CN102052172B - 借助直接起动控制双喷射内燃机的方法、控制器和内燃机 - Google Patents

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Abstract

借助直接起动控制双喷射内燃机的方法、控制器和内燃机。本发明提出一种用于直接起动机动车内燃机(10)的方法，该内燃机(10)具有燃料喷射系统(1)，其不仅用于喷射(2)到进气管(3)内，而且用于直接喷射(4)到至少一个燃烧室(5)内。在优选自动停止内燃机(10)时，直接在发动机滑行之前和/或期间有针对性地这样喷射燃料，使得在用于接着进行直接起动的燃烧室(5)内在直接起动时刻存在基本均匀的燃料-空气混合物。

Description

借助直接起动控制双喷射内燃机的方法、控制器和内燃机
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于利用直接起动来起动内燃机的方法、用于执行这种方法的、具有权利要求8前序部分所述特征的控制器以及具有权利要求10前序部分所述特征的内燃机。
背景技术
在现有技术中已知，现代内燃机、尤其是具有直接喷射的奥托发动机通过所谓的起动-停止策略节省燃料地运行。在此在例如机动车停止时内燃机自动停止，并接着通过所谓的直接起动再起动，即当司机操纵加油踏板的时候。直接起动是没有使用内燃机起动机的内燃机起动。通过有针对性地喷射燃料到一个或多个气缸内并且点火气缸内的燃料-空气混合物实现直接起动，由此产生用于起动内燃机的旋转力。本发明尤其涉及这种方法和这种内燃机，其中使用双喷射系统，它也称为Dual-Injection-System。在双喷射系统中通过第一次喷射使燃料喷射到内燃机进气管内。同时通过喷射系统的第二次喷射将燃料直接喷射到气缸的燃烧室内(所谓的高压直接喷射)。
在DE10351891A1中公开了一种方法和控制器，用于利用这种直接起动重新起动内燃机。在此在内燃机自动停止时通过进气管喷射到确定的气缸内产生燃料-空气混合物，它为了重新起动内燃机接着再点火，只要混合物还是能点火的。
发明内容
涉及本发明的问题通过并列权利要求所述的一种方法、计算机程序、电存储介质和开环和/或闭环控制装置得以解决。有利的方案和改进方案是从属权利要求的内容。在下面的描述和附图中还给出对于本发明重要的特征。
按照本发明的用于重新起动机动车内燃机、尤其是不仅具有直接喷射而且具有进气管喷射的奥托发动机的方法涉及一种利用直接起动不使用通常的内燃机起动机地重新起动的方法。为此在优选自动地停止以后，例如在信号灯停住时，通过起动-停止模式使内燃机通过有针对性地喷射燃料直接再重新起动，即通过使燃料-空气混合物在内燃机的至少一个气缸内点火。
按照本发明的用于执行直接起动的方法的特征在于，在自动停止以后通过燃料喷射系统和发动机控制器这样控制燃料喷射，使得在至少一个用于直接起动的气缸的燃烧室内在直接起动时刻存在均匀的燃料-空气混合物。在目前这种用于执行直接起动内燃机的方法中只能在确定的运行状况中实现可靠的直接起动。例如发动机温度和活塞在发动机滑行中的位置是临界的因素，它们只在某些情况下允许可靠的直接起动。如果例如发动机的温度在自动停止以后还太高，则减小活塞的可能的还可以可靠地实现接着的直接起动的滑行位置范围。由于高温减少空气量。在气缸中不足的填充运动(Ladungsbewegung)附加地导致，喷射的燃料不足够地与空气混合。结果是燃烧产生太少的、用于保证可靠的转速增大的能量。
按照本发明这个问题由此得以解决，在发动机停止时已经这样控制发动机控制器和燃料喷射系统，使得在气缸的一个或多个用于直接起动的燃烧室内在接着进行直接起动的时刻在自动停止以后存在相对均匀的燃料-空气混合物。由此保证喷射的燃料与燃烧室中存在的空气完全混合，由此也可以保证在目前对于直接起动临界的状况中可靠地直接起动内燃机。按照本发明在内燃机发动机滑行之前或期间这样控制喷射系统，使得据此均匀的燃料-空气混合物位于气缸内，它用于直接起动。在此也可以涉及多个气缸。可以通过相对简单的方式和方法通过在自动停止以后有针对性地控制内燃机燃料喷射系统的双喷射，实现在一个或多个用于直接起动的气缸内产生均匀的燃料-空气混合物，由此无需费事的附加装置。
按照本发明方法的有利改进方案，通过发动机控制器在自动停止以后在发动机滑行期间这样控制燃料喷射系统，使得直接在开始发动机滑行之前将燃料排他地或至少主要地喷射到进气管内。由此在进气管上形成壁膜，它在发动机滑行期间去除并且导致在燃烧室中均匀的混合物。通过这种方式通过现有的和已经喷射的燃料在否则临界的状况下也能够可靠地直接起动。
按照本发明的方法的另一有利的改进方案，在发动机滑行期间(通过起动-停止控制在自动停止以后)将燃料在发动机滑行期间喷射到进气管内。由此考虑到了这个事实，即不在每种情况下都保证形成对于在燃烧室内形成均匀的混合物是足够的壁膜。
附加地或可选择地使燃料在发动机滑行期间直接喷射到燃烧室内。由此可以覆盖特定的运行状况，在这些状况中，在滑行期间既没有壁膜也没有喷射到进气管内，就可以在燃烧室内实现对于可靠的直接起动足够的混合物。在此也可以直接在发动机滑行之前和发动机滑行期间规定任意组合的喷射，取决于不同的影响因素。这可以比每种喷射形式本身更好地制备混合物。在此在发动机滑行期间的喷射必要性优选至少取决于直接在开始发动机滑行之前的喷射形式和/或喷射量。由此避免不必要的喷射，这降低燃料消耗并且改善排放特性。可以获得类似优点的是，直接在发动机滑行之前和/或期间的喷射时刻、喷射量和/或形式取决于在用于直接起动的气缸燃烧室内的混合物形成，尤其取决于燃烧室温度。
同样可以按照本发明实现进气管喷射与高压直接喷射到用于直接起动的气缸燃烧室内的组合，用于由此得到尽可能均匀且良好地分布在气缸燃烧室内的用于直接起动的燃料-空气混合物。
按照本发明方法的另一有利改进方案，在自动停止时在内燃机快要发动机滑行之前通过进气管喷射和/或直接喷射来喷射燃料。在通过按照本发明在发动机滑行中壁膜消除后进入到燃烧室内的燃料份额不足够的情况下，可以通过有针对性地前置的继续喷射将必需的或缺少的燃料份额输送到用于直接起动的气缸。通过这种方式在各种情况下在直接起动时刻在气缸燃烧室内都存在足够量的燃料-空气混合物，而且以这种方式和方法，使混合物非常好地分布并均匀地建立。
当然按照本发明的可选择改进方案，也可以实现单独的进气管喷射或单独的直接喷射，用于在直接起动内燃机的燃烧室内建立均匀的燃料-空气混合物。按照本发明尤其根据不同的影响因素实现进气管喷射和/直接喷射的组合的或单独的喷射，这些影响因素对于在用于直接起动的气缸的燃烧室中制备燃料-空气混合物存在影响。例如对于影响因素尤其可以是燃烧室温度、活塞在发动机滑行中的位置或燃烧室在结构上的特殊构造。
按照本发明的用于利用直接起动重新起动内燃机的方法的另一有利的改进方案，在自动停止以后在发动机滑行之前或滑行时或滑行期间，内燃机至少以非常大的份额、但是优选排他地以进气管喷射运行。进气管喷射对于良好的混合物制备和混合物均匀分布到用于直接起动的气缸燃烧室内部是有利的，由此提供更长时间用于燃料气化。此外通过这个进气管喷射和伴随而来的燃料流通过进气阀的窄横截面在快达到气缸燃烧室之前实现良好的二次制备。
按照本发明方法的另一有利改进方案，不仅通过进气管喷射而且通过直接喷射实现组合的、有针对性地喷射燃料。如果只通过消除进气管中的壁膜或只一种形式的喷射不能带来足够的燃料量，则可以通过组合的进气管喷射和直接喷射输送所需的燃料量。组合的喷射按照本发明根据影响因素控制，它们对燃料混合物在气缸燃烧室内的均匀性和/分布存在影响。通过有针对性地调整通过进气管喷射喷射的燃料份额和通过直接喷射喷射的燃料份额可以进一步改善用于直接起动的混合物制备。
按照本发明的方法的另一有利改进方案，利用进气管喷射和直接喷射根据形成混合物的影响因素执行组合的喷射，其中尤其根据用于直接起动的气缸的燃烧室温度组合地控制喷射。如果例如发动机的温度或用于直接起动的气缸内的温度实际上太高，为了还保证可靠地直接起动，可以通过提高直接喷射的喷射份额加入足够的能够点火的燃料-空气混合物到气缸内，由此也能够没有起动机地实现直接起动。
本发明同样涉及用于控制尤其是具有双喷射(英语：dual-injectionsystem)的机动车内燃机运行的控制器，它适用于执行按照本发明的方法。按照本发明的控制器具有控制模块，利用它可以这样控制内燃机的燃料喷射系统，使得在用于直接起动的气缸内在直接起动时刻存在燃料-空气混合物。在本发明意义上的均匀燃料-空气混合物是这种燃料-空气混合物，它本身被视为在点火时产生足够的能量，用于只通过直接起动和由此点火混合物就起动内燃机。按照本发明的控制器能够在内燃机自动停止时通过起动-停止策略建立均匀的燃料-空气混合物，而且这样，使它具有足够的与在燃烧室内所有空气混合的燃料份额。燃料-空气混合物优选良好地分布在燃烧室内，用于由此在点火时产生足够的起动能量。
按照有利的改进方案，按照本发明的控制器具有机构，其能够组合地控制内燃机的进气管喷射和直接喷射。为此按照本发明优选存在不同的传感器，它们能够获得在气缸的燃烧室内形成混合物的影响参数。由此根据需要并根据运行状况可以个别地执行直接起动控制，由此总是保证可靠的直接起动。
本发明同样涉及具有双燃料喷射系统、所谓的Dual-Injection-System的内燃机，其中发动机控制器以适配的控制器的形式存在，它能够执行按照权利要求1至7中任一项所述的按照本发明的方法。为此内燃机尤其具有匹配的控制模块，它能够不仅通过进气管喷射而且通过直接喷射实现有针对性地喷射，由此总是且也尤其在不同的发动机温度时在用于直接起动的气缸的燃烧室内存在均匀的燃料-空气混合物。按照本发明的内燃机按照有利的改进方案具有传感器，通过它们可以检测形成混合物的影响因素，由此获得必需的信息并且可以在发动机控制器中提供用于控制。
附图说明
下面借助于实施例和附图更详细地描述本发明。附图中：
图1示出按照本发明实施例的具有用于直接起动的双喷射系统控制的内燃机的示意结构，
图2示出发动机温度与发动机滑行位置的关系曲线图和其对内燃机直接起动的影响，用于表示按照本发明的图1的实施例的优点。
具体实施方式
在图1中以示意图示出按照本发明的用于通过直接喷射和进气管喷射重新起动内燃机的方法的实施例。在这种具有双燃料喷射系统1(英语：dual-injectionsystenm)的内燃机中，喷射系统1不仅配有进气管喷射2而且配有直接喷射4，其中喷射阀将最后的燃料在高压下直接喷射到气缸6的燃烧室5内。为此直接喷射4具有多个高压喷射阀，它们直接装配在气缸6上。燃料管路(通过它将燃料输送到直接喷射4)配有高压燃料泵12，因此燃料可以以高压直接喷射到燃烧室5内。此外这种双喷射系统具有进气管喷射2，它配有低压喷射阀并且将燃料喷射到内燃机10的进气管3内。燃料从油箱8通过燃料泵11泵到在进气管3上的喷射2的低压喷射阀，并且不仅可以组合地而且可以单独地执行喷射，即只以直接喷射4和只以进气管喷射2。这种燃料喷射系统1能够有针对性地专门分配喷射的燃料量到进气管3和气缸6的燃烧室5，由此可以实现与此相关的某些优点。按照本发明的内燃机在这个按照图1的实施例中还配有发动机控制器7，通过它一方面可以控制喷射2到进气管3内，另一方面可以控制直接喷射4。按照本发明的发动机控制器7具有专用的控制模块15，通过它利用燃料喷射系统1可以执行有针对性的直接喷射4，如同下面解释的那样。发动机控制器7还适合于，使内燃机在自动停止以后通过起动-停止运行模式通过所谓的直接起动再起动。在此通过点火一个或多个气缸6的燃烧室5内部的能够点火的燃料-空气混合物实现直接起动，由此使内燃机10可以没有起动机地单独地通过点火气缸6的起动能量起动。
按照本发明发动机控制器7和发动机控制器7的控制模块15适合于，支持内燃机的直接起动，即通过使双喷射系统1在直接起动前这样控制，使混合物形成在燃烧室5内是均匀的并且实现燃料-空气混合物在燃烧室5内的尽可能均匀且良好的分布。为了实现这一点，这样控制直接喷射4的高压喷射阀和进气管喷射2的低压喷射阀，使在内燃机滑行时在自动停止以后通过发动机控制器7的起动-停止控制，有针对性地消除位于进气管3内的燃料壁膜。由此通过进气管喷射2喷射的燃料以有利的方式通过按照本发明的方法几乎完全从进气管3通过喷射阀9加到气缸6的燃烧室5内，由此在燃烧室5内提供均匀且良好分布的燃料-空气混合物供接着的直接起动。按照本发明的方法的相关可选择改进方案，在内燃机10滑行中在自动停止后通过进气管喷射2有针对性地喷射到进气管3内。通过这个按照本发明的有针对性地通过燃料喷射系统1的喷射2的低压喷射阀的进气管喷射，实现高燃料份额的均匀混合物制备，它在通过机动车司机操纵例如油门踏板以后单独地通过点火位于燃烧室5内的燃料-空气混合物保证可靠的直接起动。在此按照本发明利用进气管喷射2有针对性地喷射的优点是，提供更长时间用于燃料气化。此外通过这个有针对性地用于控制直接起动的喷射形式实现燃料-空气混合物的相对良好的二次制备，因为燃料必需通流相对狭窄的进气阀9上的横截面流到用于直接起动的气缸6内。总之，通过这种按照本发明的控制重新起动具有双喷射系统和起动-停止模式的内燃机，实现具有均匀地分布的燃料和封闭在气缸6内的空气的良好分布的燃料-空气混合物，因此也能够在更宽范围的发动机温度和活塞13在气缸6内的发动机滑行位置上执行直接起动。
按照在图1中所示的按照本发明的方法的实施例，其用于利用直接起动和有针对性的进气管喷射或直接喷射重新起动内燃机，给出用于在气缸6中实现均匀的燃料-空气混合物的不同可能性：一方面，内燃机10在自动停止之前在所谓的发动机滑行中以纯进气管喷射2或至少以大份额地以在进气管3内的喷射运行。通过这种方式使一般位于进气管3内的燃料壁膜在内燃机滑行时自动消除，因此自动地在气缸6的燃烧室5内产生均匀的燃料-空气混合物。对此备选地也可以使内燃机10通过发动机控制器7在停止和接着的直接起动之前无需进气管喷射2地并只通过直接喷射运行。在这种情况下按照本发明方法的有利改进方案，可以在内燃机10滑行期间通过低压喷射阀实现前置的有针对性的进气管喷射到进气管3内，由此使用于直接起动必需的高燃料份额为了直接起动加入到燃烧至5内。
此外按照本发明方法的可选择改进方案，也可以通过双燃料喷射系统1执行组合的进气管喷射2和直接喷射4，其中这一点尤其根据对于混合物制备重要的影响因素实现，例如根据燃烧室温度、加入的空气量、活塞13的位置、连杆14的位置等。
图2以曲线图示出在利用按照本发明的方法的内燃机直接起动的应用范围的有利扩展。在图2中以纵坐标表示发动机温度并且以横坐标表示发动机滑行位置。通过圆A表示目前在现有技术中给出的按照现有技术的内燃机的可能的直接起动范围，其中在直接起动前内燃机只利用直接喷射4(参见图1)运行。通过按照本发明的方法使可能的发动机温度和发动机滑行位置范围从圆A扩展到圆B，因为通过控制双燃料喷射系统1通过有针对性的均匀的混合物制备也在较高的发动机温度时和否则不利的内燃机10滑行位置时保证内燃机10可靠地直接起动。
因此本发明通过有针对性地控制双燃料喷射系统在直接起动前为了有利于均匀且良好地在燃烧室5内制备混合物，与目前在现有技术中已知的方法相比提供重要的优点，在现有技术中内燃机与接着起动无关地通过直接起动运行。在用于直接起动的气缸6内有针对性地制备均匀的燃料-空气混合物可以涉及内燃机10的唯一气缸6。按照本发明按照可选择的改进方案，这个均匀的混合物制备可以按照本发明也涉及多个气缸6，例如当两个气缸在自动停止以后参与直接起动的时候。按照本发明的方法可以在现有的发动机控制器7中执行并且例如作为程序模块或作为独立的控制模块15安装。在此所需的现有内燃机的改装是微少的，因此按照本发明的方法可以以相对微少的附加消耗执行。

Claims (6)

1.一种用于直接起动机动车发动机（10）的方法，该发动机（10）具有燃料喷射系统（1），其不仅用于喷射（2）到进气管（3）内，而且用于直接喷射（4）到至少一个燃烧室（5）内，其中在停止发动机（10）时，直接在发动机滑行之前和/或期间有针对性地这样喷射燃料，使得在用于接着进行直接起动的燃烧室（5）内在直接起动时刻存在基本均匀的燃料－空气混合物，其特征在于，在发动机滑行期间喷射的必要性至少取决于直接在开始发动机滑行之前的喷射的形式和/或量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，直接在开始发动机滑行之前排他地或至少主要地将燃料喷射到进气管（3）内。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在发动机滑行期间将燃料喷射到进气管（3）内。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在发动机滑行期间将燃料直接喷射到燃烧室（5）内。
5.如权利要求中1或2所述的方法，其特征在于，直接在发动机滑行之前和/或期间的喷射的时刻、量和/或形式取决于在用于直接起动的燃烧室（5）中的混合物形成。
6.如权利要求中5所述的方法，其特征在于，直接在发动机滑行之前和/或期间的喷射的时刻、量和/或形式取决于燃烧室温度。
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