CN113195882B - 用于运行内燃机的方法及相应的内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行具有多个气缸(2)的内燃机(1)的方法，其中，在启动内燃机(1)之后进行暖机运行，在该暖机运行期间将内燃机(1)的转速限制到限值。在此规定，在暖机运行期间至少暂时地根据内燃机(1)的初始温度选择限值。本发明还涉及一种内燃机(1)。

Description

用于运行内燃机的方法及相应的内燃机

技术领域

本发明涉及一种用于运行具有多个气缸的内燃机的方法，其中，在启动内燃机之后进行暖机运行，在该暖机运行期间将内燃机的转速限制到一限值。本发明还涉及一种内燃机。

背景技术

由现有技术例如已知了文献DE 42 19 362 B4。该文献描述了一种用于配备有自动变速器的发动机的发动机转速控制单元。发动机转速控制单元包括转速过高锁止装置，其在预设的极限转速时被激活。转速过高锁止装置被这样激活，使得发动机输出功率减小，更确切地说例如通过切断至发动机的燃料供应的方式，从而防止发动机以大于极限转速的转速工作。根据发动机运行状态、例如根据发动机温度改变极限转速。同时，响应于极限转速中的变化，根据发动机温度改变或调节以理想的方式通过换挡控制曲线确定的惯常的换高速挡车速，以便根据节气门开度进行自动变速器的换高速挡过程。

发明内容

本发明的目的是，提出一种用于运行内燃机的方法，该方法相对于已知的方法具有优点，特别是能够实现内燃机以低排放运行，优选在内燃机的暖机运行期间。

根据本发明，在暖机运行期间至少暂时地根据内燃机的初始温度选择限值。

所述方法用于运行内燃机，该内燃机优选又用于驱动机动车，也就是说用于提供旨在驱动机动车的转矩。内燃机具有多个气缸，它们分别具有燃烧室。

规定，在启动之后进行暖机运行。在启动时进行内燃机的启动。启动例如可以包括提高内燃机的转速和/或接通向内燃机的燃料输送。转速的提高特别优选地从内燃机的停机、即转速为零出发进行到内燃机的最小转速或怠速转速。内燃机的最小转速等于下述转速，即从该转速起内燃机可以自动地、即在没有外部转矩输入的情况下继续提高其转速。怠速转速是在内燃机运行时转速不被用于提供转矩的情况下的转速。怠速转速优选高于最小转速。例如，怠速转速被选择成使得内燃机在燃料消耗尽可能低的同时具有尽可能平稳的运行。

例如，在内燃机切断之后，特别是在机动车停车的范围内启动内燃机。然而，内燃机的启动也可以通过停止-启动自动控制装置来执行。切断内燃机例如包括降低内燃机的转速、特别是降低到零、即直到内燃机停机和/或切断燃料输送。在燃料输送被切断时，内燃机首先可以具有任意的转速。因此，内燃机例如可以在切断燃料输送时被拖拽，即借助于外部的转矩被驱动。

如果机动车停车，则内燃机例如可以被切断。机动车停车应理解为，使机动车停下，也就是说使其速度降低到零。特别在机动车停下时，驾驶员至少暂时地离开机动车。特别优选地，驾驶员在启动之前再次进入机动车中。

机动车可以被设计为混合动力车辆。特别是在这种情况下，内燃机的启动也可以在机动车行驶期间进行，例如在被调节地接通内燃机时。也可以在暂时切断燃料输送之后，例如在内燃机的拖拽运行或推力切断期间，启动内燃机。为了启动，内燃机的转速可以通过电机、例如启动器提高到最小转速。在达到最小转速之后进行或在之前便已经进行燃料输送的接通，从而在启动之后可以由自身的力进行内燃机的运行。

在内燃机启动之后进行暖机运行。在暖机运行期间，这样运行内燃机，即，将内燃机的转速限制到限值。转速优选是指内燃机的轴的转速、特别是曲轴或凸轮轴的转速。至少在暖机运行之外这样运行内燃机，使得转速等于目标转速。目标转速例如由机动车驾驶员的预设值和/或机动车的驾驶员辅助装置的预设值得出。例如根据加速踏板位置得出目标转速。这样运行内燃机，即，在暖机运行期间将转速限制到限值，也就是说内燃机的转速不能超过限值。就此而言至少在暖机运行期间，内燃机的转速可以小于目标转速，即只要限值小于目标转速。

规定，在暖机运行期间至少暂时地根据内燃机的初始温度选择转速的限值。初始温度是在启动内燃机的时刻的温度、例如燃烧室温度。替代地，初始温度也可以是内燃机的下述温度，该温度与燃烧室温度一致或者至少近似地与该燃烧室温度相关。初始温度可以通过温度传感器直接测量或者基于模型计算间接确定。在此，模型计算可以考虑可用的传感器数据，例如外界温度、内燃机的先前的运行持续时间或内燃机的在启动之前的停机的持续时间。模型计算可以在配属于内燃机的控制器中进行。在暖机运行期间根据初始温度选择限值。换言之，根据在内燃机启动的时刻的燃烧室温度选择限值，直接测量或者通过模型计算估计该燃烧室温度。

利用所述的处理方式可以显著减少在启动内燃机时或者在启动内燃机之后产生的内燃机污染物排放，也就是通过在暖机运行期间降低内燃机转速的方式。作为内燃机优选使用外源点火式内燃机、特别是奥托式内燃机。

本发明的一个特别优选的实施方式规定，在暖机运行期间至少暂时地将气缸的气缸填充量限制到一限值。气缸填充量可以理解为新鲜气体和燃料的混合物的、在进气冲程期间被输送到气缸、特别其燃烧室的量。新鲜气体可以完全由新鲜空气组成或者至少具有新鲜空气。新鲜气体例如由新鲜空气和排气组成，即在进行排气再循环的情况下。新鲜气体的引入至少在暖机运行之外以如下方式进行，即，在引入之后在燃烧室中存在一定量的混合物，所述量相当于目标量。该目标量例如由机动车驾驶员的预设值和/或机动车的驾驶员辅助装置的预设值得出。

在暖机运行期间可以规定，将气缸填充量限制到一限值。在这种情况下，优选存在多个限值，即一个限值用于气缸填充量，一个限值用于转速。这意味着，在暖机运行期间，气缸填充量和转速均被限制到各自自身的限值。气缸填充量也就可以至少暂时地小于目标量，即在限值小于目标量的情况下。换言之，在暖机运行期间防止气缸填充量超过限值。该限制可以借助于配属于内燃机的控制器实现，该控制器通过操控相应的调节元件、例如节气门来调节气缸填充量。优选地，气缸填充量是气缸中的每个单独的气缸的填充量，也就是恰好不是所有气缸的气缸填充量。气缸中的每个单独的气缸的气缸填充量就此而言分别被限制到限值。在下面的实施方案中，始终探讨限值，然而该实施方案在多个限值的情况下相应地不仅适用于转速的限值、而且也适用于气缸填充量的限值。

在另一优选的实施方式中规定，只有当内燃机的初始温度低于最低温度时，才进行暖机运行。如上所述，在暖机运行期间，将内燃机的转速限制到限值。这导致在暖机运行期间同样限制了旨在驱动机动车的转矩。为了在内燃机的非常短的停机之后——在该停机期间内燃机的降温仅稍微地进行——不限制为了驱动内燃机可调用的转矩，设置最低温度。

可以根据环境温度选择最低温度。例如，在较低的环境温度下可以设置较低的最低温度，而在较高的环境温度下设置较高的最低温度。如果在启动时刻确定的初始温度低于最低温度，则在启动内燃机时实施上述的暖机运行。如果在内燃机启动的时刻确定的初始温度高于最低温度，则在启动时不进行暖机运行，而是例如进行正常运行，在该正常运行中不将转速限制到限值。

本发明的一个改进方案规定，在暖机运行开始时，将限值设定为根据内燃机的初始温度所选择的初值。如上所述，初始温度描述了内燃机的燃烧室温度并且因此可以用作内燃机的继续降温的标准。在此可能有意义的是，根据初始温度并且因此根据内燃机的降温，选择在暖机运行期间选择的转速限值。

例如可以规定，在仅稍微持续地降温时，以较高的限值进行暖机运行，而在进一步继续降温时，选择较低的限值。为此目的，为限值确定了在暖机运行开始时所调节的初值。对于该初值也可以确定最小值，以便限制向下选择限值。也就是说，初值不仅仅根据内燃机的初始温度来选择，特别可以通过最小值来限制用于提供最小转矩的初值的选择。附加地或替代地可以规定，根据环境温度来选择初值。例如可以在较低的环境温度下设置较低的初值，而可以在较高的环境温度下设置较高的初值。

本发明的另一实施方式规定，在暖机运行期间，使限值从初值出发朝向终值的方向提高。为此，为限值确定终值，其中，该终值可以是最大允许值，该最大允许值在内燃机的按规定的持续运行中允许存在，而不会出现或者说预期出现内燃机的损坏。在此，终值总是高于初值，并且在暖机运行期间使限值朝向终值的方向提高。

附加地或替代地，在本发明的一个改进方案的范围内可以规定，根据内燃机的初始温度来选择终值。在内燃机的进一步的降温时可能有利的是，终值不是被设置到最大允许值，而是根据初始温度来选择。因为初始温度描述了内燃机的燃烧室温度，所以在已经进一步继续降温时可以选择较低的终值。替代地或附加地，终值可以根据环境温度来选择。

本发明的一个改进方案规定，所述提高线性地或逐级地/阶梯式地进行。如上所述，在暖机运行期间，使限值朝向终值的方向提高。这种提高可以线性地进行，例如以固定的增长率、特别是在暖机运行期间以恒定的增长率进行。替代地，提高也可以逐级地进行。可以在规定的时间步骤中进行逐级提高，其中，在每个时间步骤中将限值提高一个固定值。

本发明的另一附加的或替代的设计方案规定，根据输送到内燃机的空气量和/或内燃机的另一温度进行所述提高。从内燃机启动起累积地输送到气缸的空气量可以作为用于由内燃机在其运行期间所产生的热量的标准。累积输送的空气量、特别是新鲜气体量理解为从内燃机启动起总计输送到气缸的空气量或新鲜气体量。该量可以是质量或体积。在此，在每个进气冲程中输送到气缸的空气量被累积或者说累积相加。

如果内燃机以较高的负荷运行，则内燃机相比于在较低的负荷时更快地变热并且累积的空气量相应地更快地上升。因此，可以合理地根据累积地输送到气缸的空气量来提高限值，以便对内燃机在运行期间升温的速度加以考虑。替代地，作为对于继续进行暖机过程的标准，可以考虑所述内燃机的另一温度、例如冷却剂温度或者排气设备的温度。

最后，在本发明的另一优选设计方案的范围内可以规定，当限值达到终值时和/或当输送到气缸的空气量超过阈值时，结束暖机运行。如上所述，在暖机运行期间，使限值朝向终值的方向提高。因此，当限值达到或超过终值时结束暖机运行可以是合理的。在暖机运行结束之后，内燃机可以在正常运行中运行，在此期间不再实施上述措施。如果对于气缸填充量和对于转速两者都存在限值，则当限值之一达到终值时，可以结束暖机运行。替代地可以规定，当两个限值皆达到其相应的终值时，才结束暖机运行。

附加地或替代地可以规定，将从启动起累积地输送到气缸的空气量用作由内燃机转化的热能的标准，并且一旦该空气量达到或超过阈值就结束暖机运行。从超过的时刻起可以得出，内燃机已经达到其运行温度。在重新切断内燃机之后，暖机运行可以根据上述方法重新进行。特别地，暖机运行可以在每次启动之后根据上述实施方案进行。

本发明还涉及一种具有多个气缸的内燃机，所述内燃机特别是用于实施上述的方法，其中，在启动内燃机之后进行暖机运行，在该暖机运行期间，内燃机的转速被限制到限值。在此规定，内燃机被设计为用于，在暖机运行期间至少暂时地根据内燃机的初始温度选择限值。内燃机特别可以具有用于实施该方法的发动机控制器。

已经指出内燃机的这种处理方式或这种设计方案的优点。不仅内燃机、而且用于运行该内燃机的方法都可以根据在本说明书的范围内的实施方案来改进，从而就此而言参考本说明书。

附图说明

下面根据在附图中示出的实施例详细说明本发明，而不限制本发明。在此：

唯一的附图示出内燃机的示意图。

具体实施方式

附图示出内燃机1的示意图，该内燃机在这里所示的实施例中具有多个气缸2。气缸2中的每个气缸具有至少一个进气门3和至少一个排气门4。新鲜气体可以通过进气门3中的每个进气门从进气道5输送到相应的气缸2，相反地，排气可以通过排气门4中的每个排气门从相应的气缸2中排出，即朝向排气道6的方向排出。在排气道6的下游可以存在排气净化装置8，该排气净化装置通过排气管路7在流动技术上连接到排气门4。排气净化装置8例如可以具有至少一个催化转化器。

内燃机1借助于一种方法运行，根据该方法在内燃机启动之后进行暖机运行。在此，将内燃机1的转速限制到一限值。通过进气道5将新鲜气体输送到气缸2，其中，在暖机运行期间，这种新鲜气体输送可以被附加地限制到一限值。就此而言，也就是可以存在两个限值，即一个限值用于内燃机的转速，一个限值用于气缸填充。在暖机运行期间，一个或多个限值至少暂时地根据内燃机1的初始温度来选择。

例如，内燃机1被设计为用于，在内燃机1启动的时刻得出燃烧室温度，以便将该燃烧室温度用作初始温度。为了确定燃烧室温度，在内燃机1中可以设置温度传感器。附加地或替代地，燃烧室温度可以基于模型计算得出。在此，模型计算可以由传感器数据、例如外界温度以及在内燃机1启动之前的内燃机1停机的时间历程来计算燃烧室温度或初始温度。如果测量的或计算的初始温度低于最低温度，则进行暖机运行。

在暖机运行开始时，将限值设定为初值。在暖机运行期间，使限值从初值出发朝向终值的方向提高。例如这样选择该终值，使得转速的限值达到最大允许的转速，该最大允许的转速在按规定运行时在达到运行温度之后允许存在，而不会出现或者说预期出现内燃机1的损坏。附加地，也可以为气缸填充量的限值确定最大允许的终值。

使限值朝向终值的方向提高，其中，根据从启动起通过进气道5累积地输送到气缸2的空气量执行所述提高。当限值达到终值时，结束暖机运行。附加地或替代地可以规定，一旦从启动起累积地输送到气缸2的空气量超过阈值，就结束暖机运行。以这种方式和方法，在暖机运行期间内燃机1以受控方式被加热到运行温度，并且相应地，在暖机运行期间内燃机1的污染物排放显著减少。

Claims (7)

1.一种用于运行具有多个气缸(2)的内燃机(1)的方法，其中，在启动内燃机(1)之后进行暖机运行，在该暖机运行期间将内燃机(1)的转速限制到一限值，

在暖机运行期间所述限值至少暂时地根据内燃机(1)的初始温度选择,

其特征在于，

在暖机运行开始时，将限值设定为根据内燃机(1)的初始温度所选择的初值,在暖机运行期间，使限值从初值出发朝向终值的方向提高，根据内燃机(1)的初始温度选择终值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在暖机运行期间至少暂时地将气缸(2)的气缸填充量限制到一限值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，只有当内燃机(1)的初始温度低于最低温度时，才进行暖机运行。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述提高线性地或逐级地进行。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据累积输送到内燃机(1)的空气量和/或内燃机(1)的另一温度进行所述提高。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当限值达到终值时和/或当累积输送到气缸(2)的空气量超过阈值时，结束暖机运行。

7.一种具有多个气缸(2)的内燃机(1)，所述内燃机用于实施根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述内燃机被设计为，在启动内燃机(1)之后进行暖机运行，在该暖机运行期间，内燃机(1)的转速被限制到一限值，

内燃机(1)被设计为用于，在暖机运行期间至少暂时地根据内燃机(1)的初始温度选择限值，

其特征在于，

所述内燃机还被设计为，在暖机运行开始时，将限值设定为根据内燃机(1)的初始温度所选择的初值,在暖机运行期间，使限值从初值出发朝向终值的方向提高，根据内燃机(1)的初始温度选择终值。