CN110905669B - 在带有废气锁入的气缸关断时补偿气体弹簧作用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在带有废气锁入的气缸关断时补偿气体弹簧作用的方法，具体而言涉及控制带有多个气缸的内燃机的方法，其中内燃机具有第一运行状态和第二运行状态，在第一运行状态中所有气缸激活，在第二运行状态中多个气缸中的一个激活且多个气缸中的一个解除激活。方法包括将内燃机从第一运行状态切换到第二运行状态中，其中在待解除激活的气缸中使排出阀在燃烧冲程之后且使进入阀在跟随燃烧冲程的抽吸冲程之前在关闭状态中解除激活以及将待解除激活的气缸的点火角度向着较早点火时间点改变以及可选地改变空气‑燃料‑混合物导致在燃烧冲程期间出现的废气的温度的减小。此外本发明涉及发动机控制装置、内燃机以及车辆，其设置且适合用于执行该方法。

Description

在带有废气锁入的气缸关断时补偿气体弹簧作用的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制带有多个气缸的内燃机的方法，其中，该内燃机具有第一运行状态(在所述第一运行状态中，所有气缸激活(akiv，有时称为起作用))和第二运行状态(在所述第二运行状态中，所述多个气缸中的一个气缸激活并且所述多个气缸中的一个气缸解除激活)。所述发动机即能够在子运行中运行。
此外，本发明涉及一种相应的发动机控制装置、一种内燃机和一种车辆。
背景技术
为了节省CO2排放能够在内燃机的情况下在部分负载范围内将各个气缸解除激活/关断。为此，在待解除激活的气缸中，将进入阀和排出阀关闭并且将到燃烧室中的燃料喷射关断，由此所涉及的气缸从现在起不承担对于由内燃机输出的转矩的贡献。该气缸关断应对于驾驶员而言保持尽可能未被察觉，也就是说由内燃机输出的转矩必须直接地在气缸关断之前、期间以及之后尽可能保持恒定。换言之，在气缸关断之后必须使继续激活的/点燃的气缸以较高的负载来运行，以便平衡通过解除激活的气缸所产生的力矩损失/功率损失。因此，在构造和设计内燃机时必须特别注意从全发动机运行到部分发动机运行中的过渡。
由DE 10 2012 002 377 A1已知，通过调节针对气缸的点火火花时间点来减小在气缸解除激活和气缸再激活期间的转矩波动。由DE 11 2015 001 206 T5得知，不期望的噪音、不期望的振动和不期望的粗糙度(噪音、振动、粗糙度，缩写：NVH)的减小能够借助于气缸关断发动机控制装置来实现。DE 10 2004 025 953 A1公开一种用于带有可变气缸的内燃机的方法以便减少由于内燃机的燃料断开运行所引起的冲击。
在气缸关断的情况下，通过可变的顺序(待解除激活的气缸的进入阀和排出阀在该顺序下关断)能够实现解除激活的气缸的燃烧室中的可压缩介质的锁入(Einschluss，有时称为密闭)。因此，在燃烧室中能够实现新鲜空气锁入或废气锁入。也可能的是，使燃烧室在很大程度上抽真空。
当时在气缸关断的过程中新鲜空气锁入是优选的，因为在此在力矩走向、传动装置负载和油消耗方面不得出缺点。在真空锁入的情况下，在燃烧室与曲轴箱之间能够出现压力降，该压力降能够引起从曲轴箱到燃烧室中的提高的油输入。这又能够导致排放值的恶化以及在切回到内燃机的全运行之后非正常燃烧(例如敲缸(Klopfen，有时称为爆燃)和预着火)的提高的倾向。
在利用解除激活的气缸中的废气锁入的情况下，在来自待解除激活的气缸的最后一个燃烧冲程的正力矩贡献(Momentenbeitrag)之后由于所锁入的热废气的接着的压缩跟着活塞的制动(在接着的排气冲程中)，该制动能够导致内燃机的输出的转矩的下降/中断。因此，在燃烧室中锁入的废气作用为气体弹簧，该气体弹簧在该冲程中克服驱动来起作用。
通过由结构类型决定的限制(Zwang)(例如由于为了阀控制而使用的凸轮轴的力学作用)能够需要放弃有利的新鲜空气锁入而有利于废气锁入。
发明内容
由此本发明的任务是，提供一种用于控制内燃机的方法，该内燃机至少部分地克服在气缸关断期间的废气锁入的上面提到的缺点。
该任务通过一种根据权利要求1所述的方法、一种根据权利要求13所述的发动机控制装置、一种根据权利要求14所述的内燃机和一种根据权利要求15所述的车辆来解决。
本发明的另外的有利的设计由从属权利要求和随后对本发明的优选的实施例的描述来得出。本公开的第一方面是一种根据本发明的用于控制带有多个气缸的内燃机的方法，其中，该内燃机具有第一运行状态(在所述第一运行状态中，所有气缸激活)和第二运行状态(在所述第二运行状态中，所述多个气缸中的一个气缸激活并且所述多个气缸中的一个气缸解除激活)，该方法包括如下步骤：
- 将内燃机从第一运行状态切换到第二运行状态中，其中，在待解除激活的气缸中，使排出阀在一个燃烧冲程之后并且使进入阀在一个跟随燃烧冲程的抽吸冲程之前在关闭的状态中解除激活；以及
- 将待解除激活的气缸的点火角度向着较早的点火时间点改变以减小在燃烧冲程期间出现的废气的温度。
激活的气缸尤其是表示这样的气缸，在所述气缸的燃烧室中完全地执行热力学的循环过程(例如汽油过程，柴油过程或其它适合的过程)。由此，热力学的循环过程典型地包括抽吸冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。
解除激活的气缸尤其是表示这样的气缸，在所述气缸的燃烧室中，不执行热力学的循环过程并且尤其是不实施燃烧冲程。为此，能够将在解除激活的气缸的燃烧室中的燃料供应禁止和/或阻止燃料的点火和/或中止解除激活的气缸的进入阀和排出阀的操纵，由此使阀保持在关闭的状态中。
在第二运行状态中，所述多个气缸中的一个气缸能够解除激活，而所述多个气缸中的其余气缸继续运行或(换言之)激活并且一同拖拽解除激活的气缸的经由曲轴联结的活塞。
此外，能看到，所述多个气缸中的至少一个气缸能够激活，并且所述多个气缸中的至少一个气缸能够解除激活。例如在4气缸发动机的部分发动机运行的情况下两个气缸能够激活并且两个气缸能够解除激活。此外，可能的是，在内燃机中正好一个气缸激活并且正好一个气缸解除激活。
根据本发明，待解除激活的气缸的排出阀在一个燃烧冲程之后并且待解除激活的气缸的进入阀在一个跟随燃烧冲程的抽吸冲程之前解除激活。在此，表示待解除激活的气缸的所有进入阀和排出阀。然而也能够考虑针对进入阀和排出阀的解除激活的其它时间点，只要在待解除激活的/解除激活的气缸中产生废气锁入。换言之，在内燃机从第一运行状态切换到第二运行状态中时，也就是说在所述多个气缸中的一个气缸解除激活时，将待解除激活的气缸的所有进入阀和排出阀如此进行操纵、尤其是解除激活或关闭，使得在待解除激活的/解除激活的气缸中、尤其是在该气缸的燃烧室中产生废气锁入。
废气锁入是在(相应待解除激活的气缸的)燃烧冲程期间出现的废气的锁入。所锁入的废气在解除激活的气缸中发挥气体弹簧作用。
此外，进入阀和排出阀在关闭的状态中解除激活。通常，进入阀和排出阀在燃烧冲程期间本来就保持在关闭的状态中。通过相应地操纵为了阀控制而设置的凸轮轴能够例如实现解除激活。
通过将待解除激活的气缸的点火角度朝向早时间方向(较早的点火时间点)改变/调节能够实现由燃烧冲程所出现的废气的温度的减小和由此通过废气所引起的气体弹簧作用的相应的减小。由此，能够减少通过处于解除激活的气缸中的锁入的废气所引起的气体弹簧作用，因为气体弹簧的作用/强度取决于形成气体弹簧的气体的温度。通过点火角度的相应的调节降低出现的废气的温度、减少气体弹簧作用并且由此也减少所引起的力矩中断。
此外，所述方法的一种变型方案能够包括使待解除激活的气缸中的空气-燃料-混合物稀薄化。稀薄化的空气-燃料-混合物能够在待解除激活的气缸中调整/喷射，以便在一个燃烧冲程中被燃烧。稀薄化应理解为，在空气量与(喷射的)燃料量之间的燃烧空气比λ大于1。稀薄化的空气-燃料-混合物的燃烧具有如下效果，即，由燃烧所产生的力矩贡献小于在以饱和的空气-燃料-混合物(λ=1)燃烧情况下的力矩贡献。在此，力矩贡献表示能由气缸的燃烧冲程产生的、作用到内燃机的曲轴上的转矩。
由于通过稀薄化所实现的减少的力矩贡献，能够补偿由于上面描述的、点火角度向着较早的点火时间点的改变所出现的力矩贡献提高。附加地，由稀薄化的空气-燃料-混合物的燃烧产生如下废气，该废气的温度低于由饱和的空气-燃料-混合物的燃烧所产生的废气。相应地，出现较小的气体弹簧作用，因为气体弹簧作用同样随着温度减小而减小。
此外，在该方法中能由激活的气缸产生的力矩贡献的提高能够取决于气体弹簧作用来实现，该气体弹簧作用通过在解除激活的气缸中所锁入的废气来引起。由此能够借助于激活的气缸至少部分地补偿解除激活的气缸中的气体弹簧作用。
存在如下实施方案，在所述实施方案中，激活的气缸的能产生的力矩贡献能够通过将激活的气缸的点火角度向着较早的时间点改变来提高。在此，得出如下效果，即，点火角度的控制/改变仅仅负责力矩贡献的提升(力矩提升)，而不是改变/控制为了燃烧而设置的空气-燃料-混合物和/或至激活的气缸的燃烧腔室的(新鲜)空气供应。借助这样的点火角度早调节(也就是说将点火角度向着较早的时间点改变)能够通过在燃烧冲程中发生的燃烧简单地实现力矩提升。
此外，用于改变待解除激活的气缸的点火角度的较早的点火时间点能够相应于内燃机的理论力矩可调整。对此备选地或补充地，用于改变激活的气缸的点火角度的较早的点火时间点同样能够相应于内燃机的理论力矩可调整。内燃机的理论力矩能够可理解为这样的力矩，该力矩应对于内燃机在确定的时间点供使用并且经由油门踏板的操纵来请求(驾驶员期望)。存在如下实施方案，在所述实施方案中，内燃机的理论力矩通过如下步骤来确定：
- 获取内燃机的从动轴的理论力矩；
- 确定由气体弹簧作用所引起的损失力矩，其中，气体弹簧作用通过处于解除激活的气缸中的废气来引起；以及
- 取决于从动轴的理论力矩和由气体弹簧作用所引起的损失力矩确定内燃机的理论力矩。
在此，从动轴例如能够是曲轴。从动轴的理论力矩能够例如通过油门踏板位置来获取。换言之，从动轴的理论力矩是如下力矩，该力矩应可用来实现相应于油门踏板位置的运行状态(例如车辆速度)。在此，必须注意，由内燃机、尤其是其气缸产生的力矩不完全地用于驱动车辆。通常通过例如构件摩擦和附加的消耗器(例如机组如发电机、空调压缩机)出现损失力矩，所述损失力矩必须一同考虑到理论力矩的计算中去。处于解除激活的气缸中的且在该处锁入的废气能够形成气体弹簧，该气体弹簧的作用同样能够意味着作用到能由内燃机产生的力矩上的损失力矩。这种通过气体弹簧作用所引起的损失力矩即能够与从动轴的理论力矩计算(verrechnen)，以便确定由内燃机待产生的理论力矩。也可行的是，在确定内燃机的理论力矩时考虑进一步上面提到的、通过构件摩擦和另外的消耗器(发电机、空调压缩机)的运行所引起的损失力矩。
此外，由气体弹簧作用所引起的损失力矩的确定能够在解除激活的气缸中的废气的压缩时实现。废气的压缩(或另外地表述，气体弹簧压缩)通过解除激活的气缸向着上死点的活塞运动、即在解除激活的气缸的压缩冲程或排气冲程期间在关闭的阀的情况下实现。相应地能够考虑，在多个彼此相继的时间点上执行该方法步骤，以便呈现/获取压缩冲程和/或排气冲程、尤其是压缩冲程和/或排气冲程的时间段。该方法步骤具有如下效果，即，在废气的压缩期间出现的/确定的损失力矩能够通过激活的气缸中的力矩提升来平衡(例如在相匹配的燃烧冲程中)。
在一个备选方案中，由气体弹簧作用所引起的损失力矩能够借助于经验模型可确定。在此，气体弹簧作用、尤其是在气体弹簧压缩的时间点的损失力矩能够在发动机试验台处经验地确定。如此确定的损失力矩然后能够储存在经由发动机负载和发动机转速展开的特征曲线中。
在其它实施方案中，损失力矩也能够由已知的边界条件和运行状态变量借助于算法或数学模型来确定。
在另一个备选方案中，针对待解除激活的气缸中的空气-燃料-混合物的下稀薄极限能够借助于经验模型可确定。下稀薄极限能够同样在发动机试验台处经验地确定并且能够储存在经由发动机负载和发动机转速展开的特征曲线中。下稀薄极限的确定得到执行，由此在气缸关断期间不出现燃烧断火。
此外，由激活的气缸能产生的力矩贡献的提高能够在气体弹簧产生损失力矩所处的时间点实现，尤其是在上面描述的气体弹簧压缩的时间点/期间实现。由此，气体弹簧作用、尤其是由气体弹簧作用所引起的损失力矩的补偿能够通过激活的气缸的力矩提升来补偿。也可能的是，该损失力矩也能够通过多个激活的气缸的力矩提升来补偿。
在一个备选方案中，能够将针对一个或多个激活的气缸和/或待解除激活的气缸的点火角度的改变、尤其是点火角度早调节作为对于一个或多个激活的气缸和/或待解除激活的气缸的当前的点火角度的偏置储存在特征曲线中。偏置表示预确定的固定值或偏差，点火角度以所述固定值或偏差调节。
此外，该方法能够包括如下步骤：
- 在内燃机从第一运行状态切换到第二运行状态中之前对于内燃机的所有气缸提高空气填充；以及
- 在内燃机从第一运行状态切换到第二运行状态中之前将针对内燃机的所有气缸的点火角度向着较晚的点火时间点改变。
因此，在气缸解除激活的准备阶段(Vorfeld)中，也就是说在内燃机从第一运行状态切换到第二运行状态中之前在所有气缸中将供应的(新鲜)空气量提高。在气缸解除激活的准备阶段中也能够意味着，(新鲜)空气供应的提高和点火角度角度晚调节在所有气缸中至少在一个工作间隙(Arbeitsspiel，有时称为工作循环)中、若非甚至在多个工作间隙中在气缸解除激活之前实现。尤其，气缸解除激活的时间点是这样的时间点，在该时间点中，待解除激活的气缸的进入阀和排出阀例如通过为了阀控制设置的凸轮轴的相应的操纵而解除激活/关断。
气缸中的(新鲜)空气提升能够例如通过气缸中(新鲜)空气量的充气系数的提高来实现。所述充气系数尤其能够通过对气缸的进入阀和/或排出阀的打开时间和/或阀行程的控制来调整。
对此备选地或补充地，(新鲜)空气提升能够通过尤其是抽吸管中的压力提高来实现。为此，内燃机能够具有布置/集成在内燃机的(新鲜)空气线路/气体线路中的压缩机。该压缩机尤其能够是废气涡轮增压机的一部分，该废气涡轮增压机具有布置/集成在内燃机的废气线路中的涡轮机，通过该涡轮机能够驱动压缩机。“抽吸管”尤其表示(新鲜)空气线路/气体线路的最后的区段，在该区段中(新鲜)空气流动/气体流动划分成供应给内燃机的各个燃烧室的子流动，其中，抽吸管具有与燃烧室数量相应数量的气体引导通道。
气缸中的(新鲜)空气量的提升使得各个气缸的理论的力矩贡献提高。此外，为了避免转矩由于该空气量提高而实际地提高，对于所有气缸将点火角度向着较晚的点火时间点(或另外地表述“朝向晚时间方向”)调节/改变。这些步骤尤其是在气缸关断发生之前实现。这些方法步骤提供如下效果，即通过提高理论的力矩贡献使力矩储备尤其是在第二运行状态期间激活的气缸中存在，利用该力矩储备能够平衡气体弹簧作用、尤其是由该气体弹簧作用所引起的损失力矩。
本公开的第二方面涉及一种用于内燃机的发动机控制装置。该发动机控制装置设置和构造成实施根据本发明的方法以及其上面描述的设计方案和备选方案。
本公开的第三方面是一种带有上述发动机控制装置的内燃机。该内燃机能够根据上面描述的方法来控制。
本公开的第四方面涉及带有内燃机的车辆，其具有上面提到的发动机控制装置。
附图说明
现在示例性地并且参考附上的附图描述本发明的实施例。在此：
图1示出根据本发明的内燃机的示意性图示；
图2示出来自图1的内燃机的气缸的力矩贡献和阀控制的图表；
图3示出用于将由气体弹簧所引起的损失力矩算入到内燃机的内部的理论力矩中的方法的示意性图示；以及
图4示出用于确定针对来自图1的内燃机的气缸的点火角度的方法的示意性图示。
附图标记列表
1 内燃机
2 曲轴
3 曲轴箱
4 曲柄销
5 气缸盖
6 气缸
8 活塞
10 连杆
12 燃烧室
14 进入阀
14' 进入阀走向
16 排出阀
16' 排出阀走向
18 喷射装置
18' 喷射过程
20 凸轮轴
21 基轴
22 凸轮轴承载件
24 第一凸轮
26 第二凸轮
30 带轮
32 传递元件
34 控制装置
36 切换装置
40 点火
42 理论的力矩贡献
44 实际的力矩贡献
46 负力矩贡献
47 排出阀走向
48 力矩贡献
49 进入阀走向
50 力矩贡献
52,56 切换时间点 排出凸轮轴
54,58 切换时间点 进入凸轮轴
60 曲轴的理论力矩
62 损失力矩
64 通过气体弹簧作用所引起的损失力矩
65 切换块
66 时间点 气体弹簧压缩
68 没有气体弹簧压缩的时间点/时间段
70 发动机负载
72 发动机转速
73 经验模型 通过气体弹簧作用所引起的损失力矩
76 气体弹簧模型
80 内燃机的内部的理论力矩
82 空气量
83 针对空气-燃料-混合物的稀薄极限的经验模型
84 稀薄化的空气-燃料-混合物
86 时间点 燃料喷射
88 来自正常运行的空气-燃料-混合物
96 力矩模型
94 空气-燃料-混合物-模型
100 点火角度。
具体实施方式
内燃机1的一个实施例在图1中示意性地示出，该内燃机尤其是能够根据奥托原理来运行。内燃机1包括带有四个气缸6的气缸盖5和曲轴箱3。在所示出的布置方案中，内燃机1虽然构造为直列式发动机，然而也能够考虑其它的发动机布置方案，例如V型发动机。也存在带有少于或多于四个气缸6的发动机。
在下面更准确地描述代表所有四个气缸6的一个气缸6。燃烧室12通过气缸6、在该气缸中引导的活塞8和气缸盖5来限制。活塞8经由连杆10、尤其是经由布置在曲轴2处的曲柄销4与布置在曲轴箱3中的呈曲轴2形式的从动轴联结。
气缸6、尤其是燃烧室12经由两个进入阀14与(未示出的)抽吸管引导流体地连接并且经由两个排出阀16与(未示出的)废气弯管引导流体地连接。在图1中所示出的布置方案中，排出阀16沿垂直于图像平面的观察方向布置在进入阀14之后。也能够存在多于或少于两个进入阀或排出阀。
在燃烧室12中能够实施热力学的循环过程，在该循环过程中基本上经由进入阀14供应的新鲜气体(空气)与燃料共同燃烧。该燃料能够经由喷射装置18供应给燃烧室12。由空气-燃料-混合物的燃烧所出现的废气经由排出阀16引出到废气弯管中。
内燃机1能够在4冲程方法下运行，该4冲程方法由抽吸冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程组成，其在下面示例性地示出。在抽吸冲程中、即在活塞8从活塞运动的上死点(OT)向下死点(UT)运动期间，进入阀14打开，由此经由打开的进入阀14使新鲜气体流入到燃烧室12中。在此，向下(即沿曲轴2方向)运动的活塞8能够抽吸新鲜气体。在抽吸冲程期间，排出阀16能够持续确定的时间段、例如5°至20°曲轴度(KW)地与进入阀14同时打开。对于跟随抽吸冲程的压缩冲程、在活塞8从UT向OT运动期间，进入阀14在UT之后不久(例如40°至60°KW)关闭，并且排出阀16继续保持在关闭的状态中。在OT之前不久或在到达OT时(例如0°至40°KW)，燃烧冲程以点火来开始并且锁入在燃烧室12中的气体混合物燃烧，而不仅进入阀14而且排出阀16保持关闭。燃烧冲程持续直至UT之前不久(例如45°至60°KW)，其中，在该燃烧过程结束时，排出阀16打开，从而排气冲程开始并且活塞8从UT向OT运动并由此通过燃烧所出现的废气经由打开的排出阀16从燃烧室12中推出。排气冲程随着排出阀16的关闭在OT之后不久(例如5°至20°KW)结束。下一个抽吸冲程随着进入阀的打开在OT之前不久(例如10°至15°KW)开始，从而进入阀14和排出阀16持续一短的时间段地同时打开。
上面所描述的4-冲程-方法是一个示例，并且关于点火时间点和/或阀14,16的打开和/或关闭时间点(阀控制时间)的变型方案是可能的。
用于上面描述的4-冲程-方法的进入阀14和排出阀16的操纵借助于两个布置在气缸盖5中的凸轮轴20来实现。在图1中仅仅能看到用于进入阀14的凸轮轴20。操纵排出阀16的凸轮轴20(排出凸轮轴)沿垂直于图像平面的观察方向布置在操纵进入阀14的凸轮轴20(进入凸轮轴)之后。凸轮轴20在所示出的布置方案中虽然布置在气缸6之上，然而在备选方案中也能够考虑其它的凸轮轴布置方案，如例如处于下方的(布置在曲轴箱3中的)凸轮轴。在图1中所示出的布置方案中，凸轮轴20、尤其是布置在所述凸轮轴处的带轮30经由传递元件32、例如链或齿带由曲轴2驱动。凸轮轴20分别具有两个凸轮承载件22，所述凸轮承载件分别具有由第一凸轮24和第二凸轮26组成的四个凸轮对。凸轮24，26用于操纵进入阀14和排出阀16。经由控制装置34能够控制切换装置36，利用该切换装置能够将进入阀14和排出阀16从通过第一凸轮24的操纵切换成通过第二凸轮26的操纵。经由这两个凸轮承载件22能够分别运行两个并排放置的气缸6、尤其是所述气缸的进入阀14和排出阀16。
凸轮承载件22套筒形地构造并且抗转动地布置在凸轮轴22的基轴21上。进入凸轮轴和排出凸轮轴20分别具有基轴21。切换装置36的功能基于套筒形的凸轮承载件22的纵轴向的可移动性。相应于凸轮承载件22的由切换装置36调整的纵轴向的移动位置，凸轮24，26能够备选地与属于所述凸轮的进入阀和排出阀14,16共同作用。由此能够将进入阀14和排出阀16激活或解除激活。
凸轮轴20的切换机制以及设计的一个准确的实施方案能够由文档DE 10 2016209 957 A1得知。
内燃机1在第一运行状态(在该第一运行状态中，所有气缸6激活)和第二运行状态(在该第二运行状态中，至少一个气缸6激活并且至少一个气缸6解除激活)中运行。另外地表述，内燃机1能够在全运行和子运行中运行。在图1中所示出的布置方案中，两个中间的气缸6能解除激活。通过如下方式实现这种气缸关断，即燃料供应通过喷射装置18以及借助于凸轮轴20的上面描述的切换所进行的进入阀14和排出阀16的操纵被禁止。进入阀14和排出阀16即在气缸关断期间不再打开。
图2示出一个图表，在该图表中示出内燃机1的四个气缸6的力矩贡献。该图表划分成三个区域，其中，这些区域说明内燃机1的全发动机运行I(“第一运行状态”)、用于为半发动机运行作准备的过渡区域II和半发动机运行III(“第二运行状态”)。这些区域在图2中通过斜线相互隔开。在水平轴中说明如下顺序，内燃机1的各个气缸6以该顺序点火、即点火次序。在此，第一气缸6是这样的气缸，该气缸相对于内燃机1的力输出侧或联结器(Kupplung，有时称为离合器)布置。对于其它的发动机布置/气缸布置而言，参考针对气缸的计数方向的常用标准DIN 73021。此处所示出的图表涉及图1中所示出的内燃机1，但是也可示例性地对于其它内燃机来理解，所述内燃机的气缸数量，气缸布置和点火次序不同于在图1中所示出的内燃机1。
此外，在图2中所示出的图表说明针对进入阀14和排出阀16的阀走向14',16'、尤其是阀打开走向、针对相应的气缸6的燃料喷射过程18'和点火40。在此，阀走向14',16'可关联于这样的气缸6，在所述气缸中发生如下点火40，相应的阀走向14',16'引向所述点火。例如上面所示出的阀走向14',16'引向在第二气缸6中发生的点火40，并且相应地在图表中上面所示出的阀走向14',16'呈现第二气缸6的进入阀14和排出阀16。由进入阀走向14'和排出阀走向16'不仅能够看出阀打开持续时间而且能够看出阀行程(阀走向14',16'的幅度)。
为了实现从全发动机运行I到半发动机运行III中的力矩中性的、即平稳的切换，为了准备气缸关断而提高所有气缸6中的新鲜空气填充，其中，通过气缸6的新鲜空气提升能够产生更高的理论的力矩贡献42。因此，此外在所有气缸6中将点火角度向着较晚的点火时间点改变/调节，以便平衡提高的潜在的力矩贡献42并且将分别由气缸6实际产生的力矩贡献44调节到起始值，该起始值在新鲜空气提升之前由气缸6产生。
换言之，力矩贡献42，44由点火40和相应的随之而来的燃烧室12中的燃烧得出。虚线地示出的力矩贡献42是理论上可能的贡献，然而力矩贡献44是实际达到的贡献。在全发动机运行I的范围内存在的在理论的力矩贡献42与实际的力矩贡献44之间的区别由于点火角度晚调节而出现，也就是说点火、尤其是点火角度在燃烧冲程开始时沿晚方向调节。由此通过处于燃烧室12中的气体混合物、尤其是空气-燃料-混合物所实现的理论的力矩贡献42没有被最佳地利用。在区域I内由任一气缸6都不实现在理论上可能的力矩贡献42，因为所有气缸6以点火角度晚调节来运行。
在过渡区域II中能看到，负力矩贡献46叠加于由第一气缸6产生的力矩贡献48。负力矩贡献46通过废气的压缩来产生，该废气由第二气缸6的燃烧冲程出现并且此后锁入在第二气缸6中。
在下面描述在第二气缸6中的废气锁入的发生(Zustandekommen)。如能由图2中所示出的图表看到的那样，第二气缸6通过如下方式关断，即在时间点(或时间段)52，通过切换装置36使排出凸轮轴20，尤其是对于第一气缸和第二气缸6相应的凸轮承载件22如此受操纵/纵轴向地移动，使得第二气缸6的排出阀16解除激活。为了排出阀16的解除激活，该排出阀现在不再通过第一凸轮24，而是通过构造为零凸轮的第二凸轮26来操纵。通过零凸轮构造使第二气缸6的排出阀14独立于排出凸轮轴20的转动角度保持在关闭的状态中。此外，为了关断第二气缸6将第二气缸的进入阀14解除激活。该过程类似像之前描述的那样对于排出阀16而言在时间点(或时间段)54发生，其中，将进入凸轮轴20、尤其是其凸轮承载件22切换。通过第二气缸6的解除激活，其方式为，将该第二气缸的排出阀16在燃烧完成之后且在由燃烧所出现的废气从燃烧室12中喷出之前并且将该第二气缸的进入阀14在接着的抽吸之前解除激活，产生上面提到的在第二气缸6中的废气锁入。
由图2能看到，由待解除激活的第二气缸6输出的功，即在时间点52的正力矩贡献42，在第二气缸6的跟随的排气冲程中又至少部分地通过锁入在第二气缸6中的废气在时间点54的压缩而吸收。换言之，所锁入的废气作用为气体弹簧，对于该气体弹簧的压缩必须消耗功。产生压缩，因为待解除激活的/解除激活的第二气缸6的活塞8通过其与曲轴2的连接而继续一同运动/一同运转，并由此又向着OT运动，由此燃烧室12变小并且将废气压缩。然而气体弹簧的压缩消极地作用到曲轴2的转矩，因为该气体弹簧克服活塞8向OT的运动做功。尤其，第二气缸6的由气体弹簧压缩所产生的负力矩贡献46与第一气缸6的由燃烧所产生的力矩贡献48在时间点54叠加。
因为在第二气缸6的解除激活的时间点，所有气缸6以点火角度晚调节来运行，所以第二气缸6的负力矩贡献46能至少部分地得到平衡，因为在区域I中理论的力矩贡献没有被完全用光。
为此在图2中在气体弹簧压缩的时间点(或时间段)，将第一气缸6的点火角度朝向早时间方向设定，由此产生附加的力矩贡献，该力矩贡献平衡由气体弹簧压缩所产生的负力矩贡献46。由此，由第一气缸6所产生的力矩贡献48至少部分地平衡第二气缸6，尤其是气体弹簧压缩的负力矩贡献46。
第二气缸6的上面描述的解除激活类似地也适用于第三气缸6，其中，第三气缸6的排出阀16和进入阀14在时间点(或时间段)56或58解除激活。因此，在第三气缸6中气体弹簧和相应的负力矩贡献也在时间点58形成，其能通过由第四气缸6所实现的提高的力矩贡献至少部分地平衡。第四气缸6的提高的力矩贡献能够以和关于第一气缸6所描述的一样的方式来实现。
在半发动机运行III的范围内，第二气缸和第三气缸6关断。气体弹簧在第二气缸和第三气缸6中的影响不再示出，但是仍能够存在。气体弹簧的影响随着经历过的工作间隙数量的增加通过漏气-效应(在燃烧室12中所锁入的(废气)气体经由活塞8的(未示出的)活塞环到曲轴箱3中的扩散)和/或通过壁热损失((废气热)气体热到气缸壁部处的输出)而减小。因此，示例性地不再示出气体弹簧在区域III中的影响。
此外，由图2能看出，剩余的激活的(第一和第四)气缸6如此运行，使得所述气缸分别产生提高的力矩贡献50。力矩贡献50由于新鲜空气在气缸6中提高的充气系数而大于理论的力矩贡献42，该充气系数由于改变的进入阀走向49而实现。由此，进入阀走向49的幅度大于进入阀走向14'的幅度，这表示进入阀14在半发动机运行III中的更大的进入阀行程。相应于第二凸轮26针对第二气缸和第三气缸6的进入阀14和排出阀16的解除激活的零凸轮构造，对于第一气缸和第四气缸6而言相应的第二凸轮26如此构造，使得能操纵第一气缸和第四气缸6的进入阀14和排出阀16。尤其，进入阀14和排出阀16通过第二凸轮26在改变的进入阀走向49和排出阀走向47的情况下操纵/运行。
备选于或补充于气缸6中的充气系数提高气缸6中的(新鲜)空气量也能够通过内燃机1的抽吸管中的压力提高来实现。
通过力矩贡献50，剩余的激活的气缸6对于半发动机运行III中的曲轴2产生和之前全发动机运行I中的所有气缸6一样的转矩。即发生从第一运行状态I(全发动机运行)到第二运行状态III(半发动机运行)中的力矩中性的切换。
尤其，对于力矩中性的切换需要补偿在过渡区域II中出现的气体弹簧作用（尤其是通过上面提到的气体弹簧压缩）和随之而来的负力矩贡献46。
如上面描述的那样，通过进一步待运行的气缸6的点火角度早调节能够至少部分地、优选完全地平衡由气体弹簧压缩所产生的负力矩贡献46。尤其，在了解关于负力矩贡献46的高度的情况下，所述负力矩贡献的补偿能够通过点火角度早调节特别良好地执行。气体弹簧作用尤其取决于处于燃烧室12中的新鲜气体量、尤其是空气量、和气体、尤其是由燃烧所出现的且形成气体弹簧的废气的温度。废气温度又取决于点火角度。因此，气体弹簧作用能够取决于在燃烧室12中存在的空气量(或空气-燃料-混合物)和点火角度来建模。
此外，不仅能够确定而且能够影响气体弹簧作用。如上面所描述的那样，气体弹簧作用取决于形成气体弹簧的废气的温度。因为在气缸解除激活的时间点所有气缸6以点火角度晚调节来运行，所以发生热能到机械功(力矩贡献)中的更小的转换，由此与较早的点火角度相比，燃烧室中的废气温度(燃烧室温度)更高。因此，气体弹簧作用的加强通过力矩储备、也就是说在理论上能实现的力矩贡献42与通过点火角度晚调节所得出的实际达到的力矩贡献44之间的差来得出。因此，为了减小废气温度能够将待解除激活的/解除激活的第二气缸和第三气缸6的点火角度在过渡区域II中(在气缸解除激活的工作间隙中)朝向早时间方向调节。在这种情况下，点火角度早调节随着力矩贡献的提高而来，该力矩贡献的提高又通过使在第二气缸和第三气缸6中在时间点52或时间点56燃烧的空气-燃料-混合物稀薄化。换言之，在气缸解除激活的工作间隙中，待解除激活的(第二和第三)气缸6在稀薄化的空气-燃料-混合物的情况下运行。废气温度以及由此气体弹簧作用的减小即能够通过待解除激活的气缸6中的点火角度早调节以及混合物稀薄化来实现。
在稀薄化的空气-燃料-混合物方面应注意的是，必须注意内燃机1的燃烧极限，由此在气缸解除激活期间不出现燃烧断火。根据这个，针对待解除激活的气缸6的点火角度早调节也能够取决于内燃机1的所谓的稀薄运转极限来调节。换言之，针对待解除激活的气缸6的点火角度的早调节的程度通过内燃机1的稀薄运转极限来预设。
图3示意性地示出一种用于将通过气体弹簧作用所产生的负力矩贡献46算入到内燃机1的内部的理论力矩80中的方法。理论力矩80是如下力矩，该力矩应通过所有气缸6的力矩贡献来产生。在理想情况下，曲轴2的理论力矩60(该理论力矩能够例如通过油门踏板位置来获取)相应于内燃机1的内部的理论力矩80。然而在真实条件下仍附加有损失力矩62，该损失力矩尤其能够由于(例如在活塞8与气缸壁部之间的)构件摩擦而出现。此外，能够考虑，由内燃机1产生的转矩也部分地用于另外的车辆机组如发电机或空调压缩机的运行，其也呈现损失力矩62。相应地，损失力矩62必须为了达到曲轴2的理论力矩60一同算入到内燃机1的内部的理论力矩80中。另外地表述，为了确定内部的理论力矩80将曲轴2的理论力矩60和损失力矩62相互相加(其中，此处使用损失力矩62的数值)。
然而由于上面描述的第二气缸和第三气缸6的气缸关断仍能够通过气体弹簧压缩出现相应于负力矩贡献46的损失力矩64，该损失力矩同样可在确定内部的理论力矩80时一同计算。然而该损失力矩64仅可在气体弹簧压缩的时间点(或时间段)或在气体弹簧压缩期间一同考虑进去。相应地，在图3中所示出的方法中示出气体弹簧的模型74，只有当产生气体弹簧压缩或在气体弹簧压缩期间发生时，该模型才借助切换块65将损失力矩64一同计算。换言之，损失力矩64仅在气体弹簧压缩的时间点或在气体弹簧压缩期间一同计算到内部的理论力矩80中。
在气体弹簧的模型74中，箭头66是气体弹簧压缩的时间点(时间段)并且块68是所有其它的时间点，在所述其它的时间点不发生气体弹簧压缩。此外，模型74包括损失力矩64通过气体弹簧(来计算)的经验模型73。为此，损失力矩64经验地在发动机试验台处确定并且存储在经由发动机负载70和发动机转速72所展开的特征曲线中。
在块68激活、即不发生气体弹簧压缩期间，如下转达到切换块65处：由气体弹簧的模型74不得知损失力矩，该损失力矩为了确定内部的理论力矩80必须被一同考虑进去。一旦产生气体弹簧压缩，箭头66激活并且如下转达到切换块65处：出现损失力矩64，从而由模型74得知损失力矩64并且与另外的损失力矩62和曲轴2的理论力矩60计算、尤其是相加以确定内燃机的内部的理论力矩80(其中，此处也使用损失力矩64的数值)。
内部的理论力矩80在图4中示意性地示出的方法中用于确定针对内燃机1的气缸6中的一个气缸的点火角度100。在图中，示出用于确定内燃机1的实际力矩的力矩模型96。力矩模型96的输入变量是内燃机1的内部的理论力矩80、供应给燃烧室12(所观察的气缸6)的空气量82以及由模型94得知的空气-燃料-混合物84。然后作为来自力矩模型96的输出变量得知针对所观察的气缸6的点火角度100，该点火角度对于达到内部的理论力矩80是需要的。
模型94类似于气体弹簧的模型76起作用。在模型94中，箭头86是到待解除激活的气缸6中的燃料喷射的时间点，并且箭头88是来自内燃机1的正常运行的空气-燃料-混合物。此外，模型94包括用于确定空气-燃料-混合物84的经验模型83，该经验模型带有可能最大的下稀薄极限。该最大地稀薄化的空气-燃料-混合物在待解除激活的气缸6中在直接地在气缸关断之前实施的燃烧冲程中燃烧。为此，下稀薄极限经验地在发动机试验台处确定并且储存在经由发动机负载70和发动机转速72展开的特征曲线中。
此外，模型94包括切换块85。只要在待解除激活的气缸6中，尤其是在时间点52,58没有实现燃料喷射，则将通过箭头88预设的来自正常运行的空气-燃料-混合物经由切换块85转达到力矩模型96处。一旦应产生气缸关断，就将燃料喷射的经由箭头86示出的时间点转达到切换块85处。相应地，替代通过箭头88示出的来自正常运行的空气-燃料-混合物，将通过经验模型83确定的稀薄化的空气-燃料-混合物84进行喷射以减小在待解除激活的气缸6的燃烧室12中的气体弹簧作用。
稀薄化的空气-燃料-混合物84转达到力矩模型96处。由于稀薄化的空气-燃料-混合物84，由所涉及的气缸6能产生的力矩贡献也减小。在力矩模型96中计算稀薄化的空气-燃料-混合物84的有效系数，由此能够计算减小的力矩贡献。力矩模型96将相应的点火角度100输出到所观察的气缸6处，该气缸将减小的力矩贡献平衡，尤其是为了达到内部的理论力矩80。
在图2和3中所示出的方法中，能够应用于继续待运行的气缸和待解除激活的气缸6。能看到，由模型94得知的空气-燃料-混合物的稀薄化对于继续待运行的气缸6而言不是相关的或不实现。
在一个相对于在图2和3中所示出的方法的备选方案中，相应的点火角度位置(点火角度调节)也能够作为对于当前计算的点火角度的偏置储存在特征曲线中。作为偏置而调整的点火角度位置(点火角度调节)能够引起平衡由气体弹簧压缩所引起的损失力矩64和/或用于减小气体弹簧作用。

Claims (15)

1.一种用于控制带有多个气缸的内燃机的方法，其中，所述内燃机具有
- 第一运行状态，在所述第一运行状态中，所有气缸激活；和
- 第二运行状态，在所述第二运行状态中，所述多个气缸中的一个气缸激活并且所述多个气缸中的一个气缸解除激活；
其中，所述方法包括：
- 将所述内燃机从所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中，其中，在待解除激活的气缸中，使排出阀在一个燃烧冲程之后并且使进入阀在一个跟随所述燃烧冲程的抽吸冲程之前在关闭的状态中解除激活；以及
- 将待解除激活的气缸的点火角度向着较早的点火时间点改变以减小在所述燃烧冲程期间出现的废气的温度。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
- 使待解除激活的气缸中的空气-燃料-混合物稀薄化。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
- 取决于气体弹簧作用提高能由所述激活的气缸产生的力矩贡献，所述气体弹簧作用通过在所述解除激活的气缸中所锁入的废气来引起。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述激活的气缸的能产生的力矩贡献的提高通过改变所述激活的气缸向着较早的点火时间点的点火角度来实现。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，针对所述待解除激活的气缸的点火角度的改变的较早的点火时间点和/或针对所述激活的气缸的点火角度的改变的较早的点火时间点能够相应于所述内燃机的理论力矩来调整。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述内燃机的理论力矩的确定包括如下：
- 获取所述内燃机的从动轴的理论力矩；
- 确定由气体弹簧作用所引起的损失力矩，其中，所述气体弹簧作用通过处于所述解除激活的气缸中的废气来引起；以及
- 取决于所述从动轴的理论力矩和由所述气体弹簧作用所引起的损失力矩确定所述内燃机的理论力矩。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在所述废气在所述解除激活的气缸中压缩的情况下实现由所述气体弹簧作用所引起的损失力矩的确定。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，由所述气体弹簧作用所引起的损失力矩能够借助于经验模型来确定。
9.根据权利要求2所述的方法，其中，针对所述待解除激活的气缸中的空气-燃料-混合物的下稀薄极限能够借助于经验模型来确定。
10.根据权利要求6或7所述的方法，其中，能由所述激活的气缸产生的力矩贡献的提高在如下时间点实现，在所述时间点中，所述气体弹簧产生损失力矩。
11.根据权利要求1或2所述的方法，其中，将针对所述一个或多个激活的气缸和/或待解除激活的气缸的点火角度的改变作为对于一个或多个激活的气缸和/或待解除激活的气缸的当前的点火角度的偏置储存在特征曲线中。
12.根据权利要求1或2所述的方法，所述方法还包括：
- 在所述内燃机从所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中之前提高对于所述内燃机的所有气缸的空气填充；以及
- 在所述内燃机从所述第一运行状态切换到所述第二运行状态中之前将针对所述内燃机的所有气缸的点火角度向着较晚的点火时间点改变。
13.一种用于内燃机的发动机控制装置，所述发动机控制装置设置和构造成用于实施根据权利要求1至12中任一项所述的方法。
14.一种带有根据权利要求13所述的发动机控制装置的内燃机，所述内燃机能够按照根据权利要求1至12中任一项所述的方法来控制。
15.一种带有根据权利要求14所述的内燃机的车辆。
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