CN101790627A - 用于启动内燃发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于启动内燃发动机的方法，所述发动机与在发动机启动操作过程中基于燃料挥发性(PVR)的估算调节喷射的燃料的量的装置相关联，所述估算(PVR)基于在之前的启动操作时测量的发动机转速梯度和对应于预定的燃料的参考梯度(110)之间的比较而作出，其特征在于，所述方法具有基于发动机摩擦力矩变化量(ΔCMF)修正参考梯度的步骤(111)。

Description

用于启动内燃发动机的方法
技术领域
本发明要求2007年9月7日提交的法国申请0756333的优先权，所述申请的内容(说明书、权利要求书和附图)通过参考引用结合在本文中。
本发明涉及一种用于启动汽车的内燃发动机的方法。这种方法特别地用于冷启动操作。一般地，本发明用于在源头上减少汽油发动机的污染排放。
背景技术
特别地取决于车辆行驶的地理区域，车辆使用的燃料质量变化很大。燃料的一个特别易变的物理性质是其挥发能力，即其变化的挥发性。所述性质在英文文献中以缩写PVR(雷德蒸汽压)公知。所述缩写也用于本发明后面的描述。易挥发性的燃料被称为HPVR燃料(高PVR)，而不易挥发性的燃料被称为BPVR(低PVR)。
为了能正确地启动，汽油发动机需要以接近化学计量比混和的空气和汽油的混合物。这需要对气态形式的燃料的量的良好的控制。然而，根据燃料的挥发性，相对于以相同量喷射的燃料来说，在冷启动过程中和发动机被发动时参与燃烧的气态形式的燃料的量可能差别很大。
为了保证足够的气态形式的燃料的量用于发动机的启动和发动过程中良好的燃烧，基于一种代表相对低挥发性的燃料(BVPR)作出燃料校准。然后，执行测试以保证当使用更易挥发、即HPVR类型的燃料时，喷射的量不会过多并且不会冒过量的汽化物形式的汽油妨碍燃烧的风险，因为所述混合物变得不易燃。
因此，无论燃料如何，调节过程相同。从而，当使用相对更易挥发的燃料时，在发动机启动和发动过程中，汽化物形式的燃料过量。这些过量部分不参与燃烧而是从发动机排气管以未燃尽的碳氢化合物(HC)形式排出。这直接影响发动机污染物的排放。因为即使车辆装备了催化剂，催化剂并不在低温条件下启动，因此所述未燃尽的碳氢化合物排出到大气中。
在极低温度下启动过程中，当环境温度低于-15℃时，汽化物形式的燃料过量部分还在排气口产生黑烟。
已经作出尝试，通过在启动阶段基于燃料挥发能力调节发动机气缸中的燃料喷射量而解决这个问题。由于难以直接在车辆上测量这种挥发能力，因此，基于发动机气缸内第一次燃烧后发动机的转速梯度对这种燃料挥发能力估算。根据具有不同挥发能力的不同燃料，可以对所述梯度校准。
这种方法改善了燃料挥发性的估算之后启动操作过程中发动机中燃料喷射量的调节。然而，由于存在影响测量结果的其他因素，因此得到的结果并不十分可靠。
发明内容
本发明的目的是通过提出根据发动机的内摩擦力矩(或扭矩)的变化量(1’évolution)改变参考梯度的校准，从而改善启动性能的稳健性，所述启动特别是冷启动。
为此，本发明的目的是提供一种用于启动内燃发动机的方法，所述发动机与在发动机启动过程中根据估算的燃料挥发性调节喷射的燃料的量的装置相关联，所述估算基于之前的启动操作过程中测量的发动机转速梯度和相应于预先限定的燃料的参考梯度之间的比较而作出，其特征在于，所述方法具有根据发动机摩擦力矩的变化量进行的修正参考梯度的修正步骤。
有利地，发动机与使用发动机摩擦力矩的、监控其工作状态的控制装置相关联。本发明可以在车辆内不需要加入额外的用于测量发动机摩擦力矩变化量的传感器的情况下实施，因为这些数据在发动机控制级已经可用。
常规地，可以从启动过程中的第一次燃烧开始确定转速梯度。
有利地，转速梯度的修正与发动机摩擦力矩变化量和发动机转动惯量之间的比值成比例。
转速梯度可以被确定为两次连续燃烧之间发动机转速的差，转速梯度的修正和两次连续燃烧之间的时间间隔成比例。
有利地，参考梯度是发动机温度和从第一次燃烧开始已经发生的燃烧次数的函数。
可以针对燃料挥发性的不同值限定多个参考梯度。将喷射的燃料的量可以根据相对于参考值的测量的梯度值以线性方法或离散方法限定。
在启动操作过程中，可以考虑一次或多次之前的第一次启动操作过程中的梯度。例如，可以计算多次启动操作的平均值或去除异常的梯度测量结果。
本发明特别地应用于利用火花点火的所谓的“汽油”发动机，且更特别地应用于可以供给不同燃料、尤其是“汽油”或基于酒精(纯酒精或和汽油混合)的燃料的发动机，特别是FLEXFUEL(灵活可变燃料)型发动机。
附图说明
在作为示例给出且由附图示出的实施方式的详细描述中，将可更好地理解本发明并且其它优点将变得清楚，其中：
图1示出了在启动过程中发动机转速变化的一个示例；
图2示出了测量的发动机转速变化量相对于参考变化量的一个示例；
图3示意性地示出了根据发动机内摩擦力矩变化量对参考转速变化量作出的修正。
具体实施方式
为清楚起见，相同部分在不同的附图中用相同标记表示。
图1以记时图的方式示出了在发动机启动操作过程中发动机转速变化的一个示例。横坐标以秒和PMH(上死点)标记刻度。所述第二个刻度对应可能有燃烧发生的时刻。所述时刻由竖直的箭头和连续的虚线表示。在纵坐标上，发动机转速以每分钟的转数表示。
在原点时刻，即在时间轴的0点，发动机启动操作开始进行。直到第四个上死点之前，车辆启动器把发动机带动到每分钟300到400转的转速。在第四个上死点处，发动机的一个气缸内出现第一次燃烧100。所述第一次燃烧在图1中由一个五角星表示。在超过第四个上死点之后，发动机转速升至大约1400转每分钟，然后逐渐降低并在第二十个上死点之后保持到大约1000转每分钟。在实践中，在每个上死点测量发动机转速，通过将在每个上死点处测量的发动机转速值连接的阶梯曲线101表示所述发动机转速。另一条平滑曲线102将在不同的上死点处测量的发动机转速值直接连接。
利用与图1相同的标记，图2示出了与曲线102类似的参考变化103。对发动机来说曲线103是理想的变化。当发动机沿着变化103启动时，发动机排放最少的污染物。因此，在启动操作过程中，喷射到发动机气缸内的燃料的量应该被调节为使其尽可能接近变化103。
在图2中，另一条曲线104表示启动操作的实际测量变化。曲线104的第一次燃烧105出现在变化103的第一次燃烧106之后。曲线104的最大转速107为大约1100转每分钟。转速107小于曲线103的最大转速108。此外，在转速增大期间，在第一次燃烧后，变化104的梯度、或变化104的斜率小于变化103的梯度。
已知所述梯度是所使用的燃料的PVR的函数。此外，观察到所述梯度还依赖于发动机的摩擦力矩。发动机摩擦力矩指的是所有不产生速度、抵抗发动机旋转的阻抗要素。摩擦力矩特别地产生于发动机内部并且遍及传动链直到车辆离合器。所述阻抗要素以扭矩表示并且是例如为发动机转速的不同参数的函数。
发动机转速可通过测量容易地确定并且在参考变化103中被考虑。发动机的初始摩擦力矩、也就是新发动机的现有摩擦力矩在参考变化103中也被考虑。另一方面，摩擦力矩在发动机使用寿命的过程中会发生变化。例如，随着发动机的磨损和在发动机内使用的润滑油改变时摩擦力矩会发生变化。
结果，对于相同燃料(相同的PVR)，保持喷射相同的燃料量时，可以在启动过程中测量不同的发动机转速。通过保持参考变化恒定，在摩擦力矩改变时有喷射燃料量变化的风险。这会导致发动机工作状态远离化学计量比并且产生污染物。
根据本发明，为了改善发动机的运行，依据发动机摩擦力矩的改变修正参考变化量。
此外，现代车辆装备有发动机控制装置。基于当车辆司机压下加速踏板时所发出的命令，这些装置例如实现一种用于在曲轴处可用的CME扭矩的扭矩反馈结构。对所述CME扭矩必须加上发动机的摩擦力矩CMF和分配链，以便于获得必须由内燃发动机提供的CMI扭矩。
所述发动机控制装置测量整个发动机寿命内的摩擦力矩变化量ΔCMF。根据本发明，使用关于摩擦力矩变化量ΔCMF的信息来修正参考梯度。
一般地，扭矩等于转动惯量和转速梯度的乘积。应用到不驱动车轮的怠速发动机上，有：
或：
Figure GPA00001094486400052
在方程中，J发动机表示发动机的转动惯量，ω发动机表示发动机转速并且t表示时间。
引入摩擦力矩的变化量ΔCMF，方程(2)为：
在方程中，表示发动机转速的参考梯度，以及表示发动机转速的修正参考梯度。
利用容易测量的发动机参数，方程(3)可以变形为：
Figure GPA00001094486400056
在方程(4)中，发动机Ni的转速由在可能发生燃烧的时刻i处每分钟的转数表示。以秒表示的TPMH表示将两个先前描述的时刻分开的时间间隔。因子
Figure GPA00001094486400057
通过将弧度每秒转换成转每分从而保证方程的一致性。
图3以示意方式示出方程(4)。框110表示限定参考梯度(Nn-Nn-1)参考的表格。参考梯度的值是发动机温度和标记为Nb_PMH的从第一次燃烧开始经过的PMH的次数的函数，所述发动机温度例如为标记为框110的输入量T水的冷却液温度。
发动机摩擦力矩变化量的修正函数
Figure GPA00001094486400061
以框111表示。框112表示，将所述修正应用于参考梯度以便于获得修正的转速梯度。
测量的梯度然后与修正的转速梯度比较。所述比较的结果是发动机所使用的燃料的PVR的函数。因此，可以修正在下一次启动过程中喷射的燃料的量，以使得测量的梯度尽可能接近修正的梯度。

Claims (11)

1.用于启动内燃发动机的方法，所述发动机与在发动机启动过程中根据估算的燃料挥发性(PVR)调节喷射的燃料的量的装置相关联，所述估算基于之前的启动操作过程中测量的发动机转速梯度和相应于预先限定的燃料的参考梯度(110)之间的比较而作出，其特征在于，所述方法具有根据发动机的摩擦力矩的变化量(ΔCMF)进行的参考梯度的修正步骤(111)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，车辆包括发动机控制装置并且所述摩擦力矩的变化量(ΔCMF)被测量以用于满足发动机控制装置的需求。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述转速梯度(110)从启动操作过程中发生的第一次燃烧开始确定。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述转速梯度的修(111)与所述摩擦力矩的变化量和所述发动机的转动惯量之间的比值成比例。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述转速梯度(110)被确定为两次连续燃烧之间发动机转速的差，所述转速梯度的修正(111)与两次连续燃烧之间的时间间隔(TPMH)成比例。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述参考梯度是发动机温度(T水)和从第一次燃烧(100、105、106)开始发生的燃烧的次数(Nb_PMH)的函数。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对所述燃料的挥发能力的不同的值限定多个参考梯度(110)，且根据相对所述参考值的测量的梯度值以线性的方式限定将喷射的燃料的量。
8.根据上述权利要求中1至6中任一项所述的方法，其特征在于，针对所述燃料的挥发能力的不同的值限定多个参考梯度(110)，且根据相对所述参考值的测量的梯度值以离散的方式限定将喷射的燃料的量。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在启动过程中考虑一次或多次之前的第一次启动操作过程中测量的梯度。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在利用火花点火的内燃发动机中实施。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法在FLEXFUEL型火花点火的内燃发动机中实施。
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