專利名稱：運轉(zhuǎn)火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法及實施此方法的內(nèi)燃發(fā)動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及運轉(zhuǎn)具有至少兩個汽缸的火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法，其中至少兩個汽缸被配置為形成兩組且每組中包括至少一個汽缸。本發(fā)明還涉及用于實施所述類型方法的內(nèi)燃發(fā)動機。
背景技術(shù)：
作為本發(fā)明主題的火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機，尤其是那些遭受且引導(dǎo)排氣的部件通常必須得到過熱保護，也就是說防止極高的運轉(zhuǎn)溫度。針對機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機的開發(fā)已經(jīng)將開發(fā)工作的重點更多地轉(zhuǎn)向過熱問題，這是由于機械增壓發(fā)動機的熱負荷遠高于自然吸氣發(fā)動機的熱負荷。此外，排氣管路和排氣歧管逐漸被集成到內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸蓋內(nèi)，以便實現(xiàn)緊湊設(shè)計并獲得可能被設(shè)置在下游的渦輪的改進的運轉(zhuǎn)性能；這同樣增大了汽缸蓋的熱負荷。在現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少內(nèi)燃發(fā)動機的熱負荷，通常提供液體冷卻系統(tǒng)，為此目的汽缸蓋裝配有冷卻套。由于液體的高受熱能力，大量的熱可以通過液體冷卻系統(tǒng)裝置得到耗散。然而對于防止內(nèi)燃發(fā)動機熱超負荷來說這通常是不夠的。例如，EP 1 722 090 A2中描述的汽缸蓋的冷卻在實踐中已被證明是不充分的，其中，尤其是在排氣管道合并形成整體排氣管道的區(qū)域中存在熱超負荷的風(fēng)險。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，為了防止內(nèi)燃發(fā)動機的熱超負荷，每當(dāng)預(yù)期到高排氣溫度時，便實施富集(λ <1)。在此，相比于借助所提供的空氣量實際能夠被燃燒的燃料，有更多的燃料被噴入；與此同時，同樣被加熱和蒸發(fā)的額外燃料會導(dǎo)致能量從燃料/空氣混合物中被抽走，從而使得燃燒氣體的溫度下降。然而，從涉及能量的方面考慮，尤其是關(guān)于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料消耗以及關(guān)于污染物排放，所述方法是不利的。特別地，所需的富集不是總能夠以如例如所提供的排氣后處理系統(tǒng)所需的方式運轉(zhuǎn)發(fā)動機。為了減少污染物排放，火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機(即奧托循環(huán)發(fā)動機)裝配有各種排氣后處理系統(tǒng)，例如裝配有氧化催化轉(zhuǎn)化器，以便引發(fā)排氣中所含的未燃燒碳氫化合物 (HC)及一氧化碳(CO)的氧化。即使沒有額外的措施，氧化也會在汽缸增壓的膨脹和排氣期間以足夠高的溫度等級并且在存在充分大量的氧的情況下發(fā)生。然而，由于在下游方向上迅速下降的排氣溫度以及由此引起的急劇降低的反應(yīng)速度，所述反應(yīng)會迅速終止。基于這些原因，需要使用催化反應(yīng)器，即氧化催化轉(zhuǎn)化器，其通過使用能夠加速某些反應(yīng)的催化材料來確保HC和CO的氧化在低溫條件下同樣可以發(fā)生。然而，所述反應(yīng)器同樣需要用于氧化的充足的氧氣，因而不希望亞理論配比(substoichiometric)運轉(zhuǎn)，即內(nèi)燃發(fā)動機的富集/富燃料(λ < 1)。如果需要額外地減少氮氧化物(NOx)，可以通過使用三元催化轉(zhuǎn)化器來實現(xiàn)，然而為此目的，需要將奧托循環(huán)發(fā)動機的亞理論配比運轉(zhuǎn)(λ ^D限制在較窄的范圍內(nèi)。此時， 氮氧化物NOx借助當(dāng)前未氧化的排氣成分(尤其是一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物)得以減少，其中所述排氣成分同時被氧化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于，闡明一種用于運轉(zhuǎn)火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法，通過這種方法可以可靠地防止理論配比運轉(zhuǎn)(λ ^ 1)情況下內(nèi)燃發(fā)動機的熱超負荷。本發(fā)明進一步的子目標(biāo)是，闡明用于實施所述類型方法的一種內(nèi)燃發(fā)動機。第一子目標(biāo)借助用于運轉(zhuǎn)具有至少兩個汽缸的火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法得以實現(xiàn)，其中至少兩個汽缸被配置為形成兩組且每組中包括至少一個汽缸，該方法的特征在于，第一汽缸組中的至少一個汽缸以Xhc^iC 1的亞理論配比運轉(zhuǎn)，而第二汽缸組中的至少一個汽缸以λ Μη,π > 1的過理論配比運轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明，至少兩個汽缸被分為兩組I、II，而且兩個汽缸組以不同的空燃比入運轉(zhuǎn)。與亞理論配比運轉(zhuǎn)(λ < 1)的情況類似，其中排氣溫度由于過多的噴入燃料量 (即所述燃料的蒸發(fā)和加熱)而得以降低，過理論配比(superstoichiometric)運轉(zhuǎn)(λ > 1)也會導(dǎo)致較低的排氣溫度，這是因為過量的燃燒空氣也會參與燃燒過程并且還能夠隨之被加熱，這就使得排氣溫度相比于理論配比運轉(zhuǎn)被再次降低。即使某些汽缸以亞理論配比或過理論配比運轉(zhuǎn)而不是理論配比運轉(zhuǎn)，根據(jù)本發(fā)明的方法也能夠通過對汽缸進行分組來產(chǎn)生總空燃比λ_Μ 1 1，即內(nèi)燃發(fā)動機的理論配比運轉(zhuǎn)。從不同汽缸中排出的排氣在排氣系統(tǒng)中混合，從而平均燃空比λ overall ^ 1至少暫時在汽缸的下游以及排氣后處理系統(tǒng)(若有可能提供的話)的上游得以顯現(xiàn)或?qū)崿F(xiàn)。即使沒有發(fā)生排氣的完全混合，燃料過量的排氣填充也會以很短的間隔跟隨空氣過量的排氣填充，這等同于理論配比運轉(zhuǎn)(尤其是對于排氣后處理來說)。就此而論，每個汽缸組中的各汽缸相對于其工作過程具有盡可能大的偏差的方法變體是特別有利的。以此方式，充氣交換在第一汽缸組的汽缸中和第二汽缸組的汽缸中交替發(fā)生。如本文所述，根據(jù)本發(fā)明的方法確保了在內(nèi)燃發(fā)動機的理論配比運轉(zhuǎn)(λ 1)期間的過熱保護。本發(fā)明所基于的第一子目標(biāo)，準(zhǔn)確地說即運轉(zhuǎn)火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法由此得以實現(xiàn)，借助該方法可以可靠地防止理論配比運轉(zhuǎn)(λ 1)情況下內(nèi)燃發(fā)動機的熱超負荷。此外，測試顯示，當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明的方法時，可以避免超出平均強度的爆震事件，如在火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機進行過熱保護的常規(guī)運轉(zhuǎn)中(即在稀運行(lean running) 期間)發(fā)生的爆震事件。在這方面，根據(jù)本發(fā)明的方法已經(jīng)被證明尤其有利于火花點火的機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機，在這種發(fā)動機中，導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動機的部件強度被超過的超出平均強度的爆震事件是關(guān)系重大的。
根據(jù)本發(fā)明的方法的其他有利的變體將結(jié)合各從屬權(quán)利要求進行說明。該方法的以下實施例是有利的，即在η個工作循環(huán)之后(其中1)，第一汽缸組中的至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換到Xleaml > 1的過理論配比運轉(zhuǎn)，而第二汽缸組中的至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換到Ahc^ii < 1的亞理論配比運轉(zhuǎn)。有利的是，不以過理論配比或亞理論配比的方式連續(xù)運轉(zhuǎn)相同汽缸，而是有規(guī)律地執(zhí)行運行模式的改變，即交替以亞理論配比和過理論配比運轉(zhuǎn)汽缸組中的汽缸。例如，這防止了下述情況的出現(xiàn)，即在一個汽缸組的汽缸中，由于連續(xù)以過理論配運轉(zhuǎn)(即燃料過量)，燃燒過程中所形成的碳煙產(chǎn)生堆積，而且積碳(coking)尤其是火花塞的積碳會對內(nèi)燃發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)造成風(fēng)險?；鸹ㄈ姆e碳可能導(dǎo)致發(fā)動機無法點火，這會引起旋轉(zhuǎn)的不規(guī)律，即轉(zhuǎn)速波動，并且引起污染物排放的增加，尤其是引起未燃燒碳氫化合物排放的增加。閥門上的堆積物會阻礙充氣交換并且當(dāng)閥門被認為已經(jīng)關(guān)閉時危害燃燒室的密封。出于所述原因，有利的是，在一定數(shù)量的工作循環(huán)之后，將以過理論配比運轉(zhuǎn)的汽缸轉(zhuǎn)換為以亞理論配比運轉(zhuǎn)，而將以亞理論配比運轉(zhuǎn)的汽缸轉(zhuǎn)換為以過理論配比運轉(zhuǎn)。該轉(zhuǎn)換在η個工作循環(huán)后發(fā)生，其基本上允許或包括每個工作循環(huán)(n = 1)之后的轉(zhuǎn)換。在兩個、三個、四個或更多個工作循環(huán)之后同樣可以執(zhí)行轉(zhuǎn)換即模式改變并且是有利的。盡可能頻繁的模式改變，尤其是每個工作循環(huán)(η = 1)之后的模式改變已經(jīng)被證明有利于避免超出平均強度的爆震事件。有利地執(zhí)行模式改變之前的工作循環(huán)數(shù)量η的確定也取決于汽缸的數(shù)量。例如， 在三汽缸內(nèi)燃發(fā)動機的情況下，每個工作循環(huán)(n = 1)之后的模式改變是優(yōu)選的，這是因為在此情況下稀混合的排氣以及富混合的排氣以交替的方式被排出到排氣道內(nèi)。這同樣適用于奇數(shù)個汽缸被編組的全部內(nèi)燃發(fā)動機，即也適用于只有三個汽缸被編組的直列五汽缸發(fā)動機或直列四汽缸發(fā)動機?；谏鲜鲈?，本發(fā)明的以下實施例是有利的，即在另外的η’(其中η’彡1)個工作循環(huán)之后，第一汽缸組中的至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換回x&hj < ι的亞理論配比運轉(zhuǎn)，而第二汽缸組中的至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換回Aleai^11 > 1的過理論配比運轉(zhuǎn)。本方法的以下實施例是基本有利的，即兩個汽缸組中的汽缸以亞理論配比和過理論配比交替地運轉(zhuǎn)，從而汽缸關(guān)于空燃比λ以交替的方式運轉(zhuǎn)，其中當(dāng)?shù)诙捉M中的至少一個汽缸以過理論配比運轉(zhuǎn)時，第一汽缸組中的至少一個汽缸以亞理論配比運轉(zhuǎn)，反之亦然。此時，交替運轉(zhuǎn)不需要汽缸在相同數(shù)量的工作循環(huán)之后始終經(jīng)歷模式改變，而是僅要求執(zhí)行一次模式改變。本方法的以下實施例是有利的，即利用轉(zhuǎn)速nm。t和負荷作為輸入變量從特性曲線圖中讀出過理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比作為輸出變量λ此時，針對由具體轉(zhuǎn)速和確定負荷刻畫的內(nèi)燃發(fā)動機的特定運轉(zhuǎn)點，從特性曲線圖中提取過理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比。預(yù)先生成的特性曲線圖可以存儲在發(fā)動機控制器中。 除了轉(zhuǎn)速和負荷以外，其他或另外的運轉(zhuǎn)參數(shù)也可以用作輸入變量，其中例如負荷可以被規(guī)定為扭矩或平均有效壓力。本方法的以下實施例是有利的，即從特性曲線圖中讀出的空燃比Alean,map通過量值Δ λ lean得以修正，從而對于過理論配比運轉(zhuǎn)情況下的空燃比λ Μη，下述關(guān)系是適用的入 lean 入 lean, map+ ^ 入 lean°就此而論，本方法的以下實施例是有利的，即利用排氣溫度TExhaust gas作為輸入變量從特性曲線圖中讀出量值Δ λ—作為輸出變量。最大可容許排氣溫度TExhaust—gas,max可以預(yù)先設(shè)定并且可以用作進一步的輸入變量。如果借助模擬方式所測量或計算得出的排氣溫度TExhaust gas超出了可預(yù)設(shè)的最大可容許排氣溫，則從特性曲線圖中讀出的空燃比Aleammap通過量值Δ λ—進行修正，也就是說燃料/空氣混合物進一步變稀，以便降低排氣溫度。應(yīng)確保的是，被提供用于燃燒的混合物不應(yīng)過稀，否則會危害點火的可靠性以及混合物的完全燃燒。因此，本方法的以下實施例是有利的，即過理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比Alean由最大可容許空燃比Xleammax限制，其中XleanS xlean,max。就此而論，本方法的以下實施例是有利的，即亞理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比被確定，從而生成總空燃比A。veMll ^ 1。考慮接連排出其排氣的兩個汽缸，即一個汽缸(λ riJ緊接在另一個汽缸(λ leJ 之后，則亞理論配比運轉(zhuǎn)的燃空比AH。h優(yōu)選計算為Xridl = Z-Xleantj為了將兩個以不同方式運轉(zhuǎn)的汽缸組的排氣(即以不同方式運轉(zhuǎn)的汽缸的排氣) 混合到排氣系統(tǒng)中以至少暫時形成平均值λ overall ^ 1的排氣，如果已經(jīng)供給到汽缸的燃料的超出量與另一個汽缸中空氣的超出量相符合，從而使得被噴入燃料的超出量能夠在理論上與另一汽缸中空氣的超出量進行理論配比燃燒，則其是有利的。這可以通過如上文所述被確定的亞理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比AH。h得到保證，具體來說即基于下列公式Arich = 2-Alean然而，所有編組汽缸的排氣對于根據(jù)所討論的方法變體形成排氣(即整體燃空比 λ overall - 1的排氣)來說基本上是充分的。事實上，進一步的氧化過程可以發(fā)生在排氣系統(tǒng)中，在該氧化過程中未燃燒的碳氫化合物以及一氧化碳借助放熱反應(yīng)中的過量氧得以氧化。任意額外的氧化或后氧化(post-oxidation)是否發(fā)生以及排氣系統(tǒng)中任意這樣的氧化或后氧化所發(fā)生的位置也取決于排氣管道的引導(dǎo)和合并的類型。氧化過程期間的熱輸出原則上會導(dǎo)致局部排氣溫度的上升。然而，這對于內(nèi)燃發(fā)動機的過熱是無害的，這是由于例如額外熱量的釋放發(fā)生在汽缸蓋之外，即在與汽缸有一定距離的外部排氣管道中。對于稀運轉(zhuǎn)和富運轉(zhuǎn)的兩種汽缸，都必須對點火時間進行修正，即進行調(diào)整。本方法的以下實施例是有利的，即通過所確定的Δ Sparklean值來限定過理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間Sparklean，理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間Sparksttjieh通過該Δ Sparklean值得以 Μ Ε,ΜΦ Sparklean = Sparkstoich+Δ sparklean。優(yōu)選以過理論配比運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速nm。t和空燃比λ lean作為輸入變量從特性曲線圖中讀出Δ SparkleaJt為輸出變量。本方法的以下實施例是有利的，即通過所確定的Δ SparkH。h值來限定亞理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間sparkH。h，理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間Sparksttjieh通過該Asparkrieh值得以修正，其中 sparkrich = Sparkstoich+ Δ sparkricho
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優(yōu)選從特性曲線圖中讀出ASparkH。h作為輸出變量。亞理論配比運轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速nm。t 和空燃比λ H。h同樣可以被用作輸入變量。根據(jù)本發(fā)明的方法優(yōu)選應(yīng)該僅在需要時使用，也就是說僅在存在內(nèi)燃發(fā)動機過熱風(fēng)險的情況下使用，例如因為排氣溫度超出了最大可容許溫度。出于此原因，以下實施例是有利的，即如果排氣溫度TExhaust gas超出最大可容許溫
度 TExhaust_gas, max' 則實施該方法。此外，以下實施例也是有利的，即在內(nèi)燃發(fā)動機的預(yù)設(shè)運轉(zhuǎn)點處實施該方法。選擇的運轉(zhuǎn)點的特征例如在于內(nèi)燃發(fā)動機的過熱能夠被確實地預(yù)期、是可能的或者不能被排除。本發(fā)明所基于的第二個目的(準(zhǔn)確地說即提供一種用于實施所述方法的內(nèi)燃發(fā)動機)借助于具有至少兩個汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機得以實現(xiàn)，這種內(nèi)燃發(fā)動機的特征在于其允許至少兩個汽缸以不同的空燃比λ運轉(zhuǎn)。關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的方法的所述特性也適用于根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機，出于此原因?qū)σ陨厦枋鲞M行引用。以下實施例是有利的，即該內(nèi)燃發(fā)動機為機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機。如上所述，機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機的熱負荷大于可比較的自然吸氣發(fā)動機的熱負荷，出于此原因，根據(jù)本發(fā)明用于防止過熱的方法尤其適合機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機。機械增壓主要用于提升內(nèi)燃發(fā)動機的功率。燃燒過程所需的空氣被壓縮，以便能夠在每個工作循環(huán)為每個汽缸供給更大的空氣質(zhì)量。以此方式，燃料質(zhì)量和由此產(chǎn)生的平均有效壓力能夠被增加。機械增壓是在保持汽缸容積(sw印t volume)不變的同時提升內(nèi)燃發(fā)動機功率，或在保持功率不變的同時減小汽缸容積的適當(dāng)手段。在任意情況下，機械增壓都會導(dǎo)致測定容積的(volumetric)功率輸出的增加以及功率/質(zhì)量比的提高。因此，對于相同的車輛邊界條件，有可能將負荷集體轉(zhuǎn)變成更高的負荷，此時燃料消耗率更低。對于機械增壓，使用機械增壓器或排氣渦輪增壓器基本上是可行的。對于機械增壓，經(jīng)常使用的是排氣渦輪增壓器，在該排氣渦輪增壓器中壓縮機和渦輪被設(shè)置在相同的軸上，其中熱排氣流被供給給渦輪，同時壓縮機輸送并壓縮增壓空氣。相比于機械增壓器，排氣渦輪增壓器的優(yōu)點在于，增壓器與內(nèi)燃發(fā)動機之間不存在或不需要用于傳輸功率的機械連接。當(dāng)機械增壓器完全從內(nèi)燃發(fā)動機獲取驅(qū)動其自身所需的能量并且由此減少輸出功率且因此對效率產(chǎn)生不利影響時，排氣渦輪增壓器可利用熱排氣的排氣能量。內(nèi)燃發(fā)動機的以下實施例是有利的，即每個汽缸具有至少一個出氣口，用于將排氣從汽缸中排出，并且每個排氣口都與排氣管道鄰接，其中至少兩個汽缸的排氣管道合并以在內(nèi)燃發(fā)動機的至少一個汽缸蓋內(nèi)形成至少一個整體排氣管道，從而形成至少一個集成排氣歧管。帶有集成排氣歧管的內(nèi)燃發(fā)動機或汽缸蓋的熱負荷較之使用外部歧管的情況更高。上文結(jié)合機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機所述的特性同樣適用于此，也就是說根據(jù)本發(fā)明的方法的使用對于特別存在過熱風(fēng)險的內(nèi)燃發(fā)動機(如本文中所討論的)是尤其有利的。將歧管集成到汽缸蓋內(nèi)允許了驅(qū)動裝置的緊密封裝。汽缸的排氣管道被合并到其內(nèi)的汽缸蓋具有進一步的優(yōu)點。在機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機的情況下，基本上試圖將一個或更多個排氣渦輪增壓器布置成與內(nèi)燃發(fā)動機的排氣口盡可能近，以便能夠最佳地利用主要由排氣壓力和排氣溫度所確定的熱排氣的排氣焓，并且能夠確保渦輪增壓器的快速響應(yīng)性能。其次，熱排氣到不同排氣后處理系統(tǒng)的路徑也應(yīng)該盡可能地短，以使得排氣只有很短的時間冷卻并且使得排氣后處理系統(tǒng)盡可能快地到達其運轉(zhuǎn)溫度或起燃溫度，尤其是在內(nèi)燃發(fā)動機的冷起動之后。位于汽缸的排氣口與排氣后處理系統(tǒng)之間或位于汽缸的排氣口與排氣渦輪增壓器或渦輪之間的排氣管道部分的熱慣性應(yīng)被最小化，這可以通過減小所述部分的質(zhì)量和長度得以實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機也可以具有兩個汽缸蓋，例如如果至少兩個汽缸被分布式設(shè)置在兩個汽缸列(bank)上。以下內(nèi)燃發(fā)動機也是可行的，即其中不是汽缸蓋的所有汽缸都被編組，而是只有被設(shè)置在汽缸蓋中的某些汽缸以根據(jù)本發(fā)明的方式被分組。以下實施例是有利的，即每個汽缸組中的汽缸的排氣管道合并從而形成整體排氣管道。之后，第一汽缸組中的汽缸的排氣管道合并從而形成第一整體排氣管道，而第二汽缸組中的汽缸的排氣管道合并從而形成第二整體排氣管道。然而，以下實施例也是有利的，即兩個汽缸組中的汽缸的排氣管道合并從而形成共同的整體排氣管道。汽缸優(yōu)選以下述方式進行編組，即汽缸組的排氣管道中的動態(tài)波動現(xiàn)象彼此具有最小可能的不利影響。在至少具有直列三汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機中，以下實施例是有利的，即第一汽缸組包括外部汽缸，而第二汽缸組包括至少一個內(nèi)部汽缸。所述實施例顯示了，根據(jù)本發(fā)明，汽缸組也可以只包括一個汽缸，例如第二汽缸組可以包括直列三汽缸發(fā)動機的內(nèi)部汽缸。不論汽缸的點火順序如何，第一汽缸組所包含的兩個汽缸都始終具有240°C A(曲軸角)的短點火間隔以及480°C A的長點火間隔。在三汽缸內(nèi)燃發(fā)動機的情況下，每個工作循環(huán)(n = 1)之后的模式改變是優(yōu)選的。 之后，稀混合的排氣以及富混合的排氣以交替的方式進入排氣道內(nèi)。在具有直列四汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機中，以下實施例是有利的，即第一汽缸組包括兩個外部汽缸，而第二汽缸組包括兩個內(nèi)部汽缸。所述汽缸的編組考慮到了下述情況，即直列四汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機通常以1-3-4-2 的順序進行點火，其中各汽缸從該行的外部汽缸開始逐一進行編號。所建議的汽缸編組確保了第一汽缸組和第二汽缸組中的各兩個汽缸都具有360°C A的點火間隔。每個汽缸組中的兩個汽缸因此均具有關(guān)于其工作過程的最大可能偏差。在具有直列四汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機中，以下實施例也是有利的，即第一汽缸組包括一個汽缸而第二汽缸組包括兩個汽缸。此時第四個汽缸不屬于任何汽缸組。奇數(shù)個汽缸的編組借助相應(yīng)的點火順序確保稀混合的排氣以及富混合的排氣以交替的方式進入排氣道內(nèi)。相反，如果四汽缸發(fā)動機的所有汽缸都被編組，則不能實現(xiàn)此目的。


下面將參照附圖1和附圖2更詳細地描述本發(fā)明。其中圖1基于流程圖示意性顯示了確定兩個汽缸組的空燃比λ Μη和λΗ 。圖2基于流程圖示意性顯示了確定兩個汽缸組的點火偏差A(yù)sparklean和 Δ sparkricho參考標(biāo)記列表η進行亞理論配比運轉(zhuǎn)的第一汽缸組的工作循環(huán)的I數(shù)量
η進行過理論配比運轉(zhuǎn)的第二汽缸組的工作循環(huán)的I數(shù)量
η'進行過理論配比運轉(zhuǎn)的第一汽缸組的工作循環(huán)的·〔量
η'進行亞理論配比運轉(zhuǎn)的第二汽缸組的工作循環(huán)的·〔量
^mot轉(zhuǎn)速
Sparklean過理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間
Sparkrich亞理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間
Sparkstoich理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間
Δ Sparklean過理論配比運轉(zhuǎn)中點火時間的修正
Δ Sparkrich亞理論配比運轉(zhuǎn)中點火時間的修正
T 1 Exhaust_gas排氣溫度
T 1 Exhaust_gas，max最大可容許排氣溫度
T 丄 orque負荷
A空燃比
入 overall總空燃比
入 lean過理論配比運轉(zhuǎn)中的空燃比
Δ λ lean過理論配比運轉(zhuǎn)中空燃比的修正
入 lean, map從特性曲線圖中讀出的過理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比
λ , lean, max過理論配比運轉(zhuǎn)的最大可容許空燃比
入 lean,I過理論配比運轉(zhuǎn)中第一汽缸組的空燃比
入 lean,II過理論配比運轉(zhuǎn)中第二汽缸組的空燃比
入 rich亞理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比
入 rich,I亞理論配比運轉(zhuǎn)中第一汽缸組的空燃比
入 rich,II亞理論配比運轉(zhuǎn)中第二汽缸組的空燃比
具體實施例方式圖1基于流程圖示意性顯示根據(jù)第一方法變體確定兩個汽缸組的空燃比λ lem和λ richo過理論配比運轉(zhuǎn)(λ > 1)的空燃比λ Μη,_從特性曲線圖中讀出，其中轉(zhuǎn)速nm。t 和負荷(在此情況下表現(xiàn)為扭矩TmiJ被用作輸入變量。從特性曲線圖中讀出的空燃比Alean, _ (如有可能)通過量值Δ Xlean得以修正， 其中所述修正量值Δ λ Μη是進一步利用排氣溫度！^^^ gas和最大可容許排氣溫度TExhaust gas,_作為輸入變量從特性曲線圖中推測出的。此時，下列關(guān)系適用λ lean = λ lean,卿+ Δ λ lean
為了確保為過理論配比運轉(zhuǎn)提供的混合物不至于過稀，過理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比 λ1ε3η由最大可容許空燃比Xlean,.限制。此時，下列關(guān)系適用λ leanλ lean, max亞理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比λ H。h基于下列公式通過減法得以確定入rich = 2-λ lean。圖2基于流程圖示意性顯示了確定用于限定點火時間Sparkleal^P Sparkrieh的兩個汽缸組的點火偏差Δ Sparklean和Δ sparkrich。對于稀運轉(zhuǎn)汽缸以及富運轉(zhuǎn)汽缸，點火時間都必須被修正，即被調(diào)整。對于過理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間Sparklean和亞理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間 sparkrich,下列關(guān)系適用 sparklean = Sparkstoich+ Δ sparklean以及Sparkrich = Sparkstoich+ Δ sparkrich理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間Sparksttjieh應(yīng)該被偏差Δ Sparklean或Δ sparkrich修正， 該偏差A(yù)SparkH。h在每種情況下都是從特性曲線圖中讀出的，其中轉(zhuǎn)速nm。t 和預(yù)定空燃比Xlean或Xrieh被用作輸入變量。必須限定每個單獨的汽缸的點火時間，而只需針對每一組確定一次偏差，也就是說總共兩次。
權(quán)利要求
1.一種運轉(zhuǎn)具有至少兩個汽缸的火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法，其中至少兩個汽缸被配置為形成兩組且每組中包括至少一個汽缸，其中第一汽缸組中的所述至少一個汽缸以 λ< 1的亞理論配比運轉(zhuǎn)，而第二汽缸組中的所述至少一個汽缸以λlean,n > 1的過理論配比運轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在η個工作循環(huán)之后，其中η^ 1，所述第一汽缸組中的所述至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換到Aleai^1 > 1的過理論配比運轉(zhuǎn)，而所述第二汽缸組中的所述至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換到Xmu1 < 1的亞理論配比運轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在另外的η’個工作循環(huán)之后，其中 n’ ^ 1，所述第一汽缸組中的所述至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換回入&！^ < 1的亞理論配比運轉(zhuǎn)， 而所述第二汽缸組中的所述至少一個汽缸被轉(zhuǎn)換回λ > 1的過理論配比運轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述兩個汽缸組中的所述汽缸以亞理論配比和過理論配比交替地運轉(zhuǎn)，從而所述汽缸關(guān)于空燃比λ以交替的方式運轉(zhuǎn)，其中當(dāng)所述第二汽缸組中的所述至少一個汽缸以過理論配比運轉(zhuǎn)時，所述第一汽缸組中的所述至少一個汽缸以亞理論配比運轉(zhuǎn)，反之亦然。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，利用轉(zhuǎn)速nm。t和負荷作為輸入變量從特性曲線圖中讀出過理論配比運轉(zhuǎn)的空燃比作為輸出變量
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，從所述特性曲線圖中讀出的所述空燃比 Aleal^map通過量值Δ Xlean得以修正，從而對于過理論配比運轉(zhuǎn)情況下的空燃比λ Μη，下述關(guān)系是適用的入lean =入lean,map+A λ lean。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，利用排氣溫度TExhaustgas作為輸入變量從特性曲線圖中讀出所述量值△ XleaJt為輸出變量。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，過理論配比運轉(zhuǎn)的所述空燃比Xlean由最大可容許空燃比Xlean,max限制，其中Xlean,max。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，確定亞理論配比運轉(zhuǎn)的燃空比λ H。h，從而生成總空燃比X。vCTall = 1。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過所確定的來限定過理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間Sparklean，理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間spark—通過該 Δ sparklean 值得以修正，其中 sparklean = Sparkstoich+ Δ sparklean。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，通過所確定的ASparkH。h值來限定亞理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間sparkH。h，理論配比運轉(zhuǎn)的點火時間sparkst。ieh通過該 Δ sparkrich 值得以修正，其中 sparkrich = Sparkstoich+ Δ sparkricho
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，如果所述排氣溫度TExhaustgas 超出最大可容許溫度TExhaust—gas,max，則實施所述方法。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于，在所述內(nèi)燃發(fā)動機的預(yù)設(shè)運轉(zhuǎn)點處實施所述方法。
14.一種用于實施前述權(quán)利要求中任一項所述的方法的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有至少兩個汽缸，其特征在于，所述內(nèi)燃發(fā)動機允許所述至少兩個汽缸以不同的空燃比λ運轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述內(nèi)燃發(fā)動機為機械增壓內(nèi)燃發(fā)動機。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有至少一個汽缸蓋，其中每個汽缸具有至少一個出氣口，用于將排氣從所述汽缸中排出，并且每個排氣口都與排氣管道鄰接， 其中至少兩個汽缸的所述排氣管道合并以在所述至少一個汽缸蓋內(nèi)形成至少一個整體排氣管道，從而形成至少一個集成排氣歧管。
17.根據(jù)權(quán)利要求14、15或16所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有至少三個直列汽缸，其中所述第一汽缸組包括所述外部汽缸，而所述第二汽缸組包括所述至少一個內(nèi)部汽缸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其具有四個直列汽缸，其中所述第一汽缸組包括兩個所述外部汽缸，而所述第二汽缸組包括兩個所述內(nèi)部汽缸。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的內(nèi)燃發(fā)動機，其中所述發(fā)動機具有四個直列汽缸，所述第一汽缸組包括一個汽缸，所述第二汽缸組包括兩個汽缸，而第四個汽缸不被分配給任何一個汽缸組。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于運轉(zhuǎn)具有至少兩個汽缸的火花點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法，其中至少兩個汽缸被配置為形成兩組且每組中包括至少一個汽缸。本發(fā)明還涉及用于實施所述方法的內(nèi)燃發(fā)動機。本發(fā)明旨在闡明一種所述類型的方法，通過這種方法可以可靠地防止理論配比運轉(zhuǎn)(λ≈1)情況下內(nèi)燃發(fā)動機的熱超負荷。這通過上述類型的方法得以實現(xiàn)，該方法的特征在于，第一汽缸組中的至少一個汽缸以λrich，I＜1的亞理論配比運轉(zhuǎn)，而第二汽缸組中的至少一個汽缸以λlean，II＞1的過理論配比運轉(zhuǎn)。
文檔編號F02D43/00GK102200063SQ20111003832
公開日2011年9月28日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者G·盧旺, H·魯蘭, M·K·施普林格, T·洛倫茨 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司