CN103119270A - 用于以可变的气门机构运行内燃机的方法 - Google Patents

用于以可变的气门机构运行内燃机的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于运行尤其是汽车的内燃机的方法，其中，根据内燃机的运行状态控制用于内燃机的至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门的在气门控制时间和/或气门行程方面可变的气门机构，并且其中，由废气涡轮增压器预压缩燃烧用空气。在此，在具有较高负载需求和较小转速的第一内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第一气门运行状态，其中，在第一气门运行状态中，至少一个进气门调节为，使得该进气门配属的工作缸的进气程度增高。在具有较高负载需求和较大转速的第二内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第二气门运行状态，其中，在第二气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小。在没有负载需求或者具有低于预设阈值的较小负载需求并且在低于中等负荷的较低部分负荷中的第三内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第三气门运行状态，其中，在第三气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小。在没有负载需求或者具有低于预设阈值的较小负载需求并且在较大的部分负荷中的第四内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第四气门运行状态，其中，在第四气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小。在具有高于预设阈值的较大负载需求并且在较大的部分负荷中的第五内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第五气门运行状态，其中，在第五气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得进气门和排气门的打开时间的时间重叠大于以最小燃料消耗调节形成的时间重叠。在具有最大扭矩的第六内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第六气门运行状态，其中，在第六气门运行状态中，至少一个进气门以膨胀模式或者按照米勒/阿特金森方法运行。

Description

用于以可变的气门机构运行内燃机的方法
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于运行尤其是汽车的内燃机的方法，其中，根据内燃机的运行状态控制用于内燃机的至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门的在气门控制时间和/或气门行程方面可变的气门机构。
借助废气涡轮增压器(ATL)增压的发动机的增压压力形成在原则上是延迟的，即所谓的涡轮增压滞后(Turboloch)。这是由于特别是在节流运行的汽油发动机中，涡轮处可供使用的废气质量流是非常小的，因此只有较少的废气能可用作涡轮驱动功率。直到进气管压力上升，质量流才增大，并且发动机之后可供使用的废气能也随之增大。因此，在负载需求中，所需的通过发动机的额定质量流和最初真正的实际质量流之间总是存在差距。
由DE102004026405B4已知一种用于运行内燃机的方法，该内燃机具有增压装置和在其进气门控制时间和/或其进气门行程方面可变化的进气门驱动机构。在此，当在增压运行中识别到正向负载需求时，这样控制至少一个可变的进气门驱动机构，使得现有的冲程余量和/或进气-关闭控制时间余量被充分用于增大进气量。由此可以显著减小满足负载需求所需的时间，并且因此缩短增压内燃机的响应特性。
本发明所要解决的技术问题在于，为内燃机的可变气门机构提供与工作运行点有关的控制/调节策略，其中燃烧过程和废气涡轮增压器(ATL)的功率之间能够更好地协调。
该技术问题按本发明通过前述类型的具有权利要求1的区别特征的方法解决。在其它权利要求中描述了本发明的有利设计方案。
为此，按照本发明在前述类型的方法中规定，在具有较高负载需求和较小转速的第一内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第一气门运行状态，其中，在第一气门运行状态中，至少一个进气门调节为，使得该进气门配属的工作缸的进气程度增高；在具有较高负载需求和较大转速的第二内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第二气门运行状态，其中，在第二气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得该进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小；在没有负载需求或者具有低于预设阈值的较小负载需求且在低于中等负荷的较低部分负荷中的第三内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第三气门运行状态，其中，在第三气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得该进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小；在没有负载需求或者具有低于预设阈值的较小负载需求且在较大的部分负荷中的第四内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第四气门运行状态，其中，在第四气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得该进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小；在具有高于预设阈值的较大负载需求并且在较大的部分负荷中的第五内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第五气门运行状态，其中，在第五气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得进气门和排气门的打开时间的时间重叠大于调节形成最小燃料消耗时的时间重叠；并且在具有最大扭矩的第六内燃机运行状态下，调节形成可变气门机构的第六气门运行状态，其中，在第六气门运行状态中，至少一个进气门以膨胀模式或者按照米勒/阿特金森方法(Miller-/Atkinsonverfahren)运行。
这具有的优点是，通过可变气门机构或者可变气门正时系统(VVT)的附加自由度这样选择用于各个运行特征即动力、低转速时的扭矩(LowEndTorque)、额定功率、部分负荷等的气门机构策略，使得废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响总是最佳的。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果所述第一运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第一区域内，则调节形成所述可变气门机构的第一气门运行状态，所述第一区域由1000转/分钟至2000转/分钟，尤其是不超过2500转/分钟、3500转/分钟或者4500转/分钟的转速、为零的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定(低转速时的动力)。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果内燃机输出的扭矩达到预设扭矩，尤其是达到所要求的扭矩，则终止第一气门运行状态。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果所述第二运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第二区域内，则调节形成所述可变气门机构的第二气门运行状态，所述第二区域由20001/min，尤其是25001/min、35001/min或者45001/min的转速、为零的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定(高转速时的动力)。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果所述第三运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第三区域内，则调节形成所述可变气门机构的第三气门运行状态，所述第三区域由10001/min至不超过内燃机最大转速的转速、为零的有效发动机扭矩和大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩限定(部分负荷较小时的恒定运行)。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果所述第四运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第四区域内，则调节形成所述可变气门机构的第四气门运行状态，所述第四区域由10001/min至不超过内燃机最大转速的转速、大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定(部分负载较大时的恒定运行)。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果所述第五运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第五区域内，则调节形成所述可变气门机构的第五气门运行状态，所述第五区域由10001/min至不超过内燃机最大转速的转速、大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定(有效平均压力(pme)或者进气压力较大时的动力)。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，所述可变气门机构的第五气门运行状态在工作缸中延迟预设数量的周期或循环而调节形成，其中，所述预设数量的周期或循环为1至10个周期或循环。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果所述第六运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第六区域内，则调节形成所述可变气门机构的第六气门运行状态，所述第六区域由内燃机输出的最大扭矩与转速的函数确定(恒定运行VL曲线)。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果所述第一运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第一区域内部的第七区域内，则在第一运行状态中取代可变气门机构的第一气门运行状态而调节形成第五气门运行状态，所述第七区域在所述第一区域内由内燃机输出的最大扭矩与转速的函数和大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩限定(转速较小并且pme或者进气压力较大时的动力)。
通过以下方式可以特别好而可靠地识别内燃机的当前运行状态，即，使用进气管压力、进气管温度、发动机转速、当前的实际进气程度、额定和实际进气程度之间的偏差、负载需求梯度和/或满负荷(VL)识别和/或必要时内燃机的其它运行参数作为用于识别内燃机的各个运行状态的输入参数，所述负载需求梯度例如形式为布置有内燃机的汽车的加速踏板的加速踏板梯度，其中所述参数直接测量得出或者在相应的模型中计算得出。
通过以下方式可以特别好而可靠地识别用于负载需求和发动机转速的条件，即，为了识别用于负载需求的条件，使用用于额定增压压力和实际增压压力之间的差的阈值、用于额定进气程度和实际进气程度之间的差的阈值和/或用于例如形式为布置有内燃机的汽车的加速踏板的加速踏板梯度的负载需求梯度的阈值，并且为了识别用于发动机转速的条件，使用用于发动机转速范围的阈值。
通过以下方式可以特别好而可靠地识别用于第六运行状态的条件，即，为了识别用于第六运行状态的条件，使用满负荷识别和用于额定增压压力和实际增压压力之间的差的阈值和/或用于额定进气程度和实际进气程度之间的差的阈值。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，如果内燃机输出的扭矩达到预设扭矩，尤其是达到所要求的扭矩，则从所述第一气门运行状态转换为所述第四或第六气门运行状态。
废气涡轮增压器与燃烧过程之间的相互影响通过以下方式得到更好地优化，即，在所述第一气门运行状态中，将至少一个排气门调节为170°曲轴转角至185°曲轴转角，尤其是170°曲轴转角至180°曲轴转角的较短打开时长。
以下根据附图进一步阐述本发明。在附图中：
图1示出用于实施按照本发明方法的内燃机的一种示例性实施形式；
图2示出按照图1的内燃机的负荷-转速特征曲线族；
图3示出用于根据内燃机的运行状态激活内燃机的可变气门机构的第一气门运行状态的结构图；
图4示出用于根据内燃机的运行状态激活内燃机的可变气门机构的第二气门运行状态的结构图；
图5示出用于根据内燃机的运行状态激活内燃机的可变气门机构的第三气门运行状态的结构图；
图6示出用于根据内燃机的运行状态激活内燃机的可变气门机构的第四气门运行状态的结构图；
图7示出用于根据内燃机的运行状态激活内燃机的可变气门机构的第五气门运行状态的结构图并且
图8示出用于根据内燃机的运行状态激活内燃机的可变气门机构的第六气门运行状态的结构图。
在图1中示例性示出的按照本发明的内燃机的优选实施形式包括具有工作缸12的发动机缸体10和废气涡轮增压器18，其中，每个工作缸12配属有至少一个进气门14和至少一个排气门16。内燃机具有用于内燃机工作缸12的至少一个进气门14和至少一个排气门16的在气门控制时间和/或气门行程方面可变或可变化调节的可变气门机构(VVT)。
通过进气门14借助燃烧用空气设备20向工作缸12输送燃烧用空气。在燃烧用空气设备20中沿燃烧用空气的流动方向观察设置有废气涡轮增压器18的压缩机22、可选的第一增压空气冷却器(LLK)24、节气门(DKL)26和第二增压空气冷却器(LLK)28。
通过排气门16借助排气设备30将废气从工作缸12中排出。在排气设备30中沿废气流动方向观察设置有废气涡轮增压器18的涡轮机32和催化器34。涡轮机32具有带废气门38的旁路导管36。涡轮机32选择性地设计具有固定的或者可变的涡轮几何形状(VTG)。压缩机22可选地设计为电力驱动的所谓E-Booster。
在图2中示例性地示出用于按照图1的内燃机的负荷-转速特征曲线族，其中，在水平轴40上记录的是发动机转速[1/min：转/分钟]并且在垂直轴42上记录的是有效发动机扭矩[Nm]。第一条水平线44代表内燃机输出的最大发动机扭矩。这被定义为“100%发动机扭矩”。第二条水平线46代表最大发动机扭矩(“100%发动机扭矩”)的40%至60%。函数48表示内燃机输出的最大发动机扭矩42与转速40的关系。内燃机输出的最大发动机扭矩并不是对于所有的转速40均等于“100%发动机扭矩”44。对于低于约15001/min的较低转速和高于约40001/min的较高转速，最大发动机扭矩在局部明显低于“100%发动机扭矩”44。
在按照图2的负荷-转速特征曲线族中定义了以下用于内燃机可能的运行状态的区域。第一区域50，由10001/min至20001/min，尤其是不超过25001/min、35001/min或者45001/min的转速、为零的有效发动机扭矩(水平轴40)和函数48限定。第二区域52，由20001/min，尤其是25001/min、35001/min或者45001/min的，不超过内燃机最大转速40的转速40、为零的有效发动机扭矩(水平轴40)和函数48限定。在所述实施例中，内燃机的最大转速40为60001/min。第三区域54，由10001/min至不超过内燃机最大转速的转速40、为零的有效发动机扭矩(水平轴40)和大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩(第二条线46)限定。第四区域56，由10001/min至不超过内燃机最大转速的转速、大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩(第二条线46)和函数48限定。第五区域58，由10001/min至不超过内燃机最大转速的转速、大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩(第二条线46)和函数48限定。第六区域60，由函数48确定，也就是由负荷-转速特征曲线族中的最大扭矩曲线48上按照当前转速40输出最大扭矩的所有点确定。第七区域62，其在第一区域50内由函数48和大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩(第二条线46)限定。第七区域62包含按照图2的负荷-转速特征曲线族的作为两个区域50、58的交集既包含在第一区域50内又包含在第五区域58内的所有点。第四和第五区域56、58基本上包含负荷-转速特征曲线族的相同点，但是用于内燃机的不同运行状态，以下还会进一步阐述。内燃机的运行状态除了转速40和有效发动机扭矩42外还由负载需求和动力要求定义。因此内燃机在按照图2的负荷-转速特征曲线族的某点处既可以通过较高的负载需求梯度也可以通过较低的负载需求梯度或者通过恒定的负载需求(静态运行模式)运行。负载需求或者负载需求梯度例如由装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板位置或者加速踏板梯度给出。
按照本发明规定，根据与上述区域和负荷状态或负载需求状态或负载需求梯度对应的内燃机运行状态以完全确定的方式调节可变气门机构，从而调节形成与工作运行点有关的不同气门运行状态，并且形成燃烧过程和废气涡轮增压器的功率或性能之间迄今无法呈现的准确按照周期或循环的协调。术语“准确按照周期或循环”在此指的是内燃机工作缸中的工作周期或工作循环。
完全可变气门正时系统(VVT)除了较大的相位差外还改变进气门和排气门在多于两个不连续的位置中的行程或者打开时间并且以较大的调节速度完成以上过程。所述VVT系统用于按照本发明的方法，在所述方法中不再准静态地，而是根据工作周期或工作循环调节形成各种最佳的气门运行参数。
在发动机控制中需要区别以下基本的内燃机运行特征或运行状态：
(1)发动机转速较小时的较高动力要求(负载需求梯度)
(2)发动机转速较大时的较高动力要求(负载需求梯度)
(3)较小或中等部分负荷(与转速无关)时较小的或者为零(=恒定行驶)的动力要求(负载需求梯度)
(4)较大部分负荷时较小的或者为零的动力要求(负载需求梯度)
(5)较大部分负荷时的较大动力要求(负载需求梯度)
(6)沿最大扭矩曲线48运行
(7)可选地也可以在上面第(1)点的情况下在较小和中等初始负荷之间进行区分。
优选使用进气管压力、进气管温度、发动机转速40、当前的实际进气程度、额定和实际进气程度之间的偏差、负载需求梯度、满负荷(VL)识别和必要时其它参数作为用于识别内燃机的各个运行状态并且触发各个VVT运行区域或者气门运行状态的输入参数，所述负载需求梯度例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度，其中所述参数直接测量得出或者在相应的模型中计算得出。
作为在运行状态(1)、(2)、(5)和(7)中用于动力识别的触发标准，优选使用以下参数：用于额定增压压力和实际增压压力之间或者额定进气程度和实际进气程度之间的差的阈值；用于例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度的负载需求梯度的阈值；用于发动机转速范围的阈值。
为了识别第六运行状态(6)并且相应地触发对应的第六气门运行状态，使用满负荷识别和用于额定增压压力和实际增压压力之间或者额定进气程度和实际进气程度之间的差的阈值。根据例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度的负载需求梯度的阈值和用于额定增压压力和实际增压压力之间或者额定进气程度和实际进气程度之间的差的阈值区别较高的和较低的动力要求。
在图3至图8中示例性地根据结构图显示了用于“运行区域管理者”的标准，其识别出内燃机的当前运行状态处于哪个运行区域内以及相应地调节形成哪个气门运行状态。一般来说适用的是，在相应识别出动力要求时的动力运行区域优先于其它运行区域。
在图3中，为了激活用于第一运行区域50的第一气门运行状态，在第一方框64中检验负载需求梯度(例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度)是否大于预设的负载需求梯度阈值pedgrad_schwell，在第二方框66中检验额定增压压力和实际增压压力之间的差是否大于预设的第二阈值，在第三方框68中检验发动机转速是否小于预设的发动机转速阈值nmot_schwell，并且在第四方框70中检验其它相关的误差位的值是否为“false”(Error_Bits=false)。如果所有四个方框64、66、68和70中的问询均得到正面结果(值“+”或者“true”)，则在第五方框72中激活用于第一运行区域的第一气门运行状态并且相应于第一气门运行状态调节可变气门机构。
在图4中，为了激活用于第二运行区域52的第二气门运行状态，在第六方框74中检验负载需求梯度(例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度)是否大于预设的负载需求梯度阈值pedgrad_schwell，在第七方框76中检验额定增压压力和实际增压压力之间的差是否大于预设的第二阈值，在第八方框78中检验发动机转速是否大于预设的发动机转速阈值nmot_schwell，并且在第九方框80中检验其它相关的误差位的值是否为“false”(Error_Bits=false)。如果所有四个方框74、76、78和80中的问询均得到正面结果(值“+”或者“true”)，则在第十方框82中激活用于第二运行区域52的第二气门运行状态并且相应于第一气门运行状态调节可变气门机构。
在图5中，为了激活用于第三运行区域54的第三气门运行状态，在第十一方框84中检验负载需求梯度(例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度)是否小于预设的负载需求梯度阈值pedgrad_schwell，在第十二方框86中检验额定增压压力和实际增压压力之间的差是否大于预设的第一阈值，在第十三方框88中检验负荷大小是否小于预设的负荷阈值last_schwell46，并且在第十四方框90中检验其它相关的误差位的值是否为“false”(Error_Bits=false)。如果所有四个方框84、86、88和90中的问询均得到正面结果(值“+”或者“true”)，则在第十五方框92中激活用于第三运行区域54的第三气门运行状态并且相应于第一气门运行状态调节可变气门机构。
在图6中，为了激活用于第四运行区域56的第四气门运行状态，在第十六方框94中检验负载需求梯度(例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度)是否小于预设的负载需求梯度阈值pedgrad_schwell，在第十七方框96中检验额定增压压力和实际增压压力之间的差是否大于预设的第二阈值，在第十八方框98中检验负荷大小是否大于预设的负荷阈值last_schwell46，并且在第十九方框100中检验其它相关的误差位的值是否为“false”(Error_Bits=false)。如果所有四个方框94、96、98和100中的问询均得到正面结果(值“+”或者“true”)，则在第二十方框102中激活用于第四运行区域56的第四气门运行状态并且相应于第一气门运行状态调节可变气门机构。
在图7中，为了激活用于第五运行区域58的第五气门运行状态，在第二十一方框104中检验负载需求梯度(例如形式为装有内燃机作为动力装置的汽车的加速踏板的加速踏板梯度)是否大于预设的负载需求梯度阈值pedgrad_schwell，在第二十二方框106中检验额定增压压力和实际增压压力之间的差是否大于预设的第二阈值，在第二十三方框108中检验负荷大小是否大于预设的负荷阈值last_schwell46，并且在第二十四方框110中检验其它相关的误差位的值是否为“false”(Error_Bits=false)。如果所有四个方框104、106、108和110中的问询均得到正面结果(值“+”或者“true”)，则在第二十五方框112中激活用于第五运行区域58的第五气门运行状态并且相应于第一气门运行状态调节可变气门机构。
在图8中，为了激活用于第六运行区域60的第六气门运行状态，在第二十六方框114中检验Bit_VL是否出于激活状态，即对于当前发动机转速是否存在具有最大扭矩的满负荷状态或者内燃机的运行状态在负荷-转速特征曲线族中是否处于函数48上，在第二十七方框116中检验额定增压压力和实际增压压力之间的差是否小于预设的第一阈值，并且在第二十八方框118中检验其它相关的误差位的值是否为“false”(Error_Bits=false)。如果所有三个方框114、116和118中的问询均得到正面结果(值“+”或者“true”)，则在第二十九方框120中激活用于第六运行区域60的第六气门运行状态并且相应于第一气门运行状态调节可变气门机构。
对于前述结构图适用第一阈值小于第二阈值。发动机转速阈值nmot_schwell的值例如选择为20001/min，尤其是25001/min、35001/min或者45001/min。
对于不同的运行区域50、52、54、58和60规定了以下气门运行状态：
对于第一气门运行状态，将排气侧的气门运动调节为较短的控制时间或配气相位，从而避免两个在点火顺序中前后相续的工作缸之间的废气出现串流。例如在R4发动机中，排气门的气门打开时间调节为170°曲轴转角至180°曲轴转角，最大达到185°曲轴转角。进气门在第一周期中按照负载需求根据活塞行程工作以使进气程度提高。最晚在达到目标扭矩时，转换为另一运行区域或者气门运行状态，例如转换为用于第四区域56的第四气门运行状态或者用于第六区域60的第六气门运行状态。
在第二运行区域52中，在发动机转速较大时废气涡轮增压器(ATL)的响应特性通常是非常好的。不需要通过气门机构来促进进气程度的提高。对进气门(EV)和排气门(AV)的控制通过在燃料消耗方面有最佳的气门行程和相位重叠的发动机/ATL(废气涡轮增压器)的组合进行。在该运行区域中没有规定与周期相关地控制气门。第一运行区域50和第二运行区域52之间的界限例如在大小为20001/min至35001/min的发动机转速40之间。而第二运行区域52最晚从高于45001/min的转速开始。
在第三运行区域54中同样不进行周期调节的气门控制。在此，调节形成对于各种发动机/ATL组合的油耗最佳的EV/AV行程和相位重叠。
在第四运行区域56中，用于VVT的控制/调节策略与针对第二运行区域52描述的策略一致。但是在此，与第三区域54的界限并不根据发动机转速40，而是根据在动力要求之前的负荷。该界限在理想情况下处于各发动机转速的最大扭矩(或最大空气量/进气程度)的40%至80%之间的范围内。在这个运行区域内没有给出用于VVT的在油耗方面最佳的参数。可选地也可以在第四运行区域56中使用将在以下针对第六运行区域60描述的气门机构策略。
第五运行区域58的前提条件由于功能逻辑而一直是在油耗方面最佳的VVT调节。在识别到较高的动力要求时，转换为更大的进排气相位重叠，以便有利于ATL的启动。重叠的增大根据发动机/ATL组合在动力识别之后直接在第一周期内或者延迟几个周期进行。对于延迟，理想情况是调节形成1至10个周期的延迟时间。
在沿发动机最大扭矩曲线运行时，即在第六运行区域60中，按照在现有技术中已知的膨胀模式运行EV。可选地，也可在所述第六区域60中使用作为米勒/阿特金森方法已知的换气策略。
如果也在发动机转速40较小时在识别到动力要求时在较高和较低的输出负荷之间进行区别，则在输出负荷较低时相应于第一运行区域50控制/调节VVT，并且在输出负荷较高时相应于针对第五运行区域58描述的VVT策略或气门运行状态运行VVT。

Claims (15)

1.一种用于运行尤其是汽车的内燃机的方法，其中，根据内燃机的运行状态控制用于内燃机的至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门的在气门控制时间和/或气门行程方面可变的气门机构，并且其中，由废气涡轮增压器预压缩燃烧用空气，其特征在于，
在具有较高负载需求和较小转速的第一内燃机运行状态下，调节形成所述可变气门机构的第一气门运行状态，其中，在第一气门运行状态中，至少一个进气门调节为，使得该进气门配属的工作缸的进气程度增高；
在具有较高负载需求和较大转速的第二内燃机运行状态下，调节形成所述可变气门机构的第二气门运行状态，其中，在第二气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得该进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小；
在没有负载需求或者具有低于预设阈值的较小负载需求且在低于中等负荷的较低部分负荷中的第三内燃机运行状态下，调节形成所述可变气门机构的第三气门运行状态，其中，在第三气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得该进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小；
在没有负载需求或者具有低于预设阈值的较小负载需求且在较大的部分负荷中的第四内燃机运行状态下，调节形成所述可变气门机构的第四气门运行状态，其中，在第四气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得该进气门和排气门的打开时间出现重叠并且燃料消耗降至最小；
在具有高于预设阈值的较大负载需求并且在较大的部分负荷中的第五内燃机运行状态下，调节形成所述可变气门机构的第五气门运行状态，其中，在第五气门运行状态中，至少一个工作缸的至少一个进气门和至少一个排气门调节为，使得进气门和排气门的打开时间的时间重叠大于调节形成最小燃料消耗时的时间重叠；并且
在具有最大扭矩的第六内燃机运行状态下，调节形成所述可变气门机构的第六气门运行状态，其中，在第六气门运行状态中，至少一个进气门以膨胀模式或者按照米勒/阿特金森方法运行。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述第一运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第一区域内，则调节形成所述可变气门机构的第一气门运行状态，所述第一区域由1000转/分钟至2000转/分钟，尤其是不超过2500转/分钟、3500转/分钟或者4500转/分钟的转速、为零的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定。
3.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，如果内燃机输出的扭矩达到预设扭矩，尤其是达到所要求的扭矩，则终止第一气门运行状态。
4.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，如果所述第二运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第二区域内，则调节形成所述可变气门机构的第二气门运行状态，所述第二区域由2000转/分钟，尤其是2500转/分钟、3500转/分钟或者4500转/分钟的转速、为零的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定。
5.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，如果所述第三运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第三区域内，则调节形成所述可变气门机构的第三气门运行状态，所述第三区域由1000转/分钟至不超过内燃机最大转速的转速、为零的有效发动机扭矩和大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩限定。
6.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，如果所述第四运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第四区域内，则调节形成所述可变气门机构的第四气门运行状态，所述第四区域由1000转/分钟至不超过内燃机最大转速的转速、大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定。
7.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，如果所述第五运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第五区域内，则调节形成所述可变气门机构的第五气门运行状态，所述第五区域由1000转/分钟至不超过内燃机最大转速的转速、大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩和内燃机输出的最大扭矩与转速的函数限定。
8.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述可变气门机构的第五气门运行状态在工作缸中延迟预设数量的周期而调节形成，其中，所述预设数量的周期是1至10个周期。
9.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，如果所述第六运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第六区域内，则调节形成所述可变气门机构的第六气门运行状态，所述第六区域由内燃机输出的最大扭矩与转速的函数确定。
10.按权利要求2和权利要求3至9的至少一项所述的方法，其特征在于，如果所述第一运行状态处于内燃机的负荷-转速特征曲线族中的第一区域内部的第七区域内，则在第一运行状态中取代所述可变气门机构的第一气门运行状态而调节形成第五气门运行状态，所述第七区域在所述第一区域内由内燃机输出的最大扭矩与转速的函数和大小为内燃机输出的最大扭矩的40%至80%的有效发动机扭矩限定。
11.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，使用进气管压力、进气管温度、发动机转速、当前的实际进气程度、额定和实际进气程度之间的偏差、负载需求梯度和/或满负荷(VL)识别和/或必要时内燃机的其它运行参数作为用于识别内燃机的各个运行状态的输入参数，所述负载需求梯度例如形式为布置有内燃机的汽车的加速踏板的加速踏板梯度，其中所述参数直接测量得出或者在相应的模型中计算得出。
12.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，为了识别用于负载需求的条件，使用用于额定增压压力和实际增压压力之间的差的阈值、用于额定进气程度和实际进气程度之间的差的阈值和/或用于例如形式为布置有内燃机的汽车的加速踏板的加速踏板梯度的负载需求梯度的阈值，并且为了识别用于发动机转速的条件，使用用于发动机转速范围的阈值。
13.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，为了识别用于第六运行状态的条件，使用满负荷识别和用于额定增压压力和实际增压压力之间的差的阈值和/或用于额定进气程度和实际进气程度之间的差的阈值。
14.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，如果内燃机输出的扭矩达到预设扭矩，尤其是达到所要求的扭矩，则从所述第一气门运行状态转换为所述第四或第六气门运行状态。
15.按至少一项前述权利要求所述的方法，其特征在于，在所述第一气门运行状态中，将至少一个排气门调节为170°曲轴转角至185°曲轴转角，尤其是170°曲轴转角至180°曲轴转角的较短打开时长。
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