CN103775217A - 用于控制内燃机的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃机的惯性运行特性的方法，其中在确定的停车需求之后关闭空气配量装置，并且一旦内燃机的转速（n）的求得的值（nschw_u）低于可预先确定的转速阈值（ns）则再次将空气配量装置开启到开度（），其中在止点（T2）之后转过等待角（）时将空气配量装置开启到开度（），其中根据期望的静止位置（KWstop_soll）选择等待角（）。

Description

用于控制内燃机的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃机的方法和装置。
背景技术
由文献DE 10 2011 082 198 A1已知一种用于停止内燃机的方法，其中减少通过节气门供给的空气量，此后确定停车需求，其中当内燃机的求得的转速低于可预先确定的转速阈值时，再次提高通过节气门供给的空气量，其中对供给空气量的进气气缸在供给的空气量提高之后不再进入到做功冲程中去。
发明内容
正如在提到的现有技术中描述的方法中，如果在离散的时刻、例如在每次经过气缸的上止点时采样内燃机的转速，则内燃机的转速的求得值具有一定的不精确度，对于所述求得值第一次确定其低于可预先确定的转速阈值。所述求得值能够处于一个范围中，所述范围的宽度相当于在两个相连的上止点期间的内燃机的转速降低。因为在一种极端情况中内燃机的转速能够刚好已经低于可预先确定的转速阈值，则在另一种极端情况中内燃机的转速在之前的采样时刻中也能够刚好还未低于可预先确定的转速阈值。这能够得到的结果是，表示内燃机的位置的曲轴转角在内燃机停止之后具有相应的不精确度。
在具有独立权利要求1所述的特征的方法中对此得出这样的优点，即限制曲轴转角的静止位置的可能的范围。
在本发明的第一方面中，在一种用于控制内燃机的惯性运行特性的方法中，其中在确定的停车需求之后关闭空气配量装置、尤其是节气门，并且一旦内燃机的转速的求得的值低于可预先确定的转速阈值则再次将空气配量装置开启到开度，在气缸的止点之后转过等待角时将空气配量装置开启到开度，其中根据期望的静止位置选择等待角。
也就是说根据内燃机应该达到静止状态的曲轴转角预先确定相应的曲轴转角值、即等待角，并且一旦在经过上止点之后内燃机也扫过该等待角，则开启空气配量装置。由此内燃机的静止位置以特别简单的方式灵活调整，进而例如优化用于内燃机的快速重启。
当根据期望的静止位置如此选择等待角、即等待角在第一期望的静止位置时采用第一值，并且在第二期望的静止位置时采用第二值时，在此是特别有利的，其中第一期望的静止位置比第二期望的静止位置更接近于下止点，并且其中第一等待角大于第二等待角。
此外，当单调下降地选择等待角作为期望的静止位置的函数时是特别有利的。
在较高的等待角时实现，濒于内燃机的静止状态时，在那时处于做功冲程中的气缸中存有较低的空气填充，并且在那时处于压缩冲程中的气缸中存有较高的空气填充。这引起内燃机或者说曲轴在停摆过程中朝接近下止点的方向回摆并且在那达到静止。相反地，较小的等待角的结果是在停摆过程结束时处于膨胀冲程中的气缸中的空气填充和在停摆过程结束时处于压缩冲程中的气缸中的空气填充大致大小相等。这引起内燃机或者说曲轴在更多地接近上止点的角度时、例如在上止点之前大约90°时达到静止状态。
上述提到的特征即有这种优点，即在停摆过程结束时实际的曲轴静止位置尽可能精确地对应于期望的静止位置。
在本发明的一种特别有利的方面中，由此实现对曲轴转角的静止位置的可能范围的限制，即根据转速的求得值选择开度。
在本发明的一种特别有利的实施方式中，如此设计空气配量装置的开启，从而内燃机在空气配量装置开启之后还要两次经过上止点。也就是说，在空气配量装置开启之后还有两个气缸各自在其进气冲程中得到提高的空气填充。由此特别精确地控制所述在发动机惯性运行结束时主导地确定精确的静止位置的两个气缸的空气填充。
气缸即作为第一气缸吸入强烈提高的空气填充。如果该气缸进入到其压缩冲程中，则其空气弹簧压缩并且产生如此强大的反作用力，从而使得内燃机的旋转运动反向。如果如此配量在该气缸中的空气量、即其空气弹簧的强度，从而该气缸在回摆时不再经过其下止点，则内燃机在该气缸的压缩冲程中达到静止状态。因此也称该气缸为压缩气缸。
这里不必由节气门给出空气配量装置。例如也能够涉及通过凸轮的变换改变气门升程的凸轮轴调节装置、或者涉及完全可变的、例如液压的阀动装置。
在本发明的另一种有利的方面中，根据转速的求得值如此选择开度，从而所选择的开度在转速的第一求得的值时采用第一值，并且所选择的开度在转速的第二求得的值时采用第二值，其中转速的第一求得的值小于转速的第二求得的值并且其中第一值大于第二值。
在本发明的另一种有利的方面中，根据转速的求得值如此选择开度，从而在选择的开度和转速的求得值之间的函数关系是单调下降的。
在本发明的另一种特别有利的方面中，通过线性下降的函数给出该函数关系。可对该设计方式特别容易地给定参数。
在本发明的另一种优选的实施方式中，根据转速的求得的值单调下降地选择所选择的开度。因为在转速的较高的求得值时由于内燃机的较高的旋转能量在相对晚的时刻、即当通过在停摆过程结束时处于压缩冲程的气缸的空气填充的压缩完全压缩转动能时才实现回摆。这又引起发动机相对远地回摆，更确切地说直到靠近下止点。因此在转速的较高的求得值时，当开度较小时是有利的，因为这引起在进气管中的压力不是如此快地升高并且在压缩气缸中的背压不是太大。由此气缸不是如此远地向下止点方向回转。相反地，转速的较低的求得值的结果是，在停摆过程的结束时处于其压缩冲程中的气缸在摆动回转之前摆动仅到其上止点之前大约90°并且气缸回摆。因此，在转速的较低的求得值时的较大的开度引起气缸进一步回转。
因此，在选择的开度和转速的求得值之间的单调下降的关系的结果是，静止位置对转速的求得值的依赖性降低。因为不能够精确地调整转速的求得值（正如以上描述的那样，通过在内燃机的转速的两个相邻的采样点之间的转速的降低给出调整精度），这使得能够更容易地控制内燃机的静止位置。
一种特别简单的设计方案规定，根据转速的求得的值作为线性下降的函数选择所选择的开度。
在本发明的另一种替代的或者补充的方面中，根据转速的求得的值选择等待角。这引起能够根据转速的求得值调整在进气管中的压力，以便因此控制发动机的停止位置。
在此，当所选择的等待角在转速的第一求得的值时采用第一等待角值，并且所选择的等待角在转速的第二求得的值时采用第二等待角值时是特别有利的，其中转速的第一求得的值小于转速的第二求得的值，并且其中第一等待角值小于第二等待角值。由此，所述濒于内燃机的静止状态时处于燃烧冲程中的气缸在转速的第一、较小的求得值的情况下得到较小的气缸填充并且引起较小的回位力（Rückstellkraft），而该气缸在转速的第二、较大的求得值的情况下得到较大的气缸填充并且引起相应较大的回位力。由此，能够可变地制动内燃机的提高的旋转能量。
在另一种特别有利的实施方式中，当根据转速的求得的值单调上升地选择所选择的等待角时，即在所有转速值时实现该效果的进一步改善。
此外，在另一种特别简单的实施方式中，在此根据转速的求得的值作为线性上升的函数选择所选择的等待角。
在其他的方面中，本发明涉及一种计算机程序，如此编制所述计算机程序，从而实施按照本发明的方法的实施方式的所有步骤。在其他的方面中，本发明涉及一种用于内燃机的控制装置和/或调节装置的电存储介质，在所述电存储介质上存储所述计算机程序，并且本发明涉及一种控制装置和/或调节装置，如此编制所述控制装置和/或调节装置的程序，从而其能够实施按照本发明的方法的实施方式的所有步骤。这能够例如由此看出，控制装置和/或调节装置包括电存储介质，在所述电存储介质上存储计算机程序。
附图说明
在附图中示出了本发明的特别有利的方面。附图示出：
图1示出了内燃机的停摆特性（Auspendelverhalten）；
图2示出了静止位置与等待角和转速的求得值的相关性；
图3示出了根据期望的静止位置选择等待角；
图4示出了根据转速的求得值选择等待角；
图5示出了根据转速的第一求得值选择开度；
图6示出了在根据图5选择开度时静止位置与转速的求得值的相关性。
具体实施方式
图1a示出了在内燃机的惯性运行过程中，第一气缸ZYL1和第二气缸ZYL2的冲程顺序。它们依次经过排气冲程、进气冲程、压缩冲程和做功冲程。在气缸之间的止点通过第一止点T1、第二止点T2、第三止点T3、第四止点T4和第五止点T5给出。在四缸内燃机中，相邻的止点错开180°曲轴转角KW。
图1b平行于图1a示出了内燃机关于时间t的转速n的曲线。例如能够以在曲轴上的转速传感器求得转速n。在内燃机惯性运行时，内燃机的转速n以特有的方式下降，其中转速由于每次处于压缩冲程中的气缸的填充气体的压缩而在濒于止点时特别强烈地下降，并且转速由于正处于其做功冲程中的气缸随后的弹簧作用而刚过有关的止点之后重新稍有上升。第一时刻t1、第二时刻t2、第三时刻t3和第四时刻t4对应于到达第一止点T1、第二止点T2、第三止点T3和第四止点T4的时刻。需要注意，时间刻度由于内燃机转速n的降低而不是线性的。
图1c示出了内燃机的空气配量装置的开度DK、例如节气门的开度。在求得停车需求后减小空气配量装置的开度，例如关闭节气门，以便改善惯性运行的内燃机的运转平稳性，并且避免太多冷的新鲜空气在排气冲程中冷却催化剂。
正如在图1b中示出的那样，在离散的时刻、例如周期的、特别是在止点时求得内燃机的转速n，并且与可预先确定的转速阈值ns比较。如果转速n低于可预先确定的转速阈值ns，则将此后求得的转速nschw_u的值例如存储在控制和/或调节装置中。在上止点（例如第二止点T2）之后将空气配量装置的开度DK增加等待角                                                
Figure 471188DEST_PATH_IMAGE001
。
在对应于曲轴转角KWauf（KWauf即在第二上止点T2之后转动等待角
Figure 388328DEST_PATH_IMAGE002
）的开启时刻tauf时，转速n第一次低于可预先确定的转速阈值ns。
正如在图1c中示出的那样，在该开启时刻tauf时，空气配量装置的开度打开到提高的开度
Figure 105748DEST_PATH_IMAGE003
 。在此如此预先确定和/或调节可预先确定的转速阈值ns，从而在该开启时刻tauf之后直到内燃机的停止状态还要刚好经过两个止点，即第三止点T3和第四止点T4。在在第二止点T2和第三止点T3之间的间隔中，第一气缸ZYL1处于其进气冲程中。从开启时刻tauf起，第一气缸ZYL1吸入增加的空气量。在第一气缸ZYL1中的空气量在其进气门关闭之后即与等待角
Figure 500958DEST_PATH_IMAGE004
和提高的开度有关。在接下来的在第三止点T3和第四止点T4之间的冲程中，第二气缸ZYL2处于其进气冲程中并且吸入与提高的开度
Figure 13159DEST_PATH_IMAGE005
有关的增加的空气量。在在第四止点T4之后的紧接着的冲程中，第二气缸ZYL2处于其压缩冲程中。通过在第二气缸ZYL2中的气体弹簧的强烈压缩，内燃机的转速n剧烈下降直到内燃机的转动在回摆时刻TOSC时翻转其旋转方向，并且内燃机回摆。在静止状态tStopp时，内燃机最终停止。对于从回摆时刻TOSC起的时刻，在在其上描绘曲轴转角度数的图1a的横坐标和在其上描绘时间的图1b的横坐标之间不再存在图形化示出的关系。在回摆时刻TOSC之后，内燃机回摆并且最终在静止位置KWstopp处达到静止。静止位置KWstopp这里和以下表示压缩气缸（在这里说明的情况下即第二气缸ZYL2）的曲轴转角从上止点处返回计数，在所述上止点处第二气缸进入到其做功冲程中。180°的静止位置KWstopp即意味着压缩气缸正好在其下止点处达到静止状态。
图2示出了在求得的转速n的值nschw_u和静止位置KWStopp之间的关系。示出了对于三种不同的等待角
Figure 217875DEST_PATH_IMAGE004
的这些关系。如果等待角
Figure 416775DEST_PATH_IMAGE004
是0°，也就是说在止点处直接增加开度，对此确定转速n已低于可预先确定的转速阈值，则得出在上止点之前90°的值作为静止位置，更确切地说与求得的内燃机转速n的值nschw_u无关。也就是说处于压缩冲程中的第二气缸ZYL2刚好在其压缩冲程的中间处达到静止。这个原因在于在处于做功冲程中的第一气缸ZYL1的气体弹簧和处于压缩冲程中的第二气缸ZYL2的气体弹簧之间的力平衡。因为所述气体弹簧大小相等，使内燃机平衡到静止位置中，在静止位置中两个气体弹簧刚好同等地松弛。对于等待角
Figure 23337DEST_PATH_IMAGE004
是180°的情况，其中在图1示出的示例中即对于在第三止点T3处增加开度的情况，在第二气缸ZYL2的压缩冲程中的气体弹簧明显大于在第一气缸ZYL1的做功冲程中的气体弹簧。因此在静止位置中出现平衡，其中在第二气缸ZYL2中的体积大于在第一气缸ZYL1中的体积。因为内燃机的回摆运动越大，在处于压缩冲程中的第二气缸ZYL2的空气弹簧在回摆时刻TOSC之前被压缩得越强，静止位置KWStopp越大，转速n的求得的值nschw_u越大。对于中间等待角、例如=90°来说，得出位于等待角
Figure 705784DEST_PATH_IMAGE004
=0°时的静止位置KWStopp和在等待角=180°时的静止位置KWStopp之间的静止位置KWStopp。
在图3中示出了作为期望的静止位置KWStopp_Soll的函数对等待角的选择。例如由在其上运行按照本发明的方法的控制装置和/或调节装置根据内燃机的运行参数如此确定期望的静止位置KWStopp_Soll，从而接下来的阻力能够特别简单。在图3中具体地示出了第一期望静止位置和第二期望静止位置KW2，对此等待角采用第一值
Figure 513017DEST_PATH_IMAGE004
1或者说第二值
Figure 725823DEST_PATH_IMAGE004
2。正如示出的那样，能够单调下降地选择在期望的静止位置KWStopp_Soll和等待角
Figure 369294DEST_PATH_IMAGE004
之间的关系。由此能够实现在内燃机的静止状态之后，静止位置KWStopp尽可能精确地等同于期望的静止位置KWStopp_Soll。
图4示出了作为内燃机的转速n的求得的值nschw_u的函数对等待角
Figure 642144DEST_PATH_IMAGE004
的选择。例如控制装置和/或调节装置选择等待角
Figure 371065DEST_PATH_IMAGE004
，此后求得内燃机的转速n的求得的值nschw_u。在描绘了等待角
Figure 387563DEST_PATH_IMAGE004
之后，空气配量装置开启到开度
Figure 885540DEST_PATH_IMAGE005
。示出了内燃机的转速n的第一获取值nschw_u1和第二获取值nschw_u2。对于第一获取值nschw_u1，选择的等待角
Figure 532554DEST_PATH_IMAGE004
确定到第一等待角值
Figure 483192DEST_PATH_IMAGE004
S1，对于第二获取值nschw_u2，选择的等待角
Figure 300451DEST_PATH_IMAGE004
确定到第二等待角值
Figure 652935DEST_PATH_IMAGE004
S2。
在转速n的求得的值nschw_u和选择的等待角之间的关系示例性地单调下降。虚线地示出了单调线性下降的关系，以实线示出了阶梯状下降的关系，并且以点划线示出了圆弧阶梯状的关系。
图5示出了作为内燃机的转速n的求得的值nschw_u的函数对开度
Figure 971101DEST_PATH_IMAGE005
的选择。例如控制装置和/或调节装置选择开度，此后求得内燃机的转速n的求得的值nschw_u，并且在描绘了等待角
Figure 801970DEST_PATH_IMAGE004
之后，空气配量装置开启到开度
Figure 915420DEST_PATH_IMAGE005
。示出了内燃机的转速n的第一获取值nschw_u1和第二获取值nschw_u2。对于第一获取值nschw_u1，选择的开度
Figure 778334DEST_PATH_IMAGE005
确定到第一值W1，对于第二获取值nschw_u2，选择的开度确定到第二值W2。
在转速n的求得的值nschw_u和选择的开度
Figure 1822DEST_PATH_IMAGE005
之间的关系示例性地单调下降。虚线地示出了单调线性下降的关系，以实线示出了阶梯状下降的关系，并且以点划线示出了圆弧阶梯状的关系。也尤其可能的是（未示出），与转速n的求得的值nschw_u无关地选择选择的开度
Figure 286173DEST_PATH_IMAGE005
。
图6说明了根据转速n的求得的值nschw_u选择开度
Figure 698699DEST_PATH_IMAGE005
的效果。所述以实线示出的在静止位置KWStopp和转速求得的值nschw_u之间的关系对应于也在图2中示出的关系。正如在图6中通过虚线示出的那样，根据转速n的求得的值nschw_u、以下降的曲线对开度
Figure 664381DEST_PATH_IMAGE005
的选择在等待角
Figure 845964DEST_PATH_IMAGE004
大于0°时导致静止位置KWStopp对转速n的求得的值nschw_u的依赖性的降低，就理想情况而言，静止位置KWStopp与转速n的求得的值nschw_u无关。这由此实现，即处于压缩冲程中的第二气缸ZYL2的随着转速n的上升的求得的转速nschw_u而升高的回位弹簧效应在转速n的较高的求得的值nschw_u时减弱，并且在较小的值时增强。由此能够将通过采样转速n的时间栅格的粗糙度得出的静止位置KWStopp的不精确度最小化和/或充分最小化。

Claims (14)

1.用于控制内燃机的惯性运行特性的方法，其中在确定的停车需求之后关闭空气配量装置，并且一旦内燃机的转速（n）的求得的值（nschw_u）低于可预先确定的转速阈值（ns）则再次将空气配量装置开启到开度（                                                
Figure 558434DEST_PATH_IMAGE001
），其特征在于，在止点（T2）之后转过等待角（
Figure 330081DEST_PATH_IMAGE003
）时将空气配量装置开启到所述开度（
Figure 218402DEST_PATH_IMAGE001
），其中根据期望的静止位置（KWstop_soll）选择所述等待角（）。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一期望的静止位置（KW1）时等待角（ 
Figure 391075DEST_PATH_IMAGE003
）采用第一值（
Figure 333623DEST_PATH_IMAGE003
1），并且在第二期望的静止位置（KW2）时等待角（
Figure 771558DEST_PATH_IMAGE003
）采用第二值（
Figure 395437DEST_PATH_IMAGE003
2），其中所述第一期望的静止位置（KW1）比所述第二期望的静止位置（KW2）更接近于下止点，并且其中所述第一等待角（
Figure 602427DEST_PATH_IMAGE003
1）大于所述第二等待角（
Figure 653560DEST_PATH_IMAGE003
2）。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，单调下降地选择等待角（
Figure 578791DEST_PATH_IMAGE003
）作为期望的静止位置（KWstop_soll）的函数。
4.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据转速（n）的求得的值（nschw_u）选择开度（
Figure 737852DEST_PATH_IMAGE001
）。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，所选择的开度（
Figure 64928DEST_PATH_IMAGE001
）在转速（n）的第一求得的值（nschw_u1）时采用第一值（W1），并且所选择的开度（）在转速（n）的第二求得的值（nschw_u2）时采用第二值（W2），其中转速（n）的第一求得的值（nschw_u1）小于转速（n）的第二求得的值（nschw_u2），并且其中所述第一值（W1）大于所述第二值（W2）。
6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据转速的求得的值（nschw_u）单调下降地选择所选择的开度（
Figure 433910DEST_PATH_IMAGE001
）。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，根据转速的求得的值（nschw_u）作为线性下降的函数选择所述选择的开度（
Figure 461909DEST_PATH_IMAGE001
）。
8.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据转速（n）的求得的值（nschw_u）选择所述等待角（
Figure 581174DEST_PATH_IMAGE003
）。
9.按权利要求8所述的方法，其特征在于，所选择的等待角（
Figure 36426DEST_PATH_IMAGE003
）在转速（n）的第一求得的值（nschw_u1）时采用第一等待角值（
Figure 608353DEST_PATH_IMAGE003
S1），并且所选择的等待角（
Figure 174464DEST_PATH_IMAGE003
）在转速（n）的第二求得的值（nschw_u2）时采用第二等待角值（
Figure 413815DEST_PATH_IMAGE003
S2），其中转速（n）的第一求得的值（nschw_u1）小于转速（n）的第二求得的值（nschw_u2）并且其中所述第一等待角值（
Figure 977652DEST_PATH_IMAGE003
S1）小于所述第二等待角值（
Figure 36875DEST_PATH_IMAGE003
S2）。
10.按上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据转速的求得的值（nschw_u）单调上升地选择所选择的等待角（
Figure 406676DEST_PATH_IMAGE003
）。
11.按权利要求6所述的方法，其特征在于，根据转速的求得的值（nschw_u）作为线性上升的函数选择所选择的等待角（）。
12.计算机程序，其特征在于，编制所述计算机程序以实施按权利要求1至11中任一项所述的方法的所有步骤。
13.用于内燃机的控制装置和/或调节装置的电存储介质，其特征在于，在所述电存储介质上存储用于实施按权利要求1至11的任一项所述的方法的所有步骤的计算机程序。
14.内燃机的控制装置和/或调节装置，其特征在于，编制所述控制装置和/或调节装置的程序，从而使其能够实施按权利要求1至11中任一项所述的方法的所有步骤。
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