專(zhuān)利名稱(chēng)：控制內(nèi)燃機(jī)氣流的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的全部條件而控制具有直接燃料噴射的內(nèi)燃機(jī)氣流的方法，并涉及根據(jù)權(quán)利要求8的全部條件而實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
具有直接燃料噴射的內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展水平和有效運(yùn)用，特別是根據(jù)權(quán)利要求1的全部條件，其特征在于通過(guò)在進(jìn)氣沖程中降低起始?jí)毫?方案I)或通過(guò)也在進(jìn)氣沖程中根據(jù)期望負(fù)載范圍而較早地關(guān)閉進(jìn)氣閥(方案II)來(lái)控制在壓縮沖程中被壓縮的空氣量。
對(duì)于方案I，是通過(guò)限制供給到內(nèi)燃機(jī)上游的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥的氣流來(lái)實(shí)現(xiàn)在每個(gè)壓縮沖程的開(kāi)端減小壓縮室中的起始?jí)毫?。此?lèi)控制供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流的實(shí)施方式的實(shí)例是節(jié)流閥，滑閥或控制滑塊(參照DE3720097A1、DE19734227C2、DE69704595T2、DE19502669C2、DE19928523A1、DE19501150C2或DE10058200A1)。內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前負(fù)載條件是通過(guò)測(cè)量供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流或通過(guò)確定供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流在經(jīng)過(guò)每個(gè)節(jié)流部件后的壓力減小來(lái)決定的。由于實(shí)現(xiàn)供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流的該控制的方式，產(chǎn)生節(jié)流損失，從而減小了在每個(gè)氣缸的進(jìn)氣沖程中負(fù)載控制所需的壓力減小的效果(參照Poehls，AxelInvestigation of a method for controlledexhaust-gas recycling in petrol engines；VDI Verlag GmbH Duesseldorf；Dissertation 2001；IBSN 3-18-345812-8；plor Homburg，ArnoOpticalinvestigation of jet expansion and mixing with direct-injection petrol combustionmethods；Faculty for Mechanical Engineering and Electronics，University ofBraunschweig；Dissertation 2002；p12)。這些損失導(dǎo)致效率的降低，特別是在內(nèi)燃機(jī)的部分負(fù)載范圍內(nèi)(參照Weirich，Marko；NOx-reduction by using theSCR method on a petrol engine with direct injection；University of Kaiserslautern，Department of Mechanical Engineering and Process Technology；Dissertation2001；p3)。
關(guān)于每工作循環(huán)中將無(wú)節(jié)流控制的氣流供給到內(nèi)燃機(jī)的方法II的實(shí)施方式公開(kāi)于專(zhuān)利文件DE19810466C2、DE10111991A1、DE4341945A1、DE19706750A1、DE69720356T2或DE3940752A1中，其中，供給的氣流通過(guò)改變一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥的打開(kāi)時(shí)間來(lái)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供控制具有直接燃料噴射的內(nèi)燃機(jī)氣流的方法，該方法一方面不導(dǎo)致節(jié)流損失，特別是在部分負(fù)載范圍內(nèi)，且以方案I作為基準(zhǔn)，另一方面，該方法與描述的用于通過(guò)確保供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流控制具有較小的積極效果的方案II的現(xiàn)有技術(shù)的情況不同，其中，供給氣流將在整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)速度和負(fù)載范圍內(nèi)大體保持一定。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)以不固定模式操作時(shí)，這改善了負(fù)載變化過(guò)程中的響應(yīng)特性，其中，減小了用于動(dòng)態(tài)參數(shù)的控制效果例如各自的廢氣循環(huán)率或注入的燃料量。期望的結(jié)果是相對(duì)于在工作循環(huán)過(guò)程中使用的空氣量的幾乎“穩(wěn)定”的負(fù)載變化過(guò)程，這可被更好地被估算和控制，從而減小了污染物的排放并提高了駕駛舒適度。本發(fā)明的另一目的是使用幾乎不變的氣流以實(shí)現(xiàn)與廢氣渦輪增壓器比現(xiàn)有技術(shù)所述的情況更好地協(xié)作并以該方式增加內(nèi)燃機(jī)的效率。本發(fā)明的又一目的是提供實(shí)現(xiàn)該方法的裝置和在負(fù)載變化過(guò)程中通過(guò)較低的控制效果而具有改善響應(yīng)特性的內(nèi)燃機(jī)。
這些問(wèn)題使用具有權(quán)利要求1的特征的控制氣流的方法、具有權(quán)利要求18的特征的用于實(shí)現(xiàn)方法的裝置以及具有權(quán)利要求26和/或27的特征的內(nèi)燃機(jī)來(lái)解決。權(quán)利要求中描述的優(yōu)選實(shí)施例取決于獨(dú)立權(quán)利要求。本發(fā)明將在下面詳細(xì)描述。
本發(fā)明基于根據(jù)圖1的Seilinger過(guò)程，特別是p-V圖中用灰色表示的進(jìn)氣沖程中的低壓區(qū)域(表示方案I和II)，以及在壓縮沖程中因體積減小而壓力增加區(qū)域(表示本發(fā)明)。與用于向內(nèi)燃機(jī)供給氣流的現(xiàn)有控制機(jī)構(gòu)相比，本發(fā)明不包括在進(jìn)氣沖程中通過(guò)限制(現(xiàn)有技術(shù)的方案I)或較早地關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥(現(xiàn)有技術(shù)的方案II)來(lái)控制氣缸壓力PZ以根據(jù)基于負(fù)載條件的滿(mǎn)負(fù)載和部分負(fù)載之間的操作條件來(lái)控制每個(gè)工作循環(huán)的氣流。本文中的負(fù)載條件由加速器踏板信號(hào)γ限定，加速器踏板信號(hào)γ取決于加速器踏板位置和轉(zhuǎn)速信號(hào)n，轉(zhuǎn)速信號(hào)n取決于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速。根據(jù)本發(fā)明的方法通過(guò)在壓縮沖程中打開(kāi)內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的排氣口來(lái)進(jìn)行每個(gè)工作循環(huán)供給到內(nèi)燃機(jī)的相關(guān)負(fù)載所定控制，其中，恒定壓力等級(jí)PZR通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室內(nèi)的排氣口從打開(kāi)時(shí)間到關(guān)閉的時(shí)間來(lái)確定。圖1中P-V圖中表示為灰色的區(qū)域在氣缸壓力PAmin和PAmax之間傾斜，這是因?yàn)?，根?jù)本發(fā)明，氣缸壓力PAmax應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)的所有負(fù)載范圍(特別是部分負(fù)載)。因此，對(duì)所有負(fù)載條件均有PAmin＝PAmax。作為根據(jù)本發(fā)明的控制供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流的結(jié)果，根據(jù)圖1，在Seilinger過(guò)程的低壓區(qū)域起作用的負(fù)載變化的比例減小。供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流的氣壓等級(jí)由于內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥的不被限制及較大地連續(xù)打開(kāi)間隔而在進(jìn)氣沖程過(guò)程中在滿(mǎn)負(fù)載條件下大體保持在壓力PAmax。對(duì)在每個(gè)工作循環(huán)中對(duì)供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流相同作用，由于根據(jù)本發(fā)明在進(jìn)氣沖程中沒(méi)有來(lái)自該參數(shù)的控制所產(chǎn)生的限制，所以與方案I和II所描述的相反。
術(shù)語(yǔ)“壓縮室中的排氣口”是指可以將氣體物質(zhì)例如然氣混合物導(dǎo)引到氣缸的壓縮室外例如導(dǎo)引到排氣管中的裝置。排氣口具有以可控制的方式關(guān)閉已打開(kāi)的排氣口的裝置，這些裝置是例如可由促動(dòng)器或調(diào)整裝置操作的閥。根據(jù)特定實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的排氣口可以是由可變的可控排氣閥關(guān)閉的氣缸的排氣管道。
根據(jù)其他實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的排氣口還可以是除氣缸的排氣管道之外的出氣通道，其可由可控閥關(guān)閉且可根據(jù)需要打開(kāi)或關(guān)閉。術(shù)語(yǔ)“壓縮室中的排氣口”還指根據(jù)本發(fā)明的導(dǎo)向壓縮室的排氣口。
在內(nèi)燃機(jī)αHLiGO的每個(gè)氣缸的壓縮室中打開(kāi)排氣口的時(shí)間取決于各進(jìn)氣閥ES的關(guān)閉時(shí)間以及在一個(gè)或多個(gè)排氣閥處的當(dāng)前排氣測(cè)量壓力。原則上，一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥必須首先被關(guān)閉。時(shí)間ES由各內(nèi)燃機(jī)的控制圖依照曲柄角度αHLiS在ES處得到。第二，選擇壓力等級(jí)PZR以在內(nèi)燃機(jī)的壓縮室中的排氣口打開(kāi)時(shí)且在一個(gè)或多個(gè)排氣閥處使其略高于排氣測(cè)量壓力pAb，其中，在該情況下不進(jìn)行內(nèi)部排氣循環(huán)。壓力下降pZR＞PAb，有PZR～1.02*PAb(式1)通過(guò)由打開(kāi)內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口來(lái)控制供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流以防止排氣在壓縮沖程中流入壓縮室，其連接到一個(gè)或多個(gè)排氣閥附近的內(nèi)燃機(jī)的排氣管上(式1)。
如果進(jìn)行內(nèi)部氣體循環(huán)，則必須選擇打開(kāi)內(nèi)燃機(jī)的壓縮室中的排氣口的時(shí)間從而在應(yīng)用pZR＜PAb時(shí)產(chǎn)生壓力梯度。在本文中必須根據(jù)壓力條件而較早地選擇打開(kāi)內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的時(shí)間，也就是相對(duì)于壓縮沖程更接近于底部的絕對(duì)中心。打開(kāi)內(nèi)燃機(jī)的壓縮室中的排氣口的時(shí)間由所需的排氣循環(huán)率的程度決定，排氣循環(huán)率在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)且必須通過(guò)使用內(nèi)燃機(jī)用指數(shù)測(cè)量比通過(guò)將根據(jù)壓力條件的壓力下降(pZRPAb)成為曲柄角度αHLiGO的函數(shù)來(lái)確定。
內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的打開(kāi)時(shí)間tLi及關(guān)閉時(shí)間αHLiGS取決于內(nèi)燃機(jī)的各所需負(fù)載范圍pmSoll，其特征是，負(fù)載條件，相當(dāng)于節(jié)流部件的位置或進(jìn)氣閥的打開(kāi)時(shí)間以用于實(shí)施方式，根據(jù)用于限制供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流的現(xiàn)有技術(shù)(參照方案I和II)。應(yīng)該考慮tLi的選擇為tLi與pmSoll成反比例，這表示用于內(nèi)燃機(jī)的兩個(gè)負(fù)載極限的下列關(guān)系PmSoll，V→Max___tLi＝0(式2)PmSoll，L→0___tLi＝Max(式3)滿(mǎn)負(fù)載(最大中間壓力PmSoll，V式2)以及部分負(fù)載空轉(zhuǎn)(最小中間壓力PmSoll，L式3)。
這些描述的對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的打開(kāi)時(shí)間tLi關(guān)系可用于在各內(nèi)燃機(jī)與指示器測(cè)量結(jié)合以將內(nèi)燃機(jī)的壓縮室中的壓力pZR確定為負(fù)載條件的函數(shù)并將其表示為曲柄角度α的函數(shù)。供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流在該指示器測(cè)量中的控制基于根據(jù)方案I和II的現(xiàn)有控制以獲得原始數(shù)據(jù)?；谶@些指示器測(cè)量，關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的時(shí)間tLiS可確定用于特定負(fù)載條件和內(nèi)燃機(jī)以作為曲柄角度α的函數(shù)。關(guān)閉時(shí)間tLiS在壓縮沖程中從pZR和適當(dāng)表示的氣缸壓力pZI的交點(diǎn)得到。這通過(guò)表示特定負(fù)載條件來(lái)完成，且根據(jù)圖1的p-V圖表示為氣缸壓力PZI，接著，確定pZRpZI與x軸的交點(diǎn)平行于Y軸(氣缸壓力)距離。以該方式，可確定特定負(fù)載條件沖程體積VHLi，以應(yīng)用pZR＝pZI。從以該方式確定的特定負(fù)載條件沖程體積VHLi，可計(jì)算用于關(guān)閉每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的時(shí)間tLiS。為此目的，首先需要確定用于打開(kāi)和關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的各曲柄角度。由于特定負(fù)載條件打開(kāi)時(shí)間αHLiGO可從根據(jù)以上提供的說(shuō)明的各內(nèi)燃機(jī)的控制圖算出，所以關(guān)閉時(shí)間αHLiGS的計(jì)算提供如下。以下關(guān)系(式4)用于將特定負(fù)載條件沖程體積VHLi轉(zhuǎn)化為用于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的關(guān)閉時(shí)間的曲柄角度αHLiGS度數(shù)VHLi＝VH+VC(式4)和VHLi=π4·D2·HHLi]]>(式5)可得HHli=(VHLi-VC)·4π·D2]]>(式6)和hHLi＝HHLi-x (式7)這將易用于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的關(guān)閉時(shí)間的特定負(fù)載條件曲柄角度αHLiGS的計(jì)算；連桿hHLi的頂端中心的特定負(fù)載條件距離的函數(shù)，如下cosαHLiS=r2+hHLi2-l22·r·hHLi]]>(式8)隨之，特定負(fù)載條件沖程體積VHLi可用于實(shí)際計(jì)算各曲柄角度αHLiS，其可在內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口關(guān)閉時(shí)作為曲柄角度。接著，可計(jì)算每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的特定負(fù)載條件打開(kāi)時(shí)間tHLi。為此目的，首先計(jì)算在適當(dāng)?shù)南嚓P(guān)負(fù)載條件的曲柄角度范圍αHLi內(nèi)內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口打開(kāi)。這可通過(guò)相對(duì)于將內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口打開(kāi)和關(guān)閉而減去各負(fù)載條件特定曲柄角度(式9)。
αHLi＝αHLiδ-αHLiS(式9)基于該中間結(jié)果(等式9)，內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的打開(kāi)時(shí)間tHLi可由下式計(jì)算(式10)。
tHLi=αHLi2·π·nHLi]]>(式10)
為確保足夠時(shí)間剩余以在壓縮沖程末將燃料注入燃燒室中，特別是在內(nèi)燃機(jī)的較低部分負(fù)載階段(參照式2)，當(dāng)曲柄角度相對(duì)于關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的曲柄角度αHLiS對(duì)比注入tEHLi的開(kāi)始的臨界條件出現(xiàn)時(shí)單個(gè)氣缸關(guān)閉。關(guān)閉是以特定負(fù)載條件和特定氣缸且通過(guò)將注入量～ti減小到零直到(特殊情況除外)僅內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)氣缸點(diǎn)火。其結(jié)果，內(nèi)燃機(jī)的已點(diǎn)火氣缸(一個(gè)或多個(gè))的負(fù)載范圍增加，這改變了用于關(guān)閉頂部絕對(duì)中心方向上的內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火氣缸的壓縮室中的排氣口的時(shí)間αHLiS。沒(méi)有點(diǎn)火的氣缸PmS的滯后轉(zhuǎn)矩可通過(guò)改變內(nèi)燃機(jī)的這些氣缸的壓縮室中的各排氣口的特定負(fù)載條件打開(kāi)時(shí)間來(lái)調(diào)整并作為內(nèi)燃機(jī)的特性的函數(shù)。滯后轉(zhuǎn)矩可以增加(式11)Pms↑___tLi↓(式11)Pms↓___tLi↑(式12)這利于內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火氣缸(一個(gè)或多個(gè))的負(fù)載狀態(tài)的已控制的增加。該控制機(jī)構(gòu)通過(guò)開(kāi)始注入tEHLi早于關(guān)閉內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的關(guān)閉時(shí)間αHLiS而沒(méi)有供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流的顯著變化來(lái)防止注入燃料可能的溢出。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，供給到內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸和工作循環(huán)的空氣和燃料量可基于負(fù)載條件聯(lián)合地確定，這使得可以修改多個(gè)控制過(guò)程以修改到用于負(fù)載條件的最佳值，其中，控制參數(shù)的值使之移向特定負(fù)載條件值的方向。這提供關(guān)于近實(shí)時(shí)修改的優(yōu)點(diǎn)，例如，控制空轉(zhuǎn)、工作、縮回控制、發(fā)動(dòng)機(jī)滯后瞬時(shí)控制、驅(qū)動(dòng)速度控制，轉(zhuǎn)速或驅(qū)動(dòng)速度限制或者當(dāng)改變自動(dòng)或半自動(dòng)齒輪箱中的齒輪時(shí)實(shí)現(xiàn)軟轉(zhuǎn)化。


本發(fā)明由下列附圖中的實(shí)例表示。其為圖1是Seilinger處理的示意圖。
圖2是內(nèi)燃機(jī)的曲柄驅(qū)動(dòng)的示意圖。
圖3是根據(jù)用于控制內(nèi)燃機(jī)的氣流的本發(fā)明所使用的控制器的示意方框圖。
具體實(shí)施例方式
在圖3中以方框圖形式表示的內(nèi)燃機(jī)1的操作過(guò)程中，供給的空氣和燃料量及點(diǎn)火的時(shí)間是預(yù)定的特定負(fù)載條件和特定氣缸。對(duì)比實(shí)施方案I和II，根據(jù)本發(fā)明來(lái)實(shí)施與每工作循環(huán)供給到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的空氣量的相關(guān)負(fù)載條件調(diào)整有關(guān)的控制器3及控制器實(shí)施例。每工作循環(huán)供給到內(nèi)燃機(jī)和氣缸的氣流因而通過(guò)使用內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口來(lái)控制，其中，內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的該排氣口的優(yōu)選實(shí)施例與排氣閥整合且包括可控制的排氣閥2。而不是控制在每個(gè)進(jìn)氣沖程每個(gè)氣缸的進(jìn)氣量，根據(jù)本發(fā)明的控制是通過(guò)在壓縮沖程中改變內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的打開(kāi)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)。這由排氣口控制器3控制，其在所示實(shí)施例(圖3)中分為GO(排氣口打開(kāi))控制器3.2和GS(排氣口關(guān)閉)控制器3。第一單元將特定氣缸GO信號(hào)傳遞到用于每個(gè)排氣口的促動(dòng)器，同時(shí)，第二裝置將特定氣缸GS信號(hào)傳遞到促動(dòng)器。根據(jù)上述特定氣缸和特定內(nèi)燃機(jī)來(lái)確定時(shí)間GO，將關(guān)閉進(jìn)氣閥(一個(gè)或多個(gè))所用時(shí)間考慮在內(nèi)。時(shí)間GS確定為負(fù)載條件的函數(shù)，其中，加速器踏板信號(hào)輸出4提供加速器踏板信號(hào)γ，內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速表(未在圖3中示出)提供轉(zhuǎn)速。對(duì)于方案I的內(nèi)燃機(jī)，通常使用氣流表或進(jìn)氣管壓力表的信號(hào)。這些測(cè)量裝置具有動(dòng)態(tài)誤差，這部分地由于傳感器(板型氣流表)的類(lèi)型、測(cè)量原理(負(fù)載信號(hào)計(jì)算的實(shí)時(shí)特性一“升級(jí)誤差”)或物理設(shè)計(jì)，例如進(jìn)氣管中傳感器的布置(“階段誤差”)。此類(lèi)測(cè)量裝置和信號(hào)誤差可根據(jù)本發(fā)明消除。事實(shí)上，根據(jù)本發(fā)明，進(jìn)氣管壓力通常一定使得易于控制供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流，由于使用用于壓力波動(dòng)的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)拈_(kāi)關(guān)進(jìn)氣管或可不斷調(diào)整的進(jìn)氣管，例如根據(jù)DE19500501.5的活性氣體閥，而可被消除。由于用于內(nèi)燃機(jī)的全部負(fù)載條件的從這些測(cè)量得到的幾乎一定的氣流，可對(duì)具有空氣的氣缸的特定負(fù)載條件進(jìn)行每個(gè)精確的預(yù)測(cè)，將內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的每個(gè)預(yù)定開(kāi)口時(shí)期考慮在內(nèi)。燃料控制器5也適用用于改變控制變量的負(fù)載條件。負(fù)載條件因而是用于在每個(gè)氣缸和工作循環(huán)中供給的燃料及空氣量的控制的基礎(chǔ)。如果λ控制在兩個(gè)控制器之間檢測(cè)到差異，則控制參數(shù)改變。燃料量(～tLi)、氣流量或者兩者控制參數(shù)的改變都是可能的。這可在圖3中由供給到兩個(gè)控制器的λ信號(hào)表示。用于控制內(nèi)燃機(jī)3的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口控制器的λ值控制具有的優(yōu)勢(shì)為可實(shí)施對(duì)λ值變化的實(shí)時(shí)響應(yīng)。然而，通過(guò)由工作循環(huán)和內(nèi)燃機(jī)的氣缸供給的氣流的控制而進(jìn)行的λ值控制僅在部分負(fù)載范圍內(nèi)可進(jìn)行，因?yàn)檫@些操作條件不包括最大填充。當(dāng)控制內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口關(guān)閉時(shí)，全部負(fù)載PmSoll下的λ值控制通過(guò)操縱燃料量～tLi來(lái)完成(參照式2)。
燃料控制器5的輸出信號(hào)是表示內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前負(fù)載條件的關(guān)鍵變量，因此其通常以多種方式調(diào)整(例如，燃料、內(nèi)燃機(jī)或進(jìn)氣溫度)。此外，已注入的燃料量是用于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的決定因素且因此也用于各預(yù)先角度ZW。因此，預(yù)先角度控制器6接收用于注入ti開(kāi)始和待注入量～tLi來(lái)作為負(fù)載信號(hào)并提供適當(dāng)?shù)念A(yù)先角度信號(hào)ZW以用于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸和每個(gè)工作循環(huán)。
在上述實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)具有額外的響動(dòng)傳感器(未在圖3中示出)。響動(dòng)傳感器記錄每個(gè)氣缸的工作。如果檢測(cè)到在每個(gè)氣缸中發(fā)生響動(dòng)燃燒，則適當(dāng)?shù)刈兓瘹飧椎膲嚎s室中的排氣口的打開(kāi)時(shí)間以停止響動(dòng)。以上通常的，預(yù)先角度調(diào)整增加了燃料消耗，且可被消除以作為響動(dòng)的補(bǔ)救。
應(yīng)該注意到的是，圖3中方框圖僅趨向于表示如上所述的用于內(nèi)燃機(jī)氣流的無(wú)節(jié)流控制的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，該上下文中描述的程序用微處理器實(shí)施，而不是對(duì)應(yīng)于圖3中功能塊的電路塊。
符號(hào)表

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權(quán)利要求
1.一種方法，用于控制使用直接燃料噴射的內(nèi)燃機(jī)和每個(gè)氣缸的至少一個(gè)進(jìn)氣和一個(gè)排氣裝置處的氣流，每個(gè)氣缸使用至少一個(gè)可控制排氣口，所述可控制排氣口連接到內(nèi)燃機(jī)的氣缸的壓縮室，其特征在于存儲(chǔ)加速器踏板信號(hào)(γ)，其值取決于加速器踏板的位置；存儲(chǔ)轉(zhuǎn)速信號(hào)(n)，其值取決于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，且加速器踏板信號(hào)(γ)和轉(zhuǎn)速信號(hào)(n)用于限定負(fù)載條件；確定在壓縮沖程中內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的相關(guān)負(fù)載條件打開(kāi)時(shí)間(tLi)和每工作循環(huán)和氣缸的相關(guān)負(fù)載條件燃料注入量(～tLi)；及確定預(yù)先角度(ZW)作為負(fù)載條件的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于預(yù)先角度(ZW)確定為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(n)和燃料量信號(hào)(～tLi)的函數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于確定壓縮室中各排氣口的不同打開(kāi)時(shí)間(tLi)以用于不同氣缸，應(yīng)用方式為所有已點(diǎn)火氣缸被供給有大體相同量的工作介質(zhì)(燃料空氣混合物)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸中具有臨界部分負(fù)載條件，壓縮室中的各排氣口不再打開(kāi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于如果部分負(fù)載信號(hào)存在，則未點(diǎn)火氣缸的壓縮室中的排氣口的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)改變，從而點(diǎn)火氣缸的負(fù)載控制可在已形成限制內(nèi)完成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的打開(kāi)(GO)的開(kāi)始以一種方式進(jìn)行選擇，該方式為排氣計(jì)量壓力大于氣缸中壓力(pz)以使排氣能夠循環(huán)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于加速器踏板信號(hào)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制器修改以控制內(nèi)燃機(jī)的工作參數(shù)，例如預(yù)先角度(ZW)、注入燃料量、注入時(shí)間、排氣口和/或排氣閥的關(guān)閉時(shí)間，從而可控制操作變量移向用于該工作參數(shù)的所需目標(biāo)值方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在每個(gè)氣缸監(jiān)視內(nèi)燃機(jī)的可能響動(dòng)且設(shè)置內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)以防止響動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于用于調(diào)整壓縮沖程中每個(gè)氣缸內(nèi)的空氣量排氣口的功能通過(guò)一個(gè)或多個(gè)排氣閥操縱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為控制在部分負(fù)載區(qū)域的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，一些氣缸不點(diǎn)火且排氣口的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)等于零。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于氣缸中的空氣量通過(guò)測(cè)量在壓縮沖程中排氣口或排氣閥下游的排氣壓力(pAh)來(lái)確定。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于將在壓縮沖程中排氣口或排氣閥的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)和/或打開(kāi)沖程的設(shè)置控制為排氣壓力信號(hào)(pAb)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(n)和加速器踏板位置(γ)的函數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在壓縮沖程中排氣口或排氣閥的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)和/或打開(kāi)沖程的設(shè)置是通過(guò)內(nèi)燃機(jī)的響動(dòng)限制來(lái)確定，所采取的方式為打開(kāi)沖程或打開(kāi)時(shí)間(～tLi)逐步增加直到燃料響動(dòng)產(chǎn)生且在響動(dòng)產(chǎn)生前一個(gè)步驟中確定的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)和/或打開(kāi)沖程設(shè)置為最大值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于為在排氣管中的煤煙和/或微粒過(guò)濾器的再生處理過(guò)程中保持一定的排氣溫度(TAb)，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和排氣溫度可通過(guò)在排氣沖程中增加每個(gè)氣缸的排氣口或排氣閥的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)和/或打開(kāi)沖程來(lái)增加，這增加了排氣溫度(TAb)和發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，且打開(kāi)時(shí)間(～tLi)和/或打開(kāi)沖程控制為排氣溫度(TAb)的函數(shù)直到再生處理結(jié)束。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于用于控制內(nèi)燃機(jī)氣流的控制信號(hào)由已整合的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)電子界面發(fā)送到用于排氣口和/或排氣閥以及進(jìn)氣閥的促動(dòng)器，電子界面可以是CAN數(shù)據(jù)總線或串行界面。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于氣流控制中的誤差通過(guò)診斷功能模塊來(lái)確定，且誤差確定在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中以可靠形式完成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于控制在排氣沖程中一個(gè)或多個(gè)排氣閥的打開(kāi)時(shí)間(～tLi)和/或打開(kāi)沖程以確定內(nèi)燃機(jī)在推動(dòng)模式中的制動(dòng)時(shí)刻，確定制動(dòng)時(shí)刻的燃燒室中氣體的壓縮通過(guò)減少打開(kāi)時(shí)間(～tLi)和/或減少閥沖程來(lái)調(diào)整。
18.一種裝置，用于通過(guò)至少一個(gè)排氣口或至少一個(gè)可完全控制的出口裝置來(lái)控制具有對(duì)每個(gè)氣缸和工作循環(huán)特定的可控制燃料注入的內(nèi)燃機(jī)的氣流，其特征在于具有轉(zhuǎn)速傳感器，其確定曲柄軸的轉(zhuǎn)速；具有壓力傳感器，其測(cè)量每個(gè)氣缸的排氣閥下游和/或排氣口下游的壓力(pAb)；具有傳感器測(cè)量，其測(cè)量加速器踏板的位置；及具有發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，參數(shù)(n)、(p)和(γ)傳輸?shù)狡渲?，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器包括整合的控制單元，所述控制單元具有用于確定氣流的運(yùn)算法則，且所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器使用該輸入以提供確定每個(gè)氣缸的排氣口或者一個(gè)或多個(gè)排氣閥的打開(kāi)時(shí)間和/或閥沖程的控制信號(hào)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于具有用于排氣口或排氣閥控制裝置的促動(dòng)器，其中，氣缸的排氣口或排氣閥控制裝置的打開(kāi)時(shí)間的控制通過(guò)使發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的輸出信號(hào)到達(dá)用于排氣口或排氣閥控制裝置的促動(dòng)器來(lái)完成，其中，這些信號(hào)是排氣系統(tǒng)中溫度傳感器的溫度信號(hào)(TAb)的函數(shù)，其中，計(jì)算排氣目標(biāo)和實(shí)際排氣溫度之間的差值，且其中，每個(gè)排氣閥的打開(kāi)時(shí)間和/或閥沖程通過(guò)使發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的信號(hào)到達(dá)排氣閥的促動(dòng)器而確定以作為差值的函數(shù)，從而設(shè)置的每個(gè)氣缸的打開(kāi)時(shí)間和/或閥沖程通過(guò)計(jì)算的溫差值來(lái)確定以可在煤煙和/或微粒過(guò)濾器的再生處理過(guò)程中保持一定的目標(biāo)溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18和/或19所述的裝置，其特征在于具有響動(dòng)傳感器，其中發(fā)動(dòng)機(jī)控制器在壓縮沖程中向用于每個(gè)氣缸的排氣口和/或排氣閥控制裝置的促動(dòng)器發(fā)送信號(hào)以設(shè)置內(nèi)燃機(jī)的壓縮比，其中，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器的壓縮比的設(shè)置是響動(dòng)傳感器(SK)的信號(hào)的函數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求18-20中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器具有整合的控制單元，該控制單元包括用于根據(jù)傳感器確定的當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件近似計(jì)算的所需燃料/空氣比。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其特征在于用于近似計(jì)算的裝置連接到促動(dòng)器及燃料控制裝置上，并在壓力測(cè)量由排氣系統(tǒng)中的壓力傳感器完成前發(fā)送控制信號(hào)到用于氣缸的排氣口或排氣閥控制裝置的促動(dòng)器以及到燃料控制裝置以設(shè)置燃料/空氣比，從而對(duì)應(yīng)于所需的燃料/空氣比。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其特征在于整合的控制單元儲(chǔ)存用于特定的基于特定發(fā)動(dòng)機(jī)特性的不同發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件的最佳過(guò)量空氣比，其中，每個(gè)儲(chǔ)存的最佳過(guò)量空氣比對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件的特定設(shè)置。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于排氣口是每個(gè)氣缸的排氣閥，且整合的控制單元能夠控制具有促動(dòng)器排氣閥的打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)間和/或打開(kāi)沖程，以該方式得到特定工作條件燃燒室控制所需的燃料/空氣比。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)控制器根據(jù)用于每個(gè)氣缸的曲柄軸轉(zhuǎn)速(n)的轉(zhuǎn)速表的測(cè)量值以及排氣口和/或排氣閥的下游壓力傳感器的測(cè)量值(pAb)來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，并通過(guò)在壓縮沖程中經(jīng)促動(dòng)器設(shè)置排氣閥的打開(kāi)時(shí)間和/或打開(kāi)沖程來(lái)設(shè)置燃燒空氣量。
26.一種內(nèi)燃機(jī)，其根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一個(gè)所述的方法操作。
27.一種內(nèi)燃機(jī)，其包括權(quán)利要求18-25中任一個(gè)所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供控制每工作循環(huán)供給到內(nèi)燃機(jī)的氣流量而不導(dǎo)致節(jié)流損失的方法。所述方法的特征在于檢測(cè)加速器踏板信號(hào)(γ)，其值取決于加速器踏板的位置；檢測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)(n)，其值取決于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速；負(fù)載采集由(γ)和(n)形成；確定內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的壓縮室中的排氣口在壓縮沖程中的相關(guān)負(fù)載采集打開(kāi)時(shí)間(T
文檔編號(hào)F01L1/34GK1930389SQ200580008224
公開(kāi)日2007年3月14日 申請(qǐng)日期2005年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月4日
發(fā)明者延斯·梅納特 申請(qǐng)人:延斯·梅納特