背景技术
[0001] 利用吸气管喷射和
汽油喷射来运行内燃机实现了对用于优化的混合物形成的两个喷射类型的、相应的优点的使用，实现了由此产生的燃烧以及因此实现了燃料消耗的减少。尤其是在全负荷的情况下并且就内燃机的、上升的动
力而言，汽油直接喷射系统是更有利的，因为在这里例如出现了降低的
爆震倾向。尤其是在部分负荷范围中，吸气管喷射是更有利的，因为在燃烧时颗粒（尤其是
碳烟颗粒）的数目以及产生的碳氢化合物的量是更小的。
[0002] 混合物形成和燃烧的、另外的优化能够通过
水喷射来实现。在此，在内燃机的进气管道中，例如将蒸馏水喷射到燃烧空气中。原则上，也可能的是，经由为此所设置的喷射
阀将水直接喷射到
气缸中。所喷射的和
汽化的液体具有冷却效应并且减少了压缩功。此外，水喷射能够减少污染物排放、尤其是氮
氧化物的排放。
[0003] 如果将水喷入到了空气-进气管道中，则由汽化所必需的
能量产生了有效的
增压空气冷却并且由此实现了
发动机的内部冷却。通过燃烧气体的、较冷的并且因而较高的
密度实现了功率的提高。此外，就高的发动机负荷而言，较早地进行点火，因为较冷的燃料-水-空气-混合物不太倾向于爆震。就所增压的内燃机而言，特别有利地能够注意到水喷射的冷却效应。
[0004] 为了在全负荷时避免提前点火和爆震，燃料-空气-混合物被加浓（λ<1）。在此，使用燃料的汽化
焓，以便冷却
燃烧室并且降低燃烧
温度。同时，将
点火角向迟推移，这导致较晚的燃烧
重心并且因此也导致较差的效率。在全负荷时，因此能够特别有利地使用水喷射。
[0005] 就具有水喷射的系统而言的挑战之一是：冻结的
风险以及在低的外部温度时的功能失效的风险。因此，所使用的部件必须被设计为耐
冰压的，或者，在温度为零下时也能够持久地加热水供应系统。另一种可能性是，至少在停放车辆时排空水供应系统，这然而意味着巨大的、系统的额外花费。
发明内容
[0006] 本发明的任务是，至少为内燃机的、特定的运行范围实现水喷射，所述内燃机能够成本有利地被实现并且然而可靠地工作。
[0007] 所述任务由开头所提到类型的方法通过以下方式来解决：至少一个吸气管喷射阀既用于到吸入管中的水喷射也用于到吸入管中的燃料喷射（在下文中称为“吸气管喷射”）。因此，能够以不同的方式实现成本有利的和高效的水喷射。就已知的系统而言，在四缸发动机中需要十二个喷射阀，即四个水喷射阀和四个PFI-阀（吸气管喷射阀）和四个DI-阀（直接喷射阀），所述系统具有到进气通道中的、气缸单独的水喷射和气缸单独的PDI（吸气管喷射阀和汽油直接喷射的组合）。根据本发明，现在能够省去四个水喷射阀。
[0008] 一种实现的可能性设置了，使水供应以及燃料供应的低压回路连接。为此，例如能够将无回流的混合阀直接连接在低压储存器之前，所述低压储存器用于吸气管喷射阀。
[0009] 根据另一种可能的实施形式能够设置，取消混合阀。在这里，能够通过汽油
泵和水泵的压力调节来决定，是否应当经由吸气管喷射阀来计量水或者燃料。
[0010] 通过仅将一个吸气管喷射阀或者气缸进气阀既用于水喷射也用于燃料喷射的方式，能够通过更下面所描述的措施冲净在燃料系统、低压储存器和喷射阀中的水，使得不再存在冻结的危险。本发明既实现了将唯一的喷射阀用于多个气缸，也实现了喷射阀的使用，所述喷射阀被设置用于每个气缸并且既用于水喷射也用于燃料喷射。
[0011] 吸气管喷射（PFI）优选被用于内燃机的部分负荷范围中，因为在这里基于较长的混合物形成路径相对于直接喷射（DI）实现了混合物的更好的均匀化，这导致较少的颗粒形成。特别有利的是，至少在内燃机的全负荷范围中使用水喷射，因为在这里基于冷却效果能够减少爆震倾向并且因此能够进一步地将点火角设置在“早”的方向上。这导致，优化了燃烧重心。此外，在这些条件下，出于部件保护的目的，能够省去或者至少减少燃料混合物的加浓。总的上来说，在全负荷范围中运行内燃机时，这导致效率的上升和/或燃料消耗的下降。
[0012] 优选地，实现水在低压下到抽吸通道或者气缸进气通道中的喷射。在此，与在高压下到气缸或者燃烧室中的水喷射相比，得出关于成本/效益-比以及稳健性并且因此关于整个系统的可靠性的优点。
[0013] 总体上，根据本发明的系统能够成本有利地实现，因为省去了先前所设置的水喷射阀。此外，降低了结构空间需求。此外，能够实现防冻功能，因为能够以燃料来冲洗喷射阀。
[0014] 通过两个运行模式“水喷射”和“吸气管喷射”在内燃机的运行特性场中不必重叠或者仅略微重叠的方式，能够将吸气管阀或者气缸进气阀用于两种介质（汽油和水）。这能够借助所谓的3/2-方向阀或者混合阀例如直接在低压-储存器或者低压-分配器处被实现。由此，能够省去附加的、气缸单独的水喷射阀。
[0015] 在应用中能够使用3/2-方向阀，在所述应用中没有设置吸气管喷射和水喷射的重叠。例如，然后在运行模式中能够将3/2-方向阀设定为水喷射，使得100%的水经由吸气阀或者气缸进气阀被喷射，在所述运行模式中燃料仅通过汽油直接喷射来计量，即，例如在全负荷范围中。在部分负荷范围中，能够将3/2-方向阀设定为燃料供应，使得100%的燃料和0%的水经由吸气管阀或者气缸进气阀被喷射。
[0016] 对此替代地，在低压回路中能够完全省去混合阀或者切换阀。取而代之地，能够经由水泵和低压汽油泵的压力调节（优选地，与止回阀或者电操控的阀组合地）来调节，是否喷射水或者燃料。如果PFI-喷射器应当仅喷射水，则能够如此操控水泵和/或低压汽油泵，使得水压水平以足够的程度高于燃料压力水平，使得止回阀在燃料侧上关闭并且只有水被引导到PFI-系统中。
[0017] 反之，如果经由PFI-喷射器应当仅计量燃料，则如此操控水泵和/或低压汽油泵，使得水压水平以足够的程度低于燃料压力水平。在这种情况下，例如能够完全停用水泵。通过这种措施，关闭了在水侧上的止回阀，并且，只有燃料被引导到PFI-系统中。替代使用止回阀地，对应地能够使用所操控的
电动阀。
[0018] 在所谓的“拆分-运行”中能够使用混合阀，就所述拆分-运行而言燃料既经由吸气管喷射也经由直接喷射被计量，所述混合阀将燃料低压回路和水低压回路连接，使得经由吸气管阀或者气缸进气阀能够喷射水-燃料混合物，所述水-燃料混合物的混合比取决于混合阀的
位置以及水压和燃料压力。这具有这样的优点：也能够将水喷射使用在下述运行范围中，在所述运行范围中设置了吸气管喷射和直接喷射的重叠。然后，水喷射在拆分-运行中也是可能的。
[0019] 混合阀的控制能够由调节来补充，尤其是就不能够足够精确地调节的混合阀而言。为此，λ探测器的λ
信号能够被用作调节器
输入信号量。如果燃料份额高于预期，则识别出过浓的燃料-空气-混合物。在这种情况下，将混合阀再调节至更高的水份额。如果燃料份额低于预期，则朝向更低的水份额再调节混合阀。为了确保水和燃料不到达其他各个供应回路中，优选将止回阀连接在混合阀的输入端之前。
[0020] 有利地，将无回流的供应系统或者根据需求调节的供应系统使用在水和燃料的低压范围中，以便阻止燃料-水-混合物（乳化液）到达
燃料箱和/或水箱中以及相应的供应系统的、其他的部分中。
[0021] 尤其是就应用而言能够设置，在离开这个运行范围时如此调节可能存在的3/2-方向阀，使得经由吸气管喷射计量高达100%的燃料，使得通过随后的吸气管喷射来消耗来自低压储存器的、经由吸气管喷射阀的水，在所述应用中只在内燃机的全负荷范围中进行水喷射。如果没有设置混合阀和切换阀，则能够如上所述降低水压，使得只有燃料仍到达低压储存器中并且经由吸气管喷射阀来计量。
[0022] 如果在结束水喷射之后在拆分-运行“吸气阀喷射-直接喷射（DI-PFI-拆分运行）”中运行内燃机，则燃料份额能够被提高到100%，使得通过所提高的PFT-喷射量能够较快地从低压储存器中经由PFI-阀移除水，所述燃料份额经由吸气管喷射来计量。多长时间地需要这个用于从燃料低压储存器中排挤出水的措施（所谓的水-排空功能），能够利用
软件-模型来确定。这个软件-模型求得已经喷射出的燃料量和/或仍残留在低压储存器中的水量由于内燃机在全负荷（即，在高转矩和高转速）中的设置是不常见的，因为内燃机在其停止之前通常在部分负荷范围的方向上并且然后在空转转速的方向上通过运行范围，所述能够确保排空水，所述水在完成水喷射之后仍位于低压储存器中。然而，如果设置了开启/停止功能或者
滑行功能，能够出现：内燃机主动地由发动机控制装置切断，而不是首先确保已经从低压储存器中排空了所有的水。在这里，能够设置如此久地禁止开始-停止-运行，直到在低压储存器中的水已经完全由燃料替代。
[0023] 优选地，在计算PFI-阀的操控持续时间时考虑水-燃料-比，以便实现所需要的发动机转矩，所述水-燃料-比当前处于低压储存器中。例如，所选择的操控持续时间越长，则在水-燃料混合物中的水份额越大，以便示出所需要的、经由吸气管喷射待计量的燃料量。优选地，尤其是只要经由吸气管喷射仅喷射出水或者喷射出不足够的燃料量，则经由直接喷射来计量燃料量的、缺少的份额。由此，能够随时确保，能够计量最佳的或者必需的燃料量。
[0024] 优选地，在结束水喷射之后确定在燃料-水-混合物中的水含量，以便确定是否应当激活水-排空功能并且利用哪些参数来激活水-排空功能。为了确定水含量能够设置，首先仅经由直接喷射来计量燃料。在一状态下能够暂时地接通吸气管喷射，然而没有执行通常进行的、由此产生的拆分-运行的校正，在所述状态下λ被调节。根据λ-信号能够确定，是否通过这种措施进行加浓并且这种加浓的强度如何，所述λ-信号在这种运行模式期间被测量出。根据加浓的程度能够识别出，在燃料-水-混合物中的水份额和/或燃料份额的大小，所述水份额和/或燃料份额经由吸气管喷射来计量。一旦λ-值与吸气管喷射的、对应的加浓值相一致（这例如能够通过特性曲线或者特性曲线族来确定），则识别出状态“水排空”，所述吸气管喷射在无水喷射的情况下被执行。
[0025] 通过水-排空功能确保了，在停下内燃机时不再有水残留在低压储存器或者PFI-喷射阀中，所述水温度为零下时会冻结。能够由此省去昂贵的程序（例如，吸回或者泵抽吸回水，或者，单个部件的、其他昂贵的、耐冰压的设计）。
[0026] 在其功能中进一步得到改进的实施方式能够包括所谓的水-灌注功能，通过所述水-灌注功能确保了，尽可能迅速地提供水份额，所述水份额对于待执行的水喷射来说是必需的。如果就在全负荷的方向上的、突然的负荷跳跃而言在吸气管喷射系统的低压
存储器中存在过少的水份额或者仅存在燃料，则根据逐步增加的水份额仅能够相对慢地将点火角在最佳的、早的点火角的方向上移动，以便避免爆震效应。为了在这个过渡状态下一方面鉴于在点火角优先中的效率已经考虑到过少喷射出的水量，另一方为了确保不出现爆震，能够采取不同的措施。
[0027] 根据可能的实施方式，根据模型来进行预先控制，直到在低压-轨道中实现所希望的水份额或者所希望的水-燃料比。例如，由燃料管线和低压储存器的几何形状、3/2-方向阀的位置、已经喷射出的PFI-液体量、当前的PFI-喷射量和/或当前的燃料压力求得燃料量和其被水排挤的时刻，所述燃料量位于3/2-方向阀或者混合阀与PFI-喷射器之间。然后，在这个时刻上，点火角能够完全向“早”移动。
[0028] 对此替代地或者补充地，变化的、增加的水浓度能够逐步并且连续地被考虑到。
[0029] 另外的可能性设置了，根据爆震
传感器的信号来识别，在PFI-供应系统中是否已经存在足够的水量，因为随着水份额的上升爆震倾向下降。例如，能够设置，根据全负荷要求将点火角向前移动。如果爆震调节识别出内燃机的爆震，则在PFI-系统中仍存在过高的燃料份额，使得点火角（只有有必要）在这个过渡状态下被再次拉回。
[0030] 也能够设置，通过λ信号来识别，在PFI-供应系统中是否已经存在足够的量。如果内燃机例如在PDI-拆分-运行中被运行，其中，燃料混合物中的一部分经由直接喷射并且另一部分经由吸气管喷射来计量，则通过燃料量的、短暂的、跳跃式的升高能够借助λ信号识别出，是否发生了加浓并且这种加浓的强度如何，所述燃料量经由吸气管喷射来计量，其中，自然在控制/调节拆分-运行时没有考虑PFI-喷射量的、短暂的升高。根据如此检测出的λ信号能够识别出，在燃料-水-混合物中的水份额和/或燃料份额的大小，所述水份额和/或燃料份额经由吸气管喷射来计量。这与上述用于水排空功能的方法类似地进行，例如，通过合适的特性曲线和/或特性场或者其他的模型。这也能够气缸单独地（即在单个的气缸处并且如有必要交替地）进行。
[0031] 此外，能够设置，在水喷射开始时，例如根据全负荷-要求，在过渡状态下提高经由吸气管喷射计量的燃料的份额，并且，在这个过渡状态下减小经由直接喷射来计量的份额。由此，以水更快地填充PFI-供应系统，或者，燃料-水-混合物更迅速地在水的方向上移动，使得实现了点火角的、更快地前拉，这又导致在负荷交替时的、改善的动态。
[0032] 本发明的、另外的特征、应用可能性和优点由以下对
实施例的描述得出，参照
附图阐述所述实施例，其中，特征以单独的形式和在不同的组合中对于本发明来说都能够是重要的，而没有明确指出。附图示出：图1示出了内燃机的、简化的、示意性的视图，所述内燃机能够借助汽油直接喷射、吸气管喷射和水喷射被运行；
图2示出了具有用于冲净喷射阀的、可能的方法步骤的
流程图；
图3示出了具有一些方法步骤的流程图，所述方法步骤用于确定在低压储存器中的汽油-水-混合物中的水份额；
图4示出了具有方法步骤的流程图，所述方法步骤能够在水喷射开始时被执行，以便实现整个系统的、迅速的响应。
[0033] 在图1中，示意性地示出了车辆1，所述车辆包括内燃机2，所述内燃机用于运行车辆1。在车辆1中布置有控制装置3，所述控制装置实现了对内燃机2的控制和/或调节并且尤其是实现了对混合物形成的控制。内燃机2具有气缸4。至少一个直接喷射阀5配属于每个气缸。每个直接喷射阀5都经由信号管线6与控制装置3连接。
[0034] 直接喷射阀5经由高压储存器7（高压-轨道）与燃料高压泵8连接。燃料高压泵8经由数据管线9与控制装置3连接。
[0035] 此外，在图1中示出了燃料箱10，燃料低压泵11配属于所述燃料箱。燃料低压泵11经由数据管线2与控制装置3连接。
[0036] 燃料经由燃料低压管线13到达燃料高压泵8，所述燃料由燃料低压泵11从燃料箱10中输送出，所述燃料高压泵产生汽油直接喷射所必需的压力。在图1中所示出的实施例中，燃料低压泵11此外提供了吸气管喷射所必需的压力。在此，燃料经由燃料低压管线13和阀14到达燃料低压储存器15（燃料低压-轨道），所述阀能够被构造为3/2-方向阀或者混合阀。燃料低压储存器15与吸气管喷射阀16（PFI-阀）连接。
[0037] 此外，在图1中示出了水喷射系统，所述水喷射系统包括水箱17和电动水泵18，所述电动水泵经由管线19与阀14连接。电动水泵18和阀14经由数据管线20和21与控制装置3连接。此外，在图1中所示出的实施方式包括止回阀29和30，所述止回阀被布置在水低压回路中和燃料低压回路中。
[0038] 控制装置3具有处理器22和储存器元件23。在储存器元件23中例如存储有
计算机程序24，所述计算机程序被编程用于执行根据本发明的方法。然后，根据本发明的方法借助控制装置3来执行，当计算机程序24在处理器22上运行时。
[0039] 内燃机2与排气管道25连接，所述排气管道包括废气催化器26和λ探测器27。此外，爆震传感器28配属于内燃机2。
[0040] 在图2中示出了流程图，所述流程图包括方法步骤，所述方法步骤在完成用于进一步运行内燃机的水喷射之后考虑位于燃料低压储存器15中的水份额。
[0041] 在步骤100中，结束水喷射。这例如能够是这种情况，当前的功率要求离开全负荷范围。在步骤101中，冲净仍位于燃料低压储存器15中的水份额。为此，如此调节阀14，使得经由吸气管喷射计量高达100%的燃料。由此，特别快地消耗了仍位于吸气管喷射系统中的水。如果车辆在DI-PFI-拆分-运行中，则吸气管喷射（PFI）的份额能够被调整至100%。对此替代地，就下述系统而言能够通过对电动水泵18的、合适的操控来降低水压，使得仅进行到低压储存器中的燃料输送，在所述系统中不存在阀14（即，不存在混合阀和切换阀）。
[0042] 为了求得水-排空功能应当激活多久，在步骤102中确
定位于低压储存器中的水份额。这优选在使用软件-模型的情况下完成。这个软件-模型计算燃料量并且由此求得水量，所述燃料量已经被喷射出，所述水量仍位于低压储存器中。
[0043] 在步骤103中，在考虑仍位于低压储存器中的水量的情况下运行内燃机。
[0044] 在步骤104中检查，在低压储存器中是否有水。如果是这种情况，则进一步如此运行内燃机，使得实现了尽可能迅速的冲净并且在运行内燃机时考虑水份额。如果不再有水在燃料低压储存器中或者水份额低于特定的、最小
阈值，则在步骤105中返回内燃机的正常运行。
[0045] 在图3中示出了方法步骤，所述方法步骤实现了确定在燃料-水-混合物中的水份额，例如以便确定在低压储存器中的水份额（在图2中的步骤103）或者以便执行对整个系统的诊断。
[0046] 所述方法在步骤110中开始，在所述步骤中应当确定水份额。在步骤111中，仅经由直接喷射来运行内燃机。在步骤112中，暂时地接通吸气管喷射，然而没有校正燃料计量，如这否则在DI-PFI-拆分运行中的情况。替代地，在步骤113中λ信号由λ探测器27检测并且评估。首先，评估示出：通过短暂地接通吸气管喷射是否发生加浓或者加浓的强度如何。然后，通过加浓的程度能够确定在燃料-水-混合物中的水份额和/或燃料份额，所述水份额和/或燃料份额已经经由吸气管直接喷射计量出。这种评估在步骤114中进行。在这里，例如能够无先前的水喷射地执行λ值与吸气管喷射的、对应的加浓值的比较。如果所测量的λ值与这个加浓值相一致，则在步骤115中所求得的水份额被确定为“零”并且系统的状态被识别为“水排空”。
[0047] 图4示出了方法步骤，所述方法步骤能够在执行“水-灌注功能”时被实施，就所述水-灌注功能而言水当尽可能迅速地排挤出在燃料低压储存器15中的燃料，所述燃料在燃料供应系统中。
[0048] 原则上，在通过在全负荷的方向上以及至更小的水份额或者状态的负荷跳跃来激活水喷射时，仅根据逐步增加的水份额能够在“早”的方向上将点火角移动至对于其运行而言最佳的点火角，因为否则会出现爆震效应，在所述状态下只有燃料位于低压储存器中。在这个过渡状态下，一方面为了鉴于在点火角优先中的效率已经考虑到过少喷射出的水量，另一方为了确保不出现爆震，能够采取不同的措施或者其组合。参照在图4中所示出的流程图，阐述了这种功能性的、不同的实施和改型方案。
[0049] 在步骤120中，激活了水-灌注功能。根据可能的实施方式，在步骤121中确定出在燃料低压系统中的、当前的水份额。这例如能够通过由爆震传感器28评估爆震信号来完成。对此替代地和/或补充地，在步骤121中，能够从模型中确定出或者在计量燃料时能够逐步连续地考虑到变化的、增加的水份额。对此替代地和/或补充地，在步骤122、123和124中，能够执行诊断，以便确定在吸气管供应系统中是否已经有足够的水。例如，经由对λ信号的评估，能够确定水量，所述水量位于低压储存器15中。为此，在步骤122中，短暂地提高经由吸气管喷射所计量的燃料量。在步骤123中，参照λ信号求得加浓的程度。在步骤124中，从加浓的程度中推断出水份额，所述水份额位于低压储存器15中。这类似于在图3中所描写的诊断程序地进行。
[0050] 根据可能的实施方式，在步骤121中，已经提高了经由吸气管喷射所计量的燃料的份额，以便尽可能迅速地提高水份额，所述水份额经由吸气管喷射来计量。现在，能够设置，在步骤125中检查，水份额是否达到了最大值。如果是这种情况，则在步骤126中将点火角设定为在“早”上的点火角，所述在“早”上的点火角被设置用于所喷射的水的、最佳的量。根据另外的、可能的实施方式，根据在低压储存器中的、当前的水-燃料比或者在低压储存器中的、水份额的升高，依次地将点火角向“早”拉动：通过在图4中所描述的方法能够实现，能够尽可能迅速地利用补充的水喷射的、最大的优点，尤其是在全负荷下运行时，因为：一方面根据激活的水喷射以水迅速并且受控地灌注低压储存器是可能的，并且，另一方面在向“早”调整点火角时考虑到以水延迟地灌注低压储存器。
