CN110832182A - 具有自动变速器的汽车的内燃机的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自动变速器的汽车的内燃机的操作方法，其中由内燃机输出的转矩依据汽车传动系的工作状态被降低。依据在转矩降低时出现的借助废气涡轮增压器被供给内燃机的燃烧空气过剩量，涉及由内燃机输出的转矩的在内燃机的至少一个燃烧室内的燃料的燃烧效率被降低。

Description

具有自动变速器的汽车的内燃机的操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于操作具有自动变速器的汽车的内燃机的方法。在此情况下，由内燃机输出的转矩依据汽车传动系的工作状态被减小。

背景技术

例如在具有自动变速器的汽车中，在满载升挡时由内燃机输出的转矩受限。尤其是，变速器控制装置例如需要发动机控制器限制力矩或减小力矩。在满载加速时，这种要求导致发动机力矩降低，即内燃机所输出的转矩降低。在换挡过程结束后，力矩限制又被消除。

比如在设计成柴油发动机的内燃机中，通过发动机控制器减小喷入量，即被喷入内燃机气缸的各自燃烧室中的燃料量。但较小的喷入燃料量使废气焓减小。另外，由汽车废气涡轮增压器提供的增压压力只在旁路或所谓废气门全闭时降低。废气通过旁路在该废气涡轮增压器的涡轮旁被引导经过，使得此废气流未对借助废气涡轮增压器的压缩机提高增压压力做出贡献。

因此，力矩限制因在升挡过程中的增压压力显著降低而引人注目。与此相关的是当变速器控制装置向发动机控制器传达力矩释放时在下一较高挡位中变差或不平顺的挂挡入位。这是因为由于增压压力不足而内燃机只能输出比在增压压力较高时可能出现的更低的转矩。

DE 10 2009 000 933 A1描述了具有增压器的直喷式内燃机的喷油控制装置。在此情况下，在从压缩冲程的中间状态至晚期状态的一个时间段内进行附加喷入。因此，含有不可燃的碳氢化合物的可燃气体成分被排出至尾气管。可燃废气成分在尾气管内燃烧并因此提高增压器的增压压力。因此，应改善加速响应性能。

发明内容

本发明的任务是改进前言所述类型的方法，从而伴随转矩减小而出现的缺点被至少减轻。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的方法完成。在从属权利要求中说明了具有本发明的适当改进的有利设计方案。

在用于操作具有自动变速器的汽车的内燃机的本发明方法中，由内燃机输出的转矩依据汽车传动系的工作状态被降低。在此情况下，依据在转矩减小时出现的燃烧空气过剩量，降低在内燃机的至少一个燃烧室内的燃料燃烧效率。燃烧空气借助废气涡轮增压器被供给内燃机。效率涉及到由内燃机输出的转矩。即，换言之，燃料燃烧时的效率被如此降低，一部分被喷入燃烧室的燃料不起效或者或许就由内燃机输出的转矩而言几乎无效。

即，在内燃机的各自气缸的至少一个燃烧室内发生基本“力矩中性”的燃料燃烧。但是，力矩中性的燃料燃烧导致了废气焓明显提升。这又导致可以尤其基本保持由废气涡轮增压器施加的增压压力。

即，从现有技术中知道的因内燃机所输出的转矩减小而引起的增压压力突降并未发生或者以减轻许多的程度发生。相应地，伴随转矩减小而来的缺点至少被减轻。因为例如在换挡过程中出现更好地挂入下一挡位，即在换挡过程之后。另外，力矩曲线在整个换挡过程中尤其平顺。这对于汽车使用者以主观较短的换挡时间引人注目。

在换挡过程之后也可以很快速地又调节出理想增压压力。因为通过有意识地降低效率可以在换挡期间更好地保持该增压压力。在换挡过程后的力矩释放因此很快并且很平顺，从而对于车辆使用者来说获得了明显更好的挂挡入位或车辆加速。

因为由废气涡轮增压器施加的增压压力变得稳定，故也可以减轻增压压力和增压器转速的上冲。废气涡轮增压器保护措施因此也可以总体上在废气涡轮增压器的非稳定工作中设计得极具侵略性。因为比如因为尤其在换挡过程后增压压力上冲较小，故废气涡轮增压器出现损伤的危险也降低。另外，增压压力理想值的设计和增压压力的调整得以改善。

与废气再循环相关地，在力矩限制消除后、即在消除由内燃机所输出的转矩减小后快速达到理想增压压力也是有利的。即，废气再循环率与燃烧过量空气系数相关。如果燃烧过量空气系数减小，则该废气再循环率通常被减小。这是因为人们力求不要低于燃烧过量空气系数的最小值。因为所述限制，在不稳定的即短暂的、此时由内燃机输出的转矩迅速变化的驾驶机动中出现废气再循环率的诸多限制。这样的限制在在此所述的方法中不太经常采用。这关于内燃机的颗粒物排放和氮氧化物排放是有利的。即，可以由内燃机输出高功率，在这里，同时获得低的汽车氮氧化物排放和颗粒物排放。

在0至100公里/小时的满载加速时，可以通过前述方法获得0.2-0.4秒的提高。即，通过依据燃烧空气过剩量非力矩起效地将燃料加入内燃机的至少一个燃烧室，可以在废气涡轮增压器的涡轮处增大废气焓，因此抵制增压压力突降。

基于燃烧空气过剩量，在至少一个燃烧室内发生非力矩起效地加入的燃料的完全燃烧。因此，加入燃料还未导致与一氧化碳和碳氢化合物相关的排放的减弱。

但当力矩限制或转矩减小又被消除时，在力矩减小时的空气过剩量的维持导致了较高的增压压力。另外，在力矩减小后、即在消除力矩限制后存在尤其小的空气不足。喷入量释放延迟以便限制烟雾即防止出现过油的混合物因此尤其在短暂的或动态的、即非稳定的内燃机工作状态中表现得不太强，且效力期不长。与此相应，很快速地有更多转矩可供使用。

尤其在内燃机短暂工作状态中出现的与燃烧过量空气系数相关的废气再循环率减小也程度不太强。与此相应，可以实现较高的废气再循环率。因此，释放出比在废气再循环率较低时更少的氮氧化物。

自动变速器可以是机械式自动挡变速箱、液力变矩器自动变速器或双离合变速器。另外，该内燃机能以强制点火发动机/汽油机或柴油机形式构成。

输出转矩据此降低的传动系工作状态尤其可以是换挡。与此相应，由内燃机输出的转矩可以在换挡至较高挡位或较低挡位时被减小。即，例如可能在尤其在高负荷或满负荷下升挡至较高挡位时出现力矩回收即内燃机所输出的转矩的减小的要求。另外，力矩回收的要求可以出现在在高负荷下降挡至较低挡位时，比如当在上坡行驶中从第三挡降挡或减挡至第二挡时。因此，在这样的情况下可以防止或尤其尽量减小增压压力降低。

附加地或可选地，力矩减小可能取决于电子稳定程序的干预。尤其是，由内燃机输出的转矩因此可以在由电子稳定程序造成的干预时被减小。在这里，增压压力降低的避免或减小也是有利的。

另外，在汽车慢行/蠕行时要求力矩回收或减小由内燃机输出的转矩。在慢行时，变速器内的力线未被中断，而是自动变速器、尤其是双离合变速器保持接通。在这里，力矩回收用于保护离合器。即便当由内燃机输出的转矩在汽车慢行时被减小时，因此与燃烧空气过剩量相关的效率降低是有利的。

优选地，在确定燃烧空气过剩量时考虑预定的燃烧过量空气系数。预定的燃烧过量空气系数尤其是稀燃混合物，这是因为因此可以保证与燃料消耗相关的内燃机高效运行。涉及预定的燃烧过量空气系数，接着可以求出燃烧空气过剩量。

优选地，为了确定燃烧空气过剩量而考虑许多描绘内燃机工作状态的参数。例如可以考虑内燃机转速、有效喷入量、内燃机进气管内的空气温度和进气管内的增压压力来确定过剩量。但附加地或可选地，为了确定燃烧空气过剩量，也可以考虑参数例如像空气质量、充气度和环境压力。

优选地，燃烧效率通过至少一次延后补充喷入燃料至内燃机的至少一个燃烧室被降低。至少一次延后补充喷入的量和/或时刻可以依据燃烧空气过剩量来调节。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节来自以下对优选实施例的说明以及结合附图。之前在说明中提到的特征和特征组合以及随后在附图说明中提到的和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅在各自所说明的组合中、也在其它组合中或本身单独地可使用，而没有超出本发明范围。其中示出：

图1以曲线图示出在具有自动变速器的汽车中换挡至较高挡位时延后补充喷入对废气温度和增压压力的影响；

图2以另一曲线图示出因延后补充喷入而引起的热释放和加热过程的积分；

图3示出用于说明以下方法的流程图，在这里通过延后补充喷入来减小在力矩减小之后的增压压力降低；

图4示出用于说明一个可选方法的流程图，在这里以其它方式获得在内燃机燃烧室内的燃料燃烧效率的降低；和

图5示出用于说明延后补充喷入的量和喷入时刻的计算的图示。

具体实施方式

依据图1来说明可如何在具有自动变速器的汽车中可以通过在升挡时借助延后补充喷入提高废气焓来避免不希望的增压压力的显著降低。即，当例如在带有自动变速器的汽车的内燃机的高负荷、尤其是满负荷下进行换挡至较高挡位时，暂时减小由内燃机输出的转矩。

前面举例说明的内燃机尤其是柴油发动机。自动变速器的变速器控制装置与此相应地请求柴油发动机的发动机控制器比如在满负荷升挡时减小发动机力矩，即由柴油发动机输出的转矩。在柴油发动机情况下，这通过喷入量减小来实现。即，喷入燃料量被减小。但是，在废气涡轮增压器的涡轮处的废气焓由此减小。废气涡轮增压器的压缩机提供的增压压力与此相应地突降，即便用以绕过涡轮的旁路是关闭的。

当随后在自动变速器中挂入目标挡且由变速器控制装置又进行力矩输出时，在某段时间喷入量受到限制，因而发动机力矩也受限。其原因是：当规定了用于调节期望的燃烧过量空气系数(λ)之时，因为增压压力过小而无法再将燃料喷入柴油发动机气缸的各自燃烧室。这可结合图1来说明。

在图1的曲线图10中，第一曲线12表示柴油发动机的发动机转速的时间曲线，其是关于时间轴14绘制的。另一阶梯形曲线16表示在升挡时分别在自动变速器中挂上的挡。与此相应，在各自换挡前该发动机转速降低。另一曲线18表示废气温度的时间曲线，其因为在换挡时刻采取的喷入量减小而出现。与此相应，燃料喷入量的减小导致在各自换挡时出现的温度降低。另一曲线20表示对由柴油发动机输出的转矩有效的燃料喷入量。与此相应，紧接在换挡前减小所喷入的对转矩起效的燃料量。这也表现为由废气涡轮增压器的压缩机提供的增压压力的降低，其由图1中的另一曲线22表示。

增压压力突降在此如随后所述的那样被阻止。即，在各自换挡时采取各自延后补充喷入24。但该补充喷入24对扭矩无效。

在此，延后补充喷入24用于提高废气温度，其在图1中通过另一曲线26被示出。在曲线18和曲线26之间的各自区域28、30因此在图1中示出了废气温度升高，其由延后补充喷入24造成。另外，另一曲线32示出了增压压力的时间曲线，其由废气涡轮增压器提供。在这里，各自区域34、36也表明由延后补充喷入24造成的增压压力上升。可以看到，增压压力好到就像没有突降，而是很好地沿循各自的理想值，在这里，增压压力的理想值在图1中由另一曲线38来示出。

在此，在借助延后补充喷入24加入燃料时充分利用以下事实，即，在暂时力矩减小时的增压压力比内燃机工作状态所需要的增压压力更大。其原因是废气涡轮增压器的惯性。该惯性导致在暂时力矩减小时的燃烧空气过剩量或充气过剩量，扭矩减小例如可能因为换挡过程、但或者还有比如电子稳定程序干预而引起。

该燃烧空气过剩量允许：采取比如呈延后补充喷入24形式的附加喷入，并且因此在各自气缸的燃烧室内按照“对力矩中性”或“对力矩无效”的方式提升废气焓。延后补充喷入24明显在上止点(此处对被喷入燃烧室的燃料进行点火)后发生。废气焓因而在此被用于尽量最佳地保持充气过剩量，即燃烧空气过剩量。

在力矩减小结束后，还存在的充气过剩量于是被用于很快速地形成转矩。但关于氮氧化物的释放，(各自)延后补充喷入24是中性的，因为燃烧中心也位移向延后方向，因此出现较低的压力峰值和温度峰值。关于一氧化碳和碳氢化合物的排放，该方法也未导致较高负荷，因为基于空气过剩量而出现“以力矩中性的方式”(附加地)喷入的燃料量(即借助补充喷入24所喷入的燃料量)的完全燃烧。

但是，在力矩减小时的空气过剩量之维持导致了在力矩减小之后(即当内燃机或者柴油发动机又允许输出最高转矩时)的较高增压压力。另外，在力矩减小之后出现较小的空气不足。即，喷入量之准予/释放是较少延后地进行的，从而更多转矩更迅速地可供使用。另外，废气再循环率的瞬时减小(取决于燃烧过量空气系数)程度较弱，从而可实现较高的废气再循环率。这导致降低氮氧化物排放。

在图2中在纵坐标40上绘制出以度为单位的曲轴角，其中，0°曲轴角对应于在燃料点火时的上死点。第一曲线簇42表示各个内燃机气缸的热释放，基于在上死点采取的主喷入且基于延后补充喷入24。据此，延后补充喷入24例如可在上死点之后的60°曲轴角至80°曲轴角范围内完成。另一曲线簇44表示加热曲线/加热过程的积分。在此，升高46示出了在加热过程中延后补充喷入24的部分。因此，也可以从此图示中看到由延后补充喷入24造成的废气温度升高。

依据图3，应该表明比如：何时采取延后补充喷入24以提高废气焓并且避免增压压力降低。在该方法开始48之后，对是否存在转矩减小意义上的外部干预进行问询50。柴油发动机输出转矩的这种减小情况例如可出现在满负荷升挡时、在高负荷下的降挡时、在汽车慢行或者在电子稳定程序干预时。如果有这种外部干预，则在下一步骤52中检查是否启用预定的工作状态。这例如依据数据或参数比如像负荷、油门踏板位置、转速、挂入挡位、增压压力或者发动机温度的评估54来进行。

如果该工作状态被启用，则在下一步骤56中检查力矩回收/减小或外部干预的持续时间是否小于预定极限值或短于预定时长的时间段。换言之，即在步骤56中检查力矩减小是否是暂时要求的干预。尤其在针对换挡过程的力矩回收中，为了输出转矩的减小可以规定约500毫秒的持续时间。

如果干预持续时间不小于极限值，则该方法来到结束58。但如果干预持续时间小于极限值，则接着进行充气过剩量的计算60，即涉及预定燃烧过量空气系数(λ)的燃烧空气过剩量的计算，就是说涉及燃烧过量空气系数的目标值。依据过剩量，于是在下一步骤62中计算附加的补充喷入24，确切说是量和喷入时刻。接着是补充喷入24的执行64，随后方法来到结束58。

应依据图4来描述一个可选方法，但在此，直至计算60的步骤都与根据图3的方法相同。但是，在这里以其它方式做到了与内燃机所输出的转矩相关的内燃机效率减弱。呈非力矩起效的补充喷入24形式的效率减弱被另一种效率减弱代替。与此相应，在计算60之后进行效率降低的确定66。例如在呈强制点火式发动机/汽油机形式的内燃机中，点火时刻可被调节，或者一次主喷入的喷入时刻可以被改变。与此相应，也可以想到其它形式的因发动机内部调节参数而造成的燃料燃烧效率的减小或降低。

在确定66之后的下一步骤中又是燃烧效率降低的执行68，随后方法来到结束58。

依据图5，要说明的是根据一个用于其执行的可能可选方式的计算60。为了参考增压压力的确定70，可以考虑一系列描绘内燃机尤其是柴油发动机的工作状态的参数，例如发动机转速72、有效喷入量74和在进气管或内燃机吸气冲程内的温度76。另外可以考虑进气管内的增压压力78。于是，参考增压压力是如下增压压力，其应该在预定的燃烧过量空气系数下鉴于比如发动机转速72、有效喷入量74和进气管内空气或燃烧空气的温度76而存在，以获得预定的燃烧过量空气系数。在考虑在进气管内的当前增压压力78的情况下，现在可以在下一步骤80中例如计算一个特征数，其表示增压压力过剩量、即燃烧空气过剩量。

例如可以由参考增压压力和当前的增压压力78形成差或商以获得特征数。但是，也可以想到提供这种特征数的其它可能性。另外，为了参考增压压力的确定70，也可以考虑其它参数例如像环境压力82和空气质量84。另外，可以通过空气质量84和充气度86或者充气系数计算当前的增压压力78。即，无需测量进气管内的当前增压压力78。相反，也存在确定增压压力78的其它可能性。

在计算60范围(见图3)内，为了确定补充喷入24的量88，采用参数比如进气管内空气的温度76、发动机转速72、有效喷入量74以及如果有必要的话在内燃机废气弯管内、即在排气门下游的废气温度90。温度90可以借助相应的温度传感器来测知。

当确定在补充喷入24范围内被喷入燃烧室的、非力矩起效的量88的时刻92时，可以在考虑在步骤80中确定的特征数情况下也考虑之前针对量88的确定所提到的参数。

即，在补充喷入24的计算60范围(见图3)内，优选确定用于补充喷入24的量88和时刻92。另外，最好进行燃烧中心的确定、即如下状态的确定，在所述状态中，50％的混合物在燃烧室内燃烧。所述确定最好依据燃烧空气过剩量在进气管内的相应压力情况下在进入燃烧室之前来完成。即，最好考虑存在于废气涡轮增压器的压缩机下游的压力。

在此，最好考虑表明增压压力过剩量的特征数以完成燃烧室内燃烧条件的说明。在此情况下，增压压力过剩量的确定通过两个重要的关系被归纳在特征数中，即通过燃烧过量空气系数和进而氧气可用性和通过喷入开始前的缸内压力。于是，依据该特征数，可以准确控制地发生燃烧的可控延后调节。在此情况下，有利地不需要带有等待时间的回馈环节例如像λ传感器或温度传感器，其测量在气缸排气门下游的废气弯管中的温度。但是，由这种温度传感器提供的测量值也能可选地被用于预控该特征数。

因为很准确的控制，故柴油发动机或者内燃机尽管有很迟的燃烧位置也未产生呈碳氢化合物、一氧化碳和颗粒物形式的附加有害排放。另外，进气管压力与预定的燃烧过量空气系数(λ)的关系在增压压力过剩量的计算60时被考虑进来。同时，在步骤80(见图5)中确定的特征数也加入特性曲线结构中，其中补充喷入24的量88和补充喷入24的时刻92被确定。

代替例如能以度表明曲轴角的在主喷入之后的补充喷入24时刻92，也可以规定存在于主喷入和补充喷入24之间的喷入暂停。补充喷入量和喷入暂停的特性曲线结构也影响到在上死点之前的燃烧室内的混合物准备。

即，通过在换挡过程中的二次延后补充喷入24，可显著减轻增压压力突降。此时，与上死点(在此发生混合物点火)相关，补充喷入24被延后，使得补充喷入24没有或几乎没有对力矩有效。因此，可以通过延后但还燃烧的补充喷入24来明显提升总喷入量和进而提高废气焓。

在柴油发动机情况下，所述延后调节可通过延后补充喷入24的设定来简单实现。但可以按照相似的方式在奥托(Otto)发动机情况下在燃料燃烧时也获得效率减弱原理，例如通过调整点火时刻。

附图标记列表

10 曲线图

12 曲线

14 时间轴

16 曲线

18 曲线

20 曲线

22 曲线

24 补充喷入

26 曲线

28 区域

30 区域

32 曲线

34 区域

36 区域

38 曲线

40 纵坐标

42 曲线簇

44 曲线簇

46 升高

48 开始

50 问询

52 步骤

54 评估

56 步骤

58 结束

60 计算

62 步骤

64 执行

66 确定

68 执行

70 确定

72 发动机转速

74 喷入量

76 温度

78 增压压力

80 步骤

82 环境压力

84 空气质量

86 充气度

88 量

90 温度

92 时刻

Claims (7)

1.一种具有自动变速器的汽车的内燃机的操作方法，其中，由内燃机输出的转矩依据汽车传动系的工作状态被降低，其特征是，依据在转矩降低时出现的借助废气涡轮增压器被供给内燃机的燃烧空气过剩量，在内燃机的至少一个燃烧室内降低与该内燃机输出的转矩相关的燃料燃烧效率。

2.根据权利要求1的方法，其特征是，该内燃机输出的转矩在换挡至较高挡位(16)或较低挡位时被减小。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征是，该内燃机输出的转矩在通过电子稳定程序所实现的干预时和/或在汽车慢行时被降低。

4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征是，在确定燃烧空气过剩量时，考虑预定的燃烧过量空气系数。

5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征是，为了确定燃烧空气过剩量，考虑多个描述内燃机工作状态的参数(72,74,76,78)。

6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征是，燃烧效率通过至少一次延后补充喷入(24)燃料至内燃机的至少一个燃烧室而被降低。

7.根据权利要求6的方法，其特征是，至少一次延后补充喷入(24)的量(88)和/或时刻(92)依据燃烧空气过剩量被调节。

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