CN104653305B - 机动车内燃机的控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制机动车的内燃机的控制器件(50)，所述内燃机具有具备至少两个汽缸的汽缸装置(10、20、30、40)，其中，所述控制器件(50)具有用于检测内燃机的预热状态的测取器件(52)和用于使所述汽缸装置(10、20、30、40)燃烧的燃烧器件(51)，如此设置所述燃烧器件(51)，使其限制、尤其阻止(S20)所述汽缸装置的至少一个、尤其选择性地预设的汽缸(30、40)的燃烧，直至达到预设的预热状态。本发明还涉及一种用于机动车的具有内燃机的驱动单元、一种机动车和一种具有程序编码的计算机程序产品。

Description

机动车内燃机的控制

技术领域

本发明涉及一种用于控制机动车的内燃机的控制器件、一种具有这种控制器件的驱动单元和一种机动车以及用于执行内燃机控制的计算机程序产品。

背景技术

当具有用于废气清洁的催化器装置的内燃机冷起动时，在催化器装置达到足够的工作温度前，其工作效率尤其会受到限制。至少部分地通过内燃机的热废气实现预热。必要时可以设置二级空气系统用于热学后期燃烧和/或设置尤其电气的加热装置用于快速预热。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，改进机动车内燃机的控制。

所述技术问题通过一种按照本发明的用于控制机动车的内燃机的控制器件得以解决，其中，所述内燃机具有具备至少两个汽缸的汽缸装置，其中，所述控制器件具有用于检测内燃机的预热状态的测取器件和用于使所述汽缸装置燃烧的燃烧器件，如此设置所述燃烧器件，使其限制、尤其阻止所述汽缸装置的至少一个、尤其选择性地设定的汽缸的燃烧，直至达到预设的预热状态。所述技术问题还通过一种按照本发明的用于机动车的具有内燃机的驱动单元解决，所述内燃机具有具备至少两个汽缸的汽缸装置以及如前述的用于控制所述内燃机的控制单元，其中，所述内燃机具有至少一个汽油发动机或柴油发动机，和/或所述驱动单元具有至少一个能够与所述内燃机耦连的用于驱动所述机动车的电动机。所述技术问题还通过一种按照本发明的机动车、尤其轿车解决，其具有前述类型的驱动单元。所述技术问题还通过一种按照本发明的具有程序编码的计算机程序产品解决，所述程序编码存储在可被计算机读取的介质上，用于执行具有如下步骤的方法：检测内燃机的预热状态；和使汽缸装置燃烧，其中，限制、尤其阻止所述汽缸装置的至少一个、尤其选择性地设定的汽缸的燃烧，直至达到预设的预热状态。

根据本发明的一个方面，内燃机具有具备两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个汽缸的汽缸装置。一个或多个汽缸可以选择性地被燃烧。已燃烧的汽缸在本发明中尤其理解为一种汽缸，该汽缸内的燃料空气混合物至少部分被燃烧，使其驱动活塞。

当限制、尤其阻止汽缸装置的一个或多个汽缸燃烧时，可以有利地减少实际的或者有效燃烧的汽缸内总面积。由此，可以使例如具有四个汽缸的汽缸装置的有效汽缸内总面积减半，方法是，仅有汽缸装置的一半汽缸、例如仅两个汽缸被点燃或燃烧。以这种方式可以尤其有利地减少废气、尤其碳氢化合物(HC)和/或一氧化碳(CO)的未处理排放。

附加或备选的是，可以减少有效的废气通道，在该废气通道内在汽缸和催化器装置之间输送热废气，方法是，仅汽缸装置的部分汽缸被燃烧，使得热废气仅施加到将汽缸装置与催化器装置相连的整个废气通道的一部分中，并且在那里被降温。以这种方式可以有利地尤其改进通过内燃机的废气对催化器装置的预热，例如减少预热时间。

根据本发明的一个方面，尤其通过为此设置的测取器件检测内燃机的预热状态。相应地，控制器件可以根据本发明的一个方面具有用于检测内燃机的预热状态的测取器件，该测取器件尤其按照设备技术和/或程序技术地被如此设置，使其检测内燃机的预热状态。

内燃机的预热状态在本发明的意义下应尤其理解为一种状态，其中内燃机的至少一个预先设定的或确定的部分、尤其催化器装置实际或估计已经达到、或超过预设的最低温度，或者其中，该部分的尤其实际或估计的温度至少由此等于或大于预设的最低温度。作为内燃机一部分的催化器装置在本发明的意义下可以在实施方式中安置在内燃机的排气装置中。

在一个实施方式中，尤其通过为此设置的测取器件，以测取到的内燃机的至少一个预设的或确定的部分、尤其催化器装置的温度为基础，检测内燃机的预热状态。相应地，测取器件尤其可以按照设备技术和/或程序技术被如此设置，使它测取温度，并且为此在改进方案中它能够具有温度传感器或者与这种温度传感器相联通。

附加或备选的是，尤其通过为此设置的测取器件，以测取到的内燃机、尤其催化器装置的运行时间为基础，检测内燃机的预热状态。相应地，测取器件尤其可以按照设备技术和/或程序技术地被如此设置，使其测取运行时间，并且在改进方案中以测取到的运行时间为基础，检测、尤其估计内燃机的至少一个预设的或确定的部分、尤其催化器装置的温度。运行时间尤其包括或就是从内燃机启动开始的时间。在改进方案中，可以尤其通过为此设置的测取器件，将随着从内燃机启动开始的时间流逝而上升的温度检测或估计为内燃机的温度。附加或备选的是，运行时间尤其包括或就是从内燃机停机开始的时间。在改进方案中，可以尤其通过为此设置的测取器件，将随着从内燃机停机开始的时间流逝而上升的温度检测或估计为内燃机的温度。

附加或备选的是，尤其通过为此设置的测取器件，以测取到的内燃机、尤其催化器装置的运行状态为基础，检测内燃机的预热状态。相应地，测取器件尤其可以按照设备技术和/或程序技术地被如此设置，使其检测运行状态，并且在改进方案中以检测到的运行状态为基础，检测、尤其估计内燃机的至少一个预设的或确定的部分、尤其催化器装置的温度。运行状态尤其可以包括、尤其是内燃机的转速。在改进方案中，可以尤其通过为此设置的测取器件，将随着转速运行而升高的温度检测或估计为内燃机的温度。

在实施方式中，尤其通过为此设置的测取器件，当运行状态、运行时间和/或温度已经超过或者低于预设的阀值时，检测达到预设的预热状态。由此可以在实施方式中，尤其通过为此设置的测取器件，当催化器装置的温度和/或内燃机从内燃机起动开始的运行时间和/或内燃机的转速超过或已超过预设的阀值时，和/或只要内燃机的运行时间从内燃机停机开始(还)低于预设的阀值或者内燃机(还)被足够预热时，检测或确定达到预设的预热状态。

根据本发明的一个方面，尤其通过为此设置的燃烧器件，限制、尤其阻止汽缸装置的一个或多个、但尤其非全部的汽缸的燃烧，直至达到预设的预热状态。相应地根据本发明的一个方面，控制器件可以具有用于使汽缸装置燃烧的燃烧器件，尤其按照设备技术和/或程序技术地如此设置所述燃烧器件，使其限制、尤其阻止汽缸装置的一个或多个、但尤其非全部的汽缸的燃烧，直至达到预设的预热状态。

限制燃烧应理解为，与汽缸装置的至少一个另外的(未被限制的)燃烧的汽缸相比，尤其减少每个汽缸燃烧循环中的燃料燃烧量和/或减少燃烧的汽缸冲程数，例如在每次第二汽缸冲程时停止燃烧，其中，汽缸冲程应理解为汽缸活塞的一次完整的运动。在实施方式中，燃烧被减少到或阻止在零。

在实施方式中，尤其通过为此设置的燃烧器件限制、尤其阻止汽缸的燃烧，方法是，限制、尤其阻止汽缸的点火。例如可以通过在每次第二汽缸冲程中停止点火来限制点火。在实施方式中，点火被减少到或阻止在零。例如尤其通过为此设置的燃烧器件可以不激活火花塞或阻止火花塞的激活。

附加或备选的是，在实施方式中，尤其通过为此设置的燃烧器件限制、尤其阻止汽缸的燃烧，方法是，限制、尤其阻止汽缸的燃料供应。例如可以通过在每次第二汽缸冲程中停止燃料供应来限制燃料供应。在实施方式中，燃料供应被减少到或阻止在零。例如尤其通过为此设置的燃烧器件可以不激活燃料喷射或阻止燃料喷射的激活。

一个或多个汽缸的燃烧被限制、尤其被阻止，该一个或多个汽缸可以被确定地预设或者选择性地或可变地预设。由此，例如在内燃机每次起动时，限制、尤其阻止汽缸装置中另外的一部分汽缸，从而使汽缸装置被均匀地加载。同样地，也可以始终限制、尤其阻止同一个汽缸的燃烧，该汽缸在改进方案中与其它的始终(完全或非受限地)燃烧的汽缸在构造上相区分，例如可以具有较短的排气通道或类似构造。在改进方案中，可以选择性地限制、尤其阻止汽缸装置的不同数量的汽缸的燃烧。由此为了特别快速的加热，例如使具有四个汽缸的汽缸装置中的三个汽缸不燃烧，而为了在内燃机非工作运转时缓慢地加热，则相反地仅使一个汽缸不燃烧。在本发明的意义下，选择性地预定的汽缸的燃烧也被视为限制、尤其阻止。

在实施方式中，尤其为了催化器装置的预热可以通过二次空气系统在排气通道内输入环境空气，以便在那里放热地与未燃烧的废气成分反应。在改进方案中，一个或多个、尤其所有的或选择性或可变地预设的、其燃烧被限制、尤其被阻止的汽缸被用作二次空气泵。为此在实施方式，尤其通过为此设置的燃烧器件打开汽缸装置的一个或多个汽缸，该汽缸的燃烧被限制、尤其被阻止，并且为了紧凑地示出整体被标记为未燃烧的汽缸。

尤其通过为此设置的燃烧器件可以限制地打开阀门装置。在下面，应理解阀门装置的一个或多个阀门的最大开启量或最大提升度，所述一个或多个阀门的最大开启量或最大提升度小于(未被限制)燃烧的汽缸的最大开启量或最大提升度。在实施方式中，阀门装置能够具有一个或多个用于输入燃烧气体和/或燃料的进气阀和/或一个或多个用于输出废气的排气阀，其中，尤其通过为此设置的燃烧器件打开一个或多个、尤其所有的或选择性地或可变化地预定的进气阀和/或排气阀。附加或备选的是，阀门装置的一个或多个阀门是三位阀门或多位阀门，其除了完全关闭或完全打开位置以外，还可以具有一个或多个部分打开或关闭的位置。未燃烧的汽缸的阀门装置被打开或被用作二次空气泵，该未燃烧的汽缸、尤其它的数量可以被可变地预定。由此，在燃烧的汽缸以较浓的燃料混合气运转时适宜的是，多个未燃烧的汽缸被用作二次空气泵，其中稀薄的燃料混合气适用较少的未燃烧的汽缸。附加或备选的是，如前所述，阀门装置的打开也可以是可变化的，例如更多或更少的进气阀和/或排气阀被打开和/或阀门被更大地或更小地打开。在实施方式中，一个或多个未燃烧汽缸的阀门装置可以被可变地打开。

内燃机可以具有一个或多个汽油发动机或柴油发动机。在改进方案中，内燃机具有用于清洁内燃机废气的催化器装置，该催化器装置具有一个或多个、尤其被控制的或未被控制的催化器和/或过滤器、尤其颗粒过滤器、优选碳黑颗粒过滤器。

内燃机可以被设计用于机动车的直接驱动。附加或备选的是，驱动单元具有一个或多个能够与内燃机耦连的电动机，其中，内燃机可以设计用于驱动机动车和/或优选为电动机发电形式地充电，和/或一个或多个电动机可以设计用于驱动机动车。一个或多个电动机可以与蓄能器相连并且对其发电形式地充电。在实施方式中，尤其通过三角皮带与内燃机耦连的发电机也可以电动机形式地运转用于驱动机动车(所谓的“皮带驱动启动电机”系统)。在实施方式中，内燃机可以设计为所谓的行程扩展器或增程器，用于提高初级电机驱动机动车的行程范围。通常，机动车可以是具有驱动单元的混合动力车，该驱动单元具有内燃机和用于驱动机动车的电动机。

本发明意义下的器件可以被硬件和/或软件形式地设计，尤其具有优选与存储器和/或总线系统数据连接或信号连接的、尤其数字的处理单元、尤其微处理器单元(CPU)和/或一个或多个程序或程序模块。CPU可以如此设计，使其处理以存储在存储器系统内的程序形式植入的指令，检测来自数据总线的输入信号和/或向数据总线发出输出信号。存储器系统可以具有一个或多个、尤其不同的存储器介质、尤其光学的、磁性的硬盘和/或其它的非易失性的介质。程序可以如此获得，使其能够反映或实施在此所述的方法，从而使CPU执行该方法的步骤并由此尤其可以控制内燃机。为了更紧凑的表示，所述控制在本发明的意义下应理解为一种调节，即以返回的实际值为基础输出或预设一个或多个控制参数或控制信号。

附图说明

由对优选实施方式的说明获得本发明的另外有利的改进方案。在附图中：

图1示出机动车的驱动单元的局部示意图；和

图2示出该驱动单元的内燃机的控制方案示意图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的实施方式的具有内燃机的机动车的驱动单元，该内燃机具有汽缸装置，所述汽缸装置具有四个汽缸10、20、30和4以及用于控制该内燃机的控制器件50。

汽缸10-40分别具有可活动的活塞11、21、31或41，用于驱动(未示出的)机动车的曲轴或者用于浓缩汽缸内的燃料气体混合物。

汽缸10-40分别具有可调节的进气阀12、22、32或42以及可调节的排气阀13、23、33或43。这些阀门可以通过控制器件50、尤其控制器件50的燃烧器件51选择性地、尤其完全地或部分地被打开或关闭，例如通过控制电磁器件、可调节的凸轮轴装置或类似部件(未示出)。

在实施例中，在每个汽缸10-40内安置有火花塞14、24、34或44，这些火花塞如图1所示用点划线示出地通过控制器件50、尤其控制器件的燃烧器件51在汽缸冲程中选择性地被激活或点火。

在实施例中，在每个汽缸10-40内安置有用于向汽缸供应燃料的直喷器15、25、35或45。在未示出的变型方案中，替代这种直喷器例如还可以设置吸管喷射器、预燃室喷射器或涡流室喷射器或化油器。

通过进气阀12、22、32或42可以选择性地、尤其部分地打开或关闭通向汽缸10-40的供气通道16、26、36或46。通过排气阀13、23、33或43可以选择性地、尤其部分地打开或关闭通向(未示出的)催化器的汽缸10-40的排气通道17、27、37或47。

控制器件50具有测取器件52，用于测定内燃机的预热状态。控制器件50、尤其它的燃烧器件51和/或测取器件52可以至少部分地在机动车的电子控制单元(ECU)中集成或执行。测取器件52例如可以与用于测取(未示出的)催化器的温度的温度传感器和/或用于测取从内燃机起动后的运行时间的运行时间测取器件相联通。控制器件50可以具有具备程序编码的按照本发明的实施方式的计算机程序产品53，该程序编码存储在可由计算机读取的介质上。

图2示出用于控制图1的内燃机的方法，这尤其由为此设置的控制器件50实施。

在步骤S10中，测取器件52检测内燃机的预热状态。尤其可以将由温度传感器测取的催化器的温度T和/或由运行时间测取器件测取的从内燃机起动后的运行时间t与预设的阀值T0或t0相比较。若温度值T超过预设的阀值T0或者运行时间t超过预设的阀值t0(其中尤其也可以累积地检测这两个条件)，则确定，已达到预先设定的预热状态(S10：“Y”)。

只要测取器件52没有确定已达到预先设定的预热状态(S10：“N”)，燃烧器件51便阻止在步骤S20中四个汽缸10-40中的两个汽缸的燃烧。在此，燃烧器件51可以始终阻止相同的两个汽缸、例如汽缸30和40的燃烧，或者选择性地或变化地阻止预先设定的汽缸的燃烧、例如首先是汽缸10和20，在内燃机再次起动后是汽缸20和30，在内燃机再次起动后是汽缸30和40等。

为此在步骤S20中，燃烧器件51既阻止由火花塞34、44实施的点火，也阻止通过直喷器35、45的燃料供应。

未燃烧的汽缸30、40的阀门装置的进气阀和排气阀32、33、42和43同时周期性地、尤其受限地或仅部分地被打开，使得该未燃烧的汽缸30、40被用作二次空气系统的二次空气泵，并且将周围空气从供气通道36、46输送至排气通道37、47，在那里上述空气与从已燃烧的汽缸10、20排出的废气相混合并发生放热反应，图1在此示出未燃烧汽缸40的吸气冲程和未燃烧汽缸30的排气或输送冲程，以及已燃烧汽缸20的浓缩冲程和已燃烧汽缸10的驱动或工作冲程。

只要测取器件52确定已达到预先设定的预热状态(S10：“Y”)，则汽缸30、40也正常的燃烧，方法是，燃烧器件51对汽缸30、40供应燃料并点火。

例如由于用于为驱动机动车而使用的电动机的能量存储器充电的内燃机阶段性地停机并且相应冷却后的内燃机重新起动，则只要测取器件52再次确定不再达到预设的预热状态(S10：“N”)，燃烧器件51便在步骤S20中重新阻止四个汽缸中的两个汽缸的燃烧，例如上述的汽缸30、40或者其它的汽缸组合。

虽然在上述说明中示例性地描述了一些实施方式，但是需要指出的是，仍然可以产生大量变化。此外还需指出的是，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术教导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记列表

10、20 已燃烧的汽缸

30、40 未燃烧的汽缸

11、21、31、41 活塞

12、22、32、42 进气阀

13、23、33、43 排气阀

14、24、34、44 火花塞

15、25、35、45 喷射器

16、26、36、46 供气通道

17、27、37、47 排气通道

50 控制器件

51 燃烧器件

52 测取器件

53 计算机程序产品

Claims (5)

1.一种用于控制机动车的内燃机的控制器件(50)，所述内燃机具有具备至少两个汽缸的汽缸装置，其中，所述控制器件(50)具有用于检测内燃机的预热状态的测取器件(52)和用于使所述汽缸装置燃烧的燃烧器件(51)，如此设置所述燃烧器件(51)，使所述燃烧器件限制所述汽缸装置的至少一个汽缸的燃烧，直至达到内燃机的预设的预热状态，

其中，如此设置所述测取器件(52)，使所述测取器件以测取到的催化器装置的运行状态、运行时间和/或温度为基础，检测所述内燃机的预热状态，

并且其中，为了催化器装置的预热通过二次空气系统在排气通道内输入环境空气，以便环境空气在排气通道内放热地与未燃烧的废气成分反应，其中，一个或多个燃烧被限制的汽缸被用作二次空气泵，为此通过所述燃烧器件打开汽缸装置的一个或多个燃烧被限制的汽缸的阀门装置。

2.按照权利要求1所述的控制器件(50)，其中，如此设置所述燃烧器件(51)，使所述燃烧器件限制所述汽缸装置的至少一个汽缸的点火和/或燃料供应，直至达到内燃机的预设的预热状态。

3.按照权利要求1所述的控制器件(50)，其中，如此设置所述燃烧器件(51)，使所述燃烧器件限制地打开所述汽缸装置的至少一个未燃烧的汽缸的阀门装置。

4.一种用于机动车的具有内燃机的驱动单元，所述内燃机具有具备至少两个汽缸的汽缸装置以及按照权利要求1至3之一所述的用于控制所述内燃机的控制器件(50)，其中，所述内燃机具有至少一个汽油发动机或柴油发动机和用于所述内燃机的废气清理的催化器装置，所述驱动单元具有至少一个能够与所述内燃机耦连的用于驱动所述机动车的电动机。

5.一种机动车，具有如权利要求4所述的驱动单元。