CN102052187A - 直接起动内燃机的方法、控制装置和内燃机 - Google Patents
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Abstract
一种用于起动内燃机、尤其是具有直接喷射的内燃机的方法，其中内燃机至少临时利用直接起动通过喷射燃料到至少一个气缸(2)内并点火燃料-空气混合物被起动。本发明提出，通过至少间接作用于内燃机的曲轴(5)上的电机(4)支持所述直接起动。
Description
技术领域
本发明尤其涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于起动内燃机的方法。
本发明尤其、但是不受任何限制地涉及这种内燃机，它以所谓的起动-停止策略通过自动停止例如在信号灯停住汽车时运行。本发明涉及通过所谓的直接起动来起动这种内燃机。在直接起动时例如通过自动的起动-停止控制通过喷射燃料到气缸内和接着点火气缸中的燃料-空气混合物，不利用内燃机起动机地起动停止的内燃机。
背景技术
在现有技术中，按照DE 10351891A1已知这种方法以及相应的控制器。在这种已知的方法中通过在同时保证气缸的活塞的确定的静止状态位置的情况下喷射燃料到气缸内并接着点火加入的燃料-空气混合物执行直接起动，只要混合物还能够点火。按照这个已知的用于通过所谓的直接起动重新起动内燃机的方法，使用于直接起动的活塞/气缸在快要重新起动之前在向后方向上运动，用于得到快要达到上死点之前的正确位置，由此可以仅仅通过点火燃料-空气混合物可靠地实现重新点火。
发明内容
本发明涉及的问题通过具有权利要求1步骤的方法以及通过具有并列权利要求特征的开环控制和/或闭环控制装置和内燃机得以实现。本发明的方案和改进方案是从属权利要求的内容。
按照本发明的用于起动内燃机的方法尤其用于通过所谓的直接起动来起动或在刚刚关闭以后重新起动具有直接喷射的内燃机，其中内燃机为了重新起动以所谓的起动-停止策略可以通过相应的电子控制器运行，利用它例如在停住汽车时可以执行自动停止，其后通过喷射燃料到至少一个气缸内并点火燃料-空气混合物通过直接起动再起动内燃机，其中内燃机具有电机。该内燃机的电机可以是用于产生电流的发电机或其它形式的电机。
所述电机且尤其是发电机(它在内燃机正常运行中用于产生车载电流)按照本发明临时作为电动机运行，而且以这种方式和方法，例如在自动停止以后通过起动-停止控制有针对性地支持内燃机的直接起动。通过电机导入附加的旋转能量到内燃机的曲轴上支持直接起动，由此也在否则不利的运行状况中，例如在气缸中燃烧室温度太高时，用于直接起动的气缸/活塞的位置不利时或产生的能量太低时通过一次点火用于直接起动的气缸保证可靠的直接起动。由此可以在更大的运行状况带宽上实现内燃机的可靠直接起动。
除了通过点火内燃机的至少一个气缸中的燃料-空气混合物产生的起动能量以外由此也提供附加的用于直接起动的旋转能量，它只相对短时间地需要。为此通常作为电流发生器运行的发电机、最好是内燃机的现有的汽车发电机(Lichtmaschine)或内燃机的其它电机临时作为电动机运行，即，通过有针对性地控制电机在发电机的输出轴或输入轴上产生转矩，它可以通过楔形带或类似部件传递到内燃机的曲轴上。
按照本发明方法的有改进方案，所述电机在用于直接起动的气缸内燃烧期间作为电动机运行，用于在直接起动期间通过曲轴输入附加的旋转能量。与直接起动的燃烧并联地通过作为电动机运行的电机输入附加的旋转能量，直接支持内燃机的曲轴上的旋转运动并总体上导入更多的旋转能量到系统内。由此进一步改善利用直接起动的起动可靠性。通过这种方式也可以在内燃机燃烧室中较高温度时执行直接起动。由此也提高内燃机可能的滑行位置范围，在该范围中直接起动还可靠地发挥功能，通过电机的支持并通过由其产生的旋转能量也可以在不能够实现通常的直接起动并因此必需得通过起动机起动的状况下实现直接起动。
按照本发明方法的另一有改进方案，所述电机在用于直接起动的气缸快要燃烧之前已经作为电动机运行。为此可以这样控制作为电动机运行的电机、如发电机，使它在同样在快要进行用于直接起动的燃烧之前被控制。在气缸快要燃烧之前控制发电机的附加优点是，在气缸的燃烧室内在喷射燃料之前已经推动充气运动(Ladungs-bewegung)。通过这个充气运动可以使大部分封闭在气缸内的空气用于燃烧，因为空气也通过由于发电机转矩的充气运动与燃料混合，否则空气不与喷射的燃料直接接触。由此由于在气缸中的燃烧可以产生更多的能量，这又改善了直接起动的可靠性。
按照本发明方法的另一有改进方案，作为电动机运行的电机、如发电机短时间地用于使内燃机向后旋转以开始直接起动。通过内燃机的曲轴的向后运动可以压缩处于工作冲程中的气缸的空气质量。当在这个用于直接起动的气缸内喷入燃料时，可以提高这个气缸燃烧室的填充度并且达到更大量的用于燃烧的燃料-空气混合物。
此外通过内燃机的这个短时间向后运动可以调节活塞在快要达到上死点之前的更有利的位置，即预调节用于直接起动的最有利的位置。通过接着燃烧这个气缸中的燃料-空气混合物产生更高的燃烧压力，它使内燃机有效地在向前方向上驱动并由自身的力没有附加起动机地起动。
按照本发明的方法的另一有改进方案这样控制电机使内燃机向后旋转，使在另一气缸中的活塞越过第一死点，然后使用于直接起动的气缸的活塞带到快要达到用于开始工作冲程的上死点的位置。这种继续的向后运动在利用作为电动机运行的发电机的驱动力直接起动时的优点是，当用于直接起动的气缸的活塞在发动机滑行以后位于上死点或靠近上死点的位置的时候，也可以通过按照本发明的方法直接起动。延长的向后旋转阶段还允许在压缩冲程中压缩并接着进行有效工作冲程，因为在向后旋转期间喷入了燃料。
按照本发明的有利观点，所述内燃机的电机是用于产生电流的发电机，例如汽车发电机，它也可以作为电动机运行。
附图说明
下面借助于多个实施例和附图更详细地描述本发明。附图中：
图1以立体示意图示出按照本发明的用于起动直接喷射的内燃机的第一方法在不同的时刻期间的内燃机部件，
图2以与图1类似的视图示出第二方法。
具体实施方式
为了清晰在图1中只示出内燃机的两个气缸1、2，它们对于解释本发明是重要的。当然，内燃机可以具有不同数量的气缸1、2且尤其四个气缸、六个气缸、八个气缸或十二个气缸。该内燃机是具有直接喷射的内燃机和例如具有直接喷射和吸管的奥托发动机。
该内燃机在电子发动机控制器3中具有起动-停止控制，通过这种控制，内燃机在汽车停住时可以自动停止并且只有在通过司机操纵油门踏板时才再起动。内燃机的起动通过所谓的直接起动实现，即主要通过在位于工作冲程的气缸中喷射和燃烧燃料。这种直接起动的优点是，它是相对低噪声的，不产生起动机磨损，可以比通常通过起动机起动以更少的时间执行并且总体上与起动-停止策略一起导致较低汽车燃料消耗。
但是这种直接起动的前提是，内燃机的参与直接起动的气缸1、2位于可以执行直接起动的位置。如果例如其中一个气缸1、2在快要达到上死点时开始工作冲程，则可能出现直接起动不能一次实现的状况。另一方面对于这种通过点火其中一个气缸1、2中的燃料-空气混合物的直接起动，必需使参与气缸的燃烧室中的温度位于约70℃以下的范围。在温度位于约70℃以上时目前难以执行可靠的直接起动。为了在这种形式的内燃机中在这种临界的运行条件下也可以执行直接起动，按照本发明设有专用的发电机4，它可以通过电子发动机控制器有针对性地控制，用于临时作为电动机运行。临时作为电动机运行的发电机用于支持内燃机的直接起动。
如同在图1中在步骤1中简示的那样，发电机4的转向临时反向，由此发电机可以输出驱动矩到轴上，驱动矩通过例如楔形皮带直接导入到内燃机的曲轴5上。临时作为电动机运行的发电机4按照本发明支持内燃机的直接起动。这一点一方面可以通过导入附加的旋转能量到曲轴5上实现，在用于直接起动而喷入的燃料-空气混合物燃烧期间并由此在参与直接起动的气缸2的工作冲程期间通过使发电机4将附加的旋转能量在向前旋转方向上施加到内燃机的曲轴5上保证可靠的直接起动。另一方面临时作为电动机运行的发电机4按照本发明在燃烧之前也有针对性地用于调整活塞在用于直接起动的气缸2内的最佳位置。为此按照本发明的有改进方案，作为电动机运行的发电机4也可以用于有针对性地向后旋转，这具有附加的优点，使封闭在气缸1、2内的空气量预压缩。
在图1中所示的按照本发明的用于起动内燃机的第一实施例中，在步骤1中气缸1、2的两个活塞位于上死点与下死点之间的中间位置。这一点是发动机滑行以后的示例位置。在此气缸1位于工作冲程。在按照图1的步骤1中，发电机4的电动机运行通过电子控制器3激活。即，电子控制器3调整发电机4到电动机运行，由此将在图1中通过旋转箭头象征性表示的旋转力传递到曲轴5上。
在步骤2中，发电机4也以这种方式和方法位于电动机运行，使曲轴5在通过箭头R表示的方向上向后旋转，由此压缩在气缸2的燃烧室内封闭的空气。在这种阶段燃料喷入到气缸2内。在按照图1的步骤3中，发电机4的电动机运行被去激活，并且曲轴5的旋转方向从向后方向反转到向前方向，如同通过箭头V表示的那样。在前面的步骤2中喷入的燃料在气缸2内快要达到上死点时通过火花塞6点火。在点火后在步骤4在这个气缸2内实现燃烧，该气缸在这个实施例中用于内燃机直接起动。通过点火和燃烧气缸2内的燃料-空气混合物施加更强烈的旋转能量到曲轴5上，如同通过图1中的箭头V表示的那样，并且可以可靠地起动内燃机。
如果需要，附加地可以使发电机4在向前方向上施加转矩到曲轴5上，由此继续支持直接起动。
因此，按照本发明以发电机4的电动力通过短暂向后旋转有针对性地调整参与直接起动的气缸2的活塞位置，也可以在发动机滑行以后在自动停止时在不利的位置通过起动-停止控制执行可靠的直接起动。按照对此可选择的按照本发明方法的改进方案，发电机4不仅使内燃机的曲轴5只向后旋转到快要达到气缸2的活塞的上死点，如同所述实施例那样，而且在达到上死点以后继续向后旋转，确切地说，直到向后快要达到工作冲程中的气缸1的活塞的上死点，并且才断开发电机4的电动机运行。当要用于直接起动的气缸2的活塞在内燃机的燃烧运行停止以后占据快要达到上死点的位置，并由此气缸1要用于直接起动，使用这种按照本发明的延长的向后旋转状态。
按照图2在示意流程图中示出按照本发明的用于利用发电机支持起动内燃机的第二实施例。在这个实施例中与前面的实施例一样设有发电机4，它为了支持内燃机的直接起动临时可以作为电动机运动。为此可以通过电子发动机控制器3控制发电机4。
在这个实施例中通过作为电动机运行的发电机4，使内燃机不必一定向后旋转，而是为了支持通过燃烧燃料引起的直接起动，通过发电机/电动机4在向前方向上施加转矩到曲轴5上。通过这种方式导入更多的旋转能量到系统内。通过附加的旋转能量也可以在下一气缸压缩冲程结束时可靠地超过上死点，并且通过直接起动通过在气缸1中燃烧快速起动内燃机。
按照这个实施例的可选择改进方案，早在气缸1中燃烧之前可以控制通过发电机4进行发电机支持。通过这种方式在燃烧室内已经在通过喷射装置7喷射燃料前推动充气运动，由此使封闭在气缸1内的更多空气与喷入的燃料接触，由此最终提供更大的燃料-空气量用于燃烧并由此用于直接起动。
在图2简示的实施例中借助于选择的内燃机的两个气缸1、2在步骤1中通过喷射装置7将燃料喷入到气缸1内，汽缸1在这里处于压缩冲程开始。在这个时刻发电机4还未通过控制器3控制。喷入到气缸1内的燃料在下一步骤2中以这种方式和方法点火，即通过在气缸1中点火和燃烧使曲轴5的向后旋转，如同在步骤3中通过旋转箭头R表示的那样。在位于工作冲程中的气缸2内的活塞朝其上死点方向上开始工作冲程运动并且压缩封闭的空气。在这个步骤3中在第二气缸2内同样实现通过喷射装置7喷入燃料。在接着的步骤4中通过火花塞6点火气缸2中的燃料-空气混合物，由此导入用于直接起动的增强的向前旋转(步骤4中的箭头V)。
同时通过电子控制器3控制发电机4，用于短时作为电动机运行。发电机4将附加的旋转能量在向前方向上通过曲轴5导入到内燃机内，由此支持直接起动并且在在气缸1中压缩冲程结束时可靠地克服上死点。这种在直接起动内燃机时的发电机支持按照这个实施例，只有在第一燃烧(步骤3)以后才实现，所述第一燃烧用于向后旋转并压缩第二气缸2中封闭的空气。
按照这个实施例的可选择改进方案，发电机4也可以在步骤3中用于支持向后旋转，步骤3通过第一燃烧开始。按照另一可选择改进方案在两种情况下也可以在直接起动时通过作为电动机运行的发电机4直接支持向前旋转，尤其当电子控制器3确认，用于直接起动的气缸1、2或其活塞位于临界的滑行位置时，或者当通过传感器(在图2中未示出)确认，发动机温度实际上太高，从而保证内燃机可靠地直接起动。
本发明不局限于所示的实施例并且包括所有可选择的实施例，它们可以进入权利要求的保护范围。作为电机在本发明的意义上不仅可以使用产生电流的发电机，如汽车发电机，而且可以使用其它电机。尤其也可以使所示实施例相互组合，并且也可以通过其它方式和方法利用作为电动机运行的发电机支持直接起动。
Claims (10)
1.一种用于起动内燃机、尤其是具有直接喷射的内燃机的方法，其中内燃机至少临时利用直接起动通过喷射燃料到至少一个气缸(2)内并点火燃料-空气混合物被起动，其特征在于，通过至少间接作用于内燃机的曲轴(5)上的电机(4)支持所述直接起动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电机(4)在用于直接起动的气缸(2)内燃烧期间支持曲轴(5)向前旋转。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述电机(4)直接在用于直接起动的气缸(2)内开始燃烧之前使曲轴(5)向前旋转。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电机(4)直接在用于直接起动的气缸(2)内开始燃烧之前使曲轴(5)向后旋转，用于开始直接起动。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电机(4)将用于直接起动的气缸(2)内的活塞带到快要达到上死点的位置。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电机(4)首先使另一气缸中的活塞旋转越过第一死点。
7.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，利用在第一气缸(1)中的第一燃烧使得内燃机的曲轴(5)向后旋转，并使得在用于直接起动的第二气缸(2)中进行压缩，并通过电机(4)支持所述向后旋转。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电机(4)是发电机，例如汽车发电机，它也可以作为电动机运行。
9.用于内燃机的开环控制和/或闭环控制装置，其特征在于，它为了在如权利要求1至8中任一项所述的方法中应用而编程。
10.内燃机，具有直接喷射和电机(4)，该电机能使曲轴旋转，其特征在于，该内燃机包括如权利要求9所述的开环控制和/或闭环控制装置(3)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |