CN109869235B - 用于对具有起/停-自动装置的内燃机进行降低排放的运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行配备有起/停‑自动装置的内燃机的燃料喷射系统的方法。在这方面，在停止所述内燃机之后的所述内燃机的后续起动时在时间上比所述内燃机的运行中所实施的压缩冲程更早地配置至少一第一喷射。

Description

用于对具有起/停-自动装置的内燃机进行降低排放的运行的 方法

技术领域

本发明涉及一种用于运行尤其是机动车的具有起/停-自动装置的直接喷射优选燃料的内燃机的燃料喷射系统的方法。一种计算机程序、一种用于保存所述计算机程序的机器可读的数据载体以及一种电子控制器也是本发明的主题，借助于所述计算机程序、所述机器可读的数据载体以及所述电子控制器能够实施所述按本发明的方法。

背景技术

在机动车中使用的内燃机在废气排放和燃料消耗的方面持续得到优化。在此，尤其城市交通代表着能够避免的燃料消耗及能够避免的废气及噪声排放的来源。因为在城市交通中，机动车的内燃机由于在交通信号灯和交叉口经常停车而在其运行时间的并非微不足道的部分里空转。这代表着巨大的资源浪费和环境负荷，因为这样的运行随之带来燃料的无用的额外消耗以及有毒的、与气候相关的并且有害的废气的随之产生的排放。

为了尽可能地避免这些不必要的空转阶段，给机动车装备（ausgerüstet）起/停-自动装置，其中在存在能够预先给定的停止条件时暂时地切断所述内燃机并且只有在存在能够预先给定的起动条件时才又以电的方式接通或者启动（angelassen）所述内燃机。

相应的用于自动地切断并且尤其用于重新接通内燃机的起/停-系统已经多次为人所知。因此，从DE 103 51 891 A1中得知一种用于在内燃机自动地停止之后用直接起动来重新起动所述内燃机的方法，对于该方法来说将特定量的燃料喷射到进气管中，其中，在所述停止过程之后还被围在所述内燃机的气缸的燃烧室中的燃料/空气-混合物被点燃，以用于重新起动所述内燃机，只要混合物还能点燃。由此，对于所述重新起动来说，不需要电起动器。所述方法尤其设置了“起停-协调器”，所述“起停-协调器”在确定车辆的停止状态时自动地切断所述内燃机并且在给定的时间、比如应机动车的驾驶员的促使（Veranlassung）又重新接通所述内燃机。

此外，从DE 199 55 857 A1中得知一种这样的用于具有汽油直接喷射结构的内燃机的方法，所述方法尤其能够用自身的力、也就是说在没有电起动器的情况下来实现具有直接喷射结构的内燃机的起动。

发明内容

本发明尤其涉及这里所涉及的内燃机的在其之前的自动的切断或者停止过程之后重新启动或者重新接通（下面被称为“后续起动”）的所提到的过程。在此，众所周知，在借助于在这里所涉及的起/停-系统进行这样的后续起动时在所述内燃机的相应的压缩冲程中实施燃料的第一起动喷射或者为进行实施而配置燃料的第一喷射。

此外，在对后续起动进行这样的配置时，知道对于直接喷射燃料的燃料配量系统（所谓的“BDE”-系统）来说关于与曲轴角度同步的“同步-中断”尤其尽快地进行这些配置并且在所述内燃机的活塞的压缩冲程阶段激活这些配置。这样的中断以本身熟知的方式用于在内燃机中用机械的功能元件、比如所述内燃机的曲轴的齿环并且更确切地说借助于用程序技术所产生的中断-信号使燃料喷射的控制同步。

出于所提到的原因，在后续起动时供喷射所用的时间窗口局限于中断-位置与当前的点火角之间的曲轴角度范围。通过这种时间上的限制，尤其所述内燃机的燃烧室中的燃料-空气-混合物的均质化受到很大限制。

在这方面所提出的方法现在规定，运用与现有技术不同的喷射策略，对于该喷射策略来说在时间上更早地、也就是说不是在压缩冲程的所提到的曲轴角度范围内才实施或者配置后续起动的起动喷射。

对于所述方法来说，此外能够规定，针对所述喷射基本上同时配置所述内燃机的至少两个气缸。

所提出的处理方式尤其具有以下技术上的作用，即：在曲轴已经被置于运动之中时所喷射的燃料更长时间地留在燃烧室中并且由此显著更好地拌匀或者均质化。

通过在所述内燃机的起动阶段中燃料混合物的更好的均质化，作为结果实现更加充分的燃烧并且由此实现比如在催化器之前比如在后续起动时出现的废气排放物的降低。

所提出的方法尤其能够用在配备有起/停-自动装置的机动车中，所述机动车具有直接喷射燃料的内燃机。

所提出的计算机程序被设立成：尤其在其在计算器或者控制器上运行时实施所述方法的每个步骤。能够在电子控制器上实现所述按本发明的方法，而不必对其进行结构上的改动。为此，设置所述机器可读的数据载体，在其上面保存所述计算机程序。通过将所述计算机程序装载到电子控制器上来得到所述按本发明的电子控制器，该电子控制器被设立用于借助于所述方法来控制内燃机的喷射系统。

本发明的另外的优点和设计方案从说明书和附图中得出。

不言而喻，前面所提到的并且接下来还要解释的特征不仅能够在相应的所说明的组合中使用，而且能够在其它的组合中或者单独地使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

图1示出了这里所涉及的具有起/停-自动装置的内燃机的构造。

图2借助于以曲轴角度的单位示出的时间流程图示出了在重新起动或者后续起动这里所涉及的内燃机时所进行的喷射控制。

图3借助于流程图示出了所提出的方法的一种实施例。

具体实施方式

图1示出了具有进气管喷射结构的内燃机1的构造。不过应该强调，所提出的方法也能够用在具有汽油直接喷射结构（BDE）的内燃机中。

所示出的内燃机1包括至少一个气缸3，在至少一个气缸中活塞2在通过联杆13驱动的情况下通过曲轴14的旋转来回运动。所述曲轴14的转速借助于转速传感器15来检测。所述转速传感器15产生输出信号N，该输出信号代表着所述曲轴14的转速。在伸入到所述气缸3的燃烧室4中的情况下安置火花塞9，该火花塞由点火信号ZW来操控。

此外，所述内燃机1包括进气管6，该进气管用于在打开进口阀5a时为所述气缸的燃烧室4提供新鲜空气和燃料。在对定时信号Ti的响应中将燃料通过喷射阀8喷射到所述进气管6中。此外，所述内燃机1具有被连接到所述气缸3上的排气管7，该排气管用于在出口阀5b打开时将废气从所述燃烧室4中排出。在对由所述转速传感器15所提供的转速信号N的响应中，通过配属于所述内燃机1的控制器16，通过所述点火信号ZW对火花塞9进行操控并且通过定时信号Ti对所述喷射阀8进行操控。

除了所述气缸3之外，所述内燃机1能够具有另外的气缸，所述另外的气缸原则上完全与刚刚参照图1所描述的气缸3一样地构成。这些气缸而后仅仅如此区别于彼此，从而分别在一定的时间在不同的运行状态或者运行节拍（Betriebstakten）中运行所述气缸。因此，比如对于4缸马达来说常见的是，在相同的时间在进气冲程（Ansaugtakt）中运行第一气缸、在压缩冲程中运行第二气缸并且在工作冲程中运行第三气缸并且在排气冲程中运行第四气缸。所述气缸中的各两个气缸相干地运动，也就是说它们在每个时间在其各自的气缸的内部占据同一种位置，尽管它们分别处于不同的工作冲程中。

下面参照图1和2对在这方面所提出的用于重新起动内燃机的方法进行更详细描述。为了描述所述方法，要参照所述内燃机的两个彼此先后相随的运行时段、也就是前一个运行时段和当前的运行时段。此外，要认为，在前一个运行时段结束时已经切断了所述内燃机并且在接下来的当前的运行时段开始时重新起动（starten）所述内燃机1之前所述内燃机的活塞2分别已经占据了停止位置（Stillstandposition）。

为了能够在所述内燃机的当前的运行时段的期间进行这样的重新起动或者后续起动，由在图1中示出的控制器16产生在图2中表明的控制信号。

众所周知，在那里根据曲轴角度示出的、示范性的标记“点火-上死点”（ZOT）200、205、210比如对于四缸内燃机来说表示在图1中示出的曲轴14的并且更确切地说在压缩冲程与工作冲程之间的位置，在所述位置中在图1中示出的活塞2不再沿着轴向的方向执行运动。众所周知，所谓的“上死点”（OT）在此用作用于曲轴位置的参考，其中对于外部点火的内燃机（汽油机）来说点火时刻并且对于自点火的内燃机（柴油机）来说并且对于所提到的BDE-马达来说喷射开始以“OT之前的度数”这个单位来表明。

众所周知，在所述控制器16中所设置的（在图1中未示出的）μ控制器负责所述中断-控制。其背景是，在所述内燃机的运行中定期出现下述事件，所述事件要求所述控制机构的快速的反应、比如速度传感器的脉冲信号，所述速度传感器几乎实时地检测机器速度或者机器转速以及曲轴位置。为此目的，所述曲轴14配备有（机械的）齿环（Zahnkranz）。对于这样的实时事件来说，至少必须短时间地借助于中断来中断瞬时运行的控制程序。

对于所述燃烧室4中的燃料/空气-混合物的每个燃烧周期来说，必须重新计算所述曲轴上的点火时刻/点火角或者喷射开始，并且更确切地说与在每个气缸中进行的燃烧过程同步地进行计算。为此目的，所述控制程序在所提到的齿环的被越过的齿的通过经验能够预先给定的数目之后实施关于同步-子程序的无条件的分支，比如对于四缸内燃机来说相应地在30个齿之后实施所述分支。众所周知，为此目的而设置所谓的“同步-S1-标记”215、220、225。额外地绘入了用于对所提到的关于同步-子程序的无条件的分支进行控制的“同步-S0-标记”245、250、255。

出于所提到的原因，必须以较高的优先权来执行所提到的同步-子程序，并且因此通过相应的同步-中断-信号来激活所述同步-子程序。额外地产生所谓的“点火-中断-信号”，以用于触发点火过程，因为在燃烧时必须非常精确地遵守相应的点火角。

对于传统的喷射系统来说，直接在所述内燃机的所识别的重新启动（Wiederanlauf）之后在所谓的后续起动的范围或者所述曲轴的相应重新开始的旋转中一次性地在所提到的曲轴-位置215、220、225之一上触发同步-中断。但是，在此关于喷射只能配置直接紧随其后的气缸。这尤其也在扫过（Überstreichen）正常的第一“同步-S1”-标记215、220或者225之后适用。

由此，相应可能的喷射窗口局限于在图2中设有附图标记230、235的曲轴角度间隔。由此，也能够相应地仅仅在下述时间范围或者当前所分配的曲轴角度范围235中进行对于排放少的燃烧来说必要的混合物处理，所述时间范围或者当前所分配的曲轴角度范围是足够的，从而能够在所提到的同步-中断-事件215、220、225与合适的点火时刻200、205、210的到达之间经过相应的曲轴角度范围。

对于四冲程-活塞式马达（汽油机或者柴油机）来说，众所周知，一工作循环对应于一循环过程（Kreisprozessumlauf），工作循环包括720°的KW-角度范围。因此，对于预先给定的气缸数“anz_zyl”来说，以720/anz_zyl°KW产生所谓的“分段”的长度，也就是说，其中将所述曲轴角度除以所述内燃机的气缸的数目。相应地彼此并列的分段在此以所熟知的方式如此被分配给曲轴角度-零，使得在此产生的分段极限能够用作用于触发对于一段或者多段喷射持续时间的计算的触发器。

在每个这样的分段中分配所提到的两个位置标记，在所述位置标记时激活所提到的“同步-S1”或者“同步-S0”中断。在此专用地（anwendungsspezifisch）或者根据需求来确定这些中断的精确的定位。在后续起动时直接在所述曲轴的重新开始的旋转之后，一次性允许另一个同步-中断-位置，该同步-中断-位置引起所谓的“S1_延迟”-中断。

与传统的喷射系统相比，对于所提出的方法来说已经在下述时刻关于燃料的喷射已经同时配置所述内燃机的多个或者至少两个气缸，在所述时刻激活所述第一同步-中断215或者后续起动的相对于所述曲轴的当前的“停止-位置”216在时间上延迟的同步-中断（“S1_延迟”）216。

在图2所示出的实施例中或者在所假设的四缸内燃机的在那里所示出的运行情况中，对于所述停止-位置216来说比如所述内燃机的（未示出的）活塞3离其相应的ZOT₃ 205还有114°KW。由此，所述活塞4离其相应的ZOT₄ 210还有（114+180）°KW。如果在所述曲轴的在后续起动中重新开始的旋转之后激活所述同步-中断（“S1_延迟”）并且在这个时刻确定针对所述气缸3和4的喷射位置-配置，那就能够立即、也就是说在ZOT₄ 210之前的294°KW的KW角度处就已经打开气缸4的喷射窗口。由此，对于接下来的气缸来说产生得到扩大的角度范围，在所述角度范围内原则上能够进行喷射。

通过如此得到扩大的角度范围，尤其对于相应的喷射结束的相应的时间上的位置来说喷射结束与点火时刻之间过去的时间也得到延长，从而对于混合物处理来说显著更长的时间间隔（Zeitspanne）可供使用。这种更长的时间间隔在图2中用附图标记240突显出来。由此能够实现的显著地得到改进的混合物处理作为结果在后续起动的期间引起更加充分的燃烧并且由此引起更小的排放。

在此要强调，对于多缸的内燃机来说，尤其对于具有四个以上的气缸的内燃机来说，所描述的方法的优点变得更加清楚，因为在后续起动时已经能够用得到改进的混合物处理来运行多个气缸。

在图3所示出的程序中，首先检查300，是否存在所述内燃机的重新启动。这种检查能够借助于相应的驾驶员要求（比如对于当前的机动车的加速踏板的操纵）或者通过对于所述曲轴的重新开始的旋转的识别来进行。在识别出重新启动时，用接下来的检查步骤305继续处理，否则又跳回到所述程序的开始。在接下来的检查步骤305中检查，是否存在借助于图2所描述的同步-中断-信号215。如果没有满足这个条件，那就一直重复所述检查步骤305，直至识别出同步-中断-信号的存在并且在接下来的步骤310中以所描述的方式针对所述喷射配置所述内燃机的至少两个气缸。这种配置尤其在时间上进行得比所述内燃机运行时所实施的压缩冲程的所提到的曲轴角度范围更早。

所描述的方法能够以用于用来控制内燃机的电子控制器的控制程序的形式或者以一个或者多个相应的电子的控制单元（ECUs）的形式来实现。

Claims (8)

1.用于运行配备有起/停-自动装置的内燃机的燃料喷射系统的方法，其特征在于，在停止所述内燃机之后的所述内燃机的后续起动时在时间上比所述内燃机的运行中所实施的压缩冲程更早地配置燃料的至少一第一喷射（310）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，针对燃料的至少第一喷射配置所述内燃机的至少两个气缸（310）。

3.按权利要求2所述的方法，其中，在所述内燃机的工作循环的分段中关于所述内燃机的曲轴确定至少两个位置标记，在所述位置标记时激活至少一个第一同步-中断（215），其特征在于，在下述时刻基本上同时针对所述至少第一喷射配置所述内燃机的至少两个气缸（310），在所述时刻激活所述第一同步-中断（215）或者后续起动的相对于所述曲轴的当前的“停止-位置”（216）在时间上延迟的同步-中断（216）。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于以下步骤：

-识别（300），是否存在所述内燃机的重新启动；

-在识别出（300）所述内燃机的重新启动时检查（305），是否存在同步-中断-信号215；

-针对所述至少第一喷射配置所述内燃机的至少两个气缸（310）。

5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，在时间上比所述内燃机运行时所实施的压缩冲程的曲轴角度范围更早地进行所述配置（310）。

6.计算机程序，所述计算机程序被设立成：实施按权利要求1到5中任一项所述的方法的每个步骤。

7.机器可读的数据载体，在其上面保存按权利要求6所述的计算机程序。

8.电子控制器，所述电子控制器被设立成：借助于按权利要求1到5中任一项所述的方法控制配备有起/停-自动装置的内燃机的燃料配量系统。

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