CN111448378B - 用于控制内燃发动机装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃发动机装置(100)的方法。所述内燃发动机装置(100)包括燃烧气缸(102)和进气阀(106)，所述进气阀(106)被布置成在正常运行期间在活塞(104)到达下止点之前的一定距离处被定位在关闭位置。如果所述燃烧气缸的所需体积效率高于正常运行期间的体积效率，则所述进气阀还能够被控制以布置在打开位置，直至活塞到达下止点。

Description

用于控制内燃发动机装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃发动机装置的方法。本发明还涉及一种对应的内燃发动机装置。本发明适用于车辆，特别是通常被称为卡车的轻型、中型和重型车辆。尽管将主要针对卡车来描述本发明，但本发明也可适用于其它类型的车辆。
背景技术
多年来，对内燃发动机的需求一直在稳步增长，并且发动机不断发展以满足来自市场的各种需求。在选择车辆发动机时，减少废气、提高发动机效率(即减少燃料消耗)和降低来自发动机的噪声水平是一些成为重要方面的标准。此外，在卡车领域，存在适用的法律法规，它们例如已经确定了所允许的最大废气污染量。此外，车辆的总成本的降低是重要的，并且由于发动机构成所述总成本的相对大的部分，所以自然也降低了发动机部件的成本。
通常，内燃发动机的燃烧气缸包括进气阀和排气阀，其中，在活塞在燃烧气缸内向下运动期间的进气阶段，所述进气阀布置在打开位置。此后，当活塞到达气缸的下止点时，所述进气阀关闭，并且在燃烧阶段和排气阶段期间关闭，而当活塞到达上止点时，所述进气阀再次打开，以用于下一个到来的进气冲程。
然而，存在控制内燃发动机中的进气阀的替代方式。一种方法是所谓的米勒阀正时(Miller valve timing)。米勒阀正时方法在距下止点一定距离处控制所述进气阀关闭。所述进气阀可以在活塞到达下止点之前的一定距离处布置在关闭位置，即所谓的早期米勒(early Miller)，或者在所述活塞已离开下止点之后的一定距离处被关闭，即所谓的晚期米勒(late Miller)。
根据早期米勒方法来控制内燃发动机的优点是可以提高发动机效率。然而，在某些情形中，根据早期米勒方法来控制内燃发动机可能会对来自发动机的响应有负面影响。因此，希望提供如下一种内燃发动机：它具有来自早期米勒方法的积极效果，但也克服了其缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于控制内燃发动机装置的方法，该方法至少部分地克服了上述缺陷。这通过根据本发明的第一方面的方法来实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于控制内燃发动机装置的方法，该内燃发动机装置包括：燃烧气缸，该燃烧气缸容纳往复式活塞，该往复式活塞能够在燃烧气缸内在下止点和上止点之间移动；和进气阀，该进气阀能够在打开位置和关闭位置之间操作，用于控制到所述燃烧气缸中的空气流，该进气阀被布置成：在所述内燃发动机装置的正常运行期间，在活塞到达上止点时被定位在打开位置并在活塞到达下止点之前的一定距离处被定位在关闭位置，其中，该方法包括以下步骤：接收指示所述内燃发动机装置的运行模式的信号；确定用于在该运行模式下运行所述内燃发动机装置的燃烧气缸的所需体积效率(volumetric efficiency)；以及，如果所需体积效率高于所述内燃发动机装置的正常运行期间的所述燃烧气缸的体积效率，则控制所述进气阀，以将所述进气阀布置在打开位置，直至活塞到达下止点。
术语“上止点”和“下止点”应被解释为活塞在燃烧气缸内的往复运动的相应的上端位置和下端位置。当提到某一个阀在上止点和下止点之一处打开和关闭时，应当意识到的是，在具体定义的范围内会有一些公差。例如，当提到进气阀在活塞到达上止点时被打开(即，被定位在打开位置)时，所述进气阀不是必须在活塞的精确的上止点位置处打开，而是可以略微在活塞到达上止点之前被打开，或者略微在活塞已经离开上止点之后被打开。
此外，所述进气阀的打开位置是环境空气被引导到燃烧气缸的燃烧室中的位置。因此，在正常运行期间，当活塞从上止点移动到距下止点一定距离的位置时，空气被吸入到燃烧气缸的燃烧室中。因此，在朝向下止点的最终移动期间，进气阀关闭，并且燃烧室内的空气将因此膨胀，即，燃烧气缸内的气体压力降低。
此外，术语“正常运行”应该意味着没有对进气阀施加外力或控制。因此，在正常运行期间，进气阀被控制为在活塞到达下止点之前的一定距离处被关闭，而在需要增大的体积效率的情形期间，在一小段持续时间内控制所述阀以在所述活塞已经到达下止点时关闭。换句话说，在这些情形中，进气阀被布置在打开位置，直至活塞到达下止点。
此外，内燃发动机的“运行模式”应解释为用于在某些情形下操作车辆的内燃发动机的状态。内燃发动机的状态可能需要各种体积效率以便根据需要来操作车辆。术语“体积效率”应解释为被吸入并截留在气缸中的空气的质量密度与内燃发动机的进气歧管中的相同体积的空气的质量密度之比。由于进气阀在正常运行期间、在活塞到达下止点之前被关闭，因此与进气阀被打开直至活塞到达下止点时被吸入到气缸中的空气的质量密度相比，吸入到燃烧气缸中的空气将具有较小的质量密度。
本公开的发明人已经意识到，在要求增加体积效率时，通过控制进气阀以将其布置在打开位置直至活塞达到下止点，该内燃发动机可以实现根据早期米勒功能运行的益处、以及在需要时实现快速发动机响应的益处。
因此，一个优点是该内燃发动机通常根据早期米勒原理运行，这在使用与内燃发动机连接的高效涡轮装置方面是特别有利的。而且，因为与常规的四冲程操作相比，燃烧过程期间的进气温度和气缸峰值压力被降低了，所以早期米勒对柴油发动机中的NOx排放有积极影响。而且，排气的温度将升高，这将对布置在内燃发动机下游的发动机后处理***有积极影响。而且，通过在需要时定相(phasing)到其中进气阀在稍后的时间点被关闭的状态，将给予发动机额外的增压。因此，上述说明解决了通常与早期米勒相关的问题(即，对于某些运行模式，体积效率太低)。一种这样的情形可以涉及发动机制动，这可以通过增加燃烧气缸的体积效率来改进。下面将给出其中可能要求增加体积效率的其它情形。
根据示例实施例，所述内燃发动机可以在其正常运行期间在稳定状态下运行。
术语“稳定状态”应被解释为内燃发动机的行为在一段时间内基本恒定/不变的状态。因此，当内燃发动机在稳定状态下运行时，不存在与增加发动机功率等相关的要求。术语“稳定状态”当然应当包括一些公差，由此，例如车辆可以被加速到一定程度，同时仍处于稳定状态。根据又一个示例，当内燃发动机的转数(rpm)在一段时间内基本恒定时，所述内燃发动机可以在稳定状态下运行。另一个例子是内燃发动机的负载在一段时间内基本恒定。
根据示例实施例，在内燃发动机装置的正常运行期间，所述进气阀可以在活塞到达下止点之前的预定曲柄角度处被定位在关闭位置。在活塞到达下止点之前，所述预定曲柄角度可以最多为大约40-60度的曲柄角度，其中整个四冲程循环对应于720度的曲柄角度。
根据示例实施例，所述内燃发动机装置还可以包括排气阀，该排气阀能够在打开位置和关闭位置之间操作，用于控制燃烧气体从燃烧气缸的流出，其中，在所述内燃发动机装置的正常运行期间，在燃烧阶段之后，当活塞从下止点向上止点移动时，以及当所需体积效率高于内燃发动机的正常运行的体积效率时，所述排气阀被布置在打开位置。
因此，当存在增加体积效率的要求时，不控制所述排气阀。因此，所述进气阀和排气阀不彼此连接，因而是彼此独立地操作。一个优点是所述进气阀以及排气阀的操作可以单独地且彼此没有相互关系地被控制和优化。因此，当根据早期米勒原理操作该内燃发动机时以及当希望增加体积效率时，可以以相同的方式控制所述排气阀。
根据示例实施例，所述方法可以进一步包括以下步骤：如果所述内燃发动机装置在运行模式下需要增加的发动机功率，则确定所需体积效率与所述内燃发动机装置的正常运行相比更高。
由此，增加的发动机功率可能是希望增加体积效率的一种情形。因此，当需要增加发动机功率时，例如在快速加速期间，实现了快速响应，并且可以根据需要来操作车辆。
根据示例实施例，所述方法可以进一步包括以下步骤：如果所述内燃发动机装置在所述运行模式下以过渡状态运行，则确定所需体积效率与所述内燃发动机装置的正常运行相比更高。
“过渡状态”应被解释为内燃发动机尚未达到稳定状态的状态。因此，在过渡状态下，内燃发动机的行为在之后的一小段时间内变化。通过如上所述地控制进气阀以将其维持在打开位置一小段时间，内燃发动机可以被控制以相对快速地达到稳定状态运行。在确定可以多快地达到稳定状态运行时，在过渡状态期间吸入到燃烧气缸中的空气量可能是至关重要的。
根据示例实施例，所述方法可以进一步包括以下步骤：如果所述内燃发动机装置在所述运行模式下以发动机起动状态运行，则确定所需体积效率与所述内燃发动机装置的正常运行相比更高。
由此，实现了关于内燃发动机的冷起动的改进。当增加体积效率时，将更快地产生热量，这在内燃发动机的启动期间将是有益的。
根据示例实施例，所述内燃发动机装置可以还包括连接到所述进气阀的可控进气凸轮轴，该进气凸轮轴被布置成：在所述内燃发动机装置的正常运行期间，当活塞到达上止点时将所述进气阀定位在打开位置，并且在活塞到达下止点之前的一定距离处将所述进气阀定位在关闭位置，该进气凸轮轴被布置成：当所需体积效率高于在所述内燃发动机装置的正常运行期间所述燃烧气缸的体积效率时，将所述进气阀维持在打开位置，直至活塞到达下止点。
因此，进气凸轮轴连接到进气阀。应当理解，进气阀和排气阀连接到分开的凸轮轴。如上所述，进气凸轮轴是可控的，这意味着进气凸轮轴是可变的，使得进气阀可以被控制为在活塞到达下止点之前的一定距离处关闭，或者在活塞已经到达下止点时被关闭。因此，在排气阀在活塞的特定位置处被打开和关闭的意义上，连接到排气阀的凸轮轴可以是不可控且不可变的。
根据示例实施例，所述内燃发动机装置还可包括连接到进气凸轮轴的凸轮相位器，该凸轮相位器被布置成以可变方式控制进气阀的阀正时(valve timing)。
因此，凸轮相位器是连接到进气凸轮轴的装置，并且它可以改变进气阀的阀正时。凸轮相位器优选被布置成使进气凸轮轴旋转，使得进气阀可在稍后的时间点被关闭。如下面将描述的，凸轮相位器可影响进气阀以使进气阀也可以在稍后的时间点被打开。凸轮相位器可以被液压地控制，其中液压油被提供给凸轮相位器，用于控制进气阀的阀正时。也能够设想其它类型的凸轮相位器，例如电控式凸轮相位器等。
根据示例实施例，控制进气凸轮轴的步骤可以包括以下步骤：控制凸轮相位器以使进气凸轮轴旋转，用于将进气阀维持在打开状态，直至活塞到达下止点。
因此，如上文所指示的，凸轮相位器可以布置成控制进气凸轮轴以使其旋转，从而改变所述阀正时。
根据示例实施例，所述方法可以进一步包括以下步骤：控制进气凸轮轴，以在距活塞的上止点的预定曲柄角度处将进气阀布置在完全打开位置。
如上文所指示的，当控制进气阀以将其维持在打开位置直至活塞到达下止点时，凸轮轴还可以被布置成：在活塞从上止点移动一定距离之后，控制所述进气阀打开。由此，与早期米勒运行相比，进气阀布置在打开位置的时段被推迟了。体积效率将增加，因为与进气阀何时被打开相比，体积效率更依赖于进气阀何时被关闭。因此，尽管进气阀在基本对应的稍后时间点被打开，但在稍后时间点关闭进气阀将增加体积效率。根据示例实施例，所述进气阀可以布置成在距上止点的一定曲柄角度度数处被打开，该曲柄角度度数与进气阀被关闭以用于早期米勒运行时距下止点的曲柄角度度数基本相同。根据非限制性示例，所述进气阀可以在距上止点20-60度的曲柄角度处被打开。
根据示例实施例，所述方法可以进一步包括以下步骤：当内燃发动机在运行模式下运行时，在活塞从上止点朝向下止点移动时控制所述进气凸轮轴，以将进气阀从关闭位置逐渐地布置到打开位置。
由此，所述进气凸轮轴可以在几何上被定相，以便在活塞从上止点移动时减少真空抽吸。详细地，当活塞从上止点移动时，进气阀将借助于进气凸轮轴的几何形状而逐渐被打开。
根据一个示例性实施例，所述进气阀和/或排气阀分别通过例如气动、液压、电动或机电式阀致动器而被单独地控制。
根据第二方面，提供了一种内燃发动机装置，其包括：燃烧气缸，该燃烧气缸容纳往复式活塞，该往复式活塞能够在燃烧气缸内在下止点和上止点之间移动；进气阀，该进气阀能够在打开位置和关闭位置之间操作，用于控制到燃烧气缸中的空气流；其中，在所述内燃发动机装置的正常运行期间，进气阀被布置成在活塞布置于上止点处时被定位在打开位置，并且被布置成在活塞到达下止点之前的一定距离处被定位在关闭位置，其中，所述内燃发动机装置还包括控制单元，该控制单元被配置成：接收指示所述内燃发动机装置的运行模式的信号；确定用于在运行模式下运行所述内燃发动机装置的、所述燃烧气缸的所需体积效率；并且，如果所需体积效率高于所述燃烧气缸在所述内燃发动机装置的正常运行期间的体积效率，则所述控制单元还被配置成：控制所述进气阀以将所述进气阀维持在所述打开位置，直至活塞到达下止点。
所述控制单元可以包括微处理器、微控制器、可编程数字信号处理器或另一可编程设备。所述控制单元还可以或替代地包括专用集成电路、可编程门阵列或可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或数字信号处理器。在所述控制单元包括诸如上述微处理器、微控制器或可编程数字信号处理器的可编程设备的情况下，该处理器还可以包括控制所述可编程设备的运行的计算机可执行代码。
根据示例实施例，所述内燃发动机装置还可以包括进气凸轮轴，该进气凸轮轴连接到进气阀，用于在打开位置与关闭位置之间控制所述进气阀；以及凸轮相位器，该凸轮相位器连接到进气凸轮轴，其中，所述控制单元连接到凸轮相位器，用于：如果所需体积效率高于所述燃烧气缸在正常运行期间的体积效率，则控制进气阀以将进气阀维持在打开位置，直至活塞到达下止点。
根据示例实施例，所述凸轮相位器可被布置成控制进气凸轮轴，以在所述内燃发动机的正常运行期间在活塞到达下止点之前的至少20度曲柄角度的一定距离处将进气阀定位在关闭位置。根据一个示例，所述进气阀可以在活塞到达下止点之前的20至60度之间的曲柄角度处被布置在关闭位置。
根据示例实施例，所述内燃发动机装置还可以包括：排气阀，该排气阀用于以可控方式将所述燃烧气缸中产生的燃烧气体从所述燃烧气缸输送出去；以及排气凸轮轴，该排气凸轮轴连接到排气阀，用于在打开位置和关闭位置之间控制所述排气阀。
如上文关于第一方面所述的，所述第一凸轮轴和第二凸轮轴是分开的凸轮轴。
根据示例实施例，所述凸轮相位器可以是流体控制的凸轮相位器，该凸轮相位器包括连接到进气凸轮轴的相位器活塞，该相位器活塞位于所述凸轮相位器的压力室中，其中，所述凸轮相位器被布置成将加压流体接收到所述压力室中，以控制所述进气凸轮轴的位置。
根据一个示例性实施例，所述内燃发动机装置包括气动、液压、电动或机电式阀致动器，用于单独地控制所述进气阀和/或排气阀。
第二方面的其他效果和特征很大程度上类似于上文关于第一方面描述的那些效果和特征。
根据第三方面，提供了一种车辆，该车辆包括根据上文关于第二方面描述的任一实施例的内燃发动机装置。
根据第四方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行上文关于第一方面描述的任一步骤。
根据第五方面，提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质携带包括程序组件的计算机程序，当该程序组件在计算机上运行时，该程序组件用于执行上文关于第一方面描述的任一步骤。
第三、第四和第五方面的效果和特征很大程度上类似于上文关于第一和第二方面描述的那些效果和特征。
当研究所附权利要求书和以下描述时，本发明的其它特征和优点将变得明显。本领域技术人员将意识到，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以组合，以产生除了下文中描述的那些实施例以外的实施例。
附图说明
通过以下对本发明的示例性实施例的说明性而非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述以及其它目的、特征和优点，其中：
图1是示出了卡车形式的车辆的示例实施例的侧视图；
图2a至图2c示出了根据一个示例实施例的处于运行中的燃烧气缸；
图3a至图3d示出了根据另一示例实施例的处于运行中的燃烧气缸；
图4a至图4b示出了根据示例实施例的凸轮相位器；并且
图5是根据示例实施例的用于控制内燃发动机的方法的流程图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，且不应被解释为限于本文中阐述的实施例；而是，提供这些实施例是为了充分性和完整性。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
特别参考图1，提供了卡车形式的车辆10。车辆10包括原动机100，该原动机100为内燃发动机装置100的形式。内燃发动机装置100例如可以由诸如柴油的常规燃料推进，但可以设想其它替代方案。内燃发动机100优选以四冲程方式运行，即，通过进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程来运行。如图1中进一步描绘的，内燃发动机装置100还包括控制单元400，用于控制内燃发动机装置100的操作。因此，控制单元400优选被布置成如下所述地控制进气阀和排气阀(如图2a至图3c中描绘的)和/或控制凸轮相位器(图4a至图4b中的200)的操作。
为了描述图1中的内燃发动机装置100的燃烧气缸102的操作，参考图2a至图2c。如图2a至图2c中可见，燃烧气缸102包括往复式活塞104，该往复式活塞104能够在燃烧气缸102内在下止点(BDC)101和上止点(TDC)103之间移动。BDC 101是当活塞104的向下运动在燃烧气缸102内改变为向上运动时的转向点的位置，该转向点由箭头105指示。活塞104也在BDC 101处被以虚线指示。同样，TDC 103是当活塞104的向上运动在燃烧气缸102内改变为向下运动时的转向点的位置。活塞104也在TDC 103处被以虚线指示。
此外，内燃发动机装置100还包括进气阀106，该进气阀106能够在打开位置和关闭位置之间操作，其中，当进气阀106被定位在打开位置时，气体(优选为环境空气的形式)被引入到燃烧气缸102的燃烧室109中。因此，在进气冲程期间，当活塞104从TDC朝向BDC向下移动时，进气阀106优选布置在打开位置。由此，环境空气被输送到燃烧室中。内燃发动机装置100还包括排气阀112，该排气阀112能够在打开位置和关闭位置之间操作。排气阀112在进气冲程、压缩冲程和燃烧冲程期间被关闭。在燃烧冲程之后，当活塞在向上方向上从BDC101朝向TDC 103移动时，排气阀112优选布置在打开位置。进气阀106以及排气阀112可以通过例如加压流体来控制，该加压流体迫使相应的阀打开和关闭。这种加压流体优选是高压气体，例如高压空气。这种阀的打开和关闭优选由上述控制单元400控制。因此，控制单元400发送控制信号，用于控制高压气体的输送，以打开相应的阀。根据下面参照图3a至图3d示出并描述的另一实施例，进气阀106和排气阀112可连接到相应的凸轮轴以控制其操作。
现在，下面将描述在内燃发动机装置100的正常运行期间如何控制内燃发动机装置100。因此，参照图2a至图2b。正常运行可涉及内燃发动机装置100的稳定状态运行，其中内燃发动机装置100在一段时间内相对恒定地运行。因此，稳定状态运行可涉及被提供到***中的能量以及在燃烧之后从该***输送出来的能量，二者在稳定状态运行期间应当基本相同。
如图2a中所描绘的，活塞104从TDC 103朝向BDC 101向下移动，并且进气阀106布置在打开位置，用于将空气引入到燃烧室109中。因此，图2a示出了内燃发动机装置100的进气冲程。因此，在从TDC 103朝向BDC 101的向下运动期间，进气阀106布置在打开位置。如图2b中所描绘的，在活塞到达BDC 101之前的一定距离110处，进气阀106被定位在关闭位置(如指示进气阀106的关闭运动的箭头所指示的)，使得当活塞行进了距离110到达BDC 101时，没有进一步的空气被引入到燃烧气缸102的燃烧室109中。根据非限制性示例，在活塞到达BDC之前的距离110可以在20度至60度曲柄角度之间。由此，当活塞向下移动并且进气阀106关闭时，在燃烧室109内的空气将膨胀。当活塞随后到达BDC 101时(由虚线的活塞104指示)，压缩阶段开始，之后，根据正常的四冲程原理发生燃烧和排气。因此，图2a至图2b中的内燃发动机装置是根据所谓的早期米勒方法运行的。
然而，存在这样的情形：即，根据早期米勒方法操作内燃发动机装置100时实现的燃烧气缸的体积效率不足以实现来自发动机的期望响应。因此，参考图2c，其中描绘了用于增加燃烧气缸102的体积效率的方法。这些情形可能发生在内燃发动机的起动期间、瞬态负载情形期间，等等。瞬态负载情形可以例如涉及以下情形：内燃发动机装置100突然需要额外的功率/增压，以在特定情形下令人满意地操作车辆。
如图2c中所描绘的，在与正常运行相比需要增加的体积效率的情形中，进气阀106被控制为维持在打开位置，直至活塞104到达BDC101。这可以由图1中描绘的控制单元400控制。因此，当所需体积效率增加时，在活塞104从TDC 103到BDC 101的移动期间，进气阀106可以被控制为定位在打开位置。图2C中的进气阀106的关闭运动由将进气阀布置在关闭位置的箭头指示。内燃发动机装置100可以布置成在一段相对短的时间内根据图2c中的图示被控制，直至内燃发动机装置100再次以稳定状态运行的方式运行。
进气阀106以及排气阀112可以优选通过各自的凸轮轴108、114控制。当凸轮轴108、114旋转时，凸轮轴的凸轮凸角122周期性地推动相应的阀以将这些阀布置在打开位置。凸轮轴是众所周知的，不需要进一步描述。现在将参照图3a至图3d描述通过相应的凸轮轴来控制进气阀106和排气阀112时的示例实施例。
参考图3a至图3b，这些图指示了与图2a至图2b中所描绘的基本相同的操作。因此，在图3a至图3b中，内燃发动机100根据早期米勒原理运行。由此，连接到进气阀106的进气凸轮轴108被以下方式布置：在进气冲程期间，当活塞104在向下运动期间处于距BDC一定距离110处时，进气凸轮轴108将进气阀106关闭。因此，从TDC 103直至活塞处于距BDC一定距离110处，进气凸轮轴108控制进气阀106以将进气阀106定位在打开位置。在图3a至图3b所示的实施例中，凸轮轴108在正常运行期间围绕凸轮轴轴线111逆时针旋转。
现在参考图3c至图3d，图3c至图3d示出了当需要燃烧气缸102的增加的体积效率时的、燃烧气缸102的操作。类似于上文关于图2c给出的描述，图3c中描绘的实施例的进气阀106被维持在打开位置，直至活塞104到达BDC 101。这优选通过使凸轮轴108相对于凸轮轴轴线111在顺时针方向上旋转来实现，使得当凸轮轴在逆时针方向上旋转时，进气阀106的关闭被延迟。优选地，通过所谓的凸轮相位器来执行进气凸轮轴108相对于凸轮轴轴线111的旋转。下面参照图4a来描述这种凸轮相位器200的示例实施例。
当进气凸轮轴108在顺时针方向上旋转时，进气阀108可以不像图3a至图3b中所描绘的在正常运行期间执行的那样在TDC 103处打开。因此，在活塞104已经离开TDC 103之后的相应距离310处进行进气阀106的打开，这在图3d中示出。由此，与图3a至图3b中描绘的进气阀106在早期米勒运行期间的打开和关闭相比，图3c至图3d中描绘的进气阀106的打开和关闭被推迟了。距TDC 103的距离310可对应于早期米勒运行期间距BDC 101的距离110。为了补偿图3d中描绘的进气阀106的延迟打开，进气凸轮轴108优选被设计成在更早的时间点相继打开进气阀106，即，在活塞104从图3d中的TDC行进了全部距离310之前相继打开进气阀106。这可以通过在凸轮凸角122的左侧增加斜坡120(见图3c的放大部分)来实现。由此，斜坡120将在更早的时间点开始进气阀106的打开。斜坡120的相对于凸轮凸角122的特定侧自然取决于凸轮轴108的旋转方向。
现在参考图4a至图4b，图4a至图4b示出了根据示例实施例的凸轮相位器200。凸轮相位器200因此连接到进气凸轮轴108，用于可控地使进气凸轮轴108旋转。图4a至图4b中的凸轮相位器200包括相位器活塞202，该相位器活塞202能够在凸轮相位器200的压力室204内移动。相位器活塞202又连接到进气凸轮轴108。如图4a中所描绘的，凸轮相位器200将进气凸轮轴108定位在中性位置(neutral position)，用于如图3a至图3b中所描绘的那样操作燃烧气缸102。然而，相位器活塞202能够如双向箭头205所描绘的那样向左和向右移动。特别地，当如上文关于图3c所描述的那样控制进气凸轮轴108以使其在顺时针方向上旋转时，相位器活塞202在顺时针方向上移动，因此进气凸轮轴108在顺时针方向上移动。这优选通过将高压空气供应到压力室204的入口207来执行。
为了总结，参考图5，图5是根据示例实施例的用于控制上述内燃发动机装置100的方法的流程图。在运行期间，在步骤S1中接收信号，该信号指示了内燃发动机装置100的运行模式。因此，该信号可以涉及内燃发动机装置100如何运行，例如，在上述稳定状态运行模式或过渡运行模式下运行。此后，可以在步骤S2中确定用于在运行模式下运行内燃发动机装置100的、燃烧气缸102的所需体积效率。之后，确定所需体积效率是否高于燃烧气缸102在正常运行期间的体积效率。如果所需体积效率更高，则在步骤S3中控制进气阀106，以将进气阀106布置在打开位置，直至活塞到达BDC 101。另一方面，如果所需体积效率低于或等于燃烧气缸102在正常运行期间的体积效率，则在步骤S4中控制进气阀106以根据早期米勒方法运行，即，在活塞104到达BDC 101之前的一定距离110处将进气阀106布置在关闭位置，由此，该方法重新开始。
还如图5中所描绘的，在控制进气阀106以将其维持在打开位置直至活塞到达BDC101的步骤之时或之后，确定所需体积效率是否高于燃烧气缸102在正常运行期间的体积效率。如果所需体积效率更高，则在步骤S3中继续控制内燃发动机装置100，使得进气阀106被布置在打开位置，直至活塞到达BDC 101。另一方面，如果所需体积效率低于或等于燃烧气缸102在正常运行期间的体积效率，则内燃发动机装置100返回到根据早期米勒方法被控制，由此，该方法重新开始。
因此，该内燃发动机装置通常根据图5中的由S4指示的步骤运行，即，根据早期米勒方法运行，使得进气阀在活塞到达BDC之前的一定距离处被关闭。对于需要增加的体积效率时的某些情形，进气阀被维持在打开位置，直至活塞到达BDC。因此，应当清楚的是，当不再需要增加的体积效率时，内燃发动机再次根据早期米勒方法运行。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将意识到，在所附权利要求书的范围内可以进行许多修改和变型。还应容易理解，上述步骤可以同时执行，并且上述顺序仅仅是为了便于理解。

Claims (15)

1.一种用于控制内燃发动机装置(100)的方法，所述内燃发动机装置包括：
-燃烧气缸(102)，所述燃烧气缸(102)容纳往复式活塞(104)，所述往复式活塞(104)能够在所述燃烧气缸内在下止点(101)和上止点(103)之间移动；
-进气阀(106)，所述进气阀(106)能够在打开位置与关闭位置之间操作，用于控制到所述燃烧气缸(102)中的空气流；
-可控的进气凸轮轴(108)，所述进气凸轮轴(108)连接到所述进气阀，所述进气凸轮轴(108)被布置成：在所述内燃发动机装置的正常运行期间，当所述活塞到达上止点时将所述进气阀(106)从所述关闭位置定位到所述打开位置，并且在所述活塞到达下止点之前的预定曲柄角度处将所述进气阀定位在所述关闭位置；以及
-凸轮相位器(200)，所述凸轮相位器(200)连接到所述进气凸轮轴(108)，所述凸轮相位器被布置成以可变方式控制所述进气阀的阀正时，
所述方法包括以下步骤：
-接收(S1)指示所述内燃发动机装置的运行模式的信号；
-确定(S2)用于在所述运行模式下运行所述内燃发动机装置的、所述燃烧气缸的所需体积效率；以及
如果所述所需体积效率高于所述燃烧气缸在所述内燃发动机装置的正常运行期间的体积效率，则：
-使用连接到所述进气凸轮轴的所述凸轮相位器进行控制(S3)，以在上止点后的一定曲柄角度度数处打开所述进气阀，并将所述进气阀维持在所述打开位置，直至所述活塞到达下止点(101)，所述曲柄角度度数与在正常运行期间运行所述内燃发动机装置时距下止点的曲柄角度度数相同。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内燃发动机在其正常运行期间以稳定状态运行。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述内燃发动机装置还包括排气阀，所述排气阀能够在打开位置和关闭位置之间操作，用于控制燃烧气体从所述燃烧气缸的流出，其中，在所述内燃发动机装置的正常运行期间、在燃烧阶段之后当所述活塞从下止点向上止点移动时，以及当所述所需体积效率高于所述内燃发动机的正常运行的体积效率时，所述排气阀被布置在所述打开位置。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
-如果所述内燃发动机装置在所述运行模式下需要增加的发动机功率，则确定所述所需体积效率与所述内燃发动机装置的所述正常运行相比更高。
5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
-如果所述内燃发动机装置在所述运行模式下以过渡状态运行，则确定所述所需体积效率与所述内燃发动机装置的所述正常运行相比更高。
6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
-如果所述内燃发动机装置在所述运行模式下以发动机起动状态运行，则确定所述所需体积效率与所述内燃发动机装置的所述正常运行相比更高。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述进气凸轮轴的步骤包括以下步骤：
-当所述所需体积效率高于所述燃烧气缸在所述内燃发动机装置的正常运行期间的体积效率时，控制所述凸轮相位器以使所述进气凸轮轴旋转，用于将所述进气阀维持在所述打开状态，直至所述活塞到达下止点。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
-控制所述进气凸轮轴，以在距所述活塞的上止点的预定曲柄角度处将所述进气阀布置在完全打开位置。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：
-当所述内燃发动机在所述运行模式下运行时，在所述活塞从上止点朝向下止点移动时控制所述进气凸轮轴，以将所述进气阀从所述关闭位置逐渐布置到所述打开位置。
10.一种内燃发动机装置(100)，包括：燃烧气缸(102)，所述燃烧气缸(102)容纳往复式活塞(104)，所述往复式活塞(104)能够在所述燃烧气缸内在下止点(101)和上止点(103)之间移动；进气阀(106)，所述进气阀(106)能够在打开位置和关闭位置之间操作，用于控制到所述燃烧气缸中的空气流；可控的进气凸轮轴(108)，所述进气凸轮轴(108)连接到所述进气阀，所述进气凸轮轴(108)被布置成：在所述内燃发动机装置的正常运行期间，当所述活塞到达上止点时将所述进气阀(106)从所述关闭位置定位到所述打开位置，并且在所述活塞到达下止点之前的预定曲柄角度处将所述进气阀定位在所述关闭位置；以及凸轮相位器(200)，所述凸轮相位器(200)连接到所述进气凸轮轴(108)，所述凸轮相位器被布置成以可变方式控制所述进气阀的阀正时，其中，所述内燃发动机装置还包括控制单元，所述控制单元被配置成：
-接收指示所述内燃发动机装置的运行模式的信号；
-确定用于在所述运行模式下运行所述内燃发动机装置的、所述燃烧气缸的所需体积效率；并且
如果所述所需体积效率高于所述燃烧气缸在所述内燃发动机装置的正常运行期间的体积效率，则所述控制单元还被配置成：
-控制连接到所述进气凸轮轴的所述凸轮相位器，以在上止点后的一定曲柄角度度数处打开所述进气阀，并将所述进气阀维持在所述打开位置，直至所述活塞到达下止点，所述曲柄角度度数与在正常运行期间运行所述内燃发动机装置时距下止点的曲柄角度度数相同。
11.根据权利要求10所述的内燃发动机装置(100)，其中，所述凸轮相位器被布置成控制所述进气凸轮轴，以在所述内燃发动机的正常运行期间、在所述活塞到达下止点之前的至少20度曲柄角度的距离(110)处将所述进气阀(106)定位在所述关闭位置。
12.根据权利要求10所述的内燃发动机装置，还包括：排气阀(112)，所述排气阀(112)用于以可控方式将所述燃烧气缸中产生的燃烧气体从所述燃烧气缸输送出去；以及排气凸轮轴(114)，所述排气凸轮轴(114)连接到所述排气阀，用于在打开位置和关闭位置之间控制所述排气阀。
13.根据权利要求10所述的内燃发动机装置，其中，所述凸轮相位器(200)是流体控制的凸轮相位器，所述凸轮相位器包括连接到所述进气凸轮轴(108)的相位器活塞(202)，所述相位器活塞(202)位于所述凸轮相位器(200)的压力室(204)中，其中，所述凸轮相位器(200)被布置成将加压流体接收到所述压力室(204)中，用于控制所述进气凸轮轴的位置。
14.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求10所述的内燃发动机装置。
15.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质携带包括程序组件的计算机程序，当所述程序组件在计算机上运行时，所述程序组件用于执行权利要求1所述的方法的步骤。
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