且因此僅實現(xiàn)不帶有水噴射的運行。在這兩個情況中，進行計算所述差是僅為了告知駕駛員、尤其給該駕駛員展示：通過水噴射的可用性或者不可用性（基于用于水的儲箱是滿的或空的）得到了多少節(jié)省或者多少更多消耗。

尤其是當在用于水的儲箱中的余料大概不足以在水的下一次填注之前連續(xù)地實現(xiàn)帶有水噴射的運行時，得到了優(yōu)化。為了預言：是否在用于水的儲箱中的水量不再足以連續(xù)地實現(xiàn)所述帶有水噴射的運行，尤其考慮所述燃料箱的填充程度。通常期待的是，車輛的駕駛員同時實施所述燃料箱和水儲箱的填注，尤其是當在燃料箱中的過小的液位強迫他補充加料時。因為雖然在不帶有水噴射的情況中的機動車的運行是可能的，但并非不帶有燃料，認為的是，當燃料箱的補充填充也是必要的時，才進行用于水的儲箱的補充填充。如果基于所述燃料箱的填充程度而不期待所述水儲箱的填充狀態(tài)足以實現(xiàn)帶有水噴射的連續(xù)的運行，則應該達成的保護措施是，優(yōu)化水消耗。對此，例如能夠設置的是，水噴射就僅還在這樣的運行狀態(tài)中實現(xiàn)：在其中，通過所述水噴射所實現(xiàn)的燃料節(jié)省尤其大。對此，依賴于在用于水的儲箱中的水的剩余量，定義了用于燃料差的閾值，在該閾值中才實現(xiàn)了從不帶有水噴射的運行模式切換到帶有水噴射的運行模式中。由此，能夠實現(xiàn)這樣一種運行：其在水的剩余量較小的情況下依然還實現(xiàn)了燃料的盡可能小的消耗。

作為備選方案，也能夠實現(xiàn)這樣一種運行：其導致尤其干凈的廢氣。正如已經(jīng)對于圖5所實施的那樣，滿負荷加濃要求將額外的燃料噴射到燃燒室中，該燃料然后不被完全燃燒地輸出給周邊環(huán)境。因此，此廢氣被視為尤其有害，至少比這樣的廢氣更加有害：其是通過經(jīng)提高的消耗但是是在燃料的完全燃燒的情況中產(chǎn)生的。因此，在用于噴射的水儲箱中的剩余液位較小時，能夠設置的是，此噴射就僅還使用在這樣的運行狀態(tài)中：在其中，必須進行滿負荷加濃。能夠從而改善廢氣的品質。