用于对具有带有多个气缸组的内燃机的马达系统进行气缸组同等调节的方法和装置与流程

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1.本发明涉及具有多个气缸组的内燃机并且尤其涉及气缸组同等调节的措施，以用于对不同的气缸组的气缸中的不同的燃烧情况进行补偿。

背景技术：

2.常见的是，在具有一个以上的气缸的内燃机运行时如此给所述气缸供给燃料，从而以预先给定的空气燃料比来运行所述气缸。由于大量的影响因素，在进行纯粹经预控制的燃料配给时在燃烧室中可能出现混合物形成，所述混合物形成具有与预先给定的空气燃料比有偏差的空气燃料比。因此，借助于废气排出部中的λ探测器通常设置了λ调节，所述λ调节通过燃料配给根据用废气系统中的λ探测器所测量的λ值进行的校正来将空气燃料比调整成所期望的空气燃料比。
3.对于具有一个以上的气缸的内燃机来说，存在着将气缸布置在多个气缸组上的可行方案。在此，出于成本原因而有利的是，将所述气缸组的排气系汇合成共同的废气排出部，以便用一个共同的废气后处理装置对燃烧废气进行净化。
4.常见的是，以相同的空气燃料比来运行所述气缸组并且在λ探测器的λ值的基础上实施λ调节，所述λ探测器布置在将来自气缸组的排气系汇合之后的废气排出部中。

技术实现要素：

5.按照本发明，提供一种按照权利要求1所述的、运行具有多个气缸组的内燃机的方法，以用于对气缸组进行气缸组同等调节，以及提供按照并列权利要求所述的一种装置和一种具有内燃机的马达系统。
6.另外的设计方案在从属权利要求中得到说明。
7.按照第一方面，提供了一种用于运行具有内燃机的马达系统的方法，所述内燃机具有多个气缸组中的气缸，能够分别单独地给所述气缸组输送燃料量并且所述气缸组的燃烧废气通过相应的排气系经由废气汇合部被排出到共同的废气排出部中，所述方法具有以下步骤：
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在所述燃烧废气的借助于所述废气排出部中的总废气-λ探测器得到的总废气-λ值的基础上，借助于λ调节来确定用于气缸组中的每个气缸组的气缸的有待喷射的燃料量；
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根据在配属于气缸组的排气系中的每个排气系中的燃烧废气的至少一个排气系-λ值来实施同等调节，以便对所述气缸组中的不同的空气燃料比进行补偿，其中，为气缸组中的每个气缸组提供补偿参量，用该补偿参量来加载用于所述气缸组的相应的有待喷射的燃料量。
8.对于具有内燃机的马达系统来说（所述内燃机的气缸在多个气缸组中运行），所述排气系能够被汇合成共同的废气排出部，以便在共同的废气后处理装置中处理燃烧废气。
在废气汇合部之后，通常布置用于对空气燃料比进行测量的λ探测器，从而所述空气燃料比借助于传统的λ调节平均地在多个气缸组的范围内具有所争取达到的目标值。
9.为了避免所述废气排出系统中的组件的以及尤其所述废气后处理装置的损坏或者不期望的热老化，通常设置了以下措施，所述措施为了降低温度的目的而改变内燃机的运行策略，尤其其方式是：短时间地通过提高燃料量和降低效率（例如通过点火角滞后调整）来改变有待设定的空气燃料比。但是，这对废气排放和燃料消耗有着负面的影响。
10.但是，在气缸组之间存在不平衡的情况下，由于未燃烧的燃烧废气的燃烧可能在废气后处理装置中出现不期望的放热反应，由此在所述废气后处理装置中引起加重的热量产生。
11.通过基于转速的气缸同等调节无法对与气缸组相关的空气燃料比的所存在的不平衡进行补偿，因为所述基于转速的气缸同等调节的作用原理虽然用于改进内燃机的运行不平稳性，但是并不是以对用于气缸组的各个气缸的空气燃料比的调节进行明显优化为目标。与此相对应，在这种校正的情况下，针对每个气缸组的空气燃料比的不平衡偶尔甚至可能加重。
12.基于λ值的气缸组同等调节的前提是，存在总废气的空气燃料比和至少一个气缸组个性化的排气系的空气燃料比。由此，能够在具有用于测量总废气-λ值的总废气-λ探测器的马达系统中并且根据每个排气系的排气系-λ探测器或者根据总废气-λ探测器以及仅一个排气系个性化的λ探测器来运行所述气缸组同等调节。
13.按照上述方法，设置了气缸组同等调节，该气缸组同等调节包括λ调节，以便按照预先给定的空气燃料比通过对于有待喷射的燃料量的校正来设定相应的气缸组的气缸的空气燃料比。所述同等调节为此利用在废气汇合部之后的总废气-λ探测器的总废气-λ值。此外，在补偿参量的基础上校正有待喷射的燃料量，所述补偿参量由同等调节来得出。所述同等调节对各个排气系的气缸组个性化的λ值之间的差别进行调整，其方式是：提供补偿参量，所述补偿参量校正用于气缸组的有待喷射的燃料量。
14.这防止不同的气缸组的气缸的空气燃料比的彼此离散，从而能够完全或者部分地放弃废气系统中的和尤其废气后处理装置中的提高消耗及提高排放的构件保护措施。这在用于进行构件保护的、排放有害的措施不被允许的市场中能够实现使用具有带有废气汇合部的内燃机的马达系统并且由此与没有废气汇合部的多气缸组系统相比降低了结构上的开销。
15.此外，能够以相乘的方式给用于相应的气缸组的有待喷射的燃料量加载相应的补偿参量。
16.特别地，能够以总和2来得到用于两个气缸组的所述补偿参量，以便对所述气缸组中的不同的空气燃料比的无中值的（mittelwertfreie）且相反的补偿进行补偿。
17.所述同等调节于是能够提供相应的补偿参量，该补偿参量为了补偿与气缸组相关的空气燃料比中的差别而如此改变各个气缸组的气缸的有待喷射的燃料量，从而能够分别相反地改变有关的气缸组的气缸的有待喷射的燃料量。由此，能够对与气缸组相关的空气燃料比的偏差进行补偿，从而朝彼此对所述气缸组个性化的燃料比进行校正。
18.能够规定，所述同等调节相应于尤其具有史密斯-预测器-结构的imc调节或pid调节。
19.按照一种实施方式，所述同等调节能够调节到相应的气缸组的排气系中的排气系-λ值之间的差别上，其中，尤其为了查明所述排气系-λ值之间的差别而借助于延迟元件来考虑燃烧废气到废气排出部中的总废气-λ探测器的不同的传输时间。
20.在一种作为替代方案的实施方式中，所述同等调节能够调节到所述排气系之一中的至少一个排气系-λ值与总废气-λ值之间的差别上。
21.按照另一方面，提供了一种用于运行具有内燃机的马达系统的装置，所述内燃机具有多个气缸组中的气缸，能够分别单独地给所述气缸组输送燃料量并且所述气缸组的燃烧废气通过相应的排气系经由废气汇合部被排出到共同的废气排出部中，其中，所述装置被构造用于：
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在所述燃烧废气的借助于所述废气排出部中的总废气-λ探测器得到的总废气-λ值的基础上，借助于λ调节来确定用于气缸组中的每个气缸组的气缸的有待喷射的燃料量；
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根据在配属于气缸组的排气系中的每个排气系中的燃烧废气的排气系-λ值来实施同等调节，以便对所述气缸组中的不同的空气燃料比进行补偿，其中，为气缸组中的每个气缸组提供补偿参量，用该补偿参量来加载用于所述气缸组的相应的有待喷射的燃料量。
附图说明
22.下面借助于附图对实施方式进行更详细地解释。其中：图1示出了具有带有两个气缸组的内燃机的马达系统的示意图；并且图2示出了用于图1的马达系统的λ调节和上级的同等调节的示意性的方框图。
具体实施方式
23.图1示出了具有内燃机2的马达系统1的示意图。所述内燃机2具有一定数量的气缸3，所述气缸布置在两个气缸组、也就是第一气缸组21和第二气缸组22中。通过进气系统5向气缸组21、22中的每个气缸组输送新鲜空气。所示出的实施方式描绘性地示出了具有共同的空气供应部的马达系统1，但是也能够存在通往气缸3中的分开的空气供应部。
24.能够分开地给气缸组21、22中的每个气缸组的气缸3配量燃料。为此，在所述进气系统5的进气管区段、也就是第一进气管区段51和第二进气管区段52中为所述气缸组21、22布置了相应的喷射阀61、62，所述喷射阀能够通过控制单元10来操控，以用于喷射预先给定的燃料量。所描述的实施方式涉及一种具有进气管喷射机构的马达系统1。但是，以下方法的运用能够容易地转换到具有其他的混合物形成方式的马达系统上。
25.所述内燃机2在运行中通过各个气缸3的排出口将燃烧废气排出到相应的排气系71、72中，所述排气系通过废气汇合部8被汇合成废气排出部9。在所述废气排出部9中设置了废气后处理装置11，以用于对来自两个气缸组21、22的燃烧废气进行后处理。在所述排气系71、72中分别设置了排气系-λ探测器12a、12b，其用于借助于针对相应的气缸组21、22的燃烧废气的氧气及碳氢化合物含量来检测各个排气系21（排气系-λ值）、22中的空气燃料比。
26.此外，在所述废气排出部9中布置了总废气-λ探测器14，以便查明来自两个气缸组
21、22的所混合的燃烧废气的所产生的总废气-λ值。
27.在一种作为替代方案的实施方式中，能够取消所述排气系-λ探测器中的一个排气系-λ探测器并且从所述总废气-λ值与所测量的排气系-λ值之间的差别中查明所产生的排气系-λ值。此外，能够为所述同等调节的调节差直接使用所测量的总废气-λ值与余下的排气系-λ探测器的所测量的排气系-λ值之间的差别。
28.所述控制单元10驱动内燃机2，以用于以本身已知的方式来提供马达力矩。在此，在总废气-λ探测器14的基础上按照传统的λ调节来对有待喷射的燃料量进行校正，所述有待喷射的燃料量按照预控制尤其根据有待提供的马达力矩被分配给各个气缸组21、22。
29.尽管如此，仍可能在所述各个气缸组21、22中出现空气燃料比的偏差。这些偏差能够至少部分地得到补偿，使得一个排气系21、22中的燃料过剩和另一个排气系22、21中的氧气过剩在废气汇合部之后可能导致废气排出部中或者废气后处理装置11中的放热反应。所述各个气缸组21、22中的空气燃料比的偏差不能通过所述总废气-λ探测器14来确定。
30.为了避免所述各个气缸组21、22的气缸3的空气燃料比的彼此离散，在所述控制单元10中实现了同等调节，所述同等调节的使用例如借助于图2的方框图来示出。
31.所述调节结构具有传统的λ调节，所述λ调节在所述总废气-λ探测器14的总废气-λ值λ
ges
上执行。所述调节具有调节功能c
lr
，该调节功能在λ调节块101中执行。作为λ调节的结果而提供校正参量φ。所述校正参量φ相应于用于对所述气缸组21、22的气缸3中的空气燃料比进行调节的调节干预。所述校正参量φ尤其能够实现对经预控制的燃料量的校正，所述经预控制的燃料量从燃料的预控制量中产生，所述燃料的预控制量则根据预先给定的马达力矩来查明。作为替代方案，也能够通过所述校正参量φ来对空气量进行校正。
32.所述校正参量φ分别输送给用于第一气缸组21的第一燃料量-计算块102和用于第二气缸组22的第二燃料量-计算块103，以便在那里根据所述校正参量φ来计算有待喷射的燃料量m
inj,b1
、m
inj,b2
。所述有待喷射的燃料量用于以相应的方式来操控用于各个气缸组21、22的喷射阀61、62。
33.为了避免所述各个气缸组21、22的空气燃料比的彼此离散，设置了具有调节功能c
zbg
（s）的上级的同等调节104，所述调节功能对所述排气系-λ值、也就是第一排气系-λ值λ
s0b1
和第二排气系-λ值λ
s0b2
的偏差进行测评。在偏差块105中查明所述排气系-λ值λ
s0b1
、λ
s0b2
之间的这种偏差。所述偏差块105例如作为差或者一般来说作为函数δλ=f(λ
s0b1
、λ
s0b2
)来查明所述第一排气系-λ值λ
s0b1
与第二排气系-λ值λ
s0b2
的偏差的说明并且将所述关于偏差的说明输送给调节偏差块106，在该调节偏差块中查明相对于λ值差预先规定值δλ
soll
的差并且将这个差输送给所述同等调节104，这个差通常相应于0。
34.作为替代方案，能够在这里在所述偏差块105中作为所述同等调节的调节差直接使用所测量的总废气-λ值与所述排气系-λ探测器12a、12b中的一个排气系-λ探测器的或者余下的排气系-λ探测器的所测量的排气系-λ值之间的差别。而后，所述λ值差预先规定值能够相应于δλ
soll
/2。
35.为了考虑来自所述排气系71、72的燃烧废气的不同的传输时间，能够将所述排气系-λ值中的一个排气系-λ值、在本实施例中也就是所述第一排气系-λ值在延迟元件107中进行延迟。这用于对排出阀与总废气-λ探测器14之间的不同的气流长度进行补偿。
36.所述同等调节块的同等调节例如能够作为必要时具有额外的史密斯-预测器-结
构的imc调节或者pid调节来执行。
37.作为同等调节的结果，作为调节量得到被输送给用于第一气缸组21的第一燃料量-计算块102的补偿参量α1和被输送给第二燃料量-计算块103的第二补偿参量α2。
38.如果将所述补偿参量用作校正因数，那么能够以相乘的方式给所述补偿参量加载经校正的经预控制的燃料量。在此，应该如此适配所述第一和第二补偿参量α1、α2，使得这些补偿参量以彼此相反的方式引起对所述第一和第二有待喷射的燃料量的相应的校正。这例如能够通过下述方式来实现，即：将所述第一和第二补偿参量的总和保持为2。
39.以这种方式，能够以不同的方式对用于各个气缸组21、22的有待喷射的燃料量进行校正。所述校正彼此相反地且无中值地进行，使得所述λ调节尽可能不受所述校正的影响。
40.为了在运行点变换或者重新进行马达起动时更快速地对关于空气燃料比的气缸组-不同性进行补偿，例如能够根据运行点将所产生的调节干预保存在查阅表中，以便能够根据运行点来采取相应的补偿参量。
41.代替调节也能够使用其他迭代的计算准则、如例如平滑的中值形成来查明补偿参量。

技术特征：

1.用于运行具有内燃机（2）的马达系统（1）的方法，所述内燃机具有多个气缸组（21、22）中的气缸（3），能够分别单独地给所述气缸组输送燃料量并且所述气缸组的燃烧废气通过相应的排气系（71、72）经由废气汇合部（8）被排出到共同的废气排出部（9）中，所述方法具有以下步骤：
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在所述燃烧废气的借助于所述废气排出部（9）中的总废气-λ探测器（14）得到的总废气-λ值（λ
ges
）的基础上，借助于λ调节来确定用于所述气缸组（21、22）中的每个气缸组的气缸（3）的有待喷射的燃料量；
‑ꢀ
根据在配属于所述气缸组（21、22）的排气系（71、72）中的每个排气系中的燃烧废气的至少一个排气系-λ值（λ
s0b1
、λ
s0b2
）来实施同等调节，以便对所述气缸组（21、22）中的不同的空气燃料比进行补偿，其中，为所述气缸组（21、22）中的每个气缸组提供补偿参量（α1、α2），用所述补偿参量来加载用于所述气缸组（21、22）的相应的有待喷射的燃料量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，以相乘的方式给用于各个气缸组（21、22）的有待喷射的燃料量加载相应的补偿参量（α1、α2）。3.根据权利要求2所述的方法，其中，以总和2来得到用于两个气缸组（21、22）的所述补偿参量（α1、α2），以便对所述气缸组（21、22）中的不同的空气燃料比的无中值的且相反的补偿进行补偿。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述同等调节相应于尤其具有史密斯-预测器-结构的imc-调节或者pid调节。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述同等调节调节到各个气缸组（21、22）的排气系（71、72）中的排气系-λ值（λ
s0b1
、λ
s0b2
）之间的差别上，其中，尤其为了查明所述排气系-λ值（λ
s0b1
、λ
s0b2
）之间的差别而借助于延迟元件（107）来考虑燃烧废气的到废气排出部中的总废气-λ探测器（14）的不同的传输时间。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，用于排气系的至少一个排气系-λ值（λ
s0b1
、λ
s0b2
）中的一个排气系-λ值基于下述λ值与所述总废气-λ值（λges）之间的差别来进行计算，所述λ值由其中一个或者剩余的排气系的用相应的λ探测器测量的至少一个排气系-λ值（λ
s0b1
、λ
s0b2
）来得到。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述同等调节调节到所述排气系（71、72）之一中的至少一个排气系-λ值（λ
s0b1
、λ
s0b2
）之一与所述总废气-λ值（λ
ges
）之间的差别上。8.用于运行具有内燃机（2）的马达系统（1）的装置，所述内燃机具有多个气缸组（21、22）中的气缸（3），能够分别单独地给所述气缸组输送燃料量并且所述气缸组的燃烧废气通过相应的排气系（71、72）经由废气汇合部（8）被排出到共同的废气排出部（9）中，其中，所述装置被构造用于：
‑ꢀ
在所述燃烧废气的借助于所述废气排出部（9）中的总废气-λ探测器（14）得到的总废气-λ值（λ
ges
）的基础上，借助于λ调节来确定用于所述气缸组（21、22）中的每个气缸组的气缸（3）的有待喷射的燃料量；
‑ꢀ
根据在配属于所述气缸组（21、22）的排气系（71、72）中的每个排气系中的燃烧废气的排气系-λ值（λ
s0b1
、λ
s0b2
）来实施同等调节，以便对所述气缸组（21、22）中的不同的空气燃料比进行补偿，其中，为所述气缸组（21、22）中的每个气缸组提供补偿参量（α1），用所述补
偿参量来加载用于所述气缸组（21、22）的相应的有待喷射的燃料量。9.包括指令的计算机程序产品，在通过至少一个数据处理装置执行程序时，所述指令促使所述数据处理装置执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。10.包括指令的机器可读的存储介质，在通过至少一个数据处理装置执行程序时，所述指令促使所述数据处理装置执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

技术总结

本发明涉及一种用于运行具有内燃机的马达系统的方法，该内燃机具有多个气缸组中的气缸，能够分别单独地给气缸组输送燃料量并且气缸组的燃烧废气通过相应的排气系经由废气汇合部排出到共同的废气排出部中，该方法具有以下步骤：在燃烧废气的借助于废气排出部中的总废气-λ探测器得到的总废气-λ值的基础上，借助于λ调节来确定用于气缸组中的每个气缸组的气缸的有待喷射的燃料量；根据在配属于气缸组的排气系中的每个排气系中的燃烧废气的至少一个排气系-λ值来实施同等调节，以便对气缸组中的不同的空气燃料比进行补偿，其中，为气缸组中的每个气缸组提供补偿参量，用该补偿参量来加载用于气缸组的相应的有待喷射的燃料量。料量。料量。