CN100366879C - 内燃机运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种内燃机运行方法，该方法使在发动机停车之后的直接起动简化了。在这里，设有一个用于压缩被输送给内燃机(1)的内燃发动机(10)的新鲜空气的压缩机(5)。压缩机(5)在内燃发动机(10)怠速惰转时被启动以便给至少一个气缸(15)充气，该气缸停在一个适于随后的直接起动的位置上。

Description

内燃机运行方法

技术领域

本发明涉及一种内燃机运行方法，该内燃机有一个用于压缩被输送给内燃机的内燃发动机的新鲜空气的压缩机。

背景技术

已知道了许多种内燃机运行方法，其中借助压缩机将新鲜空气压缩输送给内燃机的内燃发动机。

最好用于按照外源点火方式的直喷内燃机的一种特殊运行方式就是所谓的直接起动方式。直接起动是一种不采用通过将燃油喷入气缸中并随后用点火火花引燃的辅助驱动的起动方式，其中该气缸的进气阀和排气阀都是关闭的。所产生的力矩造成内燃机曲轴运动并实现了在其它气缸里的燃烧和因而使内燃发动机高速运转。恰恰对于起动-停止运转来说，即对内燃发动机在遇灯等时自动停车来说，快速和无噪音的起动是有利的。通常，通过这样的逻辑来认识停止的汽车，即该逻辑就是，在存在其它条件时如在断开离合器时或在自动变速箱处在中立位置时，借助现有的控制机构使发动机停车并且在驾驶员做出反应时如接通离合器时又自动使内燃发动机起动。

发明内容

与之相比，本发明的任务是提高直接启动的可靠性。该任务通过根据本发明的的内燃机运行方法实现，该内燃机有一个用于压缩被输送给内燃机的内燃发动机的新鲜空气的压缩机，其中压缩机在内燃发动机怠速惰转时被启动以便对至少一个气缸充气，该气缸停在一个适于随后的直接起动的位置上。这样一来，可以确保所述的至少一个气缸为了随后的直接起动而足够多地充入新鲜空气。这样，提高了直接起动的可靠性。

压缩机与内燃机无关地被驱动是非常有利的。这确保了，在内燃发动机怠速惰转时，此时一个与内燃机有关联地被驱动的压缩机如一废气涡轮增压器或许不再产生必需的压缩功率，然而可以实现充分充填所述至少一个气缸所需的、对输入的新鲜空气的压缩。

如果作为压缩机使用电动增压机，则得到了其它优点。这样一来，可以特别简单地实现一个与内燃机无关地驱动的压缩机。

若压缩机与内燃机的发动机转速有关地被启动，则这是特别有利的。这样一来，一方面可以可靠地发现内燃发动机的怠速惰转。另一方面，也可以预计出内燃发动机停车前还会转多少圈。因此，可以尽可能推迟压缩机启动并节省能量。

还有利的是，压缩机与内燃机的一个曲轴角度有关地被启动并因而至少在所述至少一个气缸的进气阀在发动机停车前最后一次打开时可以将新鲜空气充入所述的至少一个气缸里。这样，可以更精确地调整压缩机的使用，从而可以使压缩机启动被限制在至少所需的时间内。这进一步节省了能量。

还有利的是，压缩机至少在直到所述至少一个气缸的进气阀和排气阀在发动机停车前最后一次关闭之前都处于启动状态。这样一来，确保了为随后的直接起动始终保持给所述的至少一个气缸充填新鲜空气。

特别有利的是，压缩机取决于内燃机的一个曲轴角度地被启动并因而可以至少在所述的至少一个气缸的进气阀和排气阀在发动机停车前最后一次交叠打开过程中能够在所述至少一个气缸中充入新鲜空气。这样一来，不仅可以为随后的直接起动保证了以新鲜空气充填所述的至少一个气缸，而且也阻止了来自内燃机的一个排气支管的废气回流到所述的至少一个气缸的燃烧室里。这改善了在所述至少一个气缸的燃烧室中的为随后的直接起动而存在的气油混合物的点火和燃烧性能。

还有利的是，这样来控制压缩机，即所述至少一个气缸的燃烧室在进气阀和排气阀在发动机停车前最后一次关闭之后最大程度地充满新鲜空气。这样，在所述至少一个气缸的燃烧室中的为随后直接起动而存在的气油混合物的点火和燃烧性能得到最佳化。

另一个优点是这样来控制压缩机，即最大程度地避免来自一内燃机排气支管的废气回流到所述至少一个气缸的燃烧室里。这样一来，也使在所述至少一个气缸的燃烧室中的为随后的直接起动而存在的气油混合物的点火和燃烧性能得到最佳化。

附图说明

附图示出了本发明的一个实施例并且在以下说明中对其加以详细叙述。图1表示一内燃机的框图，图2表示用于本发明方法的示范流程的流程图。

具体实施方式

在图1中，1表示如汽车的内燃机。内燃机1包括一个例如可以成外源点火式发动机或柴油发动机形式的内燃发动机10。以下例如假定该内燃发动机10成外源点火式发动机形式。新鲜空气通过一进气管路45被输送给外源点火式发动机10。在进气管路45中设有一个第一压缩机5，它的驱动与内燃机1无关。第一压缩机5例如可以用一个电动机来电动驱动。以下例如假定该第一压缩机5是电动驱动的。可供选用并且如图1虚线所示地，在进气管路45中，在如图1的箭头所示的新风流动方向上，在第一压缩机5之后设有一个第二压缩机50。第二压缩机50可以与内燃机1有关地被驱动。在这个例子中，第二压缩机50由一个在排气支管35里的涡轮85通过一轴90来驱动并因而与涡轮85和轴90形成一个废气涡轮增压器。涡轮85和轴90同样是选配的并且在图1中用虚线表示。在新风流动方向上，跟在第二压缩机50之后地在进气管路45里设有一个用于调节空气流量的节流阀40。新风经进气阀20被送给内燃发动机10的至少一个气缸15的燃烧室30。燃油可以经过喷油阀55被输入燃烧室30中。这样进入燃烧室30的气油混合物借助一个火花塞60被点火。这样一来，所述至少一个气缸15的活塞65被驱动，该活塞按照本领域技术人员熟知的方式驱动内燃机1的曲轴70。在内燃发动机10区域里设有一个曲轴角度传感器75，该传感器检测实际的曲轴角度并再传给一个控制系统80如发动机控制系统以便进行进一步的分析处理。气油混合物在燃烧室30里燃烧时所产生的废气经排气阀25被喷入排气支管35里。废气流动方向在图1中同样用一个箭头表示。发动机控制系统80控制节流阀40的开启度以便调节在进气管路45中的所需空气流量。另外，发动机控制系统80还控制喷油嘴55以便调节要喷入的油量，如由此获得既定的λ值。另外，发动机控制系统80还控制火花塞60以便调整预定的点火时刻。此外，控制系统80还控制进气阀20和排气阀25以便在一个全可变阀门控制范围内调节出预定的开启时间和关闭时间。作为替换方式，进气阀20和排气阀25的开启和关闭可以通过各自一个按照本领域技术人员熟知的方式与曲轴共同作用的凸轮轴来实现。发动机控制系统80还控制在图1中未示出的第一压缩机5的电动机以便调节出所希望的压缩机功率。此外，控制系统80在这个例子中还可能控制着涡轮85的排气口，以便调节出废气涡轮增压器的压缩机功率。

空气流量、要喷入的燃油量以及点火时刻的调整都用于转换驾驶员例如借助油门踏板而预定出的驾驶员希望扭矩。该扭矩还可以借助第一压缩机5和/或第二压缩机50的压缩来提高。

如果是一个柴油发动机，就不设置节流阀40和点火塞60。另外，内燃发动机10可以包括一个或多个气缸。

成功的直接起动要求适当地使内燃发动机10停车。这种停车包括经过一个适于直接起动的曲轴位置。如果内燃发动机10的至少一个气缸在一个可靠直接起动的优先位置上停住，则存在一个适合的曲轴位置。如果一个气缸在一个做功阶段里在一个上点火死点之后的一个第一规定曲轴角度上停住的话，就存在一个这样的优先位置。这样，该气缸可以在该做功阶段里在上点火死点之后的合适的第一规定曲轴角度上被用于借助在内燃发动机停车时的喷油和在形成混合气后的点火的直接起动。然后，无需操作起动机就可以使发动机高速运转。在这里，通过技术人员熟悉的方式并通过发动机控制系统80的适当干预，就可以实现到达该优先位置。

增压是一项提高发动机功率的已知措施。一种已知的解决方案是使用废气涡轮增压器，如图1所示。主要缺点则是内燃发动机10必须有一个最低转速，该转速提供了对于通过废气涡轮增压器进行增压所必需的废气流量。借助第一压缩机5，在此实例中是电动的增压器，也可以为内燃机1的工作范围(在此范围内，废气涡轮增压器不工作)，也就是在最低转速以下实现必需的充气增压。这样，就能借助第一压缩机5与发动机转速无关并因而与内燃机1运行状态无关地，自动实现充气增压并避免所谓的涡旋空穴。当驾驶员要求高的内燃发动机10扭矩并且废气涡轮增压器还不能产生可观的增压效果时，则在正常驾驶操作中启动第一压缩机5。

按照本发明，现在也在内燃发动机10怠速惰转时启动第一压缩机5，以便实现下次的直接起动。第一压缩机5在内燃发动机10怠速惰转时被启动以便给至少一个气缸充气，该气缸停在一个对下次直接起动适合的位置上(上述优先位置)。这样就可以确保，为随后的直接起动，所述的至少一个气缸15充分地充填新鲜空气，以便能成功地实现直接起动。第一压缩机5的启动可取决于发动机转速来实现。在发动机控制系统80里，发动机转速可以从由曲轴角度传感器75输入的曲轴角度信号中并通过时间推导来求出。根据发动机转速，发动机控制系统80可以知道内燃发动机10是否正在怠速惰转。为此，发动机控制系统80例如可以检查发动机转速是否低于一个预定阈值。该预定阈值可以这样选择，即它位于空转转速和0之间。更有利的是，该预定阈值远小于空转转速，以避免内燃发动机10怠速惰转的错误检测。如果发动机转速未超过预定阈值，则非常肯定地推断出内燃发动机10在怠速惰转。发动机控制系统80还可以求出发动机转速的时间梯度并由此推导出曲轴在发动机停车之前还要转多少圈。如果为了在发动机停车之前最后一次打开进气阀20而启动第一压缩机5，则已足以为下次直接起动来充填至少一个气缸15。这样一来，可以节省第一压缩机5运转的能量。如果象在这个例子中那样该第一压缩机5是电动的并且该内燃机驱动一台车辆，则通过这种方式，辅助电路负荷可降到最低。就是说，第一压缩机5可以与内燃机1的发动机转速有关地启动，从而最迟在曲轴的最后一圈中建立起内燃机的压缩机功率。

若第一压缩机5也是这样与内燃机1的一个曲轴角度有关地启动，即至少在发动机停车前的所述至少一个气缸15的进气阀20最后一次打开期间里将新鲜空气充入到至少一个应为随后的直接起动而进入所述优先位置的气缸15里，则可以实现第一压缩机5的精密控制。这足以使所述至少一个气缸15为随后的直接起动做好准备。第一压缩机5虽然也已在所述至少一个气缸15的进气阀20最后一次打开之前就启动了并由此一来该其中一个气缸15或其燃烧室30发动机停车前多次充入新鲜空气，但对于随后的直接起动来说，只为进气阀20的最后一次打开而启动第一压缩机5以便产生随后直接起动所需的对至少一个气缸15的充气就足够了。这样一来，用于启动第一压缩机5的能耗被减少到最小。如果发动机控制系统80探测到该曲轴角度，则执行第一压缩机5的启动，此时，对在由发动机停车前的、由发动机转速推导出的曲轴最后一圈来说，执行进气阀20的打开，在这一圈中，所述的至少一个气缸15的进气阀20是最后一次被打开。此外，第一压缩机5也可以就在进气阀20打开之前被启动，这样做是为了使第一压缩机5在打开进气阀20时已按照其所需的压缩机功率而高速运转。

还有利的是，第一压缩机5至少在该至少一个气缸5的进气阀和排气阀20、25在发动机停车前最后一次关闭之前都保持启动状态。这样就确保了，即便在至少一个气缸15中仍保持了由第一压缩机5的压缩机功率造成的该至少一个气缸15的充气，从而确保了随后的直接起动。

对于内燃发动机10按照进气阀20和排气阀25在时间上重叠地打开的方式运行来说，还可以有利地规定，第一压缩机5与内燃机1的曲轴角度有关地如此启动，即至少在所述至少一个气缸15的进气阀和排气阀20、25在发动机停车前最后一次交叠打开的期间内在该至少一个气缸15中充气。这样就可确保，通过在进气管路45侧即所谓的内燃发动机10进气侧由第一压缩机5建立起来的压缩机压力基本阻止了来自排气支管35的剩余气体回流到燃烧室30中。在这里，第一压缩机5已经可以在所述至少一个气缸15的进气阀和排气阀20、25最后一次交叠打开之前被启动，以可靠避免废气回流。

对于第一压缩机5的压缩功率可变化地调节并且可由发动机控制系统80预先规定的情况来说，也可以定量地影响所述至少一个气缸15的充气以及避免剩余气体的回流。第一压缩机5的压缩功率例如可以通过其转速的变化来调整。此外，发动机控制系统80可以在这个例子中如此控制第一压缩机5的电动机，即调节出所需的第一压缩机5转速以便在第一压缩机5上调出所希望的压缩机压力比。同时，可以在发动机控制系统80中截取一条第一特性曲线，该特性曲线与要调整的所述至少一个气缸15的最大充填有关地规定了第一压缩机5的转速，在该转速下，当内燃发动机10怠速惰转时，就可以在至少一个气缸15中实现这样的最大充气。第一特性曲线例如可以用在一个检查台上。在这种情况下，如果在第一压缩机5转速尽可能低和足以进行随后直接起动的所述至少一个气缸的充填度尽可能高之间选择折中方案，则这足以使第一压缩机5的能耗保持尽可能低。这样，发动机控制系统80可如此控制第一压缩机5，即，该至少一个气缸15的燃烧室30在在发动机停车前的最后一次关闭进气阀和排气阀20、25之后最多地或至少充分地充填新鲜空气。

在发动机控制系统80里还可以截取一条第二特性曲线，该特性曲线与一个要调整的、在至少一个气缸15的燃烧室30里的最小余气量有关地规定了第一压缩机5的转速，在该转速下，当内燃发动机10怠速惰转时，可在该至少一个气缸15里实现该最小余气量。在此，可如此选择最小余气量，即它表名余气可忽略不计地回流到燃烧室30。同样，第二特性曲线也可以例如用在一个检查台上。在这里，如果在第一压缩机5的转速尽可能低和在该至少一个气缸15燃烧室30里的对随后的直接起动来说足够低的余气量尽可能少之间选择折中方案，这就足以使第一压缩机5的能耗保持尽可能低。这样，发动机控制系统80可这样控制第一压缩机5，即尽量避免了余气从内燃机1的排气支管35回流到该至少一个气缸15的燃烧室30里。

除去佘气对为直接起动时的第一、第二燃烧准备充足的充入空气很重要。只有在最后一次关闭进气阀和排气阀20、25之后被封在该至少一个气缸25的燃烧室30里的空气量可供直接起动的第一、第二燃烧使用，因此基本决定了所产生的扭矩并最终决定了起动质量。

图2表示本发明方法的一个示范过程的流程图。在程序开始后，一个程序点100上，由发动机控制系统80按照所述方式从曲轴角度传感器75的信号中推导出发动机转速。接着转至一程序点105。

在程序点105处，发动机控制系统80检查所求得的发动机转速是否低于规定阈值。如果是，则转至程序点110，否则的话，返回程序点100。

在程序点110处，发动机控制系统80由发动机转速和其时间梯度求出发动机停车前尚存的曲轴转动圈数。发动机控制系统80从曲轴角度本身变化曲线中求出要在所述的优先位置上为随后的直接起动而停止的至少一个气缸15并求出那个曲轴角度，即在该角度下或刚过了该角度时，该至少一个气缸15将在发动机停车前最后一次打开其进气阀20并且且必要时同时也打开其排气阀25。接着，转至一程序点115。

在程序点115上，发动机控制系统80根据曲轴角度传感器75和由此导出的曲轴70圈数来检查在程序点110上求得的曲轴角度是否存在，其中在该角度上或刚过了该角度时，该至少一个气缸15在发动机停车前将最后一次打开其进气阀20并且在必要时同时也打开其排气阀25。如果确实存在此角度，就转至程序点120，否则转至程序点135。

在程序点120上，发动机控制系统80启动第一压缩机5并如此控制它，即它以一个转速运行，该转速按照第一、第二特性曲线导致最大充气以及在该至少一个气缸15燃烧室30里的最小余气量。接着转到程序点125。

在程序点125处，发动机控制系统80通过分析处理曲轴角度传感器75的信号来检查进气阀20和排气阀25是否已最后一次关闭。如果是，则转到程序点130，否则转到程序点140。

在程序点130上，发动机控制系统80不使第一压缩机5工作。接着离开该程序。

在程序点135上，发动机控制系统80检查内燃发动机10是否已停止怠速惰转。如果是，就转到程序点100，反之，回到程序点115。检查内燃发动机10是否已停止怠速惰转可以这样进行，即，发动机控制系统80检查发动机转速是否又升高或是否已超过空转速度或规定阈值。若是这样，就从停止内燃发动机10怠速惰转开始，否则的话，从内燃发动机10继续怠速惰转开始。

在程序点140上，发动机控制系统80按照在程序点135中描述的方式检查内燃发动机10的怠速惰转是否已经中止。若是这样，就返回程序点100，反之，则返回程序点120。

Claims (10)

1.一种内燃机(1)运行方法，该内燃机有一个用于压缩被输送给内燃机(1)的内燃发动机(10)的新鲜空气的压缩机(5)，其特征在于，该压缩机(5)在该内燃发动机(10)怠速惰转时被启动以便给至少一个气缸(15)充气，该气缸停在一个适于随后的直接起动的位置上。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，该压缩机(5)与该内燃机(1)无关地被驱动。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一电动增压器被用作该压缩机(5)。

4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该压缩机(5)取决于该内燃机(1)的发动机转速被启动。

5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该压缩机(5)取决于内燃机(1)的一个曲轴角度地被如此启动，即至少在该至少一个气缸(15)的进气阀(20)在发动机停车前最后一次打开的期间内，可以在所述的至少一个气缸(15)里充入新鲜空气。

6.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该压缩机(5)至少在该至少一个气缸(15)的进气阀和排气阀(20，25)在发动机停车前最后一次关闭之前始终处于启动状态。

7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该压缩机(5)取决于该内燃机(1)的曲轴角度被这样启动，即至少在该至少一个气缸(15)的进气阀和排气阀(20，25)在发动机停车前的最后一次交叠打开期间内，在该至少一个气缸(15)里充入新鲜空气。

8.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，这样控制该压缩机(5)，即所述的至少一个气缸(15)的燃烧室(30)在进气阀和排气阀(20，25)在发动机停车前的最后一次关闭之后最多地充入新鲜空气。

9.按权利要求7所述的方法，其特征在于，这样控制该压缩机(5)，即避免余气从该内燃机(1)的一个排气支管(35)中回流至所述至少一个气缸(15)的燃烧室(30)里。

10.按权利要求8所述的方法，其特征在于，这样控制该压缩机(5)，即避免余气从该内燃机(1)的一个排气支管(35)中回流至所述至少一个气缸(15)的燃烧室(30)里。

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