运行内燃机的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行机动车辆的内燃机的方法，其中，燃料直接向内燃机的至少一个燃烧室内的至少一个喷射通过至少一个喷射装置执行，以及在燃烧室中的燃料和空气的混合物的点火通过点火装置执行，其中所述内燃机被选择性地在至少一个第一运行模式或至少一个第二运行模式中运行，所述第一运行模式具有内燃机的配属于所述燃烧室的至少一个换气阀的至少一个第一气门升程，所述第二运行模式具有换气阀的小于第一气门升程的至少一个第二气门升程。为了辅助在第二运行模式中混合物的充气运动，在点火之前执行燃料直接向燃烧室内的至少另一个喷射。
【专利说明】运行内燃机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于运行内燃机的方法。
【背景技术】
[0002]DE 10242226 Al公开了一种用于使用直喷在火花点火式内燃机的燃烧室形成可点燃的燃料-空气混合物的方法，其中，燃烧空气通过至少一个进气管道供应到燃烧室。燃料通过位于燃烧室的燃料喷射器喷射到燃烧室内。所形成的燃料-空气混合物通过位于燃烧室中的至少一个火花塞点火，其中燃料喷射以多个部分量发生。在此提出，在内燃机的均质运行期间，燃料喷射以该方式设计:第一部分量和第二部分量在进气冲程引入，以及第三部分量在压缩冲程引入，其中在第三部分量的喷射结束之后，形成的燃料-空气混合物的点火以在0°曲轴角和100°曲轴角之间的距离发生。
[0003]另外，在内燃机的分层充气运行期间提出，燃料喷射以该方式设计:第一、第二和第三部分量在内燃机的压缩冲程中被引入到燃烧室内，其中第二部分量的燃料喷射在一曲轴角结束，所述曲轴角处于在所形成的燃料-空气混合物的点火之前15°曲轴角和在所形成的燃料-空气混合物的点火之后4°曲轴角之间的范围内。
[0004]从DE 102004061142 Al已知一种用于控制内燃机的方法。该内燃机具有:用于切换换气阀的有效气门升程曲线的装置；由控制装置可控的节气门；和至少一个可控喷射元件，其中在切换气门升程曲线之前识别切换请求，以及在切换气门升程曲线之前预测地改变所述节气门的位置。在此提出，至少在由切换请求触发的节气门的位置被预测地校正之后，所需的额定转矩和实际转矩被连续确定，以及有效气门升程曲线的切换相对于切换请求被延迟，其中切换时间从实际转矩与额定转矩的偏差率确定。
[0005]已经表明，在具有配属于内燃机的燃烧室的至少一个换气阀(特别是进气阀)的相对较小的气门升程的、内燃机(特别是汽油发动机)的运行期间，与较大的气门升程相比在燃烧室中的燃料-空气混合物的充气运动方面会出现缺点。
【发明内容】
[0006]因此，本发明的目的是提供一种用于运行内燃机的方法，其中充气运动的缺点至少非常小或被避免。
[0007]该目的是通过具有权利要求1的特征的用于运行内燃机的方法来实现。在其余的权利要求中提出具有本发明的实用、不普通的改进方案的优势实施例。
[0008]在用于运行机动车辆的内燃机的方法中，燃料直接向内燃机的至少一个燃烧室内的至少一个喷射通过至少一个喷射装置执行。此外，在燃烧室中的燃料和空气的混合物的点火通过点火装置执行。
[0009]内燃机被选择性地在至少一个第一运行模式或至少一个第二运行模式中运行，所述第一运行模式具有内燃机的至少一个配属于所述燃烧室的换气阀的至少一个第一气门升程，所述第二运行模式具有小于第一气门升程的至少一个第二气门升程。换句话说，喷射和点火在这两种运行模式下执行，其中当换气阀打开和关闭时，换气阀在第一运行模式中执行第一气门升程，在第二运行模式中执行第二气门升程。第二气门升程小于第一气门升程。
[0010]相较于具有第一、较大的气门升程的第一运行模式，为了补偿在具有第二气门升程的第二运行模式中混合物的较小充气移动的缺陷，用于辅助第二运行模式中的充气移动，在点火之前执行燃料直接向燃烧室内的至少另一个喷射。由于该另一个喷射辅助了充气移动，第二运行模式中与第一运行模式相比的较慢燃烧也可以被避免，从而产生仅具有低燃料消耗和低CO2排放的内燃机的高效运行。因此根据本发明的方法，允许提供在所述第二运行模式下换气阀或致动换气阀的内燃机的至少一个凸轮轴的控制时间，这样由于非常低的充气循环工作导致非常低的燃料消耗。
[0011]所述另一个喷射优选地接近点火时间执行。这导致特别有利地辅助充气运动，以及因此，特别是在点火的时间点混合物的特别有利的湍流，由此导致非常高的燃烧稳定性。这有益于内燃机的高效运行。
[0012]为了提供非常良好的充气移动，以及进而对燃烧稳定性起非常好的有益影响的湍流，优选地提出，在至少一个第一喷射之后执行所述另一个喷射。
[0013]在另一个本发明的有利实施例中提出，至少在所述第二运行模式中执行多火花点火作为点火。从而实现特别高的燃烧稳定性，导致被例如设计为往复活塞式内燃机的内燃机的非常高效的运行。
[0014]在另一个有利的实施例中，在第二运行模式中，内燃机至少很大程度在均质运行中运转。在均质运行中，特别是相比于内燃机的可能的分层充气运行，该混合物是尤其均质的，从而使得实现了内燃机的特别高效的运行。
[0015]内燃机可以至少很大程度也在第一运行模式中在均质运行中运行。
[0016]燃料消耗以及进而内燃机的CO2排放量可保持在较低水平，特别是当所述内燃机在第二运行模式下的负荷调节是通过位于内燃机的进气管中的至少一个节气门和/或通过配属于所述内燃机的至少一个排气涡轮增压器的增压率和/或通过凸轮轴的相位调整(即，通过改变尤其设计为进气阀的换气阀的控制时间)进行时。
[0017]在另一个有利的实施例中，当表征内燃机的至少一个温度的至少一个值超过可预设的阈值时，所述内燃机在第二运行模式下运行。该阈值例如是50°C。可以以这种方式确保内燃机的高效的和低油耗的运行。
[0018]换气阀优选是进气阀，在其至少一个打开的位置中来自内燃机的进气管的空气可流进燃烧室。
[0019]由一个优选实施例的以下描述并参照附图得到本发明的进一步的优点、特征以及细节。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，上面在描述中提到的特征和特征的组合以及在下面的附图的描述和/或仅在附图中提及的特征和特征的组合不仅可以以特别指出的组合使用，也可以以其他组合使用或者单独使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]附图示出如下:
[0021]图1示出机动车辆的汽油发动机的特性图的示意图，所述特性图包括内燃机的具有内燃机的进气阀的大的气门升程的第一运行范围，以及具有进气阀的小的气门升程的第二运行范围，其中视图被用于描绘内燃机的气门升程策略；和
[0022]图2示出根据图1的特性图的另一个示意图，其中所述图示用于描述汽油发动机的负荷控制策略。
【具体实施方式】
[0023]图1示出图10，在其横坐标12上，根据方向箭头14上升地绘出汽油发动机的转速。在图10的纵坐标16上根据方向箭头18上升地绘出汽油发动机的负荷。在图10中描绘汽油发动机的特性图20，其用于示出运行汽油发动机的方法。
[0024]如从图1可明显看出，特性图20具有第一特性图范围22和第二特性图范围24。第一特性图范围22对应于汽油发动机的第一运行模式，其中汽油发动机以至少一个第一气门升程曲线运行。第一气门升程曲线带来汽油发动机的进气阀各自的第一气门升程。
[0025]第二特性图范围24对应于汽油发动机的第二运行模式，其中汽油发动机以至少一个第二气门升程曲线运行。第二气门升程曲线带来进气阀各自的第二气门升程。第二气门升程小于第一气门升程。
[0026]汽油发动机的进气阀例如经由至少一个凸轮轴操纵。这意味着凸轮轴和进气阀共同作用，使进气阀根据不同的运行模式进行各自的气门升程和相应的打开和关闭。
[0027]为了提供各种气门升程，凸轮轴例如包括:与第一气门升程相关的相应的第一凸轮，以及与第二气门升程相关的相应的第二凸轮。凸轮轴通过其凸轮与进气阀共同作用。
[0028]汽油发动机选择性地能在第一运行模式中(第一特性图范围22)或在所述第二运行模式中(第二特性图范围24)运行。在汽油发动机的所谓着火后运行中，在两个运行模式中，汽油发动机的燃料的各次喷射直接在汽油发动机的燃烧室中、特别是气缸中进行。为此，为每个燃烧室分配了至少一个喷射器，借助于所述喷射器把燃料直接喷射至相关的燃烧室中。
[0029]另外，为燃烧室分别分配了进气阀中的至少一个。当进气阀处于打开位置时，流经汽油发动机的进气管的空气可通过进气通道流入各个燃烧室并与直喷到燃烧室内的燃料混合。这将产生燃料-空气混合物，其被点燃并随后燃烧。
[0030]为了在燃烧室中点燃特定的燃料-空气混合物，为每个燃烧室分配了至少一个火花塞，能借助于火花塞产生点火火花。点火火花产生以及由此点燃燃料-空气混合物的时间点被称为点火点/点火正时。燃料直接喷入各燃烧室的时间点将称为喷射点/喷射正时。
[0031]当汽油发动机是在第二运行模式下运行时，进气阀的打开程度比在第一运行模式中小，因为进气阀进行较小的第二气门升程。换句话说，在第二运行模式中，进气阀打开比在第一运行模式更小的开口横截面，空气可通过所述开口横截面流入各燃烧室。如从图1中可以看出，在第二运行模式下，汽油发动机在可预设的负荷和/或转速下运行，而在相对较高的负荷和/或转速下设定第一运行模式。这意味着，汽油发动机在第二运行模式中在相对低的转速和/或负荷的下运行，而在第一运行模式下在相对较高的转速和/或负荷下运行。如果转速和/或负荷超过至少一个可预设的阈值，则从第二运行模式切换成第一运行模式，反之亦然。
[0032]在第二运行模式中，汽油发动机尽可能以均质运行，其中第二特性图范围24具有负荷和转速方面的滞后范围26。
[0033]在此为了补偿或避免与第一运行模式相比在第二运行模式中由于较小的第二气门升程燃料-空气混合物的较小的充气移动，为了辅助第二运行模式中的燃料-空气混合物的充气移动，接近点火时间进行燃料向燃烧室内的至少另一次喷射。因此，非常有利的充气运动或湍流得以实现，这导致燃料-空气混合物的燃烧的非常高的燃烧稳定性。所述至少一个凸轮轴的控制时间因此可以实现，这导致了由于非常低的充气循环工作表现出非常低的燃料消耗和因此的汽油发动机的非常低的CO2排放量。
[0034]在本情况中，第二特性图范围24具有一子范围28，在所述子范围中内燃机也基于负荷和/或转速运行，并且在所述子范围中燃料的所述至少另一个喷射直接在点火之前，特别是接近燃料-空气混合物的点火时间(接近点火)在各个燃烧室中进行。换句话说，执行所谓的点火喷射。该子范围28也有相关于负荷和转速的滞后范围29。
[0035]用于激活所述第二运行模式的其他可能的条件包括例如汽油发动机的温度、特别是其润滑剂和/或冷却剂的温度大于50°。此外，例如仅当用于升温汽油发动机的催化转化器的暖机过程以及汽油发动机的预热运转已结束时，切换为第二运行模式。怠速运转以及启动-停止运行也在具有较小的气门升程的第二运行模式下执行。
[0036]优选为汽油发动机分配了至少一个排气涡轮增压器，借助所述排气涡轮增压器可以向汽油发动机提供压缩(即，被增压的)空气。这将导致汽油发动机的特别高效的运行。
[0037]尤其参照图2可以看出，通过位于汽油发动机的进气管中的节气门或通过排气涡轮增压器的增压，在第一特性图范围22中(即在第一运行模式中)进行汽油发动机的负荷控制(即汽油发动机的负荷调节)。为了调节负荷，流入各个燃烧室的空气的量或质量被调難
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[0038]在具有第二较小的气门升程的第二特性图范围24中，负荷的调节在第二特性图范围24的子范围30中由节气门进行。在第二特性图范围24的子范围32中经由配属于进气阀的且称为进气凸轮轴的凸轮轴调整负荷。在第二特性图范围24的子范围34中通过增压范围中的废气旁通阀控制进行负荷调整(负荷控制)。废气旁通阀控制指的是排气涡轮增压器的旁路装置的称为废气旁通阀的阀元件的打开和关闭。旁路装置配属于排气涡轮增压器的涡轮机，并且包括旁路管道，汽油发动机的流经涡轮机的排气通过该旁路管道可以绕过涡轮机的涡轮机叶轮，从而不驱动所述涡轮机叶轮。
[0039]旁路管道可通过所述阀元件(废气旁通阀)在流体技术上被阻止和开放。如果在阀元件的关闭位置中旁通管道在流体技术上被阻止，则排气不能流过旁通管道。这意味着至少基本上所有的排气驱动涡轮机叶轮。旁通管道在阀元件中的至少一个打开位置中在流体技术上被开放，使得排气可以至少部分地绕过涡轮机叶轮，其中绕过涡轮机叶轮的排气不驱动涡轮机叶轮。通过阀元件的该打开和关闭(废气旁通阀控制)可以调节涡轮机的功率以及进而调节被供给到汽油发动机的压缩空气的压力(增压压力)，以及进而调节待被提供给汽油发动机的空气的量或质量。
【权利要求】
1.一种用于运行机动车辆的内燃机的方法，其中，燃料直接向内燃机的至少一个燃烧室内的至少一个喷射通过至少一个喷射装置执行，以及在燃烧室中的燃料和空气的混合物的点火通过点火装置执行，其中所述内燃机选择性地在至少一个第一运行模式或在至少一个第二运行模式中运行，所述第一运行模式具有内燃机的至少一个配属于所述燃烧室的换气阀的至少一个第一气门升程，所述第二运行模式具有换气阀的小于第一气门升程的至少一个第二气门升程，其特征在于，为了辅助在第二运行模式中混合物的充气运动，在点火之前执行燃料直接向燃烧室内的至少另一个喷射。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一个第一喷射之后执行所述另一个喷射。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第二运行模式下，执行多火花点火作为点火。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第二运行模式下，内燃机在均质运行中运行。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在第二运行模式中内燃机的负荷调整尤其选择性地和/或基于内燃机的转速-负荷点通过位于内燃机的进气管中的至少一个节气门和/或通过用于操纵换气阀的凸轮轴的相位调整和/或通过配属于内燃机的至少一个排气涡轮增压器的增压率执行。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当表征内燃机的至少一个温度的至少一个值超过能预设的阈值时，内燃机在第二运行模式下运行。
【文档编号】F02D41/30GK104204483SQ201380016744
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年3月28日
【发明者】R·克伦克, C·舍雷尔 申请人:戴姆勒股份公司