用于控制内燃机的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于启动内燃机的方法，其中，在燃料空气混合物的第一次点火之前将燃料利用一多倍喷射直接喷射到燃烧室中，其中，利用一第一喷射在一吸气行程期间直接喷射到所述燃烧室中，并且利用一第二多倍喷射在一压缩行程期间直接喷射到所述燃烧室中。
【专利说明】用于控制内燃机的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行内燃机的方法。本发明的主题还是一种计算机程序、一种电存储介质以及一种控制装置和/或调节装置。
【背景技术】
[0002]直接喷射的汽油机利用直至200Bar的喷射压力来工作。该压力在此情况下与运行点相关地在40…200Bar的范围中进行调节。为了产生高压，可以例如使用具有一活塞泵、一流量控制阀和一高压传感器的系统，所述活塞泵机械地由内燃机驱动。所述泵的输送量可以在此经由所述流量控制阀的操控来改变。与所测量到的高压信号一起，一控制装置和/或调节装置将所述压力调节到所希望的水平上。
[0003]所述喷射阀的操控基于所测量到的压力信号来进行。一直接喷射的马达的冷启动要么作为低压启动要么作为高压启动来进行。一高压启动的优点是更少地喷射的所需的燃料量，更少的油稀释以及对于喷射阀的设计的更少的要求(通过静力学的流量Qstat的减少以及由此在小量的情况下更高的准确度)。
[0004]所述内燃机的启动可以例如不同的方案来进行:
例如可行的是，将单倍喷射、两倍喷射、或三倍喷射要么中止(abzusetzen)到一吸气行程(Ζ0Τ之前360°至1 80°的曲轴角)中要么中止到一压缩行程(Ζ0Τ之前180°至0°的曲轴角)中。
[0005]也可行的是，将两倍喷射或三倍喷射划分到所述吸气行程和所述压缩行程中，或者说在三倍喷射的情况下利用两个喷射在所述压缩行程中执行。
[0006]如果所述内燃机以如下方式设计，使得所述喷射阀具有一中心的安装位置，则还可行的是，额外地将一短的喷射靠近所述点火时间点中止。
[0007]还可行的是，额外地将一个或两个预喷射分别在相关的周期中没有点火的情况下有时地利用低压或利用高压来中止到所述吸气行程中。
[0008]在一直接喷射的系统的情况下一冷启动对于所述系统具有高的要求。在汽油的情况下，在低温时是如下情况，将乙醇作为助燃剂掺入，根据乙醇份额的不同，从10°至20°C就已经得出了所述高的要求。背景是，由于在相对于热的马达的低温的情况下不好的混合物处理，需要喷射明显更多量的燃料。该更多量可以例如经由高压泵的超尺寸设计和/或经由燃料轨的超尺寸设计来实现。此外可行的是，为了改进所述混合物处理和/或为了将所需的燃料量存入到所述燃料轨中，首先要建立一过高的系统压力，其之后随着喷射的开始而被拆除，直到所述高压泵再次覆盖了所述马达的量需求。这种压力建立当然导致了启动时间的延长，这在最坏的情况下会导致所述内燃机的启动对于驾驶员而言会被不舒适地感觉到。
[0009]从DE 10 2004 046 628 Al中公开了一种用于在低压下启动内燃机的方法，其中，检测所述燃料压力并且与一阈值进行比较。如果所述燃料压力位于该阈值以下，则规定，将所述燃料喷射划分成大量的喷射脉冲。[0010]针对在具有高的乙醇含量的燃料中的应用，这种方法是不足够的。在这种特殊燃料、例如E85的情况下，可以例如使用一附加的冷启动阀，这是耗费的并且昂贵的。如果将ElOO用作燃料，则针对在温度>5°C的情况下的启动还得不到技术解决方案。
【发明内容】
[0011]与此相反，具有独立权利要求的特征的本发明具有如下优点，即使在低温下使用具有高的乙醇含量的燃料的情况下也能够可靠地实现内燃机的启动能力。由此例如能够将所应用的高压泵设计到一更小的最大输送量上。
[0012]根据本发明已认识到，特别有利的是，在启动时，尤其在高压启动时，待喷射的燃料量划分成两个阶段进行喷射，即到所述吸气行程中以及到所述压缩行程中。根据本发明还确认，所述喷射的一个或两个有利地作为多倍喷射进行。多倍喷射由大量的小的部分喷射组成，其中，所述部分喷射的数量可以从3至20进行选择。
[0013]在燃料空气混合物的第一次点火之前，将燃料利用一第一喷射在一吸气行程期间直接喷射到所述燃烧室中，并且利用一第二多倍喷射在一压缩行程期间直接喷射到所述燃烧室中。在此情况下针对所述混合处理特别有利的是，所述第一喷射实施成一第一多倍喷射。有利地，第一多倍喷射、第二多倍喷射以及尤其第一次点火在此情况下处于一个周期中，也就是说所述的压缩行程直接跟随所述的吸气行程并且所述点火在ZOT的区域中进行，该区域联接在所述的压缩行程上。“在一个周期中”意味着，在一方面所述第一喷射和所述第二多倍喷射以及另一方面所述点火之间不存在排气行程。
[0014]此外，不是强制性地要求，所述第二多倍喷射完全处于所述压缩行程中。仅需要所述第二多倍喷射在所述压缩行程中开始。这样绝对可行的是，所述第二多倍喷射超过ZOT延伸并且在跟随所述压缩行程的做功行程中才持续(andauert)。
[0015]特别有利的还有，所述第二多倍喷射的最后的部分喷射靠近尤其是所述第一次点火的时间点，也就是说以几个曲轴角度数(例如小于10°与其分开)，因为一方面通过燃烧室中由于压缩而提高的温度改进了所述混合处理，且此外在所述点火时间点形成一靠近火花塞的浓厚的电荷层。由此改进了内燃机的启动能力。
[0016]同样可行的是，所述多倍喷射的持续时间与所述点火时间点在时间上重叠，也就是说，在所述点火过程期间被喷射，这同样对于内燃机的启动能力产生积极的影响。
[0017]其它优点由下得出，在所述燃料空气混合物点火时所需的燃料量经由多个周期进行喷射，尤其在如下的周期中将燃料利用一第一预喷射进行喷射，该周期紧挨所述第一多倍喷射之前，尤其在所述吸气行程期间。所述第一预喷射可以例如是一高压喷射，其中，首先建立一高压，例如在一机械地由内燃机驱动的高压泵的情况下随着所述马达的开动的情况下。
[0018]通过这种预喷射得出了尤其如下优点，即由此使得燃料量在多个周期、即工作循环期间被带入，所述燃料系统关于输送量和轨容积方面的设计得以简化。
[0019]根据本发明已认识到，这种预喷射减小了需利用所述多倍喷射进行喷射的燃料量，由此使得内燃机可靠地启动，尽管所述燃料空气混合物在一随后的排气行程中未燃烧地从所述燃烧室中排出。利用所述预喷射所喷射的燃料引起活塞和缸壁的润湿。此外，根据燃烧室的几何结构的不同，未燃烧的燃料空气混合物不完全地排出，并且可以在随后的吸气行程中导致未燃烧的燃料空气混合物的一部分从所述吸气管路或者说所述排气管路中返回抽吸。
[0020]如果利用所述预喷射所喷射的燃料量如此选择，使得在所述缸中形成一饱和的壁膜，则需利用所述多倍喷射进行喷射的燃料量以形成壁膜所需的份额被减小。
[0021]通过利用所述第一预喷射来喷射燃料而形成的燃料空气混合物在此情况下不被点火，而是在其它的燃料利用所述第一或者说第二多倍喷射进行喷射之后才点火。
[0022]在还可行的是，将燃料量也经由一第三周期分布地喷射，其方式为，在紧挨所述第一预喷射之前的周期中，将燃料利用一第二预喷射进行喷射，并且在该周期中所述燃料空气混合物不被点火。所述燃料空气混合物之后在再下一个周期中，即利用联接在所述第二多倍喷射上的点火才被点火。所述第二预喷射可以例如在一吸气行程期间执行。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]示例性的实施方式在附图中描绘。详细地示出:
图1:示意性示出了一高压喷射系统；
图2:示意性示出了喷射时间点或者说点火时间点。
【具体实施方式】
[0024]图1示出了一喷射系统。燃料利用一电子燃料泵10从一燃料罐20中经由一燃料过滤器30、一低压缓冲器40和一流量控制阀50向一高压泵输送。电子燃料泵10、过滤器30、低压缓冲器40和流量控制阀50形成所述喷射系统的低压侧。所述电子燃料泵产生几个Bar的压力，所述低压缓冲器40缓冲一燃料管道中的压力脉动，在该燃料管道中输送燃料，并且所述流量控制阀50由一控制装置和/或调节装置70以如下方式进行操控，使得其配量出所希望的或者说所需要的燃料量。所述高压泵60将燃料经由一止回阀80向一燃料轨90输送。所述高压泵60在此情况下产生直至几个IOOBar的压力。在所述高压轨90中的压力由一轨压传感器100来检测，并且返回传送到所述控制设备和/或调节设备70上。该控制设备和/或调节设备根据所获知的压力相应地操控所述流量控制阀50，用以如此地调节出所希望的压力。出于安全原因，设置一限压阀110，用以限定所述高压轨中的压力。
[0025]燃料从所述高压轨90中经由高压喷射阀120a、120b、120c和120d喷射到图1中未示出的燃烧室中，所述高压喷射阀同样由所述控制装置和/或调节装置70操控。在一周期/工作循环中所述缸中的每一个缸以已知的方式经过四个行程:吸气行程、压缩行程或者说压缩行程(Verdichtungs- bzw.Kompressionstakt)、做功行程和排气行程。所产生的机械功被传递到一曲轴和一凸轮轴上，其可驱动所述高压泵60。但也可以考虑，所述高压泵60通过一电的机器来拖曳。
[0026]在图2中示出了根据本发明的用于启动一具有按照图1的喷射系统的内燃机的喷射时间点和点火时间点。从排气行程到吸气行程的过渡如通常那样被称作LWOT(负荷交变上止点)，从压缩行程到做功行程的过渡被称作ZOT (点火上止点)。所述吸气行程在图2中利用字母“N”表示，所述压缩行程利用“K”表示，所述做功行程利用“A”表示并且所述排气行程利用“U”表示。
[0027]图2a示出了在根据本发明的方法的第一实施方式情况下的喷射时间点，在该情况下，不实施预喷射。在联接到LWOT上的吸气行程中将燃料利用第一多倍喷射进行喷射。如果所述喷射开始的角度位置，如通常作为ZOT之前的曲轴角度数(Grandkurbelwellenwinkel)来说明，贝U在ZOT之前的LWOT具有360°的角度位置,ZOT相应地具有0°的角度位置。在根据本发明的实施方式的情况下，在所述吸气行程中所述第一多倍喷射Ml的喷射开始有利地位于ZOT之前320°至200°的范围中，理想地位于ZOT之前的240°。所述第一多倍喷射Ml的部分喷射的数量位于3至20的范围中，理想地为6。在所述第一多倍喷射的单个的部分喷射之间分别具有一从I晕秒至50晕秒、理想地2晕秒的停顿时间。每个部分喷射所喷入的燃料量位于从I毫克至50毫克的范围中，理想地为10毫克。但代替一第一多倍喷射，附图标记Ml也可以表示一单倍的第一喷射，或者也可以表示一双倍喷射。
[0028]所述值例如是一直接喷射的内燃机，其具有在_30°C和纯汽油作为燃料的情况下用于启动的1.4升的工作容积。在其它的内燃机的情况下，可以得出其它的有利的参数。
[0029]在图2a的实施例中，在所述压缩行程中还中止一第二多倍喷射M2。所述第二多倍喷射M2的参数可以类似于所述第一多倍喷射Ml的值进行选择，其中，当然必须选择所述喷射开始的一其它的角度位置。其有利地在ZOT之前90°。在ZOT前一点点，在所述压缩行程中利用所述燃料空气混合物的点火Z来点火。如已提到，也可以使所述第二多倍喷射如此设置，使得其延伸直至超过Ζ0Τ，即所述喷射结束位于所述压缩行程之后的做功行程中。尤其也可以使所述点火Z的角度位置位于所述第二多倍喷射M2的喷射开始和喷射结束的角度位置之间。
[0030]可行的是，所述内燃机借助于一电的机器被拖曳直至所述第一点火Z，并且利用所述第一点火Z成功地启动，其中，可以以常见的方式执行其它的启动过程。但也可行的是，所描述的方法实施成直接启动方法，即实施通过一电的机器的拖曳。可行的是，所述多倍喷射仅在一多缸内燃机的唯—个缸中使用，并且在所有其余的缸中以常见的方式喷射燃料，但也可行的是，所描述的具有多倍喷射Ml和M2的策略在所述缸中的唯一一个缸或所有的缸中使用。在其中执行所述多被喷射和所述内燃机的其它启动的阶段在图2中被称作“预喷射和多倍喷射”。
[0031]图2b示出了本发明的第二实施方式。在此情况下，将燃料利用一第一预喷射VI，优选一高压预喷射喷入到所述做功行程N中。所述第一预喷射Vl优选位于所述吸气行程N的第一半部分中。所述缸这时经过所述第一预喷射V1、压缩行程K、做功行程A和排气行程U的周期的其它过程，其中，在该周期中不点火。在超过所述LWOT之后，所述缸进入下一周期，其中，类似于图2a中所示的实施例，在所述吸气行程N中实施一第一多倍喷射M1，并且在所述压缩行程K中实施一第二多倍喷射M2，以及在所述压缩行程K中被点火。
[0032]如果所述第一预喷射Vl被实施成高压喷射，则在一在图2中利用“压力建立”所表示的在所述第一预喷射Vl之前的阶段中在所述燃料轨90中利用所述高压泵60建立一闻压。
[0033]如在图2中可行的是，所述内燃机借助于一电的机器被拖曳直至所述第一点火Z，并且利用所述第一点火Z成功地启动，其中，可以以常见的方式执行其它的启动过程。但也可以的是，所描述的方法实施成直接启动方法，即实施通过一电的机器的拖曳。在该情况下为了建立所述燃料轨90中的高压，必需通过一电的机器来驱动所述高压泵60。[0034]可行的是，所述多倍喷射仅在一多缸内燃机的唯一一个缸中使用，并且在所有其余的缸中以常见的方式喷射燃料，但也可行的是，所描述的具有多倍喷射Ml和M2的策略在所述缸中的唯--个缸或所有的缸中使用。
[0035]图2c示出了具有两个预喷射的本发明的第三实施方式，所述两个预喷射优选实施成高压预喷射。在一做功行程N中首先将一第二预喷射V2类似于在图2b的实施例中的第一预喷射Vl中止。所述内燃机这时类似于图2b中的实施例经过压缩行程K、做功行程A和排气行程U，用以利用随后的LWOT进入到下一周期的吸气行程N中。在该吸气行程中现在类似于图2b中止一第一预喷射VI。在该周期中也不被点火，而是在接下来的周期中才被点火。在该接下来的周期中，如在图2a和图2b中所示的实施方式中在所述吸气行程N中中止一第一多倍喷射Ml，并且在所述压缩行程K中中止一第二多倍喷射M2，之后才利用一点火Z进行点火。
[0036]如果所述第一 预喷射Vl被实施成高压喷射，则在一在图2中利用“压力建立”所表示的在所述第一预喷射V2之前的阶段中在所述燃料轨90中利用所述高压泵60建立一闻压。
[0037]如在图2中可以的是，所述内燃机借助于一电的机器被拖曳直至所述第一点火Z，并且利用所述第一点火Z成功地启动，其中，可以以常见的方式执行其它的启动过程。但也可以的是，所描述的方法实施成直接启动方法，即不实施通过一电的机器的拖曳。在该情况下为了建立所述燃料轨90中的高压，必需通过一电的机器来驱动所述高压泵60。
[0038]可行的是，所述多倍喷射仅在一多缸内燃机的唯一一个缸中使用，并且在所有其余的缸中以常见的方式喷射燃料，但也可行的是，所描述的具有预喷射V2和Vl以及多倍喷射Ml和M2的策略在所述缸中的唯——个缸或所有的缸中使用。
【权利要求】
1.用于启动内燃机的方法，其中，在燃料空气混合物的第一次点火之前将燃料利用一多倍喷射直接喷射到燃烧室中，其特征在于，利用一第一喷射在一吸气行程期间直接喷射到所述燃烧室中，并且利用一第二多倍喷射在一压缩行程期间直接喷射到所述燃烧室中。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一喷射实施成一第一多倍喷射。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，第一多倍喷射、第二多倍喷射和点火位于一个周期中。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二多倍喷射的最后的部分喷射靠近所述点火的时间点。
5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在紧挨所述第一多倍喷射之前的周期中，将燃料利用一第一预喷射进行喷射，并且在该周期中所述燃料空气混合物不被点火。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预喷射在一吸气行程期间执行。
7.按照权利要求6或6所述的方法，其特征在于，在紧挨所述第一预喷射之前的周期中，将燃料利用一第二预喷射进行喷射，并且在该周期中所述燃料空气混合物不被点火。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二预喷射在一吸气行程期间执行。
9.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一多倍喷射和/或所述第二多倍喷射由最少3个且最多20个部分喷射组成。
10.计算机程序，其特征在于，以如下方式构造，即执行按照权利要求1至9的方法的所有步骤。
11.用于内燃机的控制装置和/或调节装置的电存储介质，其特征在于，在其上存储一用于应用在权利要求1至9的方法中的计算机程序。
12.用于内燃机的控制装置和/或调节装置，其特征在于，其如此地编程，使得其能够执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法的所有步骤。
【文档编号】F02M45/02GK103946528SQ201280057676
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年11月12日 优先权日:2011年11月23日
【发明者】G.波滕, H-F.施瓦斯, P.申克 申请人:罗伯特·博世有限公司