本發(fā)明總體上涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)領(lǐng)域。

更具體地，本發(fā)明涉及一種用于控制內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，其中，

-在該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的第一工作點(diǎn)處獲取所述工作點(diǎn)的第一特征參數(shù)的值，并且由此推導(dǎo)出該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中的第一液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)以及允許進(jìn)入該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的空氣和燃料的混合物的第一富余度設(shè)定點(diǎn)，

-在經(jīng)過不同于該第一工作點(diǎn)的第二工作點(diǎn)時，獲取所述參數(shù)的值，并且由此推導(dǎo)出第二溫度設(shè)定點(diǎn)和第二富余度設(shè)定點(diǎn)。

本發(fā)明還涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括：發(fā)動機(jī)缸體，用于將新鮮空氣引入該發(fā)動機(jī)缸體中并配備有用于控制新鮮空氣流量的閥的進(jìn)氣管線，用于從該發(fā)動機(jī)缸體排放已燃燒氣體的排氣管線，用于將燃料噴射到該發(fā)動機(jī)缸體中并配備有至少一個用于將燃料噴射到該發(fā)動機(jī)缸體中的噴射器的管線，以及配備有恒溫器的發(fā)動機(jī)缸體的冷卻劑回路。

具體地，本發(fā)明涉及具有受控點(diǎn)火的發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)：

當(dāng)駕駛員壓下加速器踏板時，控制內(nèi)燃發(fā)動機(jī)受到控制從而改變該工作點(diǎn)。

為此，此內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的計算機(jī)計算有待噴射到發(fā)動機(jī)汽缸中的空氣和燃料的新量。

為了使此發(fā)動機(jī)正常工作，不得超過某些熱機(jī)械極限，如發(fā)動機(jī)驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速閾值或發(fā)動機(jī)缸體的允許溫度閾值。

當(dāng)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)在駕駛員加速之后從一個工作點(diǎn)轉(zhuǎn)換到另一個工作點(diǎn)時，已燃燒氣體的溫度上升。

然后必須限制這種溫度上升，以便防止該發(fā)動機(jī)過熱。

文獻(xiàn)EP 1320669描述了一種方法，其中提供了根據(jù)發(fā)動機(jī)的新的工作點(diǎn)來控制該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的液體冷卻劑的溫度。

具體地，提供了當(dāng)該發(fā)動機(jī)在重負(fù)荷下運(yùn)行時降低該液體冷卻劑溫度。

盡管如此，該發(fā)動機(jī)的液體冷卻劑溫度不隨著施加的新的溫度設(shè)定點(diǎn)而立即改變。該發(fā)動機(jī)缸體本身的冷卻具有一定的等待期。這兩種現(xiàn)象結(jié)合導(dǎo)致了該發(fā)動機(jī)缸體的溫度暫時上升超過所允許的溫度閾值的風(fēng)險。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了彌補(bǔ)上述的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了巧妙地控制液體冷卻劑的溫度以及噴射到該發(fā)動機(jī)缸體的汽缸中的燃料的量，以便限制此發(fā)動機(jī)缸體的溫度變化。

更具體地，根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于控制如最初定義的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，其中，如果該第二溫度設(shè)定點(diǎn)嚴(yán)格低于該第一溫度設(shè)定點(diǎn)，則準(zhǔn)備執(zhí)行以下步驟：

a)確定要添加到該第二富余度設(shè)定點(diǎn)的附加富余度，

b)獲取已燃燒氣體溫度，以及

c)根據(jù)獲取的已燃燒氣體溫度逐漸減小該附加富余度。

如果該液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)下降，即如果存在該發(fā)動機(jī)缸體的溫度超過所允許的閾值的風(fēng)險，則實(shí)施步驟a)至步驟c)。

由于本發(fā)明，在步驟a)中噴射到汽缸中的附加燃料富余度具有快速阻止已燃燒氣體溫度升高的作用。

因此，消耗了更多的燃料。出于此原因，在步驟c)中，在將液體冷卻劑的溫度降低到其設(shè)定點(diǎn)所需的持續(xù)時間內(nèi)逐漸減小該附加富余度。

以這種方式，限制了發(fā)動機(jī)缸體的溫度的上升，并且降低了燃料消耗。

根據(jù)本發(fā)明的控制方法的進(jìn)一步的非限制性的和有利的特征如下：

-在步驟c)中，從根據(jù)已燃燒氣體溫度的圖譜中讀取減小的附加富余度的值；

-在步驟c)中，使用控制器根據(jù)該已燃燒氣體溫度來計算減小的附加富余度的值；

-該控制器是比例積分微分控制器；

-從預(yù)定圖譜中讀取每個液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)；

-從第一組單獨(dú)值選擇每個液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)；

-該第一組包括至多五個單獨(dú)值；

-該第一組包括三個單獨(dú)值，即80℃、90℃和100℃；

-當(dāng)該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)外部的溫度大于預(yù)定閾值時，從第二組值中選擇每個液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)，這個第二組的最低值大于該第一組的最低值。

本發(fā)明還提出了一種如最初限定的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括計算機(jī)，該計算機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的控制方法并根據(jù)該液體冷卻劑溫度和富余度的設(shè)定點(diǎn)并考慮到所述附加富余度來控制所述控制閥、每個噴射器以及所述恒溫器。

附圖說明

以下關(guān)于附圖給出的描述僅僅是非限制性的示例，并且將清楚地展示本發(fā)明的內(nèi)容并且示出其可以如何實(shí)現(xiàn)。

在這些附圖中：

-圖1是根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的示意圖，并且

-圖2是展示用來控制圖1中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法的步驟的圖。

具體實(shí)施方式

在本說明書中，術(shù)語“上游”和“下游”是根據(jù)始于從大氣吸入新鮮空氣的點(diǎn)、終于已燃燒氣體排出到大氣中的氣體流動方向來使用的。

圖1示意性地示出了機(jī)動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1，該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括配備有曲軸的發(fā)動機(jī)缸體10以及容納在四個汽缸11中的四個活塞(未示出)。

此處的發(fā)動機(jī)具有受控點(diǎn)火。也可以具有壓縮點(diǎn)火。

在汽缸11的上游，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1包括進(jìn)氣管線20，該進(jìn)氣管線從大氣中獲取新鮮空氣并通向空氣分配器25，該空氣分配器被配置成將新鮮空氣分配到發(fā)動機(jī)缸體10的四個汽缸11中的每一個汽缸。這個進(jìn)氣管線20在新鮮空氣的流動方向上包括：對從大氣中獲取的新鮮空氣進(jìn)行過濾的空氣過濾器21，對由空氣過濾器21過濾的新鮮空氣進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)22，對所壓縮的新鮮空氣進(jìn)行冷卻的主空氣冷卻器23，以及用于控制新鮮空氣流量Qair的閥24，該閥通向空氣分配器25中并在以下稱為“進(jìn)氣閥24”。

在汽缸11的出口處，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1包括從排氣歧管31延伸到排氣消聲器37的排氣管線30，先前在汽缸11中燃燒的氣體被遞送到該排氣歧管中，該排氣消聲器允許已燃燒氣體在被排出到大氣中之前膨脹。在已燃燒的氣體的流動方向中，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)還包括渦輪機(jī)32以及用于處理已燃燒氣體的催化轉(zhuǎn)化器33。

渦輪機(jī)32由離開排氣歧管31的已燃燒氣體流驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，并且由于諸如單個傳動軸的機(jī)械聯(lián)接裝置，其允許壓縮機(jī)22被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1還包括用于將燃料噴射到汽缸11中的管線50。這個噴射管線50包括噴射泵52，該噴射泵被配置成從儲存器51中提取燃料以便在壓力下將其遞送到分配軌道53中。這個噴射管線50還包括四個噴射器54，這些噴射器的入口與分配軌道53連通，并且這些噴射器的出口分別通向四個汽缸11中。

該內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1還包括用于發(fā)動機(jī)缸體10的冷卻劑回路40，該冷卻劑回路尤其允許液體冷卻劑圍繞四個汽缸11循環(huán)。這個冷卻劑回路40包括：至少一個對該液體冷卻劑的溫度施加設(shè)定點(diǎn)的恒溫器41，在環(huán)境空氣和液體冷卻劑之間的通常被稱為散熱器42的的熱交換器42，以及允許液體冷卻劑在冷卻劑回路40中強(qiáng)制循環(huán)的泵43。

關(guān)于流體的循環(huán)，當(dāng)該發(fā)動機(jī)啟動時，經(jīng)由進(jìn)氣管線20從大氣中獲取的新鮮空氣被空氣過濾器21過濾，被壓縮機(jī)22壓縮，被主空氣冷卻器23冷卻，然后與噴射到汽缸11中的燃料一起燃燒。

該液體冷卻劑被設(shè)定為通過泵43在冷卻劑回路40中連續(xù)循環(huán)。根據(jù)液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI，通過散熱器42中的熱交換將該液體冷卻至由恒溫器41施加的溫度。

當(dāng)離開汽缸11時，已燃燒氣體在渦輪機(jī)32中膨脹，在催化轉(zhuǎn)化器33中被處理和過濾，然后在排放到大氣中之前在排氣消聲器37中再次膨脹。

為了控制內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1的各種元件，特別是四個噴射器54、恒溫器41和進(jìn)氣閥24，提供了計算機(jī)100，該計算機(jī)包括處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)以及各種輸入和輸出接口。

由于其輸入接口，計算機(jī)100能夠從各種傳感器接收與該發(fā)動機(jī)的操作和氣候條件有關(guān)的輸入信號。

計算機(jī)100因此在其隨機(jī)存取存儲器中連續(xù)存儲：

-內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1上的瞬時負(fù)荷C，

-內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1的瞬時速度R，

-環(huán)境溫度Ta，即車輛外部的溫度，

-已燃燒氣體的溫度Tgb，即在這里是排氣歧管31內(nèi)部的溫度。

使用位于空氣過濾器21下游的入口管線20的開口處的溫度傳感器來測量環(huán)境溫度Ta。

已燃燒氣體溫度Tgb是由溫度傳感器測量的，或者是基于負(fù)荷C、速度R和環(huán)境溫度Ta，例如通過經(jīng)由狀態(tài)觀測器的近似法來計算的。

負(fù)荷C對應(yīng)于由該發(fā)動機(jī)遞送的功與在給定速度下可由此發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的最大功的比率。通常使用被稱為有效平均壓力PME的變量來進(jìn)行近似。

速度R對應(yīng)于用每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)表示的曲軸的旋轉(zhuǎn)速度。

在這里，由負(fù)荷C和速度R這對值來定義該發(fā)動機(jī)的工作點(diǎn)。

作為變型，可以根據(jù)附加參數(shù)(例如根據(jù)新鮮氣體溫度)或根據(jù)不同參數(shù)(例如根據(jù)富余度以及經(jīng)過進(jìn)氣閥24的新鮮空氣流量Qair)來定義該發(fā)動機(jī)的工作點(diǎn)。

使用存儲在只讀存儲器中的軟件和圖譜(在測試臺上預(yù)定義的)，計算機(jī)100能夠?yàn)樵摪l(fā)動機(jī)的每個工作點(diǎn)生成輸出信號。

這些輸出信號特別是用于將要噴射到該發(fā)動機(jī)中的燃料的液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI和富余度設(shè)定點(diǎn)Cr。

最后，由于其輸出接口，計算機(jī)100能夠?qū)⑦@些輸出信號傳輸?shù)皆摪l(fā)動機(jī)的各種元件，特別是進(jìn)氣閥24、噴射器54和恒溫器41。

如圖2所展示的，當(dāng)該機(jī)動車輛的發(fā)動機(jī)啟動時，為了使其在第一工作點(diǎn)穩(wěn)定(步驟E1)，計算機(jī)100計算第一液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI1和富余度設(shè)定點(diǎn)Cr1(步驟E2)。

這些設(shè)定點(diǎn)與表征該第一工作點(diǎn)的兩個參數(shù)(速度R和扭矩C)組合，允許恒溫器41、進(jìn)氣閥24和噴射器54的控制。

實(shí)際上對恒溫器41進(jìn)行控制，以便使通過該恒溫器的液體冷卻劑的溫度穩(wěn)定在設(shè)定點(diǎn)值CTI1(步驟E3)。

實(shí)際上，這個設(shè)定點(diǎn)CTI1具有從第一組三個單獨(dú)的預(yù)定值(即80℃、90℃和100℃)中選擇的值。

然而，如果環(huán)境溫度Ta大于閾值溫度(這里是40℃)，則將從第二限制組(在這里僅包括90℃和100℃的兩個值)中選擇設(shè)定點(diǎn)，使得在考慮了氣候條件以及散熱器42的性能時仍然是可實(shí)現(xiàn)的。

在此，我們考慮第一液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI1是100℃的情況。

就其本身而言，對噴射器54和進(jìn)氣閥24進(jìn)行控制，使得該曲軸以速度R轉(zhuǎn)動并產(chǎn)生對應(yīng)于所需負(fù)荷C的扭矩。獲取的新鮮空氣和噴射到汽缸11中的燃料的比例被設(shè)置成等于第一固定富余度設(shè)定點(diǎn)Cr1。

計算機(jī)100檢測駕駛員是否在該加速器踏板上進(jìn)行動作(步驟E4)。

當(dāng)駕駛員沒有對加速器踏板采取動作時，保持這些控制設(shè)定點(diǎn)。

然而，如果駕駛員作用于該加速器踏板，則要到達(dá)的工作點(diǎn)改變，并且計算機(jī)100計算新的輸出信號。

在這里，我們考慮到駕駛員希望加速到第二工作點(diǎn)的情況。然后設(shè)定噴射器54以便將更多的燃料引入汽缸11中。并行地，進(jìn)氣閥24被設(shè)定為增加引入到這些相同汽缸11中的空氣流量Qair。

為了到達(dá)第二工作點(diǎn)，計算機(jī)100確定第二富余度設(shè)定點(diǎn)Cr2和第二液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI2(步驟E5)，并相應(yīng)地設(shè)定噴射器54、恒溫器41以及進(jìn)氣閥24(步驟E6)。

在這個步驟E6中，存在的風(fēng)險是工作點(diǎn)的變化將導(dǎo)致排氣歧管31中的已燃燒氣體溫度Tgb增加到所允許的溫度閾值Tthreshold之上。為了限制這種溫度上升，可以將第二液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI2選擇為低于第一液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI1的值?？梢岳邕x擇等于90℃。

應(yīng)當(dāng)理解，該液體冷卻劑的溫度不會突然下降，而是將根據(jù)散熱器42的性能而逐漸減小。

直到該液體冷卻劑的溫度達(dá)到其設(shè)定點(diǎn)，為了限制已燃燒氣體溫度Tgb的上升，本發(fā)明提出通過將附加富余度Δr的燃料噴射到汽缸11中來富足噴射到汽缸11中的混合物。

因此，根據(jù)本發(fā)明的特別有利的特征，準(zhǔn)備執(zhí)行以下步驟：

-確定要添加到第二富余度設(shè)定點(diǎn)Cr2的附加富余度Δr，

-獲取已燃燒氣體溫度Tgb，以及

-根據(jù)獲取的已燃燒氣體溫度Tgb逐漸減小附加富余度Δr。

更精確地，如圖2所示，計算機(jī)100確定第二液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI2是否低于第一液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI1(步驟E7)。如果不是這種情況(這意味著液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI不變或其升高)，則根據(jù)步驟E6繼續(xù)遵循第二富余度設(shè)定點(diǎn)Cr2來控制該發(fā)動機(jī)的元件。

然而，如果第二液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI2低于第一液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI1，則計算機(jī)100確定將要噴射到該發(fā)動機(jī)的汽缸11中的燃料的附加富余度Δr(步驟E8)。

這個附加富余度Δr可以從計算機(jī)中的圖譜讀取或者可以計算出來(如以下本說明書中將要描述的)。

然后，計算機(jī)100確定在步驟E8中確定的燃料的附加富余度Δr是否為零(步驟E9)。

如果在步驟E8中確定的燃料的附加富余度Δr為零，則繼續(xù)遵循第二溫度設(shè)定點(diǎn)CTI2和第二富余度設(shè)定點(diǎn)Cr2來控制該發(fā)動機(jī)的元件。

如果在步驟E8中確定的燃料的附加富余度Δr不為零，則計算機(jī)100控制噴射器54和進(jìn)氣閥24，使得所噴射的混合物的富余度等于富余度設(shè)定點(diǎn)Cr，該富余度設(shè)定點(diǎn)等同于第二富余度設(shè)定值Cr2和附加富余度Δr之和(步驟E10)。

然后，通過計算機(jī)100獲取已燃燒氣體溫度Tgb(步驟E11)。

然后，計算機(jī)100確定已燃燒氣體溫度Tgb是否小于或等于固定溫度閾值Tthreshold(步驟E12)。

只要是已燃燒氣體溫度Tgb保持大于此溫度閾值Tthreshold(這意味著存在發(fā)動機(jī)過熱的風(fēng)險)，則所噴射的混合物的富余度Cr保持等于第二富余度設(shè)定點(diǎn)Cr2和初始附加富余度Δr之和。

然而，一旦已燃燒氣體溫度下降到低于溫度閾值Tthreshold(這意味著該液體冷卻劑的溫度下降開始起作用)，則目的是通過減小附加富余度Δr的值來限制燃料消耗。

為此，計算機(jī)100返回到步驟E8并且重新計算附加富余度Δr。

這個新的附加富余度Δr可以被選擇為等于被指配了固定值的初始附加富余度Δr。

然而，也可以從根據(jù)已燃燒氣體溫度Tgb(以及在適用情況下是負(fù)荷C和速度R)的圖譜中讀取。

也可以使用比例積分微分控制器PID來計算，將在測試臺上預(yù)定義這些常數(shù)。

然后，計算機(jī)重復(fù)步驟E9至E12，直到附加富余度Δr為零(在該冷卻劑回路足以冷卻該發(fā)動機(jī)而使得其溫度不超過允許值的情況下)。

一旦駕駛員再次作用于加速器踏板，它就中斷上述過程，使得該發(fā)動機(jī)到達(dá)新的工作點(diǎn)(步驟E13)。在這種情況下，計算機(jī)100返回到方法的步驟E5。

該方法在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)1切斷時結(jié)束。

本發(fā)明不限于所描述和描繪的實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠添加其選擇的任何變體。

因此，可以提供的是，液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI選自包括多于三個值(例如，包括值80℃、85℃、90℃、95℃和100℃)的第一組值。

根據(jù)另一個變體，在步驟E7中，可以提供的是，計算機(jī)100不是將新的液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI2與舊的液體冷卻劑溫度設(shè)定點(diǎn)CTI1進(jìn)行比較，而是與測得的液體冷卻劑的溫度進(jìn)行比較。