CN106164447B - 用于运行内燃发动机的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于运行具有变化的转速的内燃发动机的方法，所述内燃发动机具有至少一个缸，其中内燃发动机具有用于影响缸的充填的不同的调节设备，即至少一个外围的调节设备和至少一个缸附近的调节设备，该方法提出：在转速变化的情况下以不同作用的方式调节不同的调节设备。

Description

用于运行内燃发动机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行具有至少一个缸和可变的气门传动装置的内燃发动机的方法，所述内燃发动机尤其构成为往复式活塞机，其中所述内燃发动机的转速能够暂时降低到低于怠速转速。

背景技术

从EP 2 591 215 B1中已知一种机动车凸轮轴调节设备，借助所述机动车凸轮轴调节设备能够改变凸轮轴的相位或者能够将凸轮轴的相位调节到暂时恒定的相位。在发动机启动运行模式中，借助于凸轮轴调节设备调节阀开启角范围，所述阀开启角范围小于几何上的正常开启角范围。通过凸轮轴调节器的显示动态的特性，应可行的是：将阀开启角范围降低到如下数值，所述数值从正常开启角范围和接近凸轮轴调节范围的差中得出。根据EP 2 591 215 B1，随着达到怠速转速，提出切换到正常运行模式中，在所述正常运行模式中调节凸轮轴的恒定的相位。

例如从JP 2011-094581A中已知在关停内燃机的情况下凸轮轴调节器的运行模式。

发明内容

本发明所基于的目的是，提供一种具有可变的控制时间的内燃发动机的运行方法，所述运行方法尤其是在具有启停系统的车辆中尤其适合于低于怠速转速的运行阶段。

根据本发明，所述目的通过一种用于运行具有至少一个缸和可调节的气门传动装置的内燃发动机的方法来实现，以及通过一种用于内燃发动机的控制单元来实现，所述控制单元构成为用于执行所述方法。

所述方法使用在内燃发动机的运行阶段中，在所述运行阶段中，内燃发动机的转速发生变化。在此，转速能够上升或下降，其中转速水平能够高于或低于怠速转速。特别地，其能够为如下运行阶段，在所述运行阶段中，转速首先下降到怠速转速的水平之下，并且随后继续提高。这种情形也称作为“改变想法”情况。在该情形中，能够基于：通过例如在车辆还滑行时通过启停系统例如在滑行到红灯处时发出停止信号的方式，首先开始内燃发动机的关断过程。基于检测到的改变的交通状况，例如交通灯切换到“绿灯”和/或驾驶员的命令，在“改变想法”情况的范围中仍能够在内燃发动机停止运转之前再次提高其转速，其中对于该过程在转速不过大下降的情况下不需要内燃机的启动器。

本发明基于如下考虑：在具有可调节的气门传动装置的内燃发动机中，典型地存在多个调节机构，借助所述调节机构能影响一个缸或——在多缸发动机的情况下——多个缸的充填。通常这些不同的调节机构一方面称作为外围的调节设备，并且另一方面称作为缸附近的调节设备。对于将调节设备分类为“外围的”或“缸附近的”决定性的是到缸的气体流动。朝缸的方向流动的气体首先达到外围的调节设备上，尤其节气门上。可调节长度的进气管也落入术语“外围的调节设备”中。

在穿流外围的调节设备之后，入流的气体到达至少一个元件，尤其进气阀，所述元件能够借助缸附近的调节设备影响。缸附近的调节设备例如能够为，凸轮轴调节器，尤其是机电操纵的凸轮轴调节器；具有可切换的凸轮随动件的气门传动装置，所述凸轮随动件例如是气门压杆、切换挺杆或推杆；滑动凸轮系统或电子液压操纵的气门传动装置，只要在最低转速的情况下供给它们足够的油压。同样地，缸附近的调节设备能够是气门传动装置的完全不与内燃发动机的曲轴机械连接的部分。

在全部情况下，不仅能够通过外围的调节设备也能够通过缸附近的调节设备影响内燃发动机的缸充填，其中根据本发明，在转速变化的情况下，以不同作用的方式调节不同的调节设备。这例如能够表示：调节设备朝更高的缸充填的方向调节，而第二调节设备朝缸的更低的充填的方向调节。同样可行的是：在转速变化期间，尤其在转速下降期间，使调节设备中的一个、尤其外围的调节设备不改变，而调节另一调节设备。

根据所述方法的一个可行的设计方案，在内燃发动机转速下降期间，相比于缸附近的调节设备，外围的调节设备调节到更高的缸充填。这尤其在如下情况中考虑，在所述情况中，转速低于怠速转速，然而内燃发动机的快速的加速运行应是可行的。在该情况下，相比于缸附近的调节设备调节到相对高的缸充填的外围的调节设备用于：与通常的关断过程相比将进气管压力保持得高，这对于发动机的再启动能力产生有利的影响。

根据本发明的方法不仅能够在“改变想法”情况的范围中在再启动时使用，而且也能够在单纯关断内燃发动机时使用。在关断内燃发动机时，存在调节影响缸充填的调节设备的不同的可能性。一方面，导致气体强烈穿流且导致相当高的流动损失的调节是可行的。从中产生转速极其快速的下降，也就是说，发动机快速的停止，然而随之也显著地产生振动。因此，在NVH(噪声、振动与声振粗糙度)观点下，这种快速地关断内燃发动机不是最佳的。

因此，在NVH观点下最佳地关断内燃机提出：在关断过程期间最小化缸充填，从中引起内燃发动机的软“停止”。然而在此，关断过程的更长的持续是不利的。

根据本发明，该目标冲突通过如下方式解决：内燃发动机的不同的调节设备以显得矛盾的方式进行调节，其中通过可借助于不同的调节设备调节的元件，尤其节气门和换气阀，不仅影响缸充填，而且也影响在上述元件之间的空间中的压力。

在关断内燃发动机期间，将缸附近的调节设备，尤其凸轮轴调节器，优选调节到内燃发动机的进气阀关闭时间，所述进气阀关闭时间对应于曲轴的如下角度值，所述角度值在内燃发动机的换气下止点之前或之后至少20°或25°，优选至少40°，尤其优选至少60°。

在具有启停系统的车辆中，在内燃发动机惯性运转期间，如果转速已经低于怠速转速且继续下降，优选在达到转速极限之前，朝更高的缸充填的方向调节缸附近的调节设备，直至所述转速极限，内燃机的自行加速运行是可行的。通过该措施，有助于内燃发动机的尤其快速的再启动，这在内燃发动机的运行的该阶段中以相同作用的方式调节不同的调节设备时是适用的。在任何情况下，能够通过再启动信号，只要其在达到上述转速极限之前存在，触发内燃发动机的快速的和也在NVH观点下舒适的启动，其中至少缸附近的调节设备朝进一步提高缸充填的方向进行调节。

内燃发动机随后的直至怠速转速的加速运行优选在显著地继续调节缸附近的调节设备的情况下发生。在此，从再启动信号的时间点起，直至达到怠速转速之前，实现从第一调节位置改变至第二调节位置，其中优选利用缸附近的调节设备的可用的调节区域的直至四分之一，尤其直至一半。缸附近的调节设备的上述调节位置中的至少一个能够与调节设备的极限位置一致。这尤其适用于仅具有不连续的调节可行性的缸附近的调节设备。即使在具有连续的调节可行性的缸附近的调节设备中，在再启动期间，上述调节位置中的任一调节位置与另一调节位置的区别优选比该任一调节位置与调节设备的最相似于相应的调节位置的那个极限位置的区别更大。

此外，在内燃发动机加速运行直至怠速转速并且超出怠速转速的情况下，能够采取有助于更高的缸充填的本身已知的措施。特别地，在本文中称为可能的增压，例如借助于涡轮增压器或者机械或电驱动的压缩机。在由于“改变想法”要求而触发内燃发动机的加速运行期间，从低于怠速转速的转动水平开始，也能够在所谓的启动策略的范围中考虑临时的指令，所述指令通过驾驶员发出，或者自动地，例如通过用于识别车辆环境的系统生成。例如，基于如下信号而能够干预发动机控制，所述信号在内燃发动机的所谓的启动期间，即在低于控制转速之后重新加速运行期间，相反于之前发出的指令不要求扭矩输出，而是仅要求怠速运行。通过这种干预可行的是：已经在启动期间通过调节缸附近的和/或外围的调节设备撤回要燃烧的缸的充填。

相反，如果低于上述转速极限，那么根据限定，内燃发动机的自行加速运行不再可行。在该情况下，即在关断内燃发动机时或转速降低至允许操纵启动器的水平时，将缸附近的调节设备优选调节到小的缸充填。

附图说明

下面，借助附图详细阐述根据本发明的方法的不同的变型形式。其中示出：

图1示出在关断内燃发动机时不同的调节设备的设定以及转速变化的图表，

图2示出在内燃发动机运行时的“改变想法”情况的类似图1的图表，

图3示出在“改变想法”情况下的关联的流程图。

具体实施方式

下面，以机动车中的构成为多缸的、尤其四缸的往复式活塞机的内燃发动机、简称为内燃机或发动机的运行为基础。首先如从图1中得出，内燃发动机以转速n运行，所述转速对应于怠速转速n_L。基于此，关断内燃发动机，其中例如通过机动车的启停系统生成停止信号。

在图1中，除了内燃机的曲轴的转速n之外，还示出内燃发动机的凸轮轴调节器的位置以及内燃发动机的节气门的位置。在此，能够在第一调节Sa和第二调节Sb之间调节凸轮轴调节器。在图1中用DS表示内燃发动机可能的节气门位置。画阴影的、在时间t的进程中开放的面积表征用于在关断内燃发动机期间调节节气门的不同的策略，下面还更详细讨论所述策略。内燃发动机的凸轮轴、即进气凸轮轴的相位角相对于曲轴的角位的调节——简称凸轮轴调节——在图1中用NS表示。

将凸轮轴调节器从第一调节Sa调节到第二调节Sb表示：在内燃机惯性运转期间朝更高的缸充填的方向进行调节。在此，节气门位置能够保持恒定。在此，关闭的节气门引起尤其良好的NVH表现，而打开的节气门引起在NVH观点下不那么良好的表现。替选于恒定的节气门位置，在内燃机关断期间，所述内燃机的一个或多个节气门以首先相矛盾作用的方式至少稍微打开。通过一方面涉及凸轮轴调节器和另一方面涉及节气门的两个措施，引起内燃发动机的低振动的继而顺畅的关断，其中所述两个措施也能够组合地应用。这些特性尤其当如在图2中说明的那样在关断过程期间应再启动内燃发动机时才是尤其有意义的。

发出再启动信号的时间点用t_W表示。转速极限，即最小转速，用n_W表示，其中在达到所述最小转速之前可以再启动内燃发动机。在根据图2的情形中，大约在用t_H表示的最迟的加速运行时间点达到转速极限n_W。因此，仍在发出再启动信号之前，即在以发动机的关断为起点的情形之内，调节内燃机的节气门，使得可以快速地再启动。以该方式，在内燃机的进气管中维持足够高的压力，以便通过快速地调节凸轮轴调节器，也称作为缸附近的调节设备，实现内燃机的快速的加速运行。为了与凸轮轴调节器区分，节气门称作为外围的调节设备。

因此，刚好在内燃发动机启动时，在低于怠速转速n_L的转速范围中显得相互矛盾地操纵不同的调节设备发挥出优点。尤其在关断过程的初始阶段中，在转速下降的情况下，能够稍微朝更高的缸充填的方向调节缸附近的调节设备，以便准备可能的“改变想法”情况。

根据图3，下面阐述如下前提：对于根据图2的情形，即对于在“改变想法”情况的范围中再启动内燃机，必须满足所述前提。

在方法步骤S1中开始关断过程。这能够通过驾驶员的明确的期望或者通过启停系统来进行。该启停系统例如能够识别到红灯，使得在车辆还缓慢滑行的情况下就已经开始关断过程。

在开始关断过程之后，在发动机还运行的情况下，在方法步骤S2中能够考虑永久检查再启动内燃发动机是否还可行，即“改变想法”情况是否还可行。同时，在方法步骤S3中永久地检查是否通过驾驶员提出“改变想法”要求。替选地，也能够自动地，例如通过对机动车的周围环境进行光学检测和评估得出“改变想法”决定。如果满足在步骤S2和S3中检查的条件，那么在步骤S4中自动地得出开始再启动的决定。再启动本身，即内燃机至少加速运行直至怠速转速n_L，在图3中被表示为步骤S5。

附图标记列表

DS 节气门位置

n 转速

n_L 怠速转速

NS 凸轮轴调节

Sa 凸轮轴调节器的第一调节

Sb 凸轮轴调节器的第二调节

S1 方法步骤

S2 方法步骤

S3 方法步骤

S4 方法步骤

S5 方法步骤

t 时间

t_H 加速时间点

t_W 再启动要求的时间点

Claims (10)

1.一种用于运行具有变化的转速(n)的内燃发动机的方法，所述内燃发动机具有至少一个缸，其中所述内燃发动机具有用于影响所述缸的充填的不同的调节设备，即至少一个外围的调节设备和至少一个缸附近的调节设备，并且其中在转速变化的情况下，即在转速首先下降到怠速转速水平之下并随后继续提高时或在单纯关断所述内燃发动机时，以不同作用的方式调节不同的调节设备，其中将一个调节设备朝更高的缸充填的方向调节，而将另一调节设备朝更低的缸充填的方向调节。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将节气门设置作为外围的调节设备，并且将凸轮轴调节器设置作为缸附近的调节设备。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，降低所述内燃发动机的转速(n)，其中与所述缸附近的调节设备相比，将所述外围的调节设备调节到更高的缸充填。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述缸附近的调节设备调节所述内燃发动机的进气阀关闭时间，所述进气阀关闭时间对应于所述内燃发动机的曲轴的角度值，所述角度值与所述内燃发动机的换气下止点偏差至少20°。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，转速(n)下降到低于所述内燃发动机的怠速转速(n_L)，其中在达到转速极限(n_w)之前，朝更高的缸充填的方向调节所述缸附近的调节设备，所述内燃发动机能够自行加速运行至所述转速极限。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在转速低于所述怠速转速(n_L)的情况下，通过再启动信号触发朝更高的缸充填的方向调节所述缸附近的调节设备。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述内燃发动机加速运行期间，在达到所述怠速转速(n_L)之前，将所述缸附近的调节设备从第一调节(Sa)调节至第二调节(Sb)，其中利用所述缸附近的调节设备的可用的调节区域的至少四分之一。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，这两个调节(Sa，Sb)中的任一调节与另一调节位置(Sb，Sa)的区别比该任一调节与所述调节设备的最相似于相应的调节位置(Sa，Sb)的极限位置的区别更大。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在低于所述转速极限(n_W)之后，将所述缸附近的调节设备调节到低的缸充填。

10.一种用于内燃发动机的控制单元，所述控制单元构成为用于执行根据权利要求1所述的方法。

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