CN111051668B - 内燃机和用于控制这种内燃机的方法 - Google Patents

内燃机和用于控制这种内燃机的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111051668B
CN111051668B CN201880058546.9A CN201880058546A CN111051668B CN 111051668 B CN111051668 B CN 111051668B CN 201880058546 A CN201880058546 A CN 201880058546A CN 111051668 B CN111051668 B CN 111051668B
Authority
CN
China
Prior art keywords
exhaust
port
internal combustion
combustion engine
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880058546.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111051668A (zh
Inventor
A·霍格伦德
U·卡尔森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Freevalve AB
Original Assignee
Freevalve AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Freevalve AB filed Critical Freevalve AB
Publication of CN111051668A publication Critical patent/CN111051668A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111051668B publication Critical patent/CN111051668B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F02D41/34—Controlling fuel injection of the low pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/345—Controlling injection timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/13—Throttleless
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F01L9/16—Pneumatic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0253—Fully variable control of valve lift and timing using camless actuation systems such as hydraulic, pneumatic or electromagnetic actuators, e.g. solenoid valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1002—Output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
    • F02D2250/18—Control of the engine output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/006—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] using internal EGR
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/01—Internal exhaust gas recirculation, i.e. wherein the residual exhaust gases are trapped in the cylinder or pushed back from the intake or the exhaust manifold into the combustion chamber without the use of additional passages
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本发明涉及一种内燃机，该内燃机包括一组燃烧室，各燃烧室(2)设置有：可控制进气阀(7)，该可控制进气阀设置成用于打开和关闭进气口(8)；可控制排气阀(9)，该可控制排气阀设置成用于打开和关闭排气口(10)；活塞(5)，该活塞可在所述燃烧室(2)中在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间来回移动；以及燃料喷射器(14)。内燃机(1)还包括进气歧管(12)，该进气歧管与所述一组燃烧室的各燃烧室的进气口(8)连接。内燃机(1)设置成在低负载模式(LL)中操作，其中，各燃烧室(2)设置成在包括720度曲轴角度循环的四冲程操作中被驱动，并设置成：在排气冲程中打开进气口(8)，该进气口(8)在610至690CAD的范围内开始打开；在排气冲程中关闭排气口(10)，该排气口(10)在630至710CAD的范围内完全关闭；通过活塞(5)而迫使排气进入进气歧管(12)；以及在进气歧管(12)中混合燃料和排气。

Description

内燃机和用于控制这种内燃机的方法
技术领域
本发明总体涉及适用于向交通工具(例如汽车或卡车、船舶等)或机器(例如发电机等)提供动力的内燃机领域。而且，本发明特别涉及一种适用于高性能汽车(即专门为速度而设计和构造的汽车)的内燃机。内燃机并不局限于由任何特殊类型的燃料来提供动力，即，可以设想液体燃料和气体燃料。
本发明的内燃机包括一组燃烧室，各燃烧室设置有：可控制的进气阀，该进气阀设置成用于打开和关闭进气口；可控制的排气阀，该排气阀设置成用于打开和关闭排气口；活塞，该活塞可在所述燃烧室中在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间往复运动；以及燃料喷射器。内燃机还包括进气歧管，该进气歧管与所述一组燃烧室的各燃烧室的进气口连接。
本发明还涉及一种操作这种内燃机的方法。
背景技术
在以四冲程循环来操作的内燃机中，空气和燃料的混合物在进气冲程中提供至燃烧室(即气缸)中。空气-燃料混合物在压缩冲程中被压缩，且在压缩冲程结束时，该空气-燃料混合物通过火花塞来点火或由于压缩而自燃点火。由空气-燃料混合物的燃烧而释放的热量和能量使得燃烧室中的压力进一步升高，该压力再用来对着燃烧室的可运动壁(即活塞)做功，在动力冲程中，该功转变为曲轴的旋转运动，该曲轴通过活塞杆而附接在活塞上。然后，在排气冲程中，由空气-燃料混合物的燃烧而形成的排气从燃烧室排出，然后开始新的循环。内燃机的不同燃烧室的循环彼此相互偏移。
随着对由内燃机的排气造成的环境污染的日益关注，需要降低内燃机的有害排放，同时保持或增加燃料中化学能转变为曲轴动能的效率，因此，需要减少燃料消耗。
用于减少排放的一种已知尝试是使得来自内燃机的排气歧管的一部分排气再循环，用于使得所述再循环排气在引入内燃机中之前与新鲜空气混合，即所谓的外部排气再循环。
用于减少排放的另一种已知尝试是对燃料进行预调节，以便提高可点火性。在US6305364中公开了这种系统，称为内部排气再循环。在′364中，由于在进气歧管中产生的低压，排气在排气冲程中在延长的进气阀和排气阀交叠期间吸入进气歧管内。根据'364，燃料必须在阀交叠期间喷射，从而必然使得燃料可能通过打开的排气口逸出。
发明内容
本发明的目的是消除目前已知内燃机的缺点和不足，该内燃机包括一组燃烧室，其中，在燃烧室中形成的一部分排气被推动进入进气歧管中并与燃料混合。本发明的主要目的是提供一种初始定义类型的改进内燃机，该内燃机由于具有更好的可点火性而产生更少的排放和消耗更少的燃料。
本发明的还一目的是提供一种改进的内燃机，该内燃机有从一个循环到另一循环的更稳定点火。
本发明的另一目的是提供内部再循环排气的冷却，以便减少NOx的产生和因此降低爆震(knocking)的危险。
本发明的另一目的是在用于燃烧的气体中使用缓冲气体(排气)，因为这导致更冷的燃烧、增加的抗爆震性、因此可能增加压缩比、以及更好的热效率。
根据本发明，至少主要目的通过本申请的内燃机和方法来实现。本发明还包括优选实施例。
本发明是一种用于在低负载模式(也称为部分负载模式)中控制内燃机的操作的策略，以使得燃料的消耗最小，并使得排放(例如NOx)最少。
根据本发明的第一方面，提供了一种初始定义类型的内燃机，该内燃机设置成在低负载模式(LL)中操作，其中，各燃烧室都设置成在包括720曲柄角度循环的四冲程操作中被驱动，内燃机设置成执行以下活动：在排气冲程中打开进气口，进气口在610至690CAD的范围内开始打开，以及在排气冲程中关闭排气口，该排气口在630至710CAD的范围内完全关闭，其中，通过活塞而迫使排气进入进气歧管，并在进气歧管中混合燃料和排气。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制这种内燃机的方法。
因此，本发明基于这样的见解，通过在排气冲程中关闭排气口和将热排气通过进气口而压入进气歧管，并在将气体-燃料混合物重新引入燃烧室内之前使得排气和燃料在进气歧管中混合，该排气冷却，燃料预蒸发，且气体-燃料混合物在重新引入燃烧室时已经基本均匀。这些积极效果导致减少了燃料消耗和减少了排放。
根据本发明的优选实施例，通过活塞来迫使排气进入进气歧管的步骤还包括，当排气口完全关闭和进气口打开时，将燃料添加至压入进气歧管内的排气流中。因此，完全消除了未燃烧的燃料通过排气口逸出的危险。
根据本发明的优选实施例，燃料喷射至进气歧管中，且燃料喷射在270至720+30CAD的范围内发生。优选是，燃料喷射在这样的范围内发生，该范围在排气冲程中在排气口完全关闭时开始，并在720+30CAD处停止。因此，完全消除了未燃烧的燃料通过排气口逸出的危险。
根据本发明的优选实施例，燃料在排气通过进气口而压入进气歧管内的同时进行添加/喷射。根据替代实施例，燃料在进气口关闭时添加/喷射至进气歧管中。
根据本发明的优选实施例，进气口在665至690CAD的范围内开始打开，且排气口在675至710CAD的范围内完全关闭。
内燃机的最大输出扭矩[Nm]取决于发动机转速[rpm]，且根据本发明的优选实施例，内燃机设置成在预定的第一扭矩水平(T1)下从低负载模式(LL)转变成高负载模式(HL)。另外，内燃机优选是设置成在预定的第二扭矩水平(T2)下从高负载模式(HL)转变成低负载模式(LL)。优选是，第一扭矩水平(T1)大于第二扭矩水平(T2)，以便在高负载模式(HL)和低负载模式(LL)之间获得明显的转换。
通过下面对优选实施例的详细说明，将清楚本发明的其它优点和特征。
附图说明
通过下面结合附图对优选实施例的详细说明，将更完全地理解本发明的上述和其它特征和优点，附图中，图1是根据本发明的内燃机的燃烧室的示意侧视图。
具体实施方式
本发明总体涉及适用于向车辆或机器提供动力的内燃机领域。总体用1表示的本发明内燃机包括一组燃烧室。该组/多个燃烧室包括至少两个分开的燃烧室2，也称为气缸。不过，内燃机1可以包括更多的燃烧室，例如3、4、6、8、10、12或16。各燃烧室2优选是圆柱形。
内燃机1是四冲程发动机，即设置成以包括720曲柄角度(CAD)循环的四冲程操作来驱动。这四个冲程是：“进气”，在该进气冲程中，空气/气体和燃料送入燃烧室2内；“压缩”，在该压缩冲程中，燃烧室2中的空气-燃料混合物被压缩；“动力/燃烧”，在该动力/燃烧冲程中，空气-燃料混合物点火和燃烧；以及“排气”，在该排气冲程中，由空气-燃料混合物的燃烧而形成的排气从燃烧室2排出，也称为清除。优选是，内燃机1由火花点火的发动机来构成，即，在该发动机中，空气-燃料混合物通过来自火花塞的火花而点火，但是也可以由自发/压缩点火的发动机来构成。内燃机1优选是设置成由汽油驱动，但是也可以设置成由柴油、气体、乙醇等和/或所述燃料的混合物来驱动。
参考图1，该图1表示了本发明内燃机1的第一实施例的示意侧视图。
内燃机1包括发动机缸体3，该发动机缸体3设置有所述一组燃烧室或气缸2。各燃烧室2由静止的气缸壁来径向确定，并由静止的气缸盖4和可运动的活塞5来轴向确定。气缸盖4可以与发动机缸体3可释放地连接，或者可以与发动机缸体3成一体。活塞5设置成可在燃烧室2内沿轴向方向在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间来回运动，并通过活塞杆6而与旋转曲轴连接，其中，活塞5的线性运动转变成曲轴的旋转运动。因此，当活塞5在气缸内上下运动时，燃烧室2的容积周期性地变化。
各燃烧室2设置有：至少一个可控制进气阀7，该可控制进气阀7设置成用于打开和关闭进气口8；以及至少一个可控制排气阀9，该可控制排气阀9设置成用于打开和关闭排气口10。优选是，各燃烧室2包括两个进气口和两个排气口，各口有优选是独立控制的可控制阀。应当指出，两个进气阀和/或两个排气阀分别可以共同操作。因此，这里使用一个进气阀7和一个排气阀9来说明本发明，应当认识到，在具有两个进气阀和/或排气阀的应用中，这些阀可以与所公开的阀一起保持关闭或共同操作。
因此，在所述实施例中，燃烧室2设置有火花塞11。应当认识到，进气口8、排气口10和火花塞11布置在气缸盖4中。
进气阀7和排气阀9优选是提升阀类型，各自有阀杆和阀盘，该阀盘附接在阀杆的下端上。在关闭位置中，阀盘抵靠在相应口周围的材料上，以便防止流体通过该口，而在打开位置中，阀盘竖直向下移动至燃烧室2中，以便露出该口，并使得流体能够通过该口和阀盘边缘的周围。阀的最大位移优选是在5-10毫米的范围内。
进气阀7和排气阀9各自优选是通过相应的阀促动器来操作。因此，在本发明的上下文中，阀促动器能够使得相应的阀自由地操作，而阀的操作并不通过凸轮轴而从属于内燃机1的操作，特别是内燃机的曲轴的角位置。通过促动器来操作的可控制阀例如在专利文献US2015184558、SE1350849和SE537203中介绍。可控制阀能够在任何时候打开和关闭，且阀的提升程度并不固定。因此，本发明的内燃机1不包括凸轮轴，因此是无凸轮轴。本发明的内燃机1优选是也没有节气门。优选是，促动器使用气动和液压来用于它的操作。
内燃机1包括：进气歧管12，用于从空气进口向燃烧室2提供空气/气体；以及排气歧管13，用于将排气从燃烧室2排出至排气出口。通常，至少一个消声器和/或至少一个催化转变器布置在排气出口附近，用于减小内燃机的操作噪音和/或用于在排气最终导出至大气之前处理排气。
用于燃烧的空气/气体通过所述一组燃烧室的各燃烧室2的进气口8而从进气歧管12供给至燃烧室2。各燃烧室2设置有单独的进气管/流道，该进气管/流道作为进气歧管12的一部分。排气歧管13与所述一组燃烧室的各燃烧室2的排气口10连接。各燃烧室2设置有单独的排气管/流道，该排气管/流道作为排气歧管13的一部分。
内燃机1还包括电子控制单元(ECU)，其中，ECU被设置成使用相应的促动器来至少控制进气阀7和排气阀9的打开和关闭。内燃机1还包括用于监测曲轴旋转的传感器，其中，所述传感器与所述ECU操作连接。
在所述实施例中，燃料喷射器14设置在进气流道/管(进气歧管12)中，用于将燃料朝向进气口8喷射至进气歧管12中。在替代实施例中，本发明的内燃机设置为将燃料直接喷射至燃烧室2内。
如本领域技术人员已知，四冲程内燃机通常在一个循环中进行四个冲程，即(1)进气，0到180CAD-该冲程开始于活塞5处于它的最高位置，即最靠近气缸盖4的上死点，并包括活塞5的向下移动，同时将气体和燃料的混合物引入燃烧室2内；(2)压缩，180至360CAD-该冲程开始于活塞5处于它的最低位置，即下死点，并且包括关闭进气阀7和使得活塞5朝着气缸盖4向上运动，同时压缩气体-燃料混合物；(3)动力，360至540CAD-点火气体-燃料混合物，其中，由燃料燃烧而产生的压力将使得活塞5远离气缸盖4向下移动；以及(4)排气，540至720CAD-打开排气阀9，用于使得由气体-燃料混合物燃烧而形成的排气能够从燃烧室2排出，同时活塞5再次朝向上死点移动。气体-燃料混合物的点火在压缩冲程和动力冲程之间在活塞5位于上死点时发生。
本发明的内燃机1设置成至少在低负载模式(LL)中操作，优选是也在高负载模式(HL)中操作。低负载模式也称为部分负载模式。内燃机1的最大输出扭矩[Nm]取决于发动机转速[rpm]，内燃机的输出扭矩等效于驾驶员/操作者通过加速器踏板而要求的输出扭矩。在高负载模式(HL)中，驾驶员/操作者通过加速器踏板而要求提高输出扭矩，而在低负载模式(LL)中，驾驶员/操作者要求较低或中等输出扭矩。根据本发明的方法，内燃机1在低负载模式(LL)中操作。
ECU设置成基于发动机速度和要求的输出扭矩而调节燃烧室2的充装率，即进入燃烧室2的空气/气体相对于燃烧室体积的量。ECU还设置成用于改变喷射至各燃烧室中的燃料的量，以便提供在氧气和燃料之间的合适关系或λ值。
内燃机1设置成在预定的第一扭矩水平(T1)下从低负载模式(LL)转换成高负载模式(HL)，并优选是设置成在预定的第二扭矩水平(T2)下从高负载模式(HL)转换成低负载模式(LL)。优选是，第一扭矩水平(T1)大于第二扭矩水平(T2)，优选是，第一扭矩水平(T1)是所述最大输出扭矩的50％，且优选是，第二扭矩水平(T2)是所述最大输出扭矩的45％。内燃机1设置成当所有燃烧室的充装率最大且内燃机1在低负载模式中提供最大性能时从低负载模式(LL)转换成高负载模式(HL)。
应当指出，内燃机1可以暂时置于经济模式，在经济模式中，防止内燃机1转换成高负载模式(HL)或者增加第一扭矩水平(T1)。在经济模式中，增加的第一扭矩水平(T1)例如是最大输出扭矩的80％。在经济模式中，第二扭矩水平(T2)也可以增加，例如增加至最大输出扭矩的70％。
还应当指出，内燃机1可以暂时置于运动模式，在运动模式中，防止内燃机1转换成低负载模式(LL)或者降低第一扭矩水平(Tl)和第二扭矩水平(T2)。在运动模式中，降低的第一扭矩水平(T1)例如是最大输出扭矩的20％，在运动模式中，降低的第二扭矩水平(T2)例如是最大输出扭矩的15％。
本发明的内燃机1设置成执行本发明的方法，该方法包括几个基本的活动/步骤。应该指出，权利要求中列出的活动的相互顺序并不限制本发明。本发明的基本活动/步骤由以下构成：
在排气冲程中打开进气口8，该进气口8在610至690CAD的范围内开始打开；
在排气冲程中关闭排气口10，该排气口10在630至710CAD的范围内完全关闭；
通过活塞5来迫使排气进入进气歧管12；以及
在进气歧管12中混合燃料和排气。
应当认识到，在上述基本活动/步骤前面包括合适的/常规的活动/步骤，即进气冲程、压缩冲程、动力冲程和开始排气冲程。
因此，根据本发明，在排气冲程中在活塞5到达上死点之前，排气口10完全关闭，进气口8开始打开。不管燃料是添加/喷射至进气歧管12中还是燃烧室2中，燃料和气体的基本混合都在进气歧管12中发生。在排气和燃料在进气歧管中混合的过程中，燃料蒸发，且排气冷却。优选是，当排气口10关闭，进气口8打开，且排气通过活塞5而压入进气歧管12时，基本上全部燃料都添加/喷射。优选是，燃料喷射在60CAD内发生，优选是在40CAD内。当燃料直接添加/喷射至压入进气歧管12内的排气流中时，排气和燃料实现最佳混合。
根据所述实施例，燃料通过燃料喷射器14而添加/喷射至进气歧管12中，且燃料喷射优选是在270至720+30CAD的范围内进行。因此，燃料能够在当前循环的进气冲程之后在进气阀7关闭之后喷射(在进气阀7仍然关闭时和/或在排气冲程中进气口8打开时)。根据替代实施例，当进气阀7打开，排气阀9关闭，且全部排气被迫使/压入进气歧管12内时，燃料通过燃料喷射器14而添加/喷射至燃烧室2中。
在一个实施例中，燃料喷射在这样的范围内进行：该范围在排气冲程中在排气口10完全关闭时开始，并在720+30CAD处停止。优选是，燃料喷射在610至670CAD的范围内开始。因此，优选是在排气冲程中进气阀7打开且排气流入进气歧管12时喷射燃料。根据另一实施例，燃料喷射在这样的范围内发生，该范围在270处开始，并在排气冲程中在进气口8开始打开时停止，即，全部燃料在进气阀7关闭时喷射，使得当进气阀7打开且排气通过活塞5而被压入进气歧管12内时，全部燃料准备与排气混合(添加至排气中)。
根据优选实施例，排气口10完全关闭的时刻和进气口8开始打开的时刻发生在40CAD内，优选是在20CAD内。因此，阀交叠时间将尽可能短，但也将长到足以在从打开排气阀9转变成打开进气阀7的过程中使得排气从燃烧室连续地排出。优选是，排气口10在630至690CAD的范围内完全关闭，并优选是进气口8在610至670CAD的范围内开始打开。优选是，在排气阀9完全关闭之前，进气阀7开始打开。也可选择，优选是，进气口8在665至690CAD的范围内开始打开，排气口10在675至710CAD的范围内完全关闭。最优选是，进气口8在665至670CAD的范围内开始打开。最优选是，排气口10在675至690的范围内完全关闭。为了防止爆震，同时在低负载模式中获得足够的内部EGR。
应当指出，根据优选实施例，各个进气流道的容积应当足够大，以便保证通过活塞5而压入进气歧管12的排气不会滑入相邻燃烧室2的进气流道中。因此，燃料和排气的混合在各个进气流道中发生，并在随后循环的进气冲程中吸入相同燃烧室内。
在一些应用中，当活塞5到达上死点时，进气阀7能够打开或完全打开，特别是汽油发动机；在一些应用中，当活塞5到达上死点时，进气阀7必须关闭，以便不会被活塞5损坏，特别是柴油发动机。在第一类型的应用中，进气阀7可以保持打开超过720CAD。根据第二类型的应用，进气阀7必须在710CAD完全关闭，应当指出，这也可以应用于第一类型的应用。然后，进气口8在进气冲程中打开，以使得气体-燃料混合物吸入燃烧室2内。根据优选实施例，进气口8保持关闭直到至少30CAD，优选是直到至少45CAD，以便在燃烧室2中产生低压。然后，当气体-燃料混合物以高速被吸入燃烧室2中时，气缸冷却。
因为排气和燃料在进气歧管中混合，所以获得更好和更高效的燃烧，从而产生更少的排放，且从一个循环到另一循环的更稳定燃烧导致燃料消耗减少。
存储计算机程序产品的ECU或类似计算机可读介质包括指令，用于使得本发明的内燃机1执行本发明方法的步骤。
本发明的可行变化形式
本发明并不局限于上面所述和附图中所示的实施例，该实施例主要用于说明和示例的目的。本专利申请将覆盖本文所述的优选实施例的全部调节和变化形式，因此，本发明由附加权利要求的措词来确定，因此可以在附加权利要求的范围内以各种方式来修改设备。
应该指出，控制打开也应当理解为控制关闭。控制打开还应当理解为控制阀升程、打开持续时间以及阀在内燃机的操作/循环中打开时间中的任何一个。
还应当指出，关于/涉及的术语(例如高于、低于、上面、下面等)的全部信息应当解释/阅读为设备根据附图来定向和具有附图定向，以便能够正确阅读参考内容。因此，这些术语只表示在所示实施例中的相互关系，当本发明的设备设置有另外结构/设计时，该关系可以改变。
还应当指出，尽管没有明确说明来自特定实施例的特征可以与来自另外实施例的特征组合，但当组合可行时显然应当考虑该组合。

Claims (17)

1.一种内燃机(1)，所述内燃机包括一组燃烧室，各燃烧室(2)设置有：
-可控制进气阀(7)，所述可控制进气阀设置成用于打开和关闭进气口(8)；
-可控制排气阀(9)，所述可控制排气阀设置成用于打开和关闭排气口(10)；
-活塞(5)，所述活塞可在所述燃烧室(2)中在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间来回移动；以及
-燃料喷射器(14)；
所述内燃机(1)还包括进气歧管(12)，所述进气歧管与所述一组燃烧室的各燃烧室的进气口(8)连接；
其特征在于，所述内燃机(1)设置成在低负载模式(LL)中操作，其中，各燃烧室(2)设置成在包括720度曲柄角度循环的四冲程操作中被驱动，所述内燃机(1)设置成执行以下活动：
-在排气冲程中打开进气口(8)，所述进气口(8)在610CAD至690CAD的范围内开始打开，在排气冲程中关闭排气口(10)，所述排气口(10)在630CAD至710CAD的范围内完全关闭，以及当排气口(10)完全关闭和进气口(8)打开时，通过活塞(5)而迫使排气进入所述进气歧管(12)，将燃料添加至排气流中；以及
-在进气歧管(12)中混合燃料和排气。
2.一种用于控制内燃机(1)的方法，所述内燃机包括一组燃烧室，各燃烧室(2)设置有：
-可控制进气阀(7)，所述可控制进气阀设置成用于打开和关闭进气口(8)；
-可控制排气阀(9)，所述可控制排气阀设置成用于打开和关闭排气口(10)；
-活塞(5)，所述活塞可在所述燃烧室(2)中在上死点(TDC)和下死点(BDC)之间来回移动；以及
-燃料喷射器(14)；
所述内燃机(1)还包括进气歧管(12)，所述进气歧管与所述一组燃烧室的各燃烧室的进气口(8)连接；
所述方法的特征在于，所述内燃机(1)在低负载模式(LL)中操作，其中，各燃烧室(2)在包括720度曲柄角度循环的四冲程操作中被驱动，所述方法包括以下活动：
-在排气冲程中打开进气口(8)，所述进气口(8)在610CAD至690CAD的范围内开始打开；
-在排气冲程中关闭排气口(10)，所述排气口(10)在630CAD至710CAD的范围内完全关闭；
-当排气口(10)完全关闭和进气口(8)打开时，通过活塞(5)迫使排气进入进气歧管(12)中并将燃料添加至被压入进气歧管(12)内的排气流中；以及
-在进气歧管(12)中混合燃料和排气。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：所述方法包括以下活动：
-将燃料喷射至进气歧管(12)中，燃料喷射在270CAD至720+30CAD的范围内发生。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中：燃料喷射在这样的范围内发生：所述范围在排气冲程中排气口(10)完全关闭时开始，并在720+30CAD处停止。
5.根据权利要求3所述的方法，其中：燃料喷射在这样的范围内发生：所述范围在270CAD处开始，并在排气冲程中进气口(8)开始打开时停止。
6.根据权利要求2或3所述的方法，其中：燃料喷射在60CAD内进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：燃料喷射在40CAD内进行。
8.根据权利要求2或3所述的方法，其中：排气口(10)完全关闭的时刻以及进气口(8)开始打开的时刻发生在40CAD内。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：排气口(10)完全关闭的时刻以及进气口(8)开始打开的时刻发生在20CAD内。
10.根据权利要求2或3所述的方法，其中：进气口(8)在665CAD至690CAD的范围内开始打开，排气口(10)在675CAD至710CAD的范围内完全关闭。
11.根据权利要求2或3所述的方法，其中：进气口(8)在610CAD至670CAD的范围内开始打开，排气口(10)在630CAD至690CAD的范围内完全关闭。
12.根据权利要求2所述的方法，其中：内燃机(1)的最大输出扭矩[Nm]取决于发动机转速[rpm]，所述内燃机(1)在预定的第一扭矩水平(T1)从低负载模式(LL)转换成高负载模式(HL)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中：所述内燃机(1)在预定的第二扭矩水平(T2)从高负载模式(HL)转换成低负载模式(LL)。
14.根据权利要求13所述的方法，其中：第一扭矩水平(T1)大于第二扭矩水平(T2)。
15.根据权利要求12至14中任意一项所述的方法，其中：第一扭矩水平(T1)是所述最大输出扭矩的50％。
16.根据权利要求13或14所述的方法，其中：第二扭矩水平(T2)是所述最大输出扭矩的45％。
17.一种计算机程序的存储介质，所述计算机程序包括指令，用于使得根据权利要求1所述的内燃机执行根据权利要求2所述的方法的步骤。
CN201880058546.9A 2017-09-11 2018-09-10 内燃机和用于控制这种内燃机的方法 Active CN111051668B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1751095-9 2017-09-11
SE1751095A SE541697C2 (en) 2017-09-11 2017-09-11 Internal combustion engine and method for controlling such an engine in a lowload mode
PCT/SE2018/050903 WO2019050464A1 (en) 2017-09-11 2018-09-10 INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND ITS CONTROL METHOD

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111051668A CN111051668A (zh) 2020-04-21
CN111051668B true CN111051668B (zh) 2022-12-16

Family

ID=65634263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880058546.9A Active CN111051668B (zh) 2017-09-11 2018-09-10 内燃机和用于控制这种内燃机的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10989149B2 (zh)
EP (1) EP3682100A4 (zh)
CN (1) CN111051668B (zh)
SE (1) SE541697C2 (zh)
WO (1) WO2019050464A1 (zh)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5367990A (en) * 1993-12-27 1994-11-29 Ford Motor Company Part load gas exchange strategy for an engine with variable lift camless valvetrain
GB2349419A (en) 1999-04-30 2000-11-01 Ford Global Tech Inc An internal combustion engine with internal egr to thermally condition fuel
DE10009180C2 (de) * 2000-02-26 2002-04-25 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Erzeugung eines homogenen Gemischs für selbstzündende Brennkraftmaschinen und zur Steuerung des Verbrennungsprozesses
US6405706B1 (en) * 2000-08-02 2002-06-18 Ford Global Tech., Inc. System and method for mixture preparation control of an internal combustion engine
US6761147B2 (en) * 2000-10-18 2004-07-13 Denso Corporation Control apparatus and method for internal combustion engine
JP4517515B2 (ja) * 2001-02-14 2010-08-04 マツダ株式会社 自動車用４サイクルエンジン
DE10317685A1 (de) * 2003-04-17 2004-11-18 Fev Motorentechnik Gmbh Verfahren zur inneren Abgasrückführung, Brennkraftmaschine und Verwendung der Brennkraftmaschine zur Motorbremsung
JP2005083323A (ja) * 2003-09-10 2005-03-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の制御装置
JP4253339B2 (ja) * 2006-09-21 2009-04-08 株式会社日立製作所 内燃機関の制御装置
JP4563369B2 (ja) * 2006-12-25 2010-10-13 三菱重工業株式会社 内部ｅｇｒシステム付き４サイクルエンジン
FR2913065B1 (fr) * 2007-02-26 2012-10-19 Inst Francais Du Petrole Procede pour faciliter la vaporisation d'un carburant pour un moteur a combustion interne a injection directe de type diesel
FR2913066B1 (fr) * 2007-02-26 2011-06-03 Inst Francais Du Petrole Procede pour faciliter la vaporisation d'un carburant d'un moteur a combustion interne
FR2918704A3 (fr) * 2007-07-11 2009-01-16 Renault Sas Procede de levees de soupapes pour la preparation d'un melange air-carburant lors du demarrage a froid d'un moteur a combustion interne
JP5502033B2 (ja) * 2011-07-21 2014-05-28 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の制御装置
SE543886C2 (sv) 2012-07-06 2021-09-14 Freevalve Ab Aktuator för axiell förskjutning av en gasväxlingsventil vid en förbränningsmotor
SE537203C2 (sv) 2013-03-28 2015-03-03 Freevalve Ab Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt
SE538239C2 (sv) 2013-07-08 2016-04-12 Freevalve Ab Aktuator för axiell förskjutning av ett objekt
FR3044359B1 (fr) * 2015-12-01 2023-09-29 Renault Sas Procede de commande d'un moteur a combustion interne.

Also Published As

Publication number Publication date
SE1751095A1 (en) 2019-03-12
EP3682100A4 (en) 2021-06-16
WO2019050464A1 (en) 2019-03-14
US20200256288A1 (en) 2020-08-13
US10989149B2 (en) 2021-04-27
CN111051668A (zh) 2020-04-21
SE541697C2 (en) 2019-11-26
EP3682100A1 (en) 2020-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20210254541A1 (en) Internally cooled internal combustion engine and method thereof
US6983730B2 (en) Homogeneous charge compression ignition engine and method for operating homogeneous charge compression ignition engine
EP2264303B1 (en) Control method and device of engine and corresponding engine
US9316150B2 (en) Variable compression ratio diesel engine
US20150300296A1 (en) Internally cooled exhaust gas recirculation system for internal combustion engine and method thereof
US20130042611A1 (en) Combustion control apparatus for an internal combustion engine
CN110418887B (zh) 内燃机和用于控制这种内燃机的方法
WO2008013157A1 (fr) système de recirculation des gaz d'échappement pour moteur à combustion interne
US6655327B1 (en) Combustion method for an internal combustion engine
WO2021005344A1 (en) Hydrogen fuelled internal combustion engine
KR101973357B1 (ko) 내연 기관의 배출을 감소시키는 방법 및 내연 기관
JP5842406B2 (ja) 過給機付リーンバーンエンジン
GB2359858A (en) Boosted (supercharged) direct injection stratified charge gasoline engines
CN111051668B (zh) 内燃机和用于控制这种内燃机的方法
WO2016136001A1 (ja) 内燃機関の制御装置及びこれを備えた船舶並びに内燃機関の運転方法
CN111094724B (zh) 内燃机和用于控制这种内燃机的方法
JP2019178640A (ja) 圧縮着火式エンジンの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant