專利名稱：內(nèi)燃機(jī)工作的控制方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)工作的控制裝置，其中該內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)氣缸，該氣缸有至少一個(gè)進(jìn)氣閥和至少一個(gè)排氣閥，閥門門操作各缸獨(dú)立可控并具有多變的閥動(dòng)裝置，本發(fā)明還涉及一種內(nèi)燃機(jī)工作的控制方法，其中該內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)氣缸，該氣缸有至少一個(gè)進(jìn)氣閥和至少一個(gè)排氣閥，氣門操作各缸獨(dú)立可控并具有多變閥動(dòng)裝置。
傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)具有一個(gè)或多個(gè)凸輪軸以預(yù)定的閥門提升曲線控制發(fā)動(dòng)機(jī)閥門。通過(guò)凸輪軸的設(shè)計(jì)確定發(fā)動(dòng)機(jī)閥門的閥門提升曲線。而內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥和排氣閥的固定的閥門提升曲線無(wú)法使內(nèi)燃機(jī)在任一工況下都能最佳工作，因?yàn)橥ǔ２煌膬?nèi)燃機(jī)工況要求不同的閥門提升曲線。
由于閥門提升曲線固定，內(nèi)燃機(jī)氣缸的換氣控制受到限制并且不能對(duì)所有工況都最佳化。所謂換氣可理解為廢氣從燃燒室排出、新鮮空氣填充到內(nèi)燃機(jī)氣缸的燃燒室中，其中新鮮空氣有時(shí)也混合有燃油并且根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工況和型式還有上一燃燒過(guò)程的返回的殘余廢氣。
為了可變地控制內(nèi)燃機(jī)氣缸的換氣，已經(jīng)建議了各種多變的閥動(dòng)裝置用于進(jìn)氣閥和排氣閥。在多變的閥動(dòng)裝置情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)閥門操作靈活。這就是說(shuō)，填充到氣缸中的新鮮空氣和殘余廢氣通過(guò)改變進(jìn)氣閥和排氣閥的啟閉時(shí)刻和/或啟閉速度和/或升程控制。作為多變的閥動(dòng)裝置已知例如是一種電磁閥控制EMVS和一種電液閥控制EHVS。另外機(jī)械式多變的閥動(dòng)裝置已知例如是與升程控制相連的VANOS。
在EMVS和EHVS中，內(nèi)燃機(jī)的工作不要求有一個(gè)凸輪軸。因此調(diào)整動(dòng)力學(xué)，也就是進(jìn)氣閥和排氣閥啟閉時(shí)間、開啟升程和啟閉速度的變化可能性大小僅受到進(jìn)氣閥和排氣閥以及相應(yīng)的閥門調(diào)節(jié)器的機(jī)械結(jié)構(gòu)限制。這就是說(shuō)，對(duì)于當(dāng)前氣缸的任一工作循環(huán)，當(dāng)前氣缸的進(jìn)氣調(diào)節(jié)可以與按照點(diǎn)火次序位于該氣缸之前的一個(gè)氣缸的進(jìn)氣無(wú)關(guān)，并且也與該當(dāng)前氣缸在上一工作循環(huán)的進(jìn)氣無(wú)關(guān)。
通常，帶有多變的閥動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)控制裝置具有一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)和一個(gè)閥門控制機(jī)構(gòu)，它們通過(guò)一個(gè)軟件總線系統(tǒng)例如一個(gè)CAN總線相連。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)中，例如根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器、Lambda探頭、高溫膜空氣量傳感器和進(jìn)氣管壓力傳感器的輸出信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)用于節(jié)氣門、噴油嘴、火花塞以及閥門控制機(jī)構(gòu)。用于閥門控制機(jī)構(gòu)的控制信號(hào)經(jīng)軟件總線系統(tǒng)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)。閥門控制機(jī)構(gòu)將控制信號(hào)翻譯成進(jìn)氣閥和排氣閥的啟閉時(shí)刻、節(jié)氣門和排氣閥的開啟升程以及進(jìn)氣閥和排氣閥的啟閉速度。在載荷交變過(guò)程中的高速工況下，在該控制裝置中經(jīng)軟件總線系統(tǒng)傳遞的數(shù)據(jù)量很大。相應(yīng)地要求軟件總線系統(tǒng)足夠大，對(duì)于正常的工況來(lái)說(shuō)超過(guò)一般限度。
圖6示出了一種為實(shí)現(xiàn)理論扭矩而對(duì)氣缸填充新鮮空氣的理想進(jìn)氣量的計(jì)算模型，例如在Bosch發(fā)動(dòng)機(jī)控制ME7中所采用的。借助一個(gè)理論轉(zhuǎn)矩misoll和一個(gè)內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速nmot作為輸入?yún)?shù)，在考慮理論Lambda系數(shù)etalamsoll和理想的點(diǎn)火角系數(shù)etazwsoll的情況下從一組氣缸理論進(jìn)氣量的特征曲線族計(jì)算出為實(shí)現(xiàn)理論轉(zhuǎn)矩降低的一種氣缸新鮮空氣理想進(jìn)氣量rlwunsch。當(dāng)氣缸升程容積填充0℃下1.013毫巴的新鮮空氣時(shí)的理想進(jìn)氣量rlwunsch標(biāo)定為100％。輸入值misoll是降低了的轉(zhuǎn)矩理論值，該值在填充100％新鮮空氣、Lambda值λ＝1.0和最佳點(diǎn)火角情況下標(biāo)定為100％。輸入值hmot表示內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速。
圖6中所示的用于計(jì)算氣缸的新鮮空氣理想進(jìn)氣量以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的理論扭矩的計(jì)算模型目前用于帶有一個(gè)節(jié)氣門的內(nèi)燃機(jī)。對(duì)于帶有多變閥動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)，則該計(jì)算模型不夠用。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的帶有多變閥動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置和一種簡(jiǎn)單的控制帶有多變閥動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)的工作的方法。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)是由一種具有權(quán)利要求1所述特征的控制裝置和一種具有權(quán)利要求10所述特征的方法實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明的有利設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求給出。
下面參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1以一個(gè)帶有多變閥動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)氣缸示意圖示出了本發(fā)明控制裝置的一種實(shí)施例；圖2示出了一個(gè)閥門調(diào)節(jié)器；圖3示出了進(jìn)氣閥和排氣閥的不同閥門提升曲線以及噴油嘴和點(diǎn)火線圈的控制信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)角的關(guān)系；圖4示出了圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置的一種實(shí)施例；圖5示出了圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)和閥門控制機(jī)構(gòu)中間的數(shù)據(jù)傳遞圖；圖6示出了一種公知的在考慮Lambda系數(shù)和點(diǎn)火系數(shù)情況下從降低的理論扭矩到新鮮空氣理想進(jìn)氣量的變換。
下面實(shí)施例的描述涉及一個(gè)帶有進(jìn)氣管噴油和多變閥動(dòng)裝置的4缸汽油機(jī)。所有有關(guān)閥門啟閉時(shí)間的描述都是指本實(shí)施例的4缸汽油機(jī)。當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于一種n缸內(nèi)燃機(jī)時(shí)，所述啟閉時(shí)間描述以相應(yīng)方式推算。
圖1以一個(gè)帶有多變閥動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)1的一個(gè)氣缸示意圖示出了本發(fā)明的控制裝置的一種實(shí)施例。圖1中只示出了內(nèi)燃機(jī)1的一個(gè)氣缸。附圖標(biāo)記2表示氣缸的活塞，該活塞通過(guò)一個(gè)連桿3與一個(gè)示意表示出的曲軸4相連。活塞2限定了氣缸的一個(gè)燃燒室。在曲軸4上設(shè)置了一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器6，該傳感器測(cè)量曲軸4的曲軸轉(zhuǎn)角并輸出相應(yīng)的輸出信號(hào)。
在氣缸的燃燒室中設(shè)置了一個(gè)火花塞5。氣缸的燃燒室可以通過(guò)一個(gè)進(jìn)氣閥7填充新鮮空氣，通過(guò)排氣閥8排氣。進(jìn)氣閥7的設(shè)置使得氣缸的進(jìn)氣口根據(jù)進(jìn)氣閥7的位置關(guān)閉或開啟。排氣閥8的設(shè)置使得氣缸的排氣口根據(jù)排氣閥8的位置關(guān)閉或開啟。在內(nèi)燃機(jī)1工作時(shí)，氣流從進(jìn)氣管13通過(guò)進(jìn)氣口流到氣缸燃燒室，通過(guò)排氣口從氣缸燃燒室流出。
進(jìn)氣閥7和排氣閥8借助一個(gè)用于進(jìn)氣閥7的閥門調(diào)節(jié)器9和一個(gè)用于排氣閥8的閥門調(diào)節(jié)器10開啟和關(guān)閉。
附圖標(biāo)記11表示一個(gè)液力腔，該液力腔例如為共軌結(jié)構(gòu)(CommonRail)，與閥門調(diào)節(jié)器9和10通過(guò)液力管路相連。在液力腔11中處于壓力下的液力介質(zhì)通過(guò)液力管路接到閥門調(diào)節(jié)器9和10。
附圖標(biāo)記12表示一個(gè)將燃油噴入內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13中的噴油嘴。附圖標(biāo)記14表示一個(gè)進(jìn)氣管壓力傳感器，附圖標(biāo)記15表示一個(gè)高溫膜空氣量傳感器。該高溫膜空氣量傳感器15在內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13中沿氣流方向位于一個(gè)節(jié)氣門18的前面。節(jié)氣門18設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13中以控制進(jìn)到進(jìn)氣管13的氣流。內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13中的氣流方向從高溫膜空氣量傳感器流經(jīng)節(jié)氣門18、布置在進(jìn)氣管13的一個(gè)壁上的進(jìn)氣管壓力傳感器14，再流經(jīng)往進(jìn)氣管13噴燃油的噴油嘴12。然后混有燃油的新鮮空氣通過(guò)進(jìn)氣閥7被吸入內(nèi)燃機(jī)1的燃燒室中，壓縮，借助火花塞5點(diǎn)燃，在活塞2向上運(yùn)動(dòng)后通過(guò)已經(jīng)為此開啟的排氣閥8排出。排出氣流或者廢氣氣流則流經(jīng)一個(gè)位于排氣管(未示出)中的Lambda探頭19。
當(dāng)噴油嘴12向進(jìn)氣管13中噴燃油時(shí)，噴射的燃油的大部分與新鮮空氣一起在開啟的進(jìn)氣閥7處被吸入氣缸燃燒室。而燃油的一部分沾在進(jìn)氣管13的壁上形成一層壁膜。另外由于延遲關(guān)閉進(jìn)氣閥7而減少了進(jìn)氣，多余的燃油由于進(jìn)氣減少未被吸入燃燒室中因而沾在進(jìn)氣管13的壁上形成一層壁膜。兩種壁膜形式在下文中都稱為壁膜。
附圖標(biāo)記16表示一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)，其輸入有曲軸轉(zhuǎn)角傳感器6、Lambda探頭19、高溫膜空氣量傳感器15和進(jìn)氣管壓力傳感器14的輸出信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16通過(guò)一條總線17，例如CAN總線，與一個(gè)閥門控制機(jī)構(gòu)20相連。另外發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16與節(jié)氣門18相連并控制節(jié)氣門18的致動(dòng)。
發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16從上述輸入?yún)?shù)計(jì)算出控制信號(hào)用于節(jié)氣門18、噴油嘴12、火花塞5以及閥門控制機(jī)構(gòu)20。用于閥門控制機(jī)構(gòu)20的控制信號(hào)經(jīng)總線17傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20，涉及進(jìn)氣閥7和排氣閥8的啟閉時(shí)間、啟閉速度和升程。
閥門控制機(jī)構(gòu)20的輸入?yún)?shù)有曲軸轉(zhuǎn)角傳感器6的輸出信號(hào)以及發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的控制信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)總線17傳遞。作為輸出信號(hào)，閥門控制機(jī)構(gòu)20輸出了進(jìn)氣閥7的閥門調(diào)節(jié)器9的控制信號(hào)和排氣閥8的閥門調(diào)節(jié)器10的控制信號(hào)，使得進(jìn)氣閥7和排氣閥8根據(jù)從發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16傳遞到閥門控制機(jī)構(gòu)20的控制信號(hào)啟閉。
盡管在圖1中示出了在進(jìn)氣管13中有一個(gè)節(jié)氣門18，但本發(fā)明不限于帶有一個(gè)節(jié)氣門18的內(nèi)燃機(jī)1。此外，本發(fā)明不限于如圖1所示的進(jìn)氣管噴射式的無(wú)增壓內(nèi)燃機(jī)1，也不限于直接噴射式或者渦輪增壓式多缸內(nèi)燃機(jī)1。
下面參照?qǐng)D2借助進(jìn)氣閥7的閥門調(diào)節(jié)器9描述閥門調(diào)節(jié)器9和10的結(jié)構(gòu)和原理。盡管圖2中作為一種多變閥門控制的舉例示出了一種電液多變閥門閥動(dòng)裝置，但本發(fā)明不限于此，而是同樣可用于所有多變閥動(dòng)裝置，例如電磁閥動(dòng)裝置。另外，本發(fā)明也可用于電磁閥門控制裝置、電液閥門控制裝置和機(jī)械控制裝置如與VVT相結(jié)合的Vanos。
附圖標(biāo)記21表示第一磁閥。該第一磁閥21布置在液力腔11和致動(dòng)機(jī)構(gòu)24的第一腔23之間的一個(gè)液力管路22中。在該致動(dòng)機(jī)構(gòu)24中設(shè)置了進(jìn)氣閥7的一個(gè)閥底25。該閥底25與進(jìn)氣閥剛性連接。該閥底25可移動(dòng)地安裝在致動(dòng)機(jī)構(gòu)24中。該閥底25在致動(dòng)機(jī)構(gòu)24中將第一腔23與第二腔26分隔開。
在致動(dòng)機(jī)構(gòu)24的第二腔26和液力腔11之間有一個(gè)第二液力管路27。第一腔23另外經(jīng)第二磁閥28與液力腔11通過(guò)第三液力管路29相連。
第一磁閥21和第二磁閥28經(jīng)導(dǎo)線30與閥門控制機(jī)構(gòu)20連接。閥門控制機(jī)構(gòu)20通過(guò)相應(yīng)的控制信號(hào)致動(dòng)第一磁閥21和第二磁閥28。最好閥門控制機(jī)構(gòu)能致動(dòng)內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣閥7和排氣閥8的所有調(diào)節(jié)器。
圖2所示閥門調(diào)節(jié)器9的工作如下。當(dāng)?shù)谝淮砰y21開啟時(shí)，一種在一定壓力下的液力介質(zhì)從液力腔11流到第一腔23中。液力介質(zhì)充滿第一腔23并移動(dòng)將第一腔23與第二腔26分隔開的閥底25。由此使圖2所示的進(jìn)氣閥7向下移動(dòng)。進(jìn)氣閥7的設(shè)計(jì)使得在圖2所示的閥底完全在上面時(shí)，就是說(shuō)第一腔23中沒有液力介質(zhì)，也就是第一腔23的空間最小而第二腔26的空間最大時(shí)，進(jìn)氣閥7靠在內(nèi)燃機(jī)1的氣缸的氣缸頭部中的一個(gè)未示出的閥座中。在該位置，進(jìn)氣閥7關(guān)閉了氣缸燃燒室的進(jìn)氣口。當(dāng)?shù)谝磺?3充滿了液力介質(zhì)時(shí)，進(jìn)氣閥7離開閥座移到氣缸的燃燒室，氣缸的進(jìn)氣口開啟。當(dāng)達(dá)到理想的閥門升程時(shí)，第一磁閥21關(guān)閉。
為了關(guān)閉進(jìn)氣閥7，第二磁閥28開啟，因此在第一腔23中的液力介質(zhì)可以通過(guò)開啟的第二磁閥28回流到一個(gè)貯存槽(未示出)。從液力腔11以一定壓力作用到第二腔26的液力介質(zhì)則流進(jìn)第二腔26中，從而將閥底25如圖2所示向上移動(dòng)。因此，進(jìn)氣閥7回到閥座中，燃燒室的進(jìn)氣口關(guān)閉。進(jìn)氣閥7的啟閉速度由液力腔11向閥門調(diào)節(jié)器9輸送液力介質(zhì)的壓力控制。
這種調(diào)節(jié)器使內(nèi)燃機(jī)1的每一個(gè)排氣閥8和每一個(gè)進(jìn)氣閥7都可以單獨(dú)控制。
圖3示出了氣缸進(jìn)氣閥7和排氣閥8的閥門提升曲線與曲軸轉(zhuǎn)角α的關(guān)系，如何借助發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16通過(guò)控制閥門控制機(jī)構(gòu)20和借助閥門控制機(jī)構(gòu)20通過(guò)控制第一和第二磁閥21和28來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)器9和10。圖3還示出了噴油嘴12的控制信號(hào)ti走向，其用附圖標(biāo)記44表示，以及點(diǎn)火線圈的控制信號(hào)zue的走向，其用附圖標(biāo)記45表示，該點(diǎn)火線圈對(duì)火花塞5施加必要的點(diǎn)火電壓。
圖3所示曲線圖的橫坐標(biāo)是內(nèi)燃機(jī)1的曲軸轉(zhuǎn)角α，單位為曲軸轉(zhuǎn)角單位[°KW]。圖3所示曲線圖的縱坐標(biāo)是內(nèi)燃機(jī)1的氣缸的排氣閥8和進(jìn)氣閥7的氣門升程、內(nèi)燃機(jī)1的噴油嘴12的控制信號(hào)ti的幅值和點(diǎn)火線圈的控制信號(hào)zue的幅值。
附圖標(biāo)記37以實(shí)線表示一個(gè)氣缸排氣閥8的閥門提升曲線。附圖標(biāo)記38以實(shí)線表示內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣閥7的閥門提升曲線。附圖標(biāo)記39虛線表示排氣閥8的閥門提升曲線37的變化。與閥門提升曲線37相比，線39中排氣閥8的開啟角度向后推移，由此減少了氣缸上一工作循環(huán)的降低了的扭矩。這樣可以隨后減少上一工作循環(huán)氣缸的降低了的轉(zhuǎn)矩。這又稱為轉(zhuǎn)矩減少。
附圖標(biāo)記40表示閥門提升曲線37的另一種變化可能性。虛線40示出了一種閥門提升曲線，其中與閥門提升曲線37相比，排氣閥8的關(guān)閉角向前推移。通過(guò)推移排氣閥8的關(guān)閉角，可以控制氣缸中的內(nèi)部氣體填充。內(nèi)部氣體填充是指氣缸上一工作循環(huán)的上一燃燒過(guò)程的燃燒廢氣量未通過(guò)排氣閥8排到排氣管中而是留下來(lái)用于氣缸燃燒室中當(dāng)前工作循環(huán)即將開始的燃燒過(guò)程。附圖標(biāo)記41表示進(jìn)氣閥7的閥門提升曲線38的一種變化可能性。虛線41表示閥門提升曲線38的一種變化，其中進(jìn)氣閥7的開啟角向后推移。通過(guò)進(jìn)氣閥7的進(jìn)氣閥開啟角向后推移以及排氣閥8的關(guān)閉角推移，比單獨(dú)推移排氣閥8的關(guān)閉角更能控制氣缸的內(nèi)部殘余廢氣填充。
線42和43示出了進(jìn)氣閥閥門提升曲線38的其它變化可能性。虛線42示出了進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)刻向前推移，虛線43示出了進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)刻向后推移。通過(guò)改變進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)刻可以控制氣缸的進(jìn)氣。圖3中所示的閥門提升曲線由閥門控制機(jī)構(gòu)20通過(guò)相應(yīng)控制對(duì)應(yīng)的進(jìn)氣閥7和排氣閥8的閥門調(diào)節(jié)器9和10實(shí)現(xiàn)，如借助圖2所描述的。
附圖標(biāo)記44表示噴油嘴12的控制信號(hào)ti的走向。從圖3可看出，噴油嘴12在進(jìn)氣閥7開啟之前這樣控制，即，它在進(jìn)氣閥7開啟之前啟閉。在噴油嘴12的關(guān)閉和進(jìn)氣閥7的開啟之間的時(shí)間間隔稱為“最大允許飛行時(shí)間(Flugzeit)”或簡(jiǎn)稱為“飛行時(shí)間”。該飛行時(shí)間是指燃油在借助噴油嘴12噴射后經(jīng)過(guò)進(jìn)氣管13的一段并經(jīng)過(guò)進(jìn)氣閥7進(jìn)入燃燒室所需要的時(shí)間間隔。
附圖標(biāo)記45表示內(nèi)燃機(jī)1點(diǎn)火線圈的控制信號(hào)zue的走向。從圖3可以看出，控制信號(hào)zue的幅值在直到點(diǎn)火上死點(diǎn)ZOT之前的角度范圍都是零。在ZOT之前的角度范圍內(nèi)，點(diǎn)火線圈借助控制信號(hào)控制，從而在必要時(shí)刻為火花塞5提供點(diǎn)火電壓。
圖3還示出了進(jìn)氣閥7和排氣閥8啟閉時(shí)間和噴油嘴12和點(diǎn)火線圈致動(dòng)的時(shí)間關(guān)系。從圖3可以看出，隨著噴油嘴12通電，氣缸的噴油過(guò)程借助控制信號(hào)ti開始?？刂菩盘?hào)ti的長(zhǎng)度也就是噴油嘴開啟長(zhǎng)度決定了噴射到內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13中的燃油量。噴油嘴噴射結(jié)束的角度或者時(shí)刻最好使得噴油開始也就是噴油嘴12控制開始確定了建議的燃油量。在進(jìn)氣閥12關(guān)閉和進(jìn)氣閥7關(guān)閉之間的角度值必須足以使在考慮到關(guān)閉噴油嘴12之后被噴射的燃油飛行時(shí)間情況下噴出的燃油仍然能夠被吸進(jìn)氣缸的燃燒室。
在噴油嘴12借助控制信號(hào)ti通電之后的短暫角度范圍內(nèi)燃機(jī)1的排氣閥8開啟，如表示排氣閥8的閥門提升曲線的線37所示。排氣閥8的開啟時(shí)刻或者開啟角度首先影響到上一工作循環(huán)的降低了的轉(zhuǎn)矩。通過(guò)改變開啟角度，反過(guò)來(lái)可以使上一工作循環(huán)的氣缸轉(zhuǎn)矩作用減小到內(nèi)燃機(jī)1的扭矩。排氣閥很早開啟時(shí)，燃燒能量不能最佳地轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。如參照?qǐng)D2所述，閥門控制機(jī)構(gòu)20通過(guò)給排氣閥8的閥門調(diào)節(jié)器10的第一磁閥21通電控制排氣閥的開啟。排氣閥升程由第一磁閥21的控制脈沖長(zhǎng)度決定。
排氣閥8的關(guān)閉時(shí)刻由閥門控制機(jī)構(gòu)20通過(guò)控制排氣閥8的閥門調(diào)節(jié)器10的第二磁閥28產(chǎn)生。排氣閥的關(guān)閉時(shí)刻影響到氣缸的內(nèi)部殘余廢氣填充，就是說(shuō)影響氣缸中上一燃燒過(guò)程的未通過(guò)排氣口排到排氣管中而是留在氣缸燃燒室用于隨后的燃燒過(guò)程的殘余廢氣量。
圖3還示出了提前確定噴射時(shí)間規(guī)定，具體說(shuō)就是提前確定在工作循環(huán)中噴射開始和噴射結(jié)束的時(shí)間。這尤其適用于高轉(zhuǎn)速情況，在高轉(zhuǎn)速時(shí)，噴射持續(xù)時(shí)間會(huì)與曲軸轉(zhuǎn)角交疊幾百度的角度范圍。此外還看出，理想的噴油結(jié)束時(shí)刻不是在最晚的時(shí)刻，就是說(shuō)，在進(jìn)氣閥就要關(guān)閉之前，考慮到燃油的飛行時(shí)間，通過(guò)將噴油結(jié)束時(shí)刻向后推移延長(zhǎng)噴油時(shí)間可以提高噴射的燃油量。但已經(jīng)噴出的燃油不能再取消。因此在為實(shí)現(xiàn)扭矩降低而減少燃油量時(shí)，提前開始噴油限制了高的動(dòng)力學(xué)。
此外，可以確定排氣閥8的開啟時(shí)刻。由排氣閥8的開啟時(shí)刻可以確定排氣閥的升程。該升程應(yīng)這樣確定，即排氣閥8的升程應(yīng)足夠大以便在規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣和轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)燃燒過(guò)程殘余廢氣的完全排出。
通過(guò)協(xié)調(diào)排氣閥8的關(guān)閉時(shí)刻和進(jìn)氣閥7的開啟時(shí)刻，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部廢氣回流。從而確定氣缸的內(nèi)部殘余廢氣填充。
另一個(gè)關(guān)鍵控制參數(shù)是進(jìn)氣閥7的升程。與進(jìn)氣閥7的關(guān)閉時(shí)刻結(jié)合，進(jìn)氣閥7的關(guān)閉時(shí)刻決定了混合氣從進(jìn)氣管13流到氣缸燃燒室中的流入速度。
進(jìn)氣閥7的關(guān)閉時(shí)刻與進(jìn)氣閥升程和進(jìn)氣管13中的進(jìn)氣管壓力一起主要影響氣缸的新鮮空氣的進(jìn)氣。圖3的最終結(jié)果是點(diǎn)火線圈借助控制信號(hào)zue充電。在轉(zhuǎn)速很高時(shí)，可以要求提前開始充電。通過(guò)點(diǎn)火線圈充電結(jié)束確定點(diǎn)火時(shí)刻。
噴油嘴的控制信號(hào)ti從發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16直接加到噴油嘴12上。點(diǎn)火線圈的控制信號(hào)zue從發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16直接加到內(nèi)燃機(jī)1的點(diǎn)火線圈上。
下面參照?qǐng)D4詳細(xì)描述發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的一種實(shí)施例，控制信號(hào)從發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16經(jīng)總線17傳遞到閥門控制機(jī)構(gòu)20，再借助閥門控制機(jī)構(gòu)20控制閥門調(diào)節(jié)器9和10。
圖4中附圖標(biāo)記50表示一個(gè)理想進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)。該理想進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)從一個(gè)理論扭矩misoll、一個(gè)燃燒過(guò)程的理論Lambda值λsoll和一個(gè)理論點(diǎn)火角系數(shù)etazwsoll計(jì)算出內(nèi)燃機(jī)1的氣缸的理想進(jìn)氣量rlwumd。該理想進(jìn)氣量rlwumd表示在一個(gè)工作循環(huán)中一個(gè)氣缸的進(jìn)氣。進(jìn)氣包括新鮮空氣，有時(shí)候也有上一燃燒過(guò)程的殘余廢氣。內(nèi)燃機(jī)1的理論扭矩表示一種降低了的扭矩，其由一個(gè)功率規(guī)定機(jī)構(gòu)例如汽車中的油門踏板給出并輸出給理想充氣確定機(jī)構(gòu)50。燃燒過(guò)程的理論Lambda值λsoll是一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16中在內(nèi)燃機(jī)1的一種稀薄燃燒工況、一種濃燃燒工況或者一種化學(xué)計(jì)量的燃燒工況方面調(diào)節(jié)的參數(shù)。理論點(diǎn)火角系數(shù)etazwsoll計(jì)算出氣缸理論點(diǎn)火角相對(duì)內(nèi)燃機(jī)1曲軸轉(zhuǎn)角對(duì)化學(xué)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的影響。理論點(diǎn)火角系數(shù)由發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16根據(jù)例如內(nèi)燃機(jī)1的轉(zhuǎn)速或者測(cè)得的爆震來(lái)改變。理想進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)50以Bosch發(fā)動(dòng)機(jī)控制ME7的方式得出理想進(jìn)氣量，如圖6所述。理想進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)50輸出理想進(jìn)氣量給一個(gè)第一最小值確定機(jī)構(gòu)51、一個(gè)升程估計(jì)機(jī)構(gòu)52和一個(gè)理論AGR進(jìn)氣和理論進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53。
附圖標(biāo)記54表示一個(gè)通過(guò)提前開啟排氣閥(AV)降低轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩降低機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)矩降低機(jī)構(gòu)54根據(jù)理論轉(zhuǎn)矩misoll和理論點(diǎn)火角系數(shù)etzwsoll得出理論高壓系數(shù)AV etaAVsoll。轉(zhuǎn)矩降低機(jī)構(gòu)54輸出理論高壓系數(shù)etaAVsoll給一個(gè)第一傳遞機(jī)構(gòu)55，該傳遞機(jī)構(gòu)將理論高壓系數(shù)etaAVsoll在第一同步時(shí)刻Synchro 1經(jīng)總線17傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20。閥門控制機(jī)構(gòu)20根據(jù)理論高壓系數(shù)etaAVsoll計(jì)算出氣缸排氣閥8的排氣開啟時(shí)刻并相應(yīng)控制閥門調(diào)節(jié)器10的第一磁閥21。以此方式可以通過(guò)提前開啟排氣閥8使壓力通過(guò)排氣口從氣缸排出到排氣管中來(lái)降低氣缸內(nèi)的高壓功。以此方式降低了該氣缸對(duì)內(nèi)燃機(jī)1的扭矩的影響并因而減少了內(nèi)燃機(jī)1的扭矩。因此理論高壓系數(shù)etaAVsoll也可以稱為有關(guān)氣缸轉(zhuǎn)矩減少的理論值。
第一傳遞機(jī)構(gòu)55的傳遞與發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第一個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵(RASTER)同步。該第一個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器6的輸出信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16。該第一個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵具有至少第一同步時(shí)刻Synchro 1、第二同步時(shí)刻Synchro 2、第三同步時(shí)刻Synchro 3、第四同步時(shí)刻Synchro 4、第五同步時(shí)刻Synchro 5、第六同步時(shí)刻Synchro 6和第七同步時(shí)刻Synchro 7。發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16這樣確定同步時(shí)刻，即，第一同步時(shí)刻Synchro 1在內(nèi)燃機(jī)1的相應(yīng)氣缸的點(diǎn)火上死點(diǎn)之前一個(gè)預(yù)定的角度值。這個(gè)預(yù)定的角度值例如是在在內(nèi)燃機(jī)1的相應(yīng)氣缸的點(diǎn)火上死點(diǎn)之前72°KW。同步時(shí)刻Synchro 1至同步時(shí)刻Synchro 7相互間分別具有另一個(gè)預(yù)定角度值的間距。該另一個(gè)預(yù)定角度值在本實(shí)施例的四缸內(nèi)燃機(jī)中優(yōu)選是180°KW。在多缸內(nèi)燃機(jī)中，該間距可相應(yīng)匹配。在有n個(gè)缸的內(nèi)燃機(jī)1中，這個(gè)預(yù)定的角度值優(yōu)選720°/n。傳遞機(jī)構(gòu)55經(jīng)總線17到閥門控制機(jī)構(gòu)20的數(shù)據(jù)傳遞與發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)20的實(shí)際與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵同步。換句話說(shuō)，數(shù)據(jù)傳遞分別在同步時(shí)刻Synchro 1到Synchro 7進(jìn)行，還可以考慮下一個(gè)要點(diǎn)火的氣缸。
閥門控制機(jī)構(gòu)20在閥門控制機(jī)構(gòu)20的第二個(gè)同步格柵的第一同步時(shí)刻Synchro 1接收理論高壓系數(shù)etaAVsoll時(shí)，閥門控制機(jī)構(gòu)20根據(jù)理論高壓系數(shù)etaAVsoll計(jì)算排氣閥8的開啟時(shí)刻并相應(yīng)控制排氣閥8的閥門調(diào)節(jié)器10。
升程估計(jì)機(jī)構(gòu)52估計(jì)進(jìn)氣閥7和排氣閥8借助閥門調(diào)節(jié)器9和10可以達(dá)到的最大升程。該升程估計(jì)機(jī)構(gòu)52根據(jù)閥門控制機(jī)構(gòu)20中的一個(gè)液力介質(zhì)壓力確定機(jī)構(gòu)56的輸出信號(hào)估計(jì)最大升程，其中所述輸出信號(hào)通過(guò)總線17傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16。液力介質(zhì)壓力確定機(jī)構(gòu)56根據(jù)壓力供應(yīng)機(jī)構(gòu)11中的實(shí)際液力介質(zhì)壓力計(jì)算傳遞給發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的輸出信號(hào)。該輸出信號(hào)由閥門控制機(jī)構(gòu)20同步傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20的第二個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵。
閥門控制機(jī)構(gòu)20的第二個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵對(duì)應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第一個(gè)同步格柵，其不同在于第二個(gè)同步格柵比第一個(gè)同步格柵晚一個(gè)預(yù)定的角度值。閥門控制機(jī)構(gòu)20的第二個(gè)同步格柵比第一個(gè)同步格柵晚的這個(gè)角度值是這樣確定的，即，經(jīng)總線17的相應(yīng)信號(hào)的傳遞時(shí)間即使在內(nèi)燃機(jī)1的轉(zhuǎn)速極高時(shí)也比第一個(gè)同步格柵與第二個(gè)同步格柵之間的這個(gè)角度值小。由此保證了在閥門控制機(jī)構(gòu)20中準(zhǔn)確地在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16發(fā)送之后預(yù)定角度值接收到被傳遞的信號(hào)，該閥門控制機(jī)構(gòu)20基于此計(jì)算出用于閥門調(diào)節(jié)器9和10的第一磁閥21和第二磁閥23的控制信號(hào)。在本實(shí)施例中，這個(gè)預(yù)定的角度值最好是90°。在具有n個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)1中，這個(gè)預(yù)定的角度值最好是720°/(2*n)。閥門控制機(jī)構(gòu)20根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器6的輸出信號(hào)推斷第二同步格柵。
升程估計(jì)機(jī)構(gòu)52發(fā)出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)是對(duì)進(jìn)氣閥7和排氣閥8的最大升程的估計(jì)，該信號(hào)繼續(xù)傳遞給一個(gè)新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57。
理論AGR進(jìn)氣和理論進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53根據(jù)理想進(jìn)氣量rlwumd確定一個(gè)用于對(duì)應(yīng)內(nèi)燃機(jī)1的工況的內(nèi)部殘余廢氣填充的理論值rfrgsoll，其中所述理想進(jìn)氣下一吸氣沖程這一時(shí)刻還不一定能實(shí)現(xiàn)。另外，理論AGR進(jìn)氣和理論進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53求出殘余廢氣控制策略AGR-Strat，其與內(nèi)燃機(jī)1的工況匹配。理論AGR進(jìn)氣和理論進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53將內(nèi)部殘余廢氣填充rfrgsoll和殘余廢氣控制策略AGR-Strat傳遞給第二傳遞機(jī)構(gòu)58。
第二傳遞機(jī)構(gòu)58將內(nèi)部殘余廢氣填充rfrgsoll和殘余廢氣控制策略AGR-Strat傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20。這種傳遞對(duì)于當(dāng)前氣缸來(lái)說(shuō)在氣缸相應(yīng)的同步格柵之前第五同步時(shí)刻Synchro 5進(jìn)行。當(dāng)?shù)诙鬟f機(jī)構(gòu)58得知在跟隨第五同步時(shí)刻Synchro 5之后的第四同步時(shí)刻Synchro 4有一個(gè)與第五同步時(shí)刻Synchro 5相比變化了的內(nèi)部殘余廢氣填充rfrgsoll和/或殘余廢氣控制策略AGR-Strat接在其輸入端，則該第二傳遞機(jī)構(gòu)58將變化了的或者更新的內(nèi)部殘余廢氣rfrgsoll和/或變化了的或者更新的殘余廢氣控制策略AGR-Strat在第四同步時(shí)刻Synchro 4傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20。以此方式第二傳遞機(jī)構(gòu)58保證了只有在內(nèi)部殘余廢氣填充rfrgsoll或者殘余廢氣控制策略AGR-Strat變化或者更新時(shí)，才進(jìn)行該值經(jīng)總線17到閥門控制機(jī)構(gòu)20的第二傳遞。因此在最可能的更新情況下，保證了經(jīng)總線17的一種最小數(shù)據(jù)傳遞率。
在閥門控制機(jī)構(gòu)20的第二同步格柵的第四和/或第五同步時(shí)刻4/5收到內(nèi)部殘余廢氣填充理論值rfrgsoll和殘余廢氣控制策略AGR-策略之后，閥門控制機(jī)構(gòu)20根據(jù)內(nèi)部殘余廢氣理論值rfrgsoll和殘余廢氣控制策略AGR-Strat得出排氣閥8的關(guān)閉時(shí)刻和進(jìn)氣閥的開啟時(shí)刻并相應(yīng)控制排氣閥8的閥門調(diào)節(jié)器10的第二磁閥28和進(jìn)氣閥7的閥門9的第一磁閥21。
理論AGR填充和理論進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53還根據(jù)理想進(jìn)氣量rlwumd計(jì)算進(jìn)氣管13中的進(jìn)氣管壓力的理論值pssoll并將該理論值pssoll轉(zhuǎn)給一個(gè)節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)59，該節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)59根據(jù)理論值pssoll控制內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13中的節(jié)氣門18。
此外，理論AGR進(jìn)氣和理論進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53根據(jù)理想進(jìn)氣量rlwumd得出用于下一氣缸進(jìn)氣沖程的惰性氣體理論值rfigsoll，并將該值發(fā)送到新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57。
附圖標(biāo)記60表示一個(gè)進(jìn)氣管壓力預(yù)告機(jī)構(gòu)，其估計(jì)進(jìn)氣閥7的關(guān)閉時(shí)刻的進(jìn)氣管壓力psp。這個(gè)估計(jì)的進(jìn)氣管壓力psp在進(jìn)氣管壓力預(yù)告機(jī)構(gòu)60中最好根據(jù)進(jìn)氣閥7的關(guān)閉時(shí)刻和內(nèi)燃機(jī)1的轉(zhuǎn)速?gòu)囊粋€(gè)特征曲線族中讀出。進(jìn)氣管壓力psp的估計(jì)在新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57處輸出。
新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57得出氣缸中下一工作循環(huán)要實(shí)現(xiàn)的新鮮空氣進(jìn)氣最大值rlmax。新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57根據(jù)升程估計(jì)機(jī)構(gòu)52的輸出信號(hào)、從理論AGR進(jìn)氣和理論進(jìn)氣管確定機(jī)構(gòu)53輸出的惰性氣體理論值rfigsoll以及從進(jìn)氣管壓力預(yù)告機(jī)構(gòu)60輸出的進(jìn)氣管壓力psp估計(jì)值求出可實(shí)現(xiàn)的最大新鮮空氣進(jìn)氣量rlmax。新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57優(yōu)選借助新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57的輸入?yún)?shù)通過(guò)從一個(gè)特征曲線族中讀出可實(shí)現(xiàn)的最大新鮮空氣進(jìn)氣量rlmax來(lái)得出可實(shí)現(xiàn)的最大新鮮空氣進(jìn)氣量rlmax。新鮮空氣進(jìn)氣最大值確定機(jī)構(gòu)57將可實(shí)現(xiàn)的最大新鮮空氣進(jìn)氣量rlmax輸出到第一最小值確定機(jī)構(gòu)51。
第一最小值確定機(jī)構(gòu)51在考慮到可實(shí)現(xiàn)的最大新鮮空氣進(jìn)氣量rlmax和理想進(jìn)氣量rlwumd求出可能的理想進(jìn)氣量rlwumdm。該第一最小值確定機(jī)構(gòu)51通過(guò)求出兩個(gè)輸入?yún)?shù)rlwumd和rlmax中較小的一個(gè)來(lái)求出可實(shí)現(xiàn)的或者可能的理想進(jìn)氣量rlwumdm。然后將理想進(jìn)氣量rlwumd和可實(shí)現(xiàn)的最大新鮮空氣進(jìn)氣量rlmax中較小的一個(gè)作為可能的理想進(jìn)氣量rlwumdm輸出給第一確定機(jī)構(gòu)61。
第一確定機(jī)構(gòu)61從可能的理想進(jìn)氣量rlwumdm和燃燒過(guò)程理想的理論Lambda值λsoll求出吸入燃油的理想值rkabwu。不用圖4中所采用的燃燒過(guò)程的理想Lambda值的參數(shù)λsoll，也可以采用理想的Lambda系數(shù)etalamsoll。
第一確定機(jī)構(gòu)61輸出被吸入燃油的理想值給第二確定機(jī)構(gòu)62。被吸入燃油的理想值rkabwu表示在氣缸進(jìn)氣過(guò)程中噴入進(jìn)氣管13中的燃油被吸進(jìn)了多少。
附圖標(biāo)記63表示燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)。該燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)63包括一個(gè)噴射監(jiān)視機(jī)構(gòu)64、第二確定機(jī)構(gòu)65、一個(gè)壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66、第三確定機(jī)構(gòu)67和第四確定機(jī)構(gòu)68。
燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)63計(jì)算出在下一進(jìn)氣沖程中從內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13吸入的最小燃油量rkabmin和在下一進(jìn)氣沖程中從內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13吸入的最大燃油量rkabmax。在下一進(jìn)氣沖程中從內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣管13吸入的最小燃油量rkabmin和最大燃油量rkabmax表示在下一進(jìn)氣沖程可能在氣缸燃燒室中的一個(gè)燃油量范圍。燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)63的結(jié)構(gòu)和原理將在下面描述。
燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)63包括噴油量計(jì)算機(jī)構(gòu)64，其與第二確定機(jī)構(gòu)65和第三確定機(jī)構(gòu)67相連。此外，設(shè)有壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66，其與第二確定機(jī)構(gòu)65和第三確定機(jī)構(gòu)67相連。第二確定機(jī)構(gòu)65與第三確定機(jī)構(gòu)67也相連。
噴油量計(jì)算機(jī)構(gòu)64根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的氣缸噴油嘴12的控制信號(hào)ti求出從進(jìn)氣閥7上一次關(guān)閉(在上一工作循環(huán)中)起噴入氣缸進(jìn)氣管13中的燃油量rktineu和直到噴油嘴12關(guān)閉之前噴射的燃油量rktimaxm。換句話說(shuō)，燃油量rktineu是指在進(jìn)氣閥7上一次關(guān)閉之后經(jīng)噴油嘴12噴入進(jìn)氣管13的實(shí)際燃油量，燃油量rktimaxm是指直到噴油嘴12關(guān)閉之前考慮到燃油飛行時(shí)間可噴射的燃油量。噴油量確定機(jī)構(gòu)64將燃油量rktineu輸出到第二確定機(jī)構(gòu)65，將燃油量rktimaxm輸出到第三確定機(jī)構(gòu)67。
壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1氣缸工作的進(jìn)氣方式FU-Art、可借助進(jìn)氣管壓力傳感器14獲得的內(nèi)燃機(jī)1進(jìn)氣管13中的進(jìn)氣管壓力實(shí)際值ps以及在進(jìn)氣控制中內(nèi)燃機(jī)1的一個(gè)節(jié)流系數(shù)fdrossev計(jì)算出在進(jìn)氣閥7上一次關(guān)閉之后留在氣缸進(jìn)氣管13中的壁膜rkwtverb和在氣缸進(jìn)氣閥7下一次關(guān)閉之后會(huì)出現(xiàn)的壁膜rkwderw。
內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣方式F-Art表明了是否氣缸例如以提前進(jìn)氣策略工作或者以延遲進(jìn)氣策略工作。在提前進(jìn)氣策略中，一旦達(dá)到希望的氣缸充氣或者進(jìn)氣量，氣缸的進(jìn)氣閥7就關(guān)閉。然后在希望氣缸進(jìn)氣(進(jìn)新鮮空氣和殘余廢氣)相當(dāng)于氣缸的半個(gè)燃燒室時(shí)，則在提前進(jìn)氣策略中，進(jìn)氣閥在載荷交變的上死點(diǎn)之后例如90°KW也就是在載荷交變的上死點(diǎn)和隨后的下死點(diǎn)之間的大約一半路程上關(guān)閉。在延遲進(jìn)氣策略中氣缸中吸進(jìn)了比真正希望的更多的氣缸進(jìn)氣。而多余的氣缸進(jìn)氣在活塞從載荷交變的下死點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)又通過(guò)進(jìn)氣口排出，直到氣缸中只剩下希望的氣缸進(jìn)氣量。然后進(jìn)氣閥7關(guān)閉。當(dāng)希望例如氣缸進(jìn)氣達(dá)氣缸半個(gè)燃燒室時(shí)，在延遲進(jìn)氣策略中，進(jìn)氣閥在載荷交變的上死點(diǎn)之后例如270°KW也就是在載荷交變的下死點(diǎn)和隨后的點(diǎn)火上死點(diǎn)之間的大約一半路程上關(guān)閉。進(jìn)氣策略由一個(gè)進(jìn)氣策略調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)71預(yù)先給出并傳遞給壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66。
在進(jìn)氣控制中的節(jié)流系數(shù)fdrossev是一個(gè)關(guān)于通過(guò)減少進(jìn)氣閥7升程減少的進(jìn)氣相對(duì)通過(guò)提前關(guān)閉進(jìn)氣閥7減少的氣缸燃燒室進(jìn)氣的比值。該系數(shù)fdrossev由在發(fā)動(dòng)機(jī)控制6中的一個(gè)進(jìn)氣策略調(diào)整機(jī)構(gòu)71計(jì)算。
壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66將進(jìn)氣閥7上一次關(guān)閉之后留在氣缸進(jìn)氣管13中的、表示仍在進(jìn)氣管13中的燃油量的壁膜rkwdverb輸出到第二確定機(jī)構(gòu)65。該壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66還將在氣缸進(jìn)氣閥7下一次關(guān)閉之后可能出現(xiàn)的、表示可能以壁膜形式留在進(jìn)氣管13中的燃油量的壁膜rkwderw輸出到第三確定機(jī)構(gòu)67。此外，壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66將在氣缸進(jìn)氣閥7下一次關(guān)閉之后可能出現(xiàn)的壁膜rkwderw輸出到第四確定機(jī)構(gòu)68。
第二確定機(jī)構(gòu)65求出全部實(shí)際存在的燃油量rkaktges并將其輸出給第三確定機(jī)構(gòu)67。此外，第二確定機(jī)構(gòu)65將全部實(shí)際存在的燃油量rkaktges輸出給第二確定機(jī)構(gòu)68。第二確定機(jī)構(gòu)65借助從壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66輸出的、在進(jìn)氣閥7上一次關(guān)閉之后留在氣缸進(jìn)氣管13中的壁膜rkwdverb和從噴油計(jì)算機(jī)構(gòu)64輸出的、在進(jìn)氣閥最后一次關(guān)閉之后經(jīng)噴油嘴實(shí)際噴入的燃油量rktineu相加求出全部實(shí)際存在的燃油量rkaktgesrkaktges＝rkwdverb+rktineu。
第三確定機(jī)構(gòu)67通過(guò)將全部實(shí)際存在的燃油量rkaktges與直到噴油嘴14關(guān)閉可噴入的燃油量rktimaxm相加然后減去在氣缸進(jìn)氣閥7下一次關(guān)閉之后可能出現(xiàn)的壁膜rkwderw求出可吸入的最大燃油量rkabmaxrkabmax＝rkaktges+rktimaxm-rkwderw。
此外，第三確定機(jī)構(gòu)67通過(guò)將全部實(shí)際存在的燃油量rkaktges減去在進(jìn)氣閥7下一次關(guān)閉之后可能出現(xiàn)的壁膜rkwderw求出可吸入的最小燃油量rkabmin＝rkaktges-rkwderw。
第二確定機(jī)構(gòu)62根據(jù)吸入燃油量的理想值rkabwu、可吸入的最大燃油量rkabmax和可吸入的最小燃油量rkabmin計(jì)算出吸入燃油量的理論值rkabsoll。這個(gè)燃油量rkabsoll以及相應(yīng)的氣缸新鮮空氣進(jìn)氣量在下一個(gè)進(jìn)氣沖程可實(shí)現(xiàn)。為此第二確定機(jī)構(gòu)62求出下面兩個(gè)參數(shù)中較大的一個(gè)吸入燃油量的理想值rkabwu或可吸入的最小燃油量rkabmin。然后這兩個(gè)參數(shù)rkabwu和rkabmin中較大的一個(gè)與可吸入的最大燃油量rkabmax相比較。比較后的較小的燃油量設(shè)置等于吸入燃油量的理論值?？傊诙_定機(jī)構(gòu)62實(shí)施了下面的計(jì)算rkabsoll＝MIN[rkabmax，MAX(rkabwu，rkabmin)]。
第二確定機(jī)構(gòu)62將吸入燃油量的理論值輸出給第四確定機(jī)構(gòu)68和一個(gè)理論進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)69。第四確定機(jī)構(gòu)68求出直到下一個(gè)同步時(shí)刻synchro 1之后的進(jìn)氣沖程仍然需要的(abzusetzen)就是說(shuō)要噴入的燃油量。第四確定機(jī)構(gòu)68通過(guò)將第二確定機(jī)構(gòu)6地的吸入燃油量的理論值rkabsoll與在進(jìn)氣閥7下一次關(guān)閉之后可能出現(xiàn)的壁膜rkwderw相加然后減去借助第二確定機(jī)構(gòu)62求出的全部實(shí)際存在的燃油量rkaktges得出仍需噴入的燃油量rksollfehl?？傊谒拇_定機(jī)構(gòu)68實(shí)施了下面的計(jì)算rksollfeh＝rkabsoll+rkwderw-rkaktges。
第四確定機(jī)構(gòu)68將在隨后的同步之后仍為下一次進(jìn)氣噴入的燃油量rksollfehl輸出給噴油嘴控制機(jī)構(gòu)70。噴油嘴控制機(jī)構(gòu)70根據(jù)第四確定機(jī)構(gòu)68的輸出信號(hào)求出用于噴油嘴12的控制信號(hào)ti。噴油嘴控制機(jī)構(gòu)70將該控制信號(hào)ti輸出到噴油嘴12和噴油量計(jì)算機(jī)構(gòu)64。
理論進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)69根據(jù)燃燒過(guò)程的理論Lambda值λsoll和吸入的燃油量rkabsoll求出氣缸的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll。氣缸的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll表示新鮮空氣進(jìn)入氣缸的量。最好是理論進(jìn)氣計(jì)算機(jī)構(gòu)69根據(jù)輸入?yún)?shù)λsoll和rkabsoll從一個(gè)特征曲線族得出理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll。理論進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)69將理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll輸出到進(jìn)氣策略調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)71。
進(jìn)氣策略調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)71例如通過(guò)提前或延遲關(guān)閉進(jìn)氣閥7來(lái)調(diào)節(jié)氣缸的提前或延遲進(jìn)氣策略，或者通過(guò)調(diào)節(jié)提前或延遲進(jìn)氣閥關(guān)閉時(shí)刻以及減少進(jìn)氣閥7的升程來(lái)調(diào)節(jié)混合氣策略。進(jìn)氣策略調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)71根據(jù)進(jìn)氣策略計(jì)算進(jìn)氣控制中的節(jié)流系數(shù)fdrossev，根據(jù)進(jìn)氣策略計(jì)算輸出信號(hào)F-Art并將系數(shù)fdrossev、進(jìn)氣方式FU-Art和理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll輸出到第三傳遞機(jī)構(gòu)72。另外，進(jìn)氣策略調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)71將節(jié)流系數(shù)fdrossev和進(jìn)氣方式F-Art輸出到壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66。進(jìn)氣策略最好在進(jìn)氣策略調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)71中預(yù)先調(diào)節(jié)。
第三傳遞機(jī)構(gòu)72將系數(shù)fdrossev、理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll和進(jìn)氣方式F-Art到發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第五同步時(shí)刻Synchro 5傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20。在隨后的同步時(shí)刻也就是第三同步時(shí)刻Sychro 3，第三傳遞機(jī)構(gòu)72比較在第四同步時(shí)刻Synchro 4傳遞給控制機(jī)構(gòu)20的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll和在第三同步時(shí)刻Synchro 3接到第三傳遞機(jī)構(gòu)72的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll。如果在第三同步時(shí)刻Synchro 3接到第三傳遞機(jī)構(gòu)72的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll與在第四同步時(shí)刻Synchro 4傳遞給控制機(jī)構(gòu)20的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll不同，則第三傳遞機(jī)構(gòu)72將在第三同步時(shí)刻Sycchro 3接到第三傳遞機(jī)構(gòu)72的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20。如果在第三和第四同步時(shí)刻Synchro 3的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll沒有區(qū)別，則不向閥門控制機(jī)構(gòu)20進(jìn)行傳遞。以此保證在總線17上的最小數(shù)據(jù)傳遞率。
在接收系數(shù)fdrossev、理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll和進(jìn)氣方式F-Art時(shí)，閥門控制機(jī)構(gòu)20在閥門控制機(jī)構(gòu)20的第二同步格柵的第四同步時(shí)刻Synchro 4計(jì)算進(jìn)氣閥7的理論升程并相應(yīng)地結(jié)束對(duì)進(jìn)氣閥7的閥門調(diào)節(jié)器9的第一磁閥21的控制。此外，進(jìn)氣閥控制機(jī)構(gòu)20在接收到系數(shù)fdrossev、理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll和進(jìn)氣方式F-Art之后，在閥門控制機(jī)構(gòu)20的第三同步時(shí)刻Synchro 3求出進(jìn)氣閥7的關(guān)閉時(shí)刻并相應(yīng)控制進(jìn)氣閥7的閥門調(diào)節(jié)器9的第二磁閥28。
盡管第一傳遞機(jī)構(gòu)55、第二傳遞機(jī)構(gòu)58和第三傳遞機(jī)構(gòu)72在該實(shí)施例中實(shí)施為單個(gè)的傳遞機(jī)構(gòu)，但也可以第一、第二和第三傳遞機(jī)構(gòu)55、58和72設(shè)計(jì)為一個(gè)傳遞機(jī)構(gòu)。
在理想進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)50、升程估計(jì)機(jī)構(gòu)52、理論AGR進(jìn)氣和進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53、轉(zhuǎn)矩減少機(jī)構(gòu)54和節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)59中求出的輸出參數(shù)-下面統(tǒng)稱為輸出參數(shù)-同樣適于內(nèi)燃機(jī)1的所有四個(gè)氣缸。上述計(jì)算理想進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)50、升程估計(jì)機(jī)構(gòu)52、理論AGR進(jìn)氣和進(jìn)氣管壓力確定機(jī)構(gòu)53、轉(zhuǎn)矩減少機(jī)構(gòu)54和節(jié)氣門控制機(jī)構(gòu)59的輸出參數(shù)以確定所有參數(shù)的過(guò)程在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第一同步格柵的每一個(gè)同步時(shí)刻Synchro 1到Synchro 7都實(shí)施，因此到發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第一同步格柵的每一個(gè)同步時(shí)刻Synchro 1到Synchro7，該機(jī)構(gòu)的輸出參數(shù)都重新被計(jì)算。
第一最小值確定機(jī)構(gòu)51、新鮮空氣進(jìn)氣量最大值確定機(jī)構(gòu)57、進(jìn)氣管壓力預(yù)告機(jī)構(gòu)60、第一確定機(jī)構(gòu)61、第二最小值確定機(jī)構(gòu)62、噴油量計(jì)算機(jī)構(gòu)64、第二確定機(jī)構(gòu)65、壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)66、第三確定機(jī)構(gòu)67、第四確定機(jī)構(gòu)68、噴油嘴控制機(jī)構(gòu)70、理論進(jìn)氣量確定機(jī)構(gòu)69和進(jìn)氣策略調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)71的輸出參數(shù)對(duì)格氣缸來(lái)說(shuō)是獨(dú)立的計(jì)算的，就是說(shuō)，對(duì)內(nèi)燃機(jī)1的四個(gè)氣缸的每一個(gè)都是單獨(dú)計(jì)算的。這些輸出參數(shù)在下面稱為個(gè)體輸出參數(shù)(individuelle Ausgangsgroesse)。這些個(gè)體參數(shù)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)1的工況在后面的同步時(shí)刻計(jì)算，直到計(jì)算到第五。
在內(nèi)燃機(jī)1高速全負(fù)荷工作的工況中，個(gè)體輸出參數(shù)如下計(jì)算個(gè)體輸出參數(shù)首次是在第七同步時(shí)刻Synchro 7計(jì)算，因?yàn)檫@是在高速全負(fù)荷下最早的可能噴油開始時(shí)刻。第二次是個(gè)體輸出參數(shù)在第六同步時(shí)刻Synchro 6計(jì)算，因?yàn)樵诟咚偃?fù)荷下這一時(shí)刻是實(shí)際噴油開始時(shí)刻。第三次是個(gè)體輸出參數(shù)在第五同步時(shí)刻Synchro 5計(jì)算，因?yàn)樵诘谖逋綍r(shí)刻Synchro 5計(jì)算內(nèi)部殘余廢氣rfrgsoll也就是內(nèi)部殘余廢氣填充的理論值。個(gè)體輸出參數(shù)在第四同步時(shí)刻Synchro 4第四次計(jì)算，因?yàn)樵诘谒耐綍r(shí)刻Synchro 4計(jì)算氣缸的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll并計(jì)算內(nèi)部殘余廢氣的新的可實(shí)現(xiàn)理論值rfrgsoll。此外，個(gè)體輸出參數(shù)在第三同步時(shí)刻Synchro 3第五次計(jì)算，其中計(jì)算出新的理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll。
如果內(nèi)燃機(jī)1不是在全負(fù)荷和高速下工作，則個(gè)體輸出參數(shù)第一次是在第六同步時(shí)刻Synchro 6計(jì)算，因?yàn)樵谠摴r下該時(shí)刻上第一次計(jì)算噴油開始時(shí)刻。
上述個(gè)體輸出參數(shù)的計(jì)算是這樣實(shí)施的，即，所有參數(shù)按照上面列舉的次序從第七同步時(shí)刻Synchro 7計(jì)算到第四同步時(shí)刻Synchro4。然后在第四同步時(shí)刻Synchro 4將理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll經(jīng)總線17傳遞到閥門控制機(jī)構(gòu)20。只有在傳遞理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll之后才在第三同步時(shí)刻Synchro 3計(jì)算其它可實(shí)現(xiàn)理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll。
在多缸機(jī)器中，必須為每個(gè)單獨(dú)的氣缸事先計(jì)算這些參數(shù)。計(jì)算次序最好從Synchro 3開始到Synchro 7結(jié)束。如上所述，必須事先為每個(gè)氣缸計(jì)算到7個(gè)Synchros。Synchro 3是計(jì)算在氣缸沖程中后3個(gè)Synchros要用的數(shù)值。根據(jù)計(jì)算次序從時(shí)間上緊接著的下一個(gè)Synchro開始，以便能夠?qū)⑾旅婢o接著需要的參數(shù)已經(jīng)發(fā)送“在途中”。在后面的第四個(gè)Synchro之后例如可以發(fā)送所對(duì)應(yīng)氣缸的進(jìn)氣。
圖4的框圖闡述了輸出信號(hào)從發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第一個(gè)信號(hào)傳遞機(jī)構(gòu)55、第二個(gè)信號(hào)傳遞機(jī)構(gòu)58和第三個(gè)信號(hào)傳遞機(jī)構(gòu)57到閥門控制機(jī)構(gòu)20的傳遞。
圖5的橫坐標(biāo)是上一次點(diǎn)火下死點(diǎn)0°的工作循環(huán)到該工作循環(huán)的點(diǎn)火下死點(diǎn)720°KW的曲軸轉(zhuǎn)角α°KW。此外圖5示出了發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的同步格柵的同步時(shí)刻Synchro 1到Synchro 5。第五同步時(shí)刻Synchro 5是在上一次點(diǎn)火上死點(diǎn)0°KW之前72°KW。與第五同步時(shí)刻Synchro 5間隔180°KW，發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第四同步時(shí)刻Synchro4在108°KW。第三同步時(shí)刻Synchro 3在288°KW，第二同步時(shí)刻Synchro 2在468°KW，第一同步時(shí)刻Synchro 1在648°KW，也就是在點(diǎn)火上死點(diǎn)720°KW之前72°KW。如圖所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第五同步時(shí)刻Synchro 5傳遞殘余廢氣控制策略AGR-Strat和內(nèi)部殘余廢氣理論值rfrgsoll。然后在第四同步時(shí)刻Synchro 5108°KW根據(jù)是否存在用于內(nèi)部殘余廢氣理論值的新值或者殘余廢氣策略AGR-Strat傳遞或者實(shí)現(xiàn)新的數(shù)值。另外，在第四同步時(shí)刻Synchro 4傳遞系數(shù)fdrossev、理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll和進(jìn)氣方式FU-Art傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20。
下面在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)的第三同步時(shí)刻Synchro 3的288°KW根據(jù)是否存在系數(shù)fdrossev的新值、理論新鮮空氣進(jìn)氣量rlsoll的新值或者進(jìn)氣方式F-Art的新值，傳遞這些新值給閥門控制機(jī)構(gòu)20。在第三同步時(shí)刻Synchro 3的這些傳遞在內(nèi)燃機(jī)1低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)尤其需要。在第二同步時(shí)刻Synchro 2在468°KW發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16和閥門控制機(jī)構(gòu)20之間沒有傳遞。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第一同步時(shí)刻Synchro 1在648 °KW，發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16的第一傳遞機(jī)構(gòu)55將理論高壓效率etaAVsoll傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)20。
借助上述的控制裝置實(shí)施例和根據(jù)該控制裝置所述的方法，使內(nèi)燃機(jī)1的氣缸的進(jìn)氣控制同步并以最佳效率最快地實(shí)現(xiàn)扭矩的變化以及保持了燃燒過(guò)程的預(yù)定濃度。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16和閥門控制機(jī)構(gòu)20中的Rechenbelastung被限制在最小程度。同樣借助上述控制裝置和相應(yīng)的方法可以將發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)16和閥門控制機(jī)構(gòu)20之間的數(shù)據(jù)傳遞率限制在最小程度。通過(guò)快速的進(jìn)氣動(dòng)力學(xué)實(shí)現(xiàn)迅速的扭矩變化?？焖俚倪M(jìn)氣動(dòng)力學(xué)同樣可以降低怠速轉(zhuǎn)速并在很高的怠速質(zhì)量下減少怠速轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)中的點(diǎn)火提前角。此外上述控制裝置和相應(yīng)的方法通過(guò)提前開啟內(nèi)燃機(jī)1的排氣閥8可以迅速降低內(nèi)燃機(jī)1的各缸對(duì)內(nèi)燃機(jī)1扭矩的扭矩貢獻(xiàn)。
盡管上述實(shí)施例是一個(gè)四缸內(nèi)燃機(jī)，但本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以看出，本發(fā)明也可用在多于四個(gè)缸的內(nèi)燃機(jī)。在這種情況下，上述時(shí)刻相應(yīng)推斷。所以，例如在有n個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)中，相應(yīng)的參數(shù)不是7個(gè)Synchros，而是(2*n)-1個(gè)Synchros。
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機(jī)(1)工作的控制裝置，該內(nèi)燃機(jī)有一個(gè)帶有一個(gè)進(jìn)氣閥和一個(gè)排氣閥(7，8)的氣缸，閥門具有多變閥動(dòng)裝置(9，10)，所述控制裝置包括一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)，用于計(jì)算內(nèi)燃機(jī)(1)的氣缸新鮮空氣進(jìn)氣量的理論值(rlsoll)、內(nèi)部殘余廢氣進(jìn)氣的理論值(rfrgsoll)、轉(zhuǎn)矩減少的理論值(etaAVsoll)、殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)和進(jìn)氣策略(F-Art)；一個(gè)傳遞機(jī)構(gòu)(17，55，58，72)，用于與曲軸轉(zhuǎn)角同步地傳遞由發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)計(jì)算的新鮮空氣進(jìn)氣量的理論值(rlsoll)、進(jìn)氣策略(F-Art)、內(nèi)部殘余廢氣填充的理論值(rfrgsoll)、殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)和轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)到一個(gè)閥門控制機(jī)構(gòu)(20)；其中閥門控制機(jī)構(gòu)(20)根據(jù)有關(guān)新鮮空氣進(jìn)氣量的理論值(rlsoll)、內(nèi)部殘余廢氣填充的理論值(rfrgsoll)、轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)、進(jìn)氣策略(F-Art)和殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)控制內(nèi)燃機(jī)(1)的氣缸的進(jìn)氣閥和排氣閥(7，8)的多變閥動(dòng)裝置(9，10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器(6)的輸出信號(hào)求出第一個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵，傳遞機(jī)構(gòu)(17，55，58，72)將新鮮空氣近期量理論值(rlsoll)、內(nèi)部殘余廢氣填充理論值(rfrgsoll)、轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)、殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)和進(jìn)氣方式(F-Art)同步于發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)的第一個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)，閥門控制機(jī)構(gòu)(20)根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器(6)的輸出信號(hào)計(jì)算第二個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵，其中第二個(gè)同步格柵在第一個(gè)同步格柵后面相差一個(gè)第一預(yù)定的角度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，第一個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的同步格柵具有至少第一同步時(shí)刻(Synchro 1)、第二同步時(shí)刻(Synchro 2)、第三同步時(shí)刻(Synchro 3)、第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)、第五同步時(shí)刻(Synchro 5)，其中第一同步時(shí)刻(Synchro 1)在內(nèi)燃機(jī)(1)的氣缸點(diǎn)火上死點(diǎn)(ZOT)之前一個(gè)第二預(yù)定角度值，第二同步時(shí)刻(Synchro 2)在第一同步時(shí)刻(1)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，第三同步時(shí)刻(Synchro 3)在第三同步時(shí)刻(Synchro 2)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)在第三同步時(shí)刻(Synchro 3)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，第五同步時(shí)刻為(Synchro 5)在第四同步時(shí)刻(Synchro 4)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，傳遞機(jī)構(gòu)(17，55，58，72)將內(nèi)部殘余廢氣填充理論值(rfrgsoll)和殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)在第五同步時(shí)刻(Synchro 5)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)，新鮮空氣進(jìn)氣量理論值(rlsoll)和進(jìn)氣方式(F-Art)在第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)傳遞，轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)在第一同步時(shí)刻(Synchro 1)傳遞。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，傳遞機(jī)構(gòu)(17，55，58，72)在第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)將內(nèi)部殘余廢氣填充的可實(shí)現(xiàn)理論值(rfrgsoll)和殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)，在第三同步時(shí)刻將新鮮空氣進(jìn)氣量的可實(shí)現(xiàn)理論值(rlsoll)和進(jìn)氣方式(F-Art)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的控制裝置，其特征在于，在發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)中有一個(gè)燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)(63)用于計(jì)算在下一進(jìn)氣沖程從內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣管(13)吸出的最小燃油量(rkabmin)和在下一進(jìn)氣沖程從內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣管(13)吸出的最大燃油量(rkabmax)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制機(jī)構(gòu)，其特征在于，燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)(63)包括一個(gè)噴油量計(jì)算機(jī)構(gòu)(64)，其中該噴油量計(jì)算機(jī)構(gòu)(64)根據(jù)內(nèi)燃機(jī)(1)的氣缸的噴油嘴(12)的控制信號(hào)(ti)計(jì)算出從進(jìn)氣閥(7)上一次關(guān)閉起噴入氣缸進(jìn)氣管(13)中的燃油量(rktineu)和直到噴油嘴(12)關(guān)閉所噴入的燃油量(rktimaxm)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的控制裝置，其特征在于，燃油計(jì)算機(jī)構(gòu)(63)包括一個(gè)壁膜計(jì)算機(jī)構(gòu)(66)，用于計(jì)算在進(jìn)氣閥(7)上一次關(guān)閉之后留在氣缸進(jìn)氣管(13)中的壁膜(rkwdverb)和在氣缸進(jìn)氣閥(7)下一次關(guān)閉之后會(huì)出現(xiàn)的壁膜(rkwderw)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，第一角度值在有n個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)(1)中是720°/n。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，第三角度值在有n個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)(1)中是720°/n。
10.用于內(nèi)燃機(jī)(1)工作的控制方法，該內(nèi)燃機(jī)有一個(gè)帶有一個(gè)進(jìn)氣閥和一個(gè)排氣閥(7，8)的氣缸，閥門具有多變閥動(dòng)裝置(9，10)，所述控制方法包括以下步驟計(jì)算內(nèi)燃機(jī)(1)氣缸的新鮮空氣進(jìn)氣量的理論值(rlsoll)、轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)、殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)和進(jìn)氣策略(F-Art)；與曲軸轉(zhuǎn)角同步地將求出的新鮮空氣進(jìn)氣量理論值(rlsoll)、進(jìn)氣策略(F-Art)、內(nèi)部殘余廢氣填充的理論值(rfrgsoll)、殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)和轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)從一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)傳遞到一個(gè)閥門控制機(jī)構(gòu)(20)；根據(jù)新鮮空氣進(jìn)氣量理論值(rlsoll)、內(nèi)部殘余廢氣填充的理論值(rfrgsoll)、轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)、殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)和進(jìn)氣策略(F-Art)控制內(nèi)燃機(jī)(1)氣缸的進(jìn)氣閥和排氣閥(7，8)的多變閥動(dòng)裝置(9，10)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于以下步驟根據(jù)一個(gè)曲軸轉(zhuǎn)角傳感器(6)的輸出信號(hào)計(jì)算一個(gè)與曲軸轉(zhuǎn)角同步的第一同步格柵并與該第一同步格柵同步地操作發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)；將新鮮空氣進(jìn)氣量理論值(rlsoll)、內(nèi)部殘余廢氣填充的理論值(rfrgsoll)、轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)、殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)和進(jìn)氣策略(F-Art)同步于發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)的與曲軸轉(zhuǎn)角同步的第一同步格柵從發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)(16)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)；即與曲軸轉(zhuǎn)角同步的第二同步格柵，其中該第二同步格柵在第一同步格柵后面相差一個(gè)第一預(yù)定的角度值，并同步于該第二同步格柵操作閥門控制機(jī)構(gòu)(20)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的方法，其特征在于，與曲軸轉(zhuǎn)角同步的第一同步格柵具有至少第一同步時(shí)刻(Synchro 1)、第二同步時(shí)刻(Synchro 2)、第三同步時(shí)刻(Synchro 3)、第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)、第五同步時(shí)刻(Synchro 5)，其中第一同步時(shí)刻(Synchro 1)在內(nèi)燃機(jī)(1)的氣缸點(diǎn)火上死點(diǎn)(ZOT)之前一個(gè)第二預(yù)定角度值，第二同步時(shí)刻(Synchro 2)在第一同步時(shí)刻(1)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，第三同步時(shí)刻(Synchro 3)在第三同步時(shí)刻(Synchro 2)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)在第三同步時(shí)刻(Synchro 3)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，第五同步時(shí)刻為(Synchro 5)在第四同步時(shí)刻(Synchro 4)之前一個(gè)第三預(yù)定角度值，傳遞機(jī)構(gòu)(17，55，58，72)將內(nèi)部殘余廢氣填充理論值(rfrgsoll)和殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)在第五同步時(shí)刻(Synchro 5)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)，新鮮空氣進(jìn)氣量理論值(rlsoll)和進(jìn)氣方式(F-Art)在第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)傳遞，轉(zhuǎn)矩減少理論值(etaAVsoll)在第一同步時(shí)刻(Synchro 1)傳遞。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在第四同步時(shí)刻為(Synchro 4)將內(nèi)部殘余廢氣填充的可實(shí)現(xiàn)理論值(rfrgsoll)和殘余廢氣控制策略(AGR-Strat)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)，在第三同步時(shí)刻將新鮮空氣進(jìn)氣量的可實(shí)現(xiàn)理論值(rlsoll)和進(jìn)氣方式(F-Art)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(20)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13之一所述的方法，其特征在于以下步驟計(jì)算在下一進(jìn)氣沖程從內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣管(13)吸出的最小燃油量(rkabmin)和在下一進(jìn)氣沖程從內(nèi)燃機(jī)(1)的進(jìn)氣管(13)吸出的最大燃油量(rkabmax)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于以下步驟根據(jù)內(nèi)燃機(jī)(1)的氣缸的噴油嘴(12)的控制信號(hào)(ti)計(jì)算出從進(jìn)氣閥(7)上一次關(guān)閉起噴入氣缸進(jìn)氣管(13)中的燃油量(rktineu)和直到噴油嘴(12)關(guān)閉所噴入的燃油量(rktimaxm)。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的方法，其特征在于以下步驟計(jì)算在進(jìn)氣閥(7)上一次關(guān)閉之后留在氣缸進(jìn)氣管(13)中的壁膜(rkwdverb)和在氣缸進(jìn)氣閥(7)下一次關(guān)閉之后會(huì)出現(xiàn)的壁膜(rkwderw)。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，第一角度值在有n個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)(1)中是720°/n。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制裝置，其特征在于，第三角度值在有n個(gè)氣缸的內(nèi)燃機(jī)(1)中是720°/n。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)工作的控制裝置和一種控制方法，其中該內(nèi)燃機(jī)具有至少一個(gè)氣缸，該氣缸有至少一個(gè)進(jìn)氣閥和至少一個(gè)排氣閥并具有多變的閥動(dòng)裝置。在本發(fā)明的控制裝置中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)計(jì)算新鮮空氣進(jìn)氣量理論值、內(nèi)部殘余廢氣填充理論值、轉(zhuǎn)矩減少理論值、AGR控制策略和進(jìn)氣策略。此外有一個(gè)傳遞機(jī)構(gòu)，其借助發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)求出的理論值與曲軸轉(zhuǎn)角同步地傳遞給一個(gè)閥門控制機(jī)構(gòu)。該閥門控制機(jī)構(gòu)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制機(jī)構(gòu)求出的理論值控制內(nèi)燃機(jī)氣缸的進(jìn)氣閥和排氣閥的閥動(dòng)裝置。
文檔編號(hào)F02D41/00GK1461378SQ02801167
公開日2003年12月10日 申請(qǐng)日期2002年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月10日
發(fā)明者R·沃特, B·羅澤瑙, U·迪爾, H·蓋斯勒, K·米施克爾, J·施曼, C·格羅斯, G·馬勒布雷恩, V·貝伊歇, S·雷默 申請(qǐng)人:羅伯特-博希股份公司