专利名称：方法、控制仪和具有用于设有直接起动功能的起停运行策略的气缸关闭模式的内燃机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的用于在自动停止之后控制内燃机的方法、一种具有按权利要求8的前序部分所述特征的用于内燃机的控制仪以及一种按权利要求10的前序部分所述的与此有关的具有自动的起停策略及气缸关闭的方案的内燃机。
背景技术：
在现有技术中知道，用起停策略来运行比如机动车的内燃机以节省燃料，对于起停策略来说比如在交通灯处停止时自动地停下内燃机并且随后在不使用起动机的情况下在所谓的直接起动中再次起动内燃机。如果具有这样的内燃机的机动车的驾驶员在停止之后又操纵加速踏板，那就自动地起动发动机并且更确切地说有利地在不使用启动机的情况下起动发动机。在这种情况下，在燃料的消耗方面的节省可以达到大约5%的NEFZ(新欧洲行驶循环)的数量级。这样的起停运行对于汽油直喷内燃机来说能够特别有利地得到实现， 如果在此可以比用启动机进行的起动更快并且噪声更少地实施直接起动。对于这样的在自动停止之后的直接起动来说，有必要的是，内燃机的曲轴处于有利的位置中。用于直接起动的气缸用空气-燃料-混合物来充填，如此设计所述空气-燃料-混合物的量，使得所述混合物的点燃仅仅可以自动地让内燃机起动。除了这样的起停运行方式之外，此外为了降低机动车的燃料消耗，知道使用一些能够实现部分的气缸关闭的发动机。对于具有至少四个气缸的内燃机来说，在此比如可以为部分负荷运行将两个气缸关闭，用于比如在城市交通中以较小的负荷将依然运行的其余的气缸的工作点置于更好的效率-水平上，以便进一步减少燃料的消耗和有害物质的排放。对于来自现有技术的内燃机来说，气缸关闭比如通过阻止燃料喷射到一部分气缸中这种方式来进行。此外，有一些系统，这些系统进行气缸的进气阀和出口阀的相位调节，以便尽可能少的空气通过关闭的气缸来流动。在现有技术中也了解一些用于进行气缸关闭的方法，对于这些方法来说，一部分气缸的进气阀和排气阀比如发动机的一个机座的气缸不再打开。在这种情况下，围在气缸中的空气量用作一种弹簧，由此关闭的气缸还可以在摩擦较少的情况下在这种部分负荷运行中一同运动。利用这样的用于对内燃机进行部分的气缸关闭的系统，可以节省处于6-8%NEFZ (或者说NEDC)的数量级中的燃料消耗。在DE 103 51 891 Al中公开了用于在内燃机的自动停止之后用这样的直接起动来重新起动内燃机的一种方法和一种控制仪，其中将特定的量的燃料喷射到吸气管中并且只要围在气缸的燃烧室中的燃料-空气-混合物还有点燃能力，那就为了重新起动内燃机而将其点燃。
发明内容
本发明的问题通过一种具有权利要求1所述特征的用于重新起动具有气缸关闭的方案的内燃机的方法并且通过一种按权利要求8所述的控制仪以及一种按权利要求10 所述的内燃机得到解决。本发明的有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。所述按本发明的用于重新起动具有多个能够部分地关闭的气缸的内燃机以及尤其具有汽油直喷结构的内燃机的方法能够在气缸关闭模式与全体模式(Vollzahl)之间来回切换并且以具有随后的直接起动功能的自动的起停策略来运行所述内燃机，其中在气缸关闭模式中所述内燃机的至少一个气缸关闭并且在全体模式中没有气缸关闭，并且其中所述方法的特征在于，在自动的停止之后参与随后的直接起动的气缸在此前的行驶运行中有针对性地无燃烧地在气缸关闭模式中运行。通过这种方式，按本发明有针对性地降低参与直接起动的气缸的气缸燃烧室温度，方法是在内燃机的此前的运行中特别地不给这些气缸点火，也就是说这些气缸在通过气缸关闭模式关闭的情况下运行。通过较低的温度来明显改进直接起动时的起动可靠性。更低的温度引起更高的气缸充气程度并且由此引起为直接起动所使用的气缸的更高的氧气含量。因为按本发明内燃机尤其具有汽油直喷结构的汽油机的参与直接起动的气缸在此前的行驶运行中在无燃烧也就是在未点火的情况下在气缸关闭模式中运行，所以这些气缸的燃烧室中的温度相对于点火的气缸的燃烧室中的温度得到了降低。由此提高了起动可靠性，参与直接起动的气缸的燃烧情况得到了改进，在此产生更大的起动力，并且燃料消耗以及有害物质排放相应地进一步得到降低。根据所述按本发明的方法的一种有利的设计方案，参与直接起动的气缸在此前的行驶运行中也就是在通过起停策略引起的自动的停止之前在没有喷射燃料的情况下运行。 在气缸关闭模式中未运行的气缸的喷射的禁止可以用比较简单的手段来实现。作为替代方案或者补充方案，用于按本发明的方法的气缸关闭也可以通过进气阀和/或排气阀的相位调节来进行。作为补充方案或者替代方案，气缸的关闭对于部分负荷运行来说可以在自动的停止之前并且在内燃机的随后的直接起动之前通过相应的气缸的各个进气阀和/或排气阀的完全的关闭来实施。这些替代方案中的每种替代方案都具有这样的优点，即在部分负荷运行中有意识的并且有针对性的气缸关闭用于实现一些气缸中的燃烧室温度的有利的降低，这些气缸用于快速的且噪声少的直接起动。因为在这些气缸中在此前的行驶运行中未进行燃烧，所以用比较简单的手段来有效地将燃烧室温度降低到较低的水平。直接起动时的起动可靠性由此明显得到改进。根据本发明的另一种有利的设计方案，在直接起动之前如此实施内燃机的曲轴的定位，从而将在此前的行驶运行中未点火或者说点燃的气缸用于自动的停止之后的直接起动。通过这种方式，尤其根据此前在气缸关闭模式中运行的气缸及其活塞的位置可以为内燃机的自动的停止之后的随后的直接起动产生曲轴的有利的位置。所述曲轴的与用于直接起动的气缸相对应的有利的位置仅仅通过这些气缸的点燃就进一步改进了起动可靠性。由此提高了在停止之后选择用于直接起动的气缸的可能性。根据所述按本发明的方法的一种与此有关的替代方案，在直接起动之前或者在自动的停止之后在发动机惯性运转时要么在发动机惯性运转中通过节气阀的触发、在发动机惯性运转时通过发电机转矩的改变、在发动机惯性运转中通过辅助机组的接通和切断以便使曲轴定位要么在发动机惯性运转之后或者说在直接起动之前不久通过启动机的使用以便使曲轴定位这些方式来进行曲轴的定位。利用这些按本发明为实施所述方法不仅可以单个地使用而且可以彼此组合地使用的措施，可以以比较简单的方式方法来为用所选择的此前未点火的气缸进行的直接起动实施所述曲轴的最佳可能的定位。所述用于直接起动的气缸的活塞比如可以有针对性地调节到工作冲程中或者调节到就在上死点之后不远处的位置中。根据所述按本发明的方法的另一种有利的设计方案，设置了内燃机的冷却系统， 该冷却系统适合用于与其余的气缸相比对在部分负荷运行中不再点火并且用于随后的直接起动的气缸进行更大程度的冷却，以便也在短暂的停止时在直接起动的时刻实现这些气缸的燃烧室温度的进一步的有针对性的降低。通过用于直接起动的气缸的有针对性的更大程度的冷却，来进一步降低其燃烧室温度，由此进一步提高气缸充气程度并且最佳地对这些单个的气缸的用于直接起动的燃烧过程进行优化。由此也在内燃机的直接起动时进一步改进起动可靠性，因为通过这个或者说这些气缸产生更高的排气力矩。根据所述按本发明的方法的另一种有利的设计方案，在此前的行驶运行中无燃烧地运行的气缸在自动的停止时没有直接处于点火顺序中这种情况中如此实施所述内燃机的曲轴的定位，使得在直接起动时仅仅沿向前方向在起动开始处于压缩冲程中的气缸没有点火。由此所述按本发明的方法可以遵从内燃机的事先确定的点火顺序并且仍然有利地在用于直接起动的气缸中有针对性地降低燃烧室温度。根据所述按本发明的方法的另一种有利的设计方案，在直接起动之前并且在通过起停策略进行的自动的停止之后如此进行曲轴的初始的旋转方向逆转，使得首先处于工作冲程中的气缸在停止之前在此前的行驶运行中没有点火。这提高了能够用于直接起动的并且由此在燃烧室温度方面有针对性地降低的气缸的选择可能性。所述方法的使用可能性由此对于较小数目的气缸(比如对于仅仅具有四个气缸的发动机来说)也能够改变。按本发明，尤其为了实施所描述的方法而设置了用于内燃机的控制仪，所述内燃机具有多个能够关闭的气缸并且在停止之后以具有随后的直接起动功能的自动的起停策略来运行，其中所述控制仪的特征在于，它具有一些机构，用于在停止之前在此前的行驶运行中无燃烧地也就是说未点火地在发动机关闭模式中运行参与直接起动的气缸。利用所述控制仪，对于既存的具有气缸关闭模式的内燃机来说可以有针对性地降低所述在自动的停止之后在不用启动机的情况下用于直接起动的气缸的燃烧室中的温度。通过气缸燃烧室中的温度的降低，来提高气缸充气程度并且由此提高气缸中的燃料-空气-混合物的氧气含量，这改进了用于直接起动的随后的燃烧过程。所述控制仪由此提高用于直接起动的起动可靠性。所述控制仪可以作为控制模块集成到比如机动车的既存的电子的发动机控制系统中。该控制仪也可以以计算机程序的形式保存在数据载体上并且以程序形式集成到内燃机的内燃机控制系统中。根据所述按本发明的控制仪的一种作为替代方案的设计方案，存在着用于对曲轴的位置进行检测的传感器，并且所述控制仪适合用于如此在直接起动之前实施曲轴的有针对性的定位，从而为直接起动仅仅使用在此前的行驶运行中未点火的气缸。利用曲轴位置的检测和重新定位，即使在此前的行驶运行中在气缸关闭模式中运行的气缸在发动机惯性运转之后不是处于最佳的位置中也可以在自动的停止之后在不用启动机的情况下进行可靠的起动。所述传感器检测曲轴的位置并且由此检测有待用于直接起动的气缸的相应的冲程并且如此调节曲轴，使得这些气缸处于对直接起动来说最佳的位置中。本发明同样涉及一种具有气缸关闭模式的内燃机，该内燃机适合于在自动的停止之后进行具有随后的直接起动功能的自动的起停运行，其中该内燃机的特征在于，它具有按本发明的控制仪，用于按照所描述的按本发明的方法来运行。为此，根据本发明的一种作为替代方案的设计方案，所述内燃机具有用于对发动机冷却系统进行控制的控制模块，该控制模块适合用于与其它气缸相比有针对性对在自动停止之后参与直接起动的气缸进行更大程度的冷却。通过该措施可以进一步降低有待用于直接起动的气缸中的燃烧室温度。 由此提高气缸的充气程度并且改进点火及燃烧情况，由此即使在否则不利的起动状况中也可以在不动用单独的启动机的情况下进行直接起动。
下面参照附图更多地对本发明的一种实施例进行详细描述。在唯一的附图中示意性地示出了具有四个气缸的内燃机，该内燃机按照按本发明的方法的一种实施例来运行。
具体实施例方式根据本发明的示意性地在附图中示出的实施例，在此涉及一种具有四个气缸的内燃机10。该内燃机10设有气缸关闭模式，通过该气缸关闭模式可以在部分负荷运行中关闭所述内燃机的至少一个气缸3。在附图中示出了能够关闭的具有加阴影线的活塞8的气缸 3，而所述内燃机10的不能关闭的气缸2则没有阴影线。此外，按这种实施例的内燃机10 具有控制仪1，该控制仪1可以作为电子的发动机控制系统来实现。利用该控制仪1，所述发动机可以以所谓的自动的起停策略来运行。对于所述自动的起停策略来说在机动车比如在交通灯处停下时自动地停止所述内燃机并且随后在驾驶员比如操纵加速踏板时又以直接起动的形式将其起动。在自动的停止并且内燃机10停住之后进行直接起动时，在使用气缸中的至少一部分气缸以及围在其中的有针对性的点燃的燃料-空气-混合物的条件下在不使用机动车的启动机的情况下起动所述内燃机10。所述直接起动的特征在于比较快的且噪声少的起动。根据本发明用来运行内燃机10的起停策略就像部分负荷运行中的气缸关闭一样具有尤其在城市交通中并非微不足道地节省燃料并且减少有害物质排放的优点。按照本发明，所述内燃机10用一种特殊的用于借助于直接起动来进行重新起动的方法在考虑到内燃机10的气缸关闭的情况下来运行。在由于通过所述控制仪1控制的起停策略而自动停止之后，为随后的直接起动仅仅使用在内燃机10以及由此机动车的此前的行驶运行中未燃烧也就是未点火地在气缸关闭模式中运行的气缸。为此，所述控制仪1 得到哪些气缸2、3在行驶运行中点火并且仅仅在未点燃的情况下一同运动的信息。通过将在此前的行驶运行中未参与的气缸3用于直接起动这种方式，来降低这些气缸3中的燃烧室温度，这样做的优点是，可以获得有待用于直接起动的气缸3的更好的用燃料-空气-混合物来填充的充气程度并且由此即使在不利的条件下也保证可靠的直接起动。对于气缸 3的在行驶运行中(部分负荷运行中)的气缸关闭来说，根据本发明一方面可以切断或者阻止朝该气缸中的喷射。此外为进行气缸关闭，进气阀及排气阀也可以设有用于进行相位调节的机构。或者不过所述进气阀和/或排气阀完全关闭，用于关闭单个的气缸3。用于气缸关闭的前提是如在附图中示出的情况一样存在着至少四个气缸2、3。当然也可以将多气缸的发动机并且尤其具有六个、八个或者十二个气缸的发动机用于实施所述按本发明的方法。这里通过气缸关闭与起停运行之间的按本发明的协同作用甚至获得特殊的优点以及还更大的节省潜力。此外，对于在附图中示出的实施例来说，从曲轴4的方面设置了一个调节机构12， 利用该调节机构12可以有针对性地调节内燃机10中的曲轴的位置并且由此调节气缸2、3 的位置。同样设置了用于对曲轴4的曲轴位置进行检测的传感器9，以便所述控制仪1得到必要的信息，用于确定哪个此前在行驶运行中未点火的气缸3可以在自动的停止之后用于直接起动。而后，在这个气缸3或者这些气缸3中通过所述控制仪1来促成这一点，即燃料通过喷射器6喷射到燃烧室中并且通过点火器7给气缸点火，用于驱动曲轴4并且由此起动内燃机车10，而为此不必使用外部的启动机。如示意性地在附图的实施例中示出的一样，可以用调节机构12来使曲轴4为此前未点火的气缸3的有利的位置而定位以进行直接起动。作为替代方案或者补充方案，所述曲轴4的位置的有针对性的调节也可以在自动的停止之后在发动机惯性运转中通过内燃机10的节气阀的触发来进行。其它的用于使曲轴4 定位的方案是在发动机惯性运转时改变发电机转矩、接通并且/或者切断其它的辅助机组比如机动车的空调或者类似装置以便在惯性运转中进行定定位以及在发动机惯性运转之后或者说在按本发明的直接起动之前不久使用内燃机10的启动机以便使曲轴4定位。在曲轴4定位时，优选通过所述调节机构12及控制仪1来如此调节曲轴4的位置， 使得有待用于直接起动的并且此前未点火的气缸3或者说其活塞8处于有利的位置中。为此将气缸3比如定位在工作冲程中，该气缸3可以有效地并且以最大的起动转矩用于随后的直接起动。也可以在起动开始之前不久以初始的旋转方向逆转用所述调节机构12使曲轴4定位，用于达到用于直接起动的气缸3的最有利的位置。此外，对于在附图中示出的实施例来说设置了用于对气缸2、3进行冷却的冷却系统5，该冷却系统5在这里示意性地用进流管路和回流管路来表示。该冷却系统5与所述控制仪1以及处于其中的特殊的用于控制该冷却系统5的控制模块11相耦合。按本发明如此对该冷却系统5以及相应的控制模块11进行调整，使得有待用于随后的直接起动的此前在行驶运行中未点火的气缸3可以比内燃机10中的其它气缸2得到更大程度的冷却。 由此实现燃烧室温度的进一步的有意识的降低，从而可以用燃料-空气-混合物对该气缸 3进行更好的充气并且由此可以通过所谓的直接起动也在通常对此紧急的状况中以及在发动机惯性运转位置中可靠地起动所述内燃机10。
权利要求
1.用于重新起动具有多个能够部分关闭的气缸(2、3)的内燃机(10)尤其用于机动车的具有汽油直喷结构的内燃机的方法，其中能够在气缸关闭模式与全体模式之间转换，其中在所述气缸关闭模式中所述内燃机(10)的至少一个气缸(3)关闭，并且其中所述内燃机 (10)能够以具有随后的直接起动功能的自动的起停策略来运行，其特征在于，在停止之后参与随后的直接起动的气缸(3)在此前的行驶运行中无燃烧地在所述内燃机(10)的气缸关闭模式中运行。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，参与直接起动的气缸(3)在此前的行驶运行中无喷射地运行。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中在直接起动之前如此实施曲轴(4)的定位，从而将在此前的行驶运行中未点火的气缸(3)用于直接起动。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，所述曲轴(4)的定位要么在发动机惯性运转中通过节气阀的触发、在发动机惯性运转时通过发电机转矩的改变、在发动机惯性运转中通过用于进行定位的辅助机组的接通和切断要么在发动机惯性运转之后或者在直接起动之前不久通过用于使曲轴定位(4)的启动机的使用来实施。
5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，设置了内燃机(10)的冷却系统 (5)，该冷却系统适合对在部分负荷运行中不再点火的并且用于直接起动的气缸(3)进行更大程度的冷却，以便在直接起动的时刻实现所述气缸(3)的燃烧室温度的预先定义的降低幅度。
6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当无燃烧地运行的气缸在停止时没有直接处于点火顺序中时，如此进行所述曲轴(4)的定位，使得在直接起动时仅仅沿向前方向在起动开始处于压缩冲程中的气缸(3)没有点火。
7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在直接起动之前进行所述曲轴 (4)的初始的旋转方向逆转，以便所述内燃机(10)的首先处于工作冲程中的气缸(3)在停止之前的行驶运行中没有点火。
8.控制仪(1)，用于具有多个能够部分地关闭的气缸(2、3)的内燃机(10)尤其用于具有汽油直喷结构的机动车的内燃机(10)，该内燃机在自动的停止之后以具有随后的直接起动功能的自动的起停策略来运行，其特征在于，该控制仪(1)具有机构，所述机构适合用于在此前的行驶运行中在停止之前无点火地运行参与直接起动的气缸(3)。
9.按权利要求8所述的控制仪(1)，其特征在于，存在着用于对所述内燃机(10)的曲轴 (8)的位置进行检测的传感器(9)，并且所述控制仪适合用于在直接起动之前如此执行所述曲轴(4)的有针对性的定位，从而为直接起动仅仅使用在此前的行驶运行中未点火的气缸 (3)。
10.尤其用于具有汽油直喷结构的机动车的内燃机(10)，具有多个能够部分地关闭的气缸(2、3)，该内燃机适合用于在自动的停止之后以具有随后的直接起动功能的自动的起停策略来运行，其特征在于，该内燃机(10)具有按权利要求8或9所述的控制仪，用于尤其根据按权利要求1到7中一项或多项所述的方法来运行。
11.按权利要求10所述的内燃机(10)，其特征在于，该内燃机具有用于对发动机冷却系统进行控制的控制模块(11)，并且用所述控制模块(11)在行驶运行之后在自动的停止之后参与直接起动的气缸(3)能够有针对性地得到强化的冷却。
全文摘要
提出一种用于借助于直接起动并且用气缸关闭模式来重新起动内燃机(10)的方法、一种控制仪(1)以及一种这样的内燃机(10)，其中可以在气缸关闭模式与全体模式之间转换，其中在所述气缸关闭模式中所述内燃机(10)的至少一个气缸(3)关闭，并且其中所述内燃机(10)可以以具有随后的直接起动功能的自动的起停策略来运行，其中所述方法的特征在于，在自动停止之后参与随后的直接起动的气缸(3)在此前的行驶运行中无燃烧地在气缸关闭模式中运行。
文档编号F02N19/00GK102575601SQ201080046405
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年10月14日
发明者K.里斯-米勒, U.西贝尔 申请人:罗伯特·博世有限公司