CN110088449A - 用于控制内燃机的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制压缩点火式内燃机的方法，所述内燃机具有至少一个燃烧室，其中，使用进气阀，控制所述燃烧室的进气，并且使用排气阀，控制所述燃烧室的排出。该方法包括：‑取决于往复构件在所述燃烧室中的位置，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，其中，所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭分别相对于所述往复构件的位置可以被独立控制，并且‑其中，在一个操作模式中，分别控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得两个阀在可变长度的时段期间同时打开。

Description

用于控制内燃机的方法和系统
技术领域
本发明涉及燃烧过程，并且尤其涉及用于控制内燃机的方法和系统。本发明还涉及实现根据本发明的方法的一种车辆、以及计算机程序和计算机程序制品。
背景技术
关于一般的车辆，以及至少在某种程度上的重型/商用车辆，诸如卡车、公共汽车等，在提高燃料效率和减少废气排放方面存在不断进行的研究和开发。
这经常至少部分地由于政府越来越关注污染和空气质量，例如在城市地区，这也导致了许多管辖区域中各种排放的标准和规则的采用。
这些排放标准经常包括限定采用内燃机的车辆的废气排放的可接受范围的要求。例如，在这些标准中，对于大多数车辆，如氮氧化物(NOx)、烃(HC)、一氧化碳(CO)和颗粒的废气水平都受到管控。
通过减少燃料消耗和/或通过使用由燃烧过程产生的废气的后处理(净化)，可以减少不希望的物质排放。
例如，可以通过使用催化过程来处理来自内燃机的废气。存在各种催化转化器，其中，不同类型的催化转化器可用于不同种类的燃料和/或用于处理废气流中的不同种类的物质。例如，特别用于氮氧化物NOx还原的常见类型的催化转化器是选择性催化还原(SCR)催化转化器。
用于废气流后处理的催化转化器一般具有的共同点是，必须在催化转化器中至少保持最低温度，以确保发生所需的反应。此外，催化转化器也可能是温度敏感的，因为太高的温度可能是有害的。
此外，存在降低内燃机的速度以进一步降低燃料消耗的趋势。然而，在低引擎速度下的高负载可能对内燃机操作造成额外的挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种控制压缩点火式内燃机的操作的方法和系统，特别是改进的燃烧室换气。例如，取决于内燃机的当前操作条件，可控制进气阀和排气阀，获得燃烧室的所需换气。该目的通过根据权利要求1的方法实现。
根据本发明，提供一种用于控制压缩点火式内燃机的方法，所述内燃机具有至少一个燃烧室，其中，使用进气阀控制所述燃烧室的进气，并且其中，使用排气阀控制所述燃烧室的排出。该方法包括：
-取决于往复构件在所述燃烧室中的位置，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，其中，所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭分别相对于所述往复构件的位置可以独立控制，并且
-其中，在一个操作模式中，分别控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得两个阀在可变长度的时段期间同时打开。
所述往复构件可以是例如所述燃烧室中的往复活塞。内燃机还可包括固定几何形状的涡轮增压器。
在内燃机的燃烧室中燃烧产生的废气被排出，以便再次用后续燃烧的空气或空气/燃料填充燃烧室。这种排出废气并用随后燃烧的空气或空气/燃料填充燃烧室的过程称为换气(scavenging)。通过使用一个或多个排气阀和一个或多个进气阀来执行换气，所述排气阀打开通向排气歧管的通道，所述进气阀打开通向进气导管的通道以吸入用于燃烧的空气。
燃烧产生的废气一般在被释放到周围环境中(诸如车辆的周围环境)之前进行处理。存在各种处理这些废气的方法，以便减少进入车辆周围环境的有害排放物。例如，至少在重型/商用车辆中，一般减少氮氧化物NOx。
氮氧化物NOx的产生是高度依赖于温度的，其中在较高的燃烧温度处产生较高的量。在废气流被释放到车辆的周围环境中之前，可以减少废气流中的氮氧化物NOx的量，例如使用选择性催化还原(SCR)催化转化器。这种减少可能并不总是充分的，并且还可以通过再循环部分废气(一般表示为EGR)，减少氮氧化物，以降低燃烧过程中产生的最高温度，并以此也减少在燃烧期间产生的氮氧化物NOx的量。
然而，存在这样的系统，其中，后处理能够将氮氧化物还原到令人满意的程度，例如使用SCR催化转化器，而无需EGR再循环。本发明特别涉及这种系统，尽管也适用于利用EGR的系统。
后处理部件，诸如可能特别是SCR催化转化器，往往对温度相对敏感。例如，如果内燃机产生的废气的温度达到过高的水平，则热废气可能损坏后处理部件(诸如SCR催化转化器)。由于存在朝向降低速度也因此在低引擎速度高负载下操作内燃机的趋势，较少量的冷空气被供应到燃烧和随后的后处理中，因此废气温度可能增加。这可能部分地是由于使用较低的引擎速度，但也由于来自内燃机的热废气的排出不充分，从而降低了向燃烧供应空气的可能性，导致不太理想的换气。
关于换气，这基本上意味着在做功冲程之后，排气阀在活塞返回冲程上朝向上死点(TDC)打开，以在随后的进气之前排出废气。
根据本发明，提供了一种用于控制压缩点火式内燃机的方法，其方式导致更有效的换气(例如在上述情况下)。本发明还可以通过取决于内燃机操作条件使进气阀和排气阀的操作变化来提供额外的优点或可能性。例如，在较高的引擎速度和/或较低的内燃机负载下，不同的条件可能会对换气施加其他要求。
根据本发明，提供了一种方法，其中，进气阀的打开和排气阀的关闭分别取决于往复构件(诸如活塞)的位置被独立控制。也就是说，可以控制进气阀在变化的活塞位置处打开，也因此可以相对于例如当活塞到达上死点(TDC)时，更早或更晚地打开进气阀。相应地，也可以控制排气阀在变化的活塞位置处关闭，也因此相对于例如活塞到达TDC时，更早或更晚关闭。
因此，进气阀和排气阀是可独立控制的，这允许各种可能性，特别是进气阀和排气阀至少在一个操作模式中被控制，使得两个阀同时打开，其中两个阀同时打开的期间也可以被控制。
因此，进气阀的打开和排气阀的关闭可以分别独立地控制，并且可以针对不同的情况，在不同的且独立变化的活塞位置处执行。例如，各阀可以布置成取决于以下中的一个或多个来控制：由所述内燃机产生的功、空气/燃料比、废气温度和/或内燃机的转速。
因此，根据至少一个操作模式，在关闭排气阀之前打开进气阀，使得进气穿通过燃烧室并同时与废气残余物(即在排气冲程之后，废气残留在燃烧室的部分)混合并排出，使得残留在燃烧室中的废气残余物显着减少。这有利于燃烧室的排出，使得热废气益更高程度地排出。这改善了换气，这是因为进气通过促进燃烧残余物排出来减少燃烧残余物，并且对燃烧室/可能仍残留在燃烧室中的燃烧残余物具有冷却效果。如果热残余物残留在燃烧室中，则其将在进气冲程期间膨胀并减少可通过进气阀供应的空气量。因此，热残余物的减少允许在随后的进气冲程中将更大量的进气供应到燃烧室。以这种方式，增加例如内燃机的制动热效率(BTE)。
当排气阀和进气阀都打开时被允许穿通过燃烧室的空气还具有冷却进入后处理部件的废气流的效果，也因此可以用于降低后处理部件的温度达到有害的温度的风险。
此外，由于可以向燃烧室供应更多的空气，因此也可以供应更多的燃料，从而可以增加输送的功率。因此，可以增加低速扭矩。这在例如车辆加速中也是有用的，因为可以为每个冲程提供更多的空气，从而更快地增加涡轮增压器的速度以更快地增加进气压力。
该系统可以优选地设计/尺寸设定，使得以一方式选择引擎和涡轮增压器组合，所述方式使得随着通过压缩机和/或涡轮机的质量流增加，涡轮增压器的压缩机的效率增加。当引擎以低速和高扭矩操作时，这特别有利。
这种设计/尺寸设定具有所需的结果，即减少排出废气所需的功，从而增加了总效率增益(由燃烧室中热损失减少所导致)。这是由于开环效率(当至少一个阀打开时的效率，OCE)的降低小于否则的话由于压缩机的尺寸设定而导致的效率的降低。闭环效率(所有阀门关闭，CCE)的增益大于OCE损失，导致总体BTE增加。
根据本发明的实施方式，可以根据各种操作模式来控制内燃机。例如，根据一个操作模式，可以控制进气阀和排气阀，使得两个阀在第一时段期间同时打开。根据第二操作模式，可以控制进气阀和排气阀，使得两个阀在第二时段期间同时打开，所述第二时段不同于所述第一时段。因此，可以控制两个阀同时打开的时期。
此外，根据本发明的实施方式，可以控制内燃机，使得根据一个操作模式，控制进气阀和排气阀，使得两个阀在第一时段期间同时打开。根据第二操作模式，可以控制进气阀和排气阀，使得在进气阀打开之前，排气阀关闭。
根据本发明的实施方式，时段可以例如是一段时间但也可以是由曲轴运动表示的时段，例如曲轴度数的数值。由于可以在燃烧室中的活塞的不同的位置处打开和关闭阀，因此也可以相对于曲轴位置(旋转)使打开和关闭变化。
因此，进气阀的打开相对于排气阀的关闭之间的曲轴度数(即曲轴的旋转)的差异也可以变化，例如，取决于内燃机的操作。
此外，根据本发明的实施方式，进气阀和排气阀都打开的时段可以被确定，例如在曲柄角度运动中。也就是说，在燃烧室换气期间打开两个阀并允许进气从内燃机的进气侧穿到到排气歧管的曲柄角度间隔(旋转)可以变化。
根据本发明的实施方式，第一凸轮轴用于控制排气阀的打开和关闭，第二凸轮轴用于控制进气阀的打开和关闭。第一和第二凸轮轴都可以布置成相移(移相)，例如，使用移相器，根据上述方法完成阀的控制。也就是说，凸轮轴可以布置成包括独立于曲轴的旋转的旋转自由度。例如，凸轮轴可以设计成允许对应于例如在10-100度的间隔内任意合适数值的曲轴度数的相移，其中相移可以布置成相对于曲轴旋转延迟和提前。
根据本发明的实施方式，使用其他合适的方式来控制阀。例如，阀可以是电控阀。
此外，取决于可用间隙，活塞可需要位于活塞头上的凹槽，以便在活塞到达TDC时允许阀打开，以便避免在交叠相位期间与阀冲突。然而，这种设计问题是本领域技术人员已知的。
一般情况是，内燃机可包括多个燃烧室。此外，多个燃烧室可以被布置分成组或列。例如，燃烧室可以分成两列，其中来自每列的废气可以布置成穿通过分开的排气歧管。
保持来自第一和第二列的废气分开的排气歧管可用于防止两列之间的脉冲干扰。在相位交叠期间，脉冲干扰可能阻止有效的换气。优选地，列分开是尽可能完全的，直到废气已穿通过例如涡轮机。例如，可使用具有列分开的双滚涡轮机(例如对于分开歧管具有分开入口)。或者，例如可以使用两个(或更多个)涡轮增压器，每个汽缸列一个。在涡轮增压器之后，来自所有燃烧室的废气可以混合以形成聚集的废气流，例如，布置成穿通过至少一个后处理部件以处理所述废气流。
根据本发明的实施方式，内燃机由有从排气管道到进气管道的废气再循环(EGR)的内燃机组成。
根据本发明的实施方式，压缩点火式内燃机是直列式六缸内燃机，其中汽缸被分成两列，每列包括分开的排气歧管。
根据本发明的实施方式，可以使用具有增加的对称阀交叠的凸轮轴。也就是说，相对于一般用于特定内燃机的凸轮轴，阀打开时段可以延长。通过这种方式，排气阀打开(EVO)和进气阀关闭(IVC)可以保持在与“常态”凸轮轴相似的曲柄轴度(CAD)位置处，而可以仍然延迟EVC和提前IVO，导致增加的阀交叠。
在下面阐述的示例性实施方式的详细描述和附图中指出了本发明的其他特征及其优点。
附图说明
图1A示出了示例性车辆的动力系，其中，本发明可被有利地利用；
图1B示出了车辆控制系统中的控制单元的示例；
图2示出了适合于根据本发明的实施方式进行控制的燃烧室的示例；
图3示出了根据本发明的一个实施方式的示例性方法；
图4示出了涉及根据本发明实施方式控制的直列式六缸内燃机的示例性系统；
图5A-E示出了根据本发明实施方式的示例性控制策略。
具体实施方式
在下面的详细描述中，将以车辆为例说明本发明。然而，本发明也适用于其它种类的运输工具，例如空路和水路交通工具。本发明也适用于固定设备中。此外，术语“进气阀”和“排气阀”用于表示打开和关闭通向燃烧室的通道的任意装置，其分别用于进入空气和排出燃烧残余物。
图1A示意性地示出了示例性车辆100的动力系。动力系包括动力源，在本示例中为压缩点火式内燃机101，例如柴油引擎，其以传统方式经由内燃机101的输出轴(经常经由飞轮102)，经由离合器106连接到齿轮箱103。输出轴107从齿轮箱103经由最终齿轮108(诸如公共差速器)和连接到所述最终齿轮108的驱动轴104、105，推动驱动轮113、114。
由车辆控制系统经由控制单元115控制内燃机101。还由车辆控制系统借助于控制单元116控制离合器106和齿轮箱103。
图1A公开了一种特定类型的动力系，但本发明也适用于任何类型的动力系，并且也用于例如混合动力车辆中。所公开的车辆还包括用于对内燃机101中燃烧产生的废气进行后处理(净化)的后处理部件130。借助于控制单元131控制后处理部件130的功能。
后处理部件130可以是各种类型和设计。例如，以本身已知的方式，后处理部件130可包括来自柴油氧化催化转化器(DOC)中的一个或多个，其尤其用于氧化废气流中的残余烃和一氧化碳。氧化还可用于确保氧化催化转化器202下游的后处理部件保持所需的最低温度。氧化催化转化器202还可以将在废气流中存在的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)。该二氧化氮是有益的，例如，用于提高SCR催化转化器中NOx还原的效率(见下文)，其中，还原取决于废气流中NO和NO2之间的比例。在氧化催化转化器DOC 202中也可能发生其他反应。
此外，后处理部件可包括柴油颗粒过滤器DPF，例如布置在氧化催化转化器的下游，并且其基本上具有收集废气流中的颗粒的任务。
后处理部件130还可包括选择性催化还原(SCR)催化转化器(例如布置在DPF的下游)。SCR催化转化器经常例如通过以本身已知的方式使用添加剂减少废气流中的氮氧化物NOx。
后处理部件130还可包括另外的和/或其他元件，诸如例如，氨逃逸催化转化器ASC，其氧化在穿通过SCR后可能残留在废气中的多余氨。
部件DOC、DPF、SCR催化转换器和ASC可以例如集成在单个单元130中。或者，各部件可以以任何其他合适的方式布置，并且所述各部件中的一个或多个可以例如，由分开的单元组成。此外，后处理可以仅包括所述各部件或其他部件中的一个或两个或更多个部件的任何组合。
如上所述，本发明提供了一种用于控制内燃机的方法，至少在某些情况下，该方法可以至少在某些情况下改善引擎操作。例如，可以改善热残余物的换气。根据本发明的实施方式的内燃机的控制也可以改进，例如，废气温度的控制。例如，上述类型的后处理部件(并且可能特别是SCR催化转化器204)的操作高度依赖于部件的存在温度。如果部件的温度太低，则可能不会发生所需的反应，相反，如果温度太高，则部件可能会被损坏。
本发明的实施方式提供了一种方法，该方法可用于以有利于后处理部件的温度的方式影响进入后处理部件的废气的废气温度。例如，根据本发明的实施方式，通过使用换气，可以在低引擎速度处降低在高引擎负载处的废气温度。此外，本发明的实施方式可以例如用于在低引擎负载处和/或滑行期间获得增加的废气温度。减少的废气流和减少的NOx。
图3示出了本发明的示例性方法300。该方法可至少部分地被实施在，例如，引擎控制单元115中，用于控制内燃机101的操作。车辆的功能经常由多个控制单元控制，并且所公开类型的车辆中的控制系统经常包括通信总线系统，其由一个或多个通信总线组成，用于连接多个电子控制单元(ECU)、或控制器，到车辆上的各种部件。这种控制系统可包括大量控制单元，并且特定功能的控制可以在它们中的两个或更多个之间划分。
为了简单起见，图1A仅描绘了控制单元115-116，131，但是如本领域技术人员将会意识到的，所示类型的车辆100经常设置有明显更多的控制单元。控制单元115-116，131布置成经由所述通信总线系统和其他布线与彼此以及各种部件通信，部分地通过图1A中的互连线路指示。
本发明可以在车辆100中的任何合适的控制单元中实现，因此不一定在控制单元115中。根据本发明影响阀打开和阀关闭的控制经常取决于从其他控制单元和/或车辆部件接收的信号，并且往往所公开类型的控制单元经常适配为接收来自车辆100的各种部件的传感器信号。控制单元115可以例如接收，例如，来自控制单元131和与内燃机101的控制有关的各种传感器信号。
所示类型的控制单元还经常适配为将控制信号递送到车辆的各种部分和部件，例如，根据本发明以控制进气阀和排气阀，例如通过控制凸轮轴的移相器。车辆控制系统本身的操作对于本领域技术人员来说是已知的。
此外，该控制经常由编程指令来完成。编程指令一般包括一计算机程序，当所述计算机程序在计算机或控制单元中执行时，引起计算机/控制单元进行所需的控制，诸如根据本发明的方法步骤。计算机程序经常构成计算机程序制品的部分，其中，所述计算机程序制品包括合适的存储介质121(参见图1B)，其中计算机程序126存储在所述存储介质121上。计算机程序可以以非易失性方式存储在所述存储介质上。数字存储介质121可以，例如，包括以下组中的任何，所述组包括：ROM(只读存储器)、PROM(可编程只读存储器)、EPROM(可擦除PROM)、闪存、EEPROM(可电擦除PROM)、硬盘单元等，并且布置在控制单元中或与控制单元连接，由此计算机程序由控制单元执行。因此，可以通过修改计算机程序的指令，适配车辆在特定情况下的行为。
在图1B中示意性地示出了示例性控制单元(控制单元115)，其中，控制单元可包括处理单元120，所述处理单元可包括例如任何合适类型的处理器或微计算机，诸如用于数字信号处理的电路(数字信号处理器，DSP)或具有预定特定功能的电路(应用专用集成电路，ASIC)。处理单元120连接到储存器单元121，所述储存器单元向处理单元120提供例如为了能够执行计算的存储的程序代码126和/或处理单元120需要的存储数据。处理单元120还被布置为将计算的部分或最终结果存储在储存器单元121中。
此外，控制单元115配备有分别用于接收和发送输入和输出信号的装置122、123、124、125。这些输入和输出信号可包括波形、脉冲或其他属性，使接收输入信号的装置122、125可以检测所述波形、脉冲或其他属性为由处理单元120处理的信息。用于发送输出信号的装置123、124被布置成将来自处理单元120的计算结果转换成输出信号，用于传送到信号所期望到的车辆控制系统的其他部分和/或一个或多个部件。用于接收和发送相应输入和输出信号的装置的每个和每一个连接件可包括一个或多个缆线；数据总线，诸如CAN总线(控制器区域网络总线)、MOST总线(媒体导向系统传输)或任何其他总线配置，或无线连接的。
返回到图3中所示的示例性方法300，该方法在步骤301中开始，其中，确定是否要根据本发明控制进气阀和排气阀。只要不是这种情况，该方法就保留在步骤301中。当确定要根据本发明控制阀时，该方法继续到步骤302。从步骤301到步骤302的转换的启动，例如，可以根据各种标准。例如，控制器可以设置成始终执行，即在内燃机启动/操作时始终执行。或者，根据本发明的控制可以被布置为例如当满足某些条件(例如与车辆内部操作条件有关)时执行。这些条件例如可以涉及内燃机的当前负载，从而涉及正在产生的功、车速、内燃机速度、环境温度等。也可以应用用于执行从步骤301到步骤302的转换的其他标准。
在步骤302中，确定进气阀和排气阀的合适控制。该控制可包括至少EVC(即排气阀关闭)和IVO(即进气阀打开)的控制。如上所述，该控制可以取决于各种操作条件，其中阀的操作可以布置成基于内燃机负载和速度，或基于附加的或其他因素来控制。在描述示例性系统之后，下面将参考图5A-E讨论这种控制的示例。
示例性燃烧室209在图2中示出。该图仅示出了一个汽缸/燃烧室209，其中设置有往复活塞210。如图4所示，根据本示例的内燃机101构成直列式六缸内燃机。本发明可用于具有任何数量燃烧室的内燃机。
所公开类型的内燃机一般还包括对于每个燃烧室的至少一个燃料喷射器(未示出)，其以传统方式将燃料供应到燃烧室用于燃烧。
燃烧室209包括入口201，其由一个或多个进气阀211控制，根据下文，进气阀211可以布置成相对于排气阀213独立控制。用于燃烧的空气借助于进气阀211通过入口管道402(例如由用于接收供应到燃烧的空气的合适的管道、管和/或软管组成)供应到燃烧室。经常，空气由从车辆环境中获取的空气组成。
通过一个(或多个)排气阀213控制燃烧室209的排出，所述排气阀朝向排气歧管414打开。
关于排气阀213和进气阀211，在本示例中，它们分别通过凸轮轴203，204被独立控制，凸轮轴203，204虽然一般由曲轴205驱动，但是被布置成相对于彼此独立移相，使得可以对于每个阀独立地控制阀211，213的打开时间、关闭时间和可能的打开持续时间。移相可以例如借助于移相器完成。使用移相器可以连续调节阀控制。例如，移相器可以布置成使得每个凸轮轴可以相移到例如60、80或100曲柄角度或任何其他合适的度数，其中，相移可以选择性地例如提前和延迟，因此当控制进气阀和排气阀时，允许相对于彼此相对高的自由度。
该系统也在图4中示出，其中示意性地示出了内燃机的所有汽缸(在图4中表示为i1-i6)。
根据所公开的示例，来自车辆/引擎周围的环境空气通过空气过滤器404从空气过滤器404的作用于环境空气的进气侧404A被抽吸，并且借助于压缩机406抽吸通过空气过滤器404。压缩机406由涡轮机408驱动，压缩机406和涡轮机408借助于轴410互连，从而形成传统的涡轮增压器。被压缩的空气以本身已知的方式由增压空气冷却器412冷却，然后被供应到内燃机101的进气管道402和燃烧室i1-i6。
通向燃烧室i1-i6的排气管道的通道分别由燃烧室的排气阀控制。排气管道进一步布置成使得从汽缸i1-i3发出的废气共享公共管道414，所述公共管道414从废气出口到涡轮机408的第一入口408A。相应地，从汽缸i4-i6发出的废气共享不同于公共管道414的公共管道416，所述公共管道416从废气出口到涡轮机408的第二入口408B。因此，涡轮机408包括用于接收分别来自管道414和416的废气流的分开的废气入口(例如构成传统的双滚涡轮机)。
涡轮机408还构成固定几何形状涡轮机，并且废料门418连接到管道414，416中的任一个或两个，以在需要时用于涡轮机旁通。这种装置，即燃烧室的每列使用分开的排气管道的装置，具有这样的优点，即来自一个燃烧室的废气组成的压力脉冲不会干扰另一燃烧室的操作。如果所有六个汽缸分别通过靠近燃烧室废气出口的公共排气管道排出，则当例如燃烧室i4打开以排出废气时，压力脉冲可以行进并到达例如燃烧室i1(在燃烧室i1打开排气阀时)。如果在这种情况下燃烧室i1的进气阀和排气阀同时打开，则排气脉冲可以穿通过燃烧室i1到达内燃机101的入口侧。这种废气流是非常不希望的，并且可以通过(例如根据本示例)将燃烧室分成共享分开的排气歧管的分开列来分开排气通道，从而避免这种情况。
然后，废气流再次由涡轮机408通过单个公共出口408C组合和排出，并且在本示例中经由排气制动件420引导至一个或多个后处理部件130，用于根据上述的废气后处理，然后释放到车辆100的周围环境。根据所公开的实施方式，SCR催化转化器本身能够将氮氧化物还原到所需程度，因此不需要进一步还原。也就是说，不需要EGR再循环。这种系统可以在控制内燃机方面提供额外的自由度，这是因为不需要考虑与内燃机的进气侧和排气侧之间的压力差有关的EGR需求。
如上所述，在步骤302中确定阀的合适控制，并且图5A-E示出了可以根据本发明使用的示例性控制方法。虚线表示排气阀，实线表示进气阀。y轴表示阀的状态，其中，零水平表示完全关闭的阀，而其他水平表示至少部分打开的阀，其中物理上完全打开发生在曲线的顶部，但是在流动方面完全打开的位置可能更早发生。根据本发明，当阀未完全关闭时，即一旦阀开始打开并且直到它们再次处于关闭位置中，阀就被认为是“打开的”。x轴表示以曲轴度数表示的移动，并且0、360、720表示活塞位置TDC。
此外，根据本发明的实施方式，使用与传统的凸轮轴相比具有延长的打开时间的凸轮轴。这不是根据本发明的需求，但除了独立可控制的凸轮移相之外，这在控制进气阀和排气阀的打开和关闭方面提供了额外的优点和可能性。
这在图5A中示出。示例性“常态”凸轮曲线以点状线示出，根据本发明的实施方式，其由具有较长持续时间的凸轮曲线代替。这由虚线(排气阀)和实线(进气阀)表示。因此，如图5A所示，如果排气阀501关闭并且进气阀502打开发生在特定位置处，则提供延长的打开时间的凸轮轴将导致排气阀更早地打开，并且进气阀延后关闭。“常态”凸轮曲线的打开时间可以是190-195(例如193)，用于进气阀的曲轴度数，以及200-205(例如204)，用于排气阀的曲轴度数。根据本发明的实施方式，打开时间可以是210-215(例如213)，用于进气阀的曲轴度数，以及220-225(例如224)，用于排气阀的曲轴度数。
图5B示出了阀控制的示例，其可用于由燃烧室中的燃烧产生的废气流达到可能损坏后处理部件的温度的情况。对于低引擎速度的同时内燃机输出高扭矩操作，发生这种情况的风险可能最大。另外，图5B的控制经常可以用于低至中等引擎速度处的所有中等至高负载来改善残余物的排出和/或改善车辆性能(如上所述，通过增加流动并由此增加涡轮机旋转)。
根据图5B，排气阀/进气阀在TDC 360°处的交叠能够排出残余物，并且在特定示例中，两个凸轮轴都朝向更多交叠移相大约15°，即在相反的方向上移相，其中，排气凸轮轴被延迟并且进气凸轮轴被提前，从而获得大约30°的总增加交叠，使得允许进气穿通过燃烧室并直接到达出口以改善废气的排出。
而且，如上所述，这增加了制动热效率，使得可以供应更大量的进气，从而可以更大量的燃料，如果需要的话。通过延迟控制排气阀的凸轮轴的同时提前控制进气阀的凸轮轴，实现阀交叠。根据所公开的示例，这对应于延长的持续时间，即约15°，这导致排气阀在“常态”位置处仍然打开，进气阀在“常态”位置处关闭。根据所公开的示例，相移是对称的，即，两个凸轮轴在不同的方向上相移到相同的程度。然而，不一定是这种情况，凸轮轴可以相移到不同程度。而且，相移可以比本示例中的高得多，从而获得更长的阀同时打开的时间。这也在下面进一步举例说明。
通向排气侧的进气通道降低废气温度，这可能有益于例如对废气温度敏感的后处理组件。此外，如上所述，排出热残余物的效率提高意味着可以供应更多的进气，也因此可以在低/中等引擎速度处增加扭矩。此外，增加的流动将通过减少涡轮迟滞来改善瞬态性能。
图5C基本上示出了图5A的相移，其中EVO和IVC被控制成使得基本上没有交叠，但是其中延长的阀打开持续时间导致排气阀提前打开(EEVO)和进气阀延迟关闭(LIVC)。这种相移，其中凸轮轴被移相到传统的EVO和IVC可用于，例如在中等到高引擎速度位置处，尤其改善制动热效率(BTE)。LIVC+EEVO的组合是有益的。EEVO增加了可用于排出废气的时间窗口，并且根据所公开的示例，排气阀在动力冲程期间已经打开。因此，当活塞到达下死点(BDC)并且开始其向上排气冲程时，汽缸中的压力较低，使得该冲程消耗较少的功率，即提高打开循环效率OCE。
反过来，LIVC减少了通过引擎的质量流，其减少泵送功并增加OCE。由于较高的引擎速度，可用于热损失的时间较短，并且由于空气/燃料比λ(lambda)足够高，闭环循环效率CCE的损失(由于较小的体积质量)小于OCE增益。
图5D公开了阀控制的另一个例子，其可以用于例如在低引擎负载下。根据这个例子，凸轮轴每个都是朝向负交叠相移大约45°，即排气凸轮轴在进气凸轮轴延迟的同时提前，其中，排气阀在进气阀打开之前很好地关闭。这种控制可用于降低空气/燃料比λ(lambda)、废气流量和NOx。
图5E示出了根据本示例的示例性最大相移，大约55°/55°。例如当车辆滑行时，特别是当在没有燃料供应的情况下引擎转动并且齿轮箱传动滑行时，使用最大相移可能有利。在滑行期间，冷空气将冲洗通过引擎而基本上不进行任何加热，也从而使后处理部件经受大量的冷却。最大负相移的使用可用于使冷却废气处理系统的通过引擎的流动最小化。如果进气阀在大部分或全部压缩冲程中打开，则通过引擎的流动可以减小到基本为零。
此外，图5A-E中所示的示例公开了可以使用或不使用的附加特征，并且可以通过特别是进气阀的控制来不同程度地利用该附加特征。从图中可以看出，在活塞到达BDC后，也因此在压缩冲程开始后进气阀关闭。这意味着随着活塞在压缩冲程中向上移动的同时进气阀仍然打开，充气通过打开的进气阀部分地排放回到进气歧管中。将这种控制与增压进气一起使用称为米勒循环(Miller-cycle)。根据米勒循环的操作可能是有利的。例如，米勒循环可用于通过在实际BDC和TDC之间的位置处创建虚拟BDC来“减小”燃烧室的有效容积，使得引擎看起来比实际情况小。以这种方式，相同的硬件可以用作具有不同汽缸容积的引擎，即不需要利用引擎的全部容量。
当在步骤302中确定了合适的控制时，例如，根据图5A-E中公开的任何示例或任何其他合适的控制，该方法继续到步骤303，其中通过根据在步骤302中确定的控制操作(在此情况下，移相)凸轮轴203，204来开始控制，以获得排气阀和进气阀的所需操作。由操作所有阀的凸轮轴以传统的方式同时控制所有燃烧室的阀。
然后可以确定是否要重新确定控制，例如，由于已改变的或正在改变的操作条件，在这种情况下该方法返回到步骤301。否则，该方法返回到步骤303，以根据确定的参数继续控制。因此，根据本发明，阀可以布置成连续被控制以考虑存在条件，使得可以以有效的方式(例如，具有上述优点)控制内燃机的操作。
除上述之外，本发明还可以与瑞典专利申请1550976，标题为“"METHOD ANDSYSTEM FOR CONTROLLING EXHAUST GASES RESULTING FROM COMBUSTION”和瑞典专利申请1550978，标题为“METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTIONENGINE”中描述的解决方案结合使用。
SE1550976涉及可能出现不希望的温度的情况。根据SE1550976，通过一种方法(和系统)控制废气温度，借助于该方法，来自内燃机的进气侧的空气被布置成在预想热废气时，所述空气绕过燃烧室以与废气混合。以这种方式，在热废气可能损坏温度敏感部件的情况下，可以冷却热废气。
此外，当温度使得否则废气可以冷却后处理部件到一程度时，所述程度为不再能够确保适当操作，由所述燃烧产生的至少部分废气被未冷却地再循环到所述进气侧。
类EGR线路可以用于实现根据上述的循环，其中只有来自没有进行燃烧的燃烧室的气体可以再循环。
SE1550978涉及难以保持放热(即温度升高)反应的情况，例如在用于氧化废气中残留未燃烧燃料的氧化催化剂中。
根据SE1550978，当冷废气可冷却后处理部件时，维持放热反应。这是通过将未燃烧的燃料供应到由一些燃烧室排出的废气来实现，通过燃料喷射到内燃机的仅一部分燃烧室中。此外，由燃烧室(与燃料被注入的燃烧室不同)排出的至少部分废气被再循环到内燃机的进气侧，其中废气被至少基本上未冷却的再循环。
本发明提供的解决方案可以与所述申请中描述的解决方案相结合，例如，进一步加强内燃机的操作。
最后，已经以车辆为例说明了本发明。然而，本发明适用于任何类型的运输工具，例如空路和水路交通工具。本发明还适用于燃烧设备。

Claims (21)

1.一种用于控制压缩点火式内燃机(101)的方法，所述内燃机(101)具有至少一个燃烧室(i1-i6)，其中，使用进气阀控制所述燃烧室的进气，并且其中，使用排气阀控制所述燃烧室的排出，该方法的特征在于：
-取决于往复构件在所述燃烧室中的位置，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，其中，所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭分别相对于所述往复构件的位置被独立地可控制，并且
-其中，在一个操作模式中，分别控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得两个阀在可变长度的时段期间同时打开，以便进气穿通过燃烧室并同时与废气残余物混合并排出。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
-控制所述进气阀和所述排气阀，使得所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭分别在所述燃烧室中的所述往复构件的变化的位置处执行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：
-取决于由所述内燃机产生的功和/或所述内燃机的转速，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括：
-控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得进气穿通过燃烧室并且同时与废气残余物混合并排出，以便当转速低于第一速度时和/或当由所述内燃机产生的功超过第一功时，残留在燃烧室中的废气残余物减少。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括：
-根据第一操作模式，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得两个阀在第一时段期间同时打开，以及
-根据第二操作模式，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得两个阀在第二时段期间同时打开，所述第二时段不同于所述第一时段。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，由所述内燃机在所述第一操作模式中产生的功超过由所述内燃机在所述第二操作模式中产生的功，并且其中，所述第一时段超过所述第二时段。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括：
-根据第一操作模式，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得两个阀在第一时段期间同时打开，以及
-根据第二操作模式，控制进气阀和排气阀，使得在进气阀打开之前排气阀关闭。
8.根据权利要求1-4或7中任一项所述的方法，还包括：
-根据第一操作模式，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，使得两个阀在第一时段期间同时打开，以及
-根据第二操作模式，控制所述进气阀，使得在压缩冲程开始之后所述进气阀关闭。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中，往复构件在燃烧室中的位置由曲轴位置表示，其中，进气阀打开处的曲轴度数和排气阀关闭处的曲轴度数可以被控制。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，第一凸轮轴用于控制所述排气阀的打开和关闭，并且第二凸轮轴用于控制进气阀的打开和关闭。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，通过独立移相所述第一和第二凸轮轴，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括：
-在10-100度的区间中，独立移相所述凸轮轴的任意数值的曲轴度数。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中，通过控制进气阀打开处的曲柄角度，控制所述进气阀的打开，并且其中，通过控制排气阀关闭处的曲柄角度，控制所述排气阀的关闭。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，所述内燃机(101)包括多个燃烧室(i1-i6)，所述燃烧室(i1-i6)被分成至少两列，所述至少两列中的每列包括分开的排气管道，其用于由所述每列产生的废气。
15.一种包括程序代码的计算机程序，当所述程序代码在计算机中被执行时，引起所述计算机执行根据权利要求1-14中任一项所述的方法。
16.一种计算机程序制品，包括：计算机可读介质和根据权利要求15所述的计算机程序，其中，所述计算机程序被包含在所述计算机可读介质中。
17.一种用于控制压缩点火式内燃机(101)的系统，所述内燃机(101)具有至少一个燃烧室(i1-i6)，其中，使用进气阀控制所述燃烧室的进气，并且其中，使用排气阀控制所述燃烧室的排出，该系统的特征在于：
-控制装置，其适配为，取决于往复构件在所述燃烧室中的位置，控制所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭，其中，所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭适配为分别相对于所述往复构件的位置独立可控制，并且
-其中，在一个操作模式中，所述进气阀的打开和所述排气阀的关闭适配为分别被控制，使得两个阀在可变长度的时段期间同时打开，以便进气穿通过燃烧室并同时与废气残余物混合并排出。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，引擎和涡轮增压器组合被设计成使得随着通过涡轮增压器的压缩机和/或涡轮的质量流的增加，涡轮增压器的压缩机的效率增加。
19.根据权利要求17或18所述的系统，其中，所述内燃机(101)包括多个燃烧室(i1-i6)，所述燃烧室(i1-i6)被分成至少两列，所述至少两列中的每列包括分开的排气歧管，其用于由所述每列产生的废气，该系统还包括隔列涡轮机，诸如具有用于所述列中的每列的分开入口的涡轮机，或用于每列的分开的涡轮增压器。
20.根据权利要求17-19中任一项所述的系统，其特征在于，该内燃机由没有用于将废气从排气管道再循环到进气管道的废气再循环(EGR)管道的内燃机组成。
21.一种车辆，其特征在于包括：根据权利要求17-20中任一项所述的系统。
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