內燃機的操作方法

2023-06-01 06:34:11 1

專利名稱：內燃機的操作方法
技術領域：
本發明涉及一種如權利要求1前序部分所述類型的內燃機操作方法。
背景技術：
DE 10 2005 046 955 B3公開了ー種在設有多個氣缸的內燃機中識彆氣缸燃燒室失火的方法，這種方法是根據內燃機的至少ー個工作參數識別其中一氣缸的失火。此外還為屬於已被識別到失火的氣缸的火花塞燃燒持續時間的波動測定量度標準。再進ー步為屬於其它氣缸的其它火花塞的火花燃燒持續時間的波動測定量度標準。接著再根據這些量度標準為該失火測定源於內燃機點火系統的故障原因。

發明內容
本發明的目的是提供ー種操作內燃機的方法，該方法有助於實現極高的駕乘舒適度，且能使內燃機保持極低的燃料消耗。本發明用以達成上述目的的解決方案為ー種具有權利要求1所述特徵的內燃機操作方法。本發明的有益技術方案及合理的創造性改進方案請參閱其餘的權利要求。在這種設有多個燃燒室的內燃機的操作方法中，藉助檢測裝置檢測其中至少ー個燃燒室的實際工作性能與目標工作性能之間的偏差。根據本發明，實施至少ー項措施以補償該偏差，所述措施僅對具有該偏差的燃燒室中的燃燒產生影響。換言之，僅針對具體燃燒室實施相應措施，從而僅使得實際具有偏差的一個或多個燃燒室中的偏差得到補償。在內燃機其餘的燃燒室中不實施任何措施或者至少不實施某項措施。通過這種方式可對燃燒室中的偏差進行單獨補償，其它燃燒室在燃料消耗方面繼續保持最佳運行。由於這種偏差會對內燃機的駕乘舒適度、尤其是對於設有該內燃機的汽車——特別是載客汽車——的乘客而言的乘坐舒適度產生不良影響，因此，所述方法一方面有助於內燃機實現極高的駕乘舒適度，另ー方面能讓不具有偏差的燃燒室高效運行，從而使內燃機整體實現高效運行，進而達到降低燃料消耗和CO2排放的目的。當內燃機例如在空燃比(過量空氣係數)A大於I的情況下以過量空氣運行時，尤其是在該內燃機實施為奧託發動機(Ottomotor)的情況下，極有可能發生實際工作性能有別於目標工作性能的情況。這種偏差例如是一個或多個燃燒室失火、內燃機運行過於不平穩、燃燒室中出現非期望的壓カ或壓カ分布和/或用於在燃燒室或例如實施為內燃機氣缸的相應燃燒室中點燃混合物的點火火花的燃燒持續時間不符合要求。內燃機的預熱階段也是如此，在此階段中很有可能出現上述偏差。當偏差僅出現在其中一個或其中一部分燃燒室而其餘燃燒室不具有偏差也不出現這類異常時，本發明的方法並非對所有燃燒室都實施相應的偏差補償措施(這會對燃料消耗產生不良影響)，而是僅對相關的燃燒室實施偏差補償措施。這種偏差補償措施例如是有待實施或者已實施過的措施，該措施會對有待送入具有偏差的燃燒室的燃料量的送入——特別是直接噴入——產生影響。舉例而言，可以通過對有待送入具有偏差的燃燒室的燃料量進行調節來補償偏差。舉例而言，如果內燃機工作時將一定量的燃料送入其中一燃燒室一特別是氣缸一隨後又檢測到該氣缸的實際エ作性能有別於目標工作性能，則在檢測到偏差後至少暫時改變有待送入一特別是直接噴入一該燃燒室的燃料量，使其不同於檢測到偏差之前的量。如此ー來，這個氣缸在檢測到偏差之前是以過量空氣(X >1)工作，檢測到偏差之後則是以比這小的空燃比(特定而言為化學計量空燃比)進行工作。實際工作性能與目標工作性能之間不存在偏差的其餘燃燒室可繼續以過量空氣和很高的空燃比運行，以便使內燃機保持極低的燃料消耗。也可以通過對有待送入一特別是直接噴入——具有偏差的燃燒室的燃料量的送入時間點進行調節一特別是移調一來補償偏差。舉例而言，如果在內燃機的曲軸到達某個旋轉位置時將燃料噴入其中一個燃燒室而檢測裝置檢測到偏差，則在檢測到偏差之後在不同於檢測到偏差之前用以噴入燃料的旋轉位置的ー個曲軸旋轉位置一即噴射時間點一將燃料噴入燃燒室。這樣就能補償該燃燒室內的偏差並且使內燃機保持極高的駕乘舒適度，其餘燃燒室則尤其是在燃料消耗方面保持最佳運行，這能使內燃機實現極低的燃料消耗和較低的CO2排放。也可以通過對具有偏差的燃燒室的點火時間點(即點燃該燃燒室內的混合物的時間點)進行調節一特別是移調一來補償偏差。如果以強制點火方式點燃混合物，則點火時間點就是指藉助點火裝置強制點燃混合物的時間點或曲軸旋轉位置。如果以自動點火方式點燃混合物，則混合物著火的點火時間點(即曲軸旋轉位置)就與燃料被送入一特別是直接噴入一燃燒室的時間點或旋轉位置有夫。如果所檢測的偏差是用以點燃混合物的實際點火火花燃燒持續時間與目標點火火花燃燒持續時間之間的偏差，則可以通過將檢測到的實際點火火花燃燒持續時間與不具有偏差的其它燃燒室的點火火花燃燒持續時間進行比較，來推斷混合物被點燃時是燃料過量還是燃料不足。據此可針對該具有偏差的燃燒室實施明確的措施或作出明確調整，例如以接近點火的方式(ziindungsnahe)移調燃料的噴射時間點或者以接近點火的方式調整噴射量。下面參照附圖藉助兩個優選實施例對本發明的優點、特徵和技術細節作進ー步說明。在本發明範圍內，前述的特徵和特徵組合以及下文將在附圖描述中提及和/或附圖中単獨示出的特徵和特徵組合既可以本申請所給出的方式進行組合，也可按其它方式組合應用或單獨應用。


附圖中:圖1為設有四個氣缸的內燃機的原理圖，將燃料直接噴入氣缸以形成空氣/燃料混合物，而後點燃該空氣/燃料混合物；圖2為圖1所不內燃機的另一原理圖,其中，相對於圖1僅移調其中一個氣缸的用於將燃料噴入該氣缸的噴射時間點；及圖3為圖1所不內燃機的原理圖,其中，相對於圖1僅移調其中一個氣缸的用於點燃空氣/燃料混合物的點火時間點。
具體實施例方式圖1所示為設有第一氣缸12、第二氣缸14、第三氣缸16和第四氣缸18的內燃機
10。內燃機10工作時曲軸旋轉，該曲軸通過相應的連杆與多個活塞連接，這些活塞分別以可進行平移運動的方式容置在相應的氣缸12、14、16和18中。在此過程中，曲軸可將活塞在氣缸12、14、16和18中的平移運動轉化為曲軸的旋轉運動。如果內燃機10實施為往復式內燃機，則當曲軸在該內燃機工作過程中旋轉時，其具有多個被稱為曲軸轉角([° KW])的旋轉位置。這些曲軸轉角標示在圖1中的各分布箭頭20上。達到一定的曲軸轉角22吋，一定量24的燃料被直接噴入相應的氣缸12、14、16和18。將燃料噴入氣缸後會形成空氣/燃料混合物，該空氣/燃料混合物在達到曲軸轉角30時被點燃。曲軸轉角30又稱點火時間點。達到另一曲軸轉角32時，又有一定量34的燃料被噴入氣缸，這就是燃料的後噴射。在噴射和點火期間，相應的活塞在各自的氣缸12、14、16和18中朝上止點方向運動，活塞先到達休止位置，隨後朝下止點方向運動。當曲軸處於旋轉位置36時,活塞到達上止點,這個旋轉位置被稱為點火上止點(Z0T)。內燃機10例如以所謂的稀燃模式進行工作。採用的例如是分層充氣模式。在此情況下，氣缸12、14、16和18中存在ー個層，該層不具有燃料或者僅具有極少量的燃料，因而具有大於I的極高空燃比。這個層可能處於可燃極限以外，就算用點火裝置進行強制點火也無法被點燃。氣缸12、14、16和18中還存在一其它層，該層的含油量高於第一層，空燃比低於第一層。這個層處於可燃極限以內，可以在旋轉位置30上被點火裝置以點火方式點燃，由此而被激活。以這種方式點燃並激活該可燃層後，第一層也被激活和點燃，這會引起空氣/燃料混合物的膨脹，從而促使活塞在氣缸12、14、16和18中運動。然而從全局看，氣缸12、14、16和18中空氣過量，全局性空燃比大於1，因此內燃機10工作時的燃料消耗極低。內燃機也可以均質充氣模式作為稀燃模式進行工作，在此情況下，氣缸12、14、16和18中存在均質充氣層，該層中的燃料至少大體均勻地分布在空氣中並與空氣混合。為能有效點燃這個層，在例如實施為火花塞的點火裝置區域內噴入ー其它燃料層，這個其它層的含油量比較高，其空燃比相對於第一層而言比較低，這個其它層可被火花塞點燃，從而使得均質充氣模式的第一層也被點燃。從全局看，均質充氣模式也是空氣過量，因此氣缸12、14、16和18中的空燃比大於I。這也能使內燃機10保持極低的燃料消耗。在內燃機10以上述稀燃模式(分層充氣模式/均質充氣模式)進行工作期間和/或在內燃機10經較長時間停機後被重新啟動的預熱階段，例如第二氣缸14的實際工作性能有可能不同於第二氣缸14預期的目標工作性能。舉例而言，這種偏差有可能是失火、運行不平穩性加劇、氣缸14中出現非期望的壓カ或壓カ分布和/或點火裝置——特別是火花塞——所產生的點火火花的燃燒持續時間不符合要求。其餘的氣缸12、16和18則未出現這樣的偏差。為了補償第二氣缸14的工作性能偏差，但同時又使內燃機10保持極低的燃料消耗，如圖2所示，僅移調第二氣缸14的旋轉位置26，其餘的氣缸12、16和18則在之前的旋轉位置26上被噴入燃料量28。如圖2所示，檢測到偏差後在旋轉位置26』上將氣缸14的燃料量28噴入氣缸14。旋轉位置26』是跟在旋轉位置26後面的曲軸旋轉位置，也就是較晚的曲軸旋轉位置。換言之，向後朝旋轉位置30或點火時間點方向以及朝旋轉位置36或點火上止點方向移調旋轉位置26和用於噴射燃料量28的噴射時間點。通過這種方式可以補償氣缸14的偏差，其餘的氣缸12、16和18則繼續保持最佳運行，最佳運行尤其是指燃料消耗而言。如此ー來，所述內燃機不但能實現極高的駕乘舒適度，同時還能穩定地保持極低的燃料消耗和較低的CO2排放。替代或補充方案是改變燃料量28。舉例而言，檢測到偏差後，可向氣缸14內噴入燃料量28，該燃料量小於或大於檢測到偏差之前被噴入氣缸14的燃料量28。這項措施以及第一項措施和/或其它措施特定而言僅是臨時性措施，實施該措施時例如可結束稀燃模式，氣缸14至少暫時以化學計量比燃燒模式進行工作。圖3所示為另ー項用以對氣缸14的實際工作性能與預期的目標工作性能之間的偏差進行補償的可行措施。如圖3所示，在旋轉位置30』點燃空氣/燃料混合物，該旋轉位置在曲軸旋轉過程中處於旋轉位置30之前。換言之,朝遠離點火上止點的方向向前移調旋轉位置30和點火時間點。該點火提前調節也僅對第二氣缸14實施，其餘的氣缸12、16和18則依舊保持最佳運行，最佳運行尤其是指保持較低的燃料消耗。因此，藉助這項措施也能使內燃機10達到特別高的運行穩定性和極低的燃料消耗。
權利要求
1.一種設有多個燃燒室(12，14，16，18)的內燃機的操作方法，其中，藉助檢測裝置檢測其中至少ー個燃燒室(12，14，16，18)的實際工作性能與目標工作性能之間的偏差，其特徵在於，實施至少ー項措施以補償所述偏差，所述措施僅對具有所述偏差的燃燒室(12，14，16，18)中的燃燒產生影響。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，實施至少ー項措施以補償所述偏差，所述措施對有待送入具有所述偏差的燃燒室(12，14，16，18)的燃料量(24，28，34)的送入——特別是直接噴入——產生影響。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，通過對有待送入——特別是直接噴入——具有所述偏差的燃燒室(12，14，16，18)的燃料量(24，28，34)進行調節——特別是移調——來補償所述偏差。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特徵在幹，通過對有待送入——特別是直接噴入——具有所述偏差的燃燒室(12，14，16，18)的燃料量(24，28，34)的送入時間點進行調節——特別是移調——來補償所述偏差。
5.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，通過對具有所述偏差的燃燒室(12，14，16，18)的點火時間點(30，30』 )進行調節——特別是移調——來補償所述偏差。
6.如上述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，檢測實際運行不平穩性與目標運行不平穩性之間的偏差和/或失火和/或實際壓力與目標壓カ之間的偏差和/或實際壓力分布與目標壓カ分布之間的偏差和/或實際點火火花燃燒持續時間與目標點火火花燃燒持續時間之間的偏差作為所述偏差。
全文摘要
本發明涉及一種設有多個燃燒室(12，14，16，18)的內燃機的操作方法，其中，藉助檢測裝置檢測其中至少一個燃燒室(12，14，16，18)的實際工作性能與目標工作性能之間的偏差，其中，實施至少一項措施以補償所述偏差，所述措施僅對具有所述偏差的燃燒室(12，14，16，18)中的燃燒產生影響。
文檔編號F02D41/40GK103119269SQ201180044456
公開日2013年5月22日 申請日期2011年9月3日 優先權日2010年9月16日
發明者J·菲舍爾 申請人:戴姆勒股份公司