專利名稱：用于調(diào)節(jié)和降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法，其出發(fā)點為發(fā)動機重復地歷經(jīng)一 種循環(huán)，在所述循環(huán)中將燃料引入活塞室，所述燃料在一于該循環(huán)中限定的點火時刻被點 燃。所述點火時刻可以確定為點火角度，其中角度大小根據(jù)在活塞室中運動的活塞的位置 而變動。本發(fā)明特別是致力于如何能夠降低發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方面。
背景技術(shù)：
(發(fā)動機)轉(zhuǎn)速可以通過作用轉(zhuǎn)矩來改變。這與活塞室(氣缸)的填充情況和點 火時刻相關(guān)，還取決于噴射量。由于機動車自動變速器、怠速調(diào)節(jié)器等的轉(zhuǎn)速要求而需要改 變轉(zhuǎn)矩。 提高轉(zhuǎn)矩相對容易，因為對此可提供多種可能的控制方案。而足夠快地降低發(fā)動 機轉(zhuǎn)速相對困難。由于發(fā)動機部件的機械慣性通常僅基于摩擦和輔助裝置的作用來降低轉(zhuǎn) 速。 在 一 般的車輛中，例如Audi 3. 0TDI在3000轉(zhuǎn)/分時，以+550Nm的正轉(zhuǎn)矩克 服-60Nm的可用損耗轉(zhuǎn)矩。為提高轉(zhuǎn)速提供了 0Nm至490Nm——即直至550Nm減60Nm—— 的轉(zhuǎn)矩范圍。為降低轉(zhuǎn)速則僅提供ONm至60Nm的損耗轉(zhuǎn)矩。 該轉(zhuǎn)速可以較快地超速，然而轉(zhuǎn)速超速(DrehzahlUberschwinger)的校正卻僅能 緩慢地進行?，F(xiàn)有系統(tǒng)還不能使轉(zhuǎn)速較快降低，此前沒有提供任何快速降低轉(zhuǎn)速的可能方案。 在DE 102004002011A1中描述了一種轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)裝置，其中發(fā)動機以稀燃(mager) 的方式運行?？梢酝ㄟ^改變?nèi)剂戏蓊~相當快速地改變轉(zhuǎn)速，即通過使發(fā)動機稀燃程度略低 (空燃比略低)地運行來提高轉(zhuǎn)速，和通過使發(fā)動機稀燃程度略高(空燃比略高)地運行來 降低轉(zhuǎn)速。在降低(轉(zhuǎn)速)的同時，比往常更晚地點火。 不是每種機動車都適合于使發(fā)動機稀燃運行。即使在適合時也不能在所有可能的 條件下進行(稀燃運行)。目前，如果利用非稀燃的空氣燃料混合物運行發(fā)動機，特別是在 (至少是平均的)空燃比A = 1的情況下運行，也應(yīng)該能較快地降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
在美國專利5， 036， 802中已知一種二沖程發(fā)動機，通過在過渡時間內(nèi)禁止點燃燃 料的方式，從向前運行轉(zhuǎn)為向后運行，從而使發(fā)動機轉(zhuǎn)速由于摩擦而降低。在低轉(zhuǎn)速下當發(fā) 動機已經(jīng)向后運行時進行點火。通過點火迫使發(fā)動機從向前運行變?yōu)橄蚝筮\行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種開頭所述類型的用于調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法，通過所 述方法使發(fā)動機轉(zhuǎn)速快速地適應(yīng)要求，通過所述方法快速地校正轉(zhuǎn)速超速。根據(jù)本發(fā)明另 一方面，提供一種用于降低發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法。 所述目的通過具有根據(jù)權(quán)利要求1的特征的、用于調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法和具有 權(quán)利要求3的特征的、用于降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法來實現(xiàn)。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在常規(guī)運行前以已知的方式實施以下步驟求得在發(fā)動 機歷經(jīng)的循環(huán)中的最優(yōu)點火時刻，其中該最優(yōu)點火時刻在相同條件下是這樣的點火時刻 在該點火時刻點燃燃料使發(fā)動機輸出在所述的相同條件下的最大功率。 然后在常規(guī)運行中檢測實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速，將該實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速與一希望發(fā)動機轉(zhuǎn) 速進行比較，其中該希望的發(fā)動機轉(zhuǎn)速可通過一單元來確定，所述單元可引起希望的發(fā)動 機轉(zhuǎn)速的較快改變。 如果實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速這時大于希望的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，則必須降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速，在至
少一個循環(huán)中，即緊接在判定實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于希望的最小發(fā)動機轉(zhuǎn)速之后，在一早于
最優(yōu)點火時刻的點火時刻點燃燃料，所述燃料是在每個循環(huán)中始終引入活塞室中的，其中
優(yōu)選在實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于希望的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的情況下一直重復這種提前點火。
本發(fā)明以這種認識為基礎(chǔ)在選擇最優(yōu)點火時刻時，燃燒過程的歷程使燃燒重點
(Verbren皿ngsschwerpunkt)緊接在氣缸中運動的活塞處于其上止點處的時刻后。所述燃
燒重點是燃燒了一半燃料的時刻。最優(yōu)點火時刻在活塞到達上止點前。如果明顯在最優(yōu)點
火時刻前進行點火，則在活塞到達上止點前燃燒了多于一半的燃料。這意味著，此后會膨脹
的生成氣體與活塞的運動相反地起作用，因為在到達上止點后燃燒的燃料份額小于一半，
所以使活塞正加速的氣體少于對活塞進行制動(負加速)的氣體。由此而在整個發(fā)動機系
統(tǒng)上、特別是曲軸上施加一制動力矩。由此進行主動制動。通過根據(jù)本發(fā)明的方法，除了摩
擦以外還提供一種負轉(zhuǎn)矩。由此當要降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速時，能比現(xiàn)有技術(shù)更快地進行調(diào)節(jié)。 在本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)的方法中，如果實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于或等于(希望的)發(fā)動
機轉(zhuǎn)速，則以此前已知的方式在至少一個循環(huán)中在最優(yōu)點火時刻點燃燃料。而并不通過相
對于最優(yōu)點火時刻改變點火時刻來提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速。 在本發(fā)明用于降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法中，該發(fā)動機重復歷經(jīng)一種循環(huán)，在所述循 環(huán)中將燃料引入所述發(fā)動機的活塞室，在所述活塞室中活塞往復運動，根據(jù)本發(fā)明在所述 循環(huán)中點燃燃料的時刻為使得在隨后的燃燒過程中施加到活塞上的、對所述活塞的運動 進行制動的力的作用總體上大于在該燃燒過程中施加到活塞上的、使所述活塞的運動加速 的力。術(shù)語"作用"在此包含提供制動能量和加速能量。 因此在根據(jù)本發(fā)明的方法中，通過燃料本身來降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速。本發(fā)明的一種思 想為燃料本身也可以用于制動。 如上所述，降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速所要求的類型的燃料點火時刻的特征在于在活塞往 復運動的循環(huán)中如此早地點燃燃料，使得在活塞到達(上)止點前已經(jīng)燃燒了在同一循環(huán) 中多于一半的燃料。 本發(fā)明優(yōu)選用于奧托發(fā)動機(四沖程發(fā)動機)。在這種奧托發(fā)動機中，活塞在每個 循環(huán)中到達同一止點(例如上止點)兩次。


下面參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中 圖1以圖解的方式示出了本發(fā)明用于調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法的步驟。
具體實施例方式
這里由調(diào)節(jié)一奧托發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速出發(fā)。在運行中例如由于怠速調(diào)節(jié)器、自 動變速箱等的轉(zhuǎn)速要求而不斷地提出發(fā)動機轉(zhuǎn)速的希望值。 關(guān)于確定的奧托發(fā)動機，對于確定的條件可以在發(fā)動機循環(huán)中定義最優(yōu)點火時 刻。已知發(fā)動機歷經(jīng)四個沖程進氣沖程，其中在進氣道中形成或者通過噴射燃料而直接在 氣缸中形成能被點燃的燃料空氣混合物；壓縮燃料空氣混合物的壓縮沖程；基于燃燒燃料 的做功沖程；和排氣沖程。做功的條件是將燃料空氣混合物點燃。做功步驟通常在氣缸中 所謂的活塞上止點處開始。最優(yōu)點火時刻原則上在到達上止點之前。關(guān)于一給定的奧托發(fā) 動機，對于不同的給定條件可以分別限定最優(yōu)點火時刻。該最優(yōu)點火時刻是在循環(huán)中這樣 的時刻該時刻滿足在這個時刻點火時(在給定的條件下)將最多的能量傳遞到活塞進而 傳遞到曲軸上。所述點火時剤t能夠以值0〈t〈T表示，其中T為循環(huán)的周期時間。特 別是在活塞均勻地經(jīng)過由該角度定義的位置的情況下，該點火時刻也可以視為一 (點火角 的)角度在時間標度上的映射。 在本方法中根據(jù)步驟SIO以已知的方式求得最優(yōu)點火時刻。術(shù)語"最優(yōu)點火時刻" 在此相應(yīng)地與外界條件相關(guān)。從而實際上在實踐中求得點火時刻的完整特征曲線或者特征 曲線族(組合特征曲線)，其中給出了與給定參數(shù)的相關(guān)性，例如燃料噴射量和/或空燃比 等等。在下文中每當提及最優(yōu)點火時刻時應(yīng)理解為其相應(yīng)地表示針對當前存在的條件定 義的最優(yōu)點火時刻。 在根據(jù)本發(fā)明的方法中，原則上根據(jù)步驟S12如此運行發(fā)動機，使得空氣燃料混
合物在最優(yōu)點火時刻被點燃。這樣發(fā)動機的功率輸出最大。在常規(guī)運行期間，根據(jù)步驟S14
持續(xù)地測量發(fā)動機轉(zhuǎn)速。將實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的希望值進行比較。 根據(jù)所述比較可以得出，根據(jù)步驟S16不需要改變轉(zhuǎn)速。同樣可能要求比當前轉(zhuǎn)速高的
轉(zhuǎn)速。在這兩種情況下根據(jù)步驟S16繼續(xù)運行發(fā)動機，使得分別在最優(yōu)點火時刻實現(xiàn)點火(S12)。 當根據(jù)步驟S18要求較低的轉(zhuǎn)速時，相應(yīng)的運行略有不同。從步驟S12轉(zhuǎn)到步驟
S20:與最優(yōu)點火時刻相比提前點火時刻。這意味著，燃燒過程如此進行，使得在活塞到達其
上止點之前燃燒一半多的燃料。因此不是使用全部的燃料來實施做功沖程。而是使燃料在
前面的壓縮沖程中同時引起"反做功"燃燒過程起作用，從而在活塞向上止點運動時施加
一與活塞運動相反的——即從上止點離開的——力。換句話說，對活塞進行制動，曲軸受到
制動力矩的作用，轉(zhuǎn)速如所希望地特別快地降低。 在實施步驟S20期間始終執(zhí)行步驟S14，在此標注為S14'，因為其與步驟S20相 關(guān)而不是與步驟S12相關(guān)。只要在步驟S18'要求比測量轉(zhuǎn)速更低的轉(zhuǎn)速，就繼續(xù)進行步驟 S20，即繼續(xù)通過在最優(yōu)點火時刻前點火的方式制動發(fā)動機。 一旦達到希望轉(zhuǎn)速，或者甚至 于又要求更高的轉(zhuǎn)速(步驟S16')，由步驟S20再轉(zhuǎn)回到步驟S12，即這時再次如此運行發(fā) 動機，使得空氣燃料混合物在最優(yōu)點火時刻被點燃。 在圖1中的介紹僅用于說明在何時選擇何種點火時刻。通過完整地進行一調(diào)節(jié)， 也可以改變不同于點火時刻的其它參數(shù)。特別是，當要求提高轉(zhuǎn)速時可采取另一措施，例如 提高燃料輸入(量)。 根據(jù)本發(fā)明的方法可以特別有利地在奧托發(fā)動機中使用，原則上還可以在其它類 型的發(fā)動機中使用。
權(quán)利要求
一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法，所述發(fā)動機重復歷經(jīng)一種循環(huán)，在該方法中將燃料引入活塞室，在所述循環(huán)中在一點火時刻點燃所述燃料，該方法包括以下步驟-預先求得在循環(huán)中的最優(yōu)點火時刻(S10)，其中所述最優(yōu)點火時刻在給定條件下是如下的點火時刻在該點火時刻點燃燃料使發(fā)動機在所述的給定條件下輸出最大功率，-在常規(guī)運行中檢測實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速，將所述實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速與一希望發(fā)動機轉(zhuǎn)速進行比較，如果所述實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速大于所述希望發(fā)動機轉(zhuǎn)速(S18、S18′)-在至少一個循環(huán)中，在一早于所述最優(yōu)點火時刻的點火時刻點燃燃料(S20)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法，其中，如果所述實際發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于或等于所述希望發(fā)動機轉(zhuǎn)速(S16、S16')，則在至少一個循環(huán)中在最優(yōu)點火時刻點燃燃料(S12)。
3. —種用于降低發(fā)動機的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法，所述發(fā)動機重復歷經(jīng)一種循環(huán)，在該方法中將燃料引入所述發(fā)動機的活塞室中，在所述活塞室中活塞往復運動，在所述循環(huán)中點燃燃料(S20)的時刻為使得在隨后的燃燒過程中施加到活塞上的、對所述活塞的運動進行制動的力的作用總體上大于在所述燃燒過程中施加到活塞上的、使所述活塞的運動加速的力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在所述活塞往復運動的循環(huán)中如此早地點燃燃料，使得在到達所述活塞的止點前在該循環(huán)中已經(jīng)燃燒了多于一半的燃料。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，所述方法應(yīng)用在奧托發(fā)動機中。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)和降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法。在發(fā)動機中以如下方式對活塞運動進行制動例如根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的方法，在預先求得的最優(yōu)點火時刻(S10)前進行點火(S20)。由此在活塞到達上止點前燃燒了多于一半的燃料。從而在實際的做功沖程前反向于活塞的運動做功，從而制動所述活塞，進而制動曲軸。
文檔編號F02P5/15GK101737222SQ20091022440
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月19日
發(fā)明者F·米勒, J·格拉夫 申請人:奧迪股份公司