[发明专利]内燃发动机和用于控制内燃发动机的方法

说明书

内燃发动机和用于控制内燃发动机的方法。本发明涉及一种操作内燃活塞发动机(40)的方法，在该方法中，在发动机运行期间，在气缸(44)的循环期间在关闭气缸的进气阀(42)之后，确定气缸(44)的估计的压缩压力，将所述估计的压缩压力与预设参考压力进行比较，并且在所述估计的压缩压力大于所述参考压力的情况下，在压缩阶段期间在气缸(44)中的充气点火之前容许部分气体离开气缸(44)。本发明还涉及一种内燃活塞发动机(40)。

技术领域

本发明涉及操作内燃活塞发动机的方法。

本发明还涉及一种内燃活塞发动机。

背景技术

内燃机的操作要求变得越来越苛刻。内燃活塞发动机的废气排放要求变得越来越严格。另一方面，不可取的是发动机的整体性能将受到由旨在减少排放的动作导致的影响。为了应对这些要求，存在各种可用的技术，通过这些技术可以在发动机运行时控制气体排放。例如，进气阀的关闭定时在发动机性能和燃烧过程中起重要作用。即，进气阀的操作对气缸中当时的温度和压力有影响，因此对诸如NOx排放的气体污染物的形成有影响。因此，在对气缸压力影响深远的进气阀的操作中发生故障是极其不希望的。

特别地，气缸压力给出关于内燃活塞发动机的燃烧过程的有价值的信息，并且进气阀控制气缸中的压力。EP 2570637 A2公开了一种用于使至少进气阀或排气阀的开口面积或工作角度变化的可变阀机构。基于由可变阀机构变化的至少进气阀或排气阀的开口面积或工作角度来计算气缸中的压力，并且基于气缸中的压力来控制内燃机。

WO 2014/126737 A1公开了一种具有用于改进发动机启动的凸轮相位器的气体燃料发动机的控制系统。该控制系统可具有可变进气阀定时装置，其被配置为调节进气阀的循环打开和关闭定时。控制器可被配置为选择性地发起第一米勒循环定时和第二米勒循环定时。

US 2012279218 A1公开了一种米勒循环发动机，其包括用于控制打开或关闭进气阀的定时的进气可变单元。阀关闭定时控制单元被配置为基于检测到的压力值来计算关闭进气阀的最佳定时，并且向进气阀可变单元输出控制信号。

然而，由于进气阀在恶劣环境中操作的事实，在进气阀操作中可能发生故障。在进气阀系统的操作(特别是控制进气阀的关闭定时)中发生故障的情况下，气缸中的压力可能显著增加，这有不希望的结果。特别地，如果进气阀关闭太晚，例如当活塞处于下死点位置时，气缸中的压力可能显著增加，这甚至可能损坏进气阀系统以及与气缸连接的部件。气缸中的压力增加超过不希望的极限是极其不希望的。

本发明的目的在于提供一种与现有技术的方案相比操作安全性显著改善的操作内燃活塞发动机的方法。

发明内容

根据本发明，在操作内燃活塞发动机的方法中，在发动机运行期间并且在气缸的循环期间，通过在压缩阶段期间至少在一个预定曲柄角位置(θ)测量在关闭进气阀之后气缸中的压力来确定气缸的估计的压缩压力，将估计的压缩压力与预设的参考压力进行比较，并且在估计的压缩压力大于参考压力的情况下，在压缩阶段期间在气缸中的充气(charge)点火之前容许部分气体离开气缸。

这提供了以更可靠和安全的方式操作内燃活塞发动机的方法。通过本发明，可在气缸压力上升太高之前采取必要的措施。有利地，可能的高气缸压力情形在其实际发生之前被估计，从而执行必要步骤以防止在气缸中的充气点火之前压力上升太高。这根据本发明通过在点火开始之前容许部分气体离开气缸来实现。

通过本发明，可补救例如由进气阀关闭太晚而导致的可能问题。这将改进并使燃烧过程稳定。另外，气缸中当时的压力保持在不大于参考设定压力的适当水平。本发明对气缸中的压力有影响，以使得峰值压缩也保持在适当水平。可以说，该方法为过高压缩压力提供了预防性保护。应该注意，在本发明的上下文中，短语“容许部分气体离开气缸”中的术语“气体”可以是纯空气或者空气和燃料的混合物、或者空气、燃料和其它气体(例如，发动机的再循环废气)的混合物。这取决于本发明的实际应用。