用于影响内燃发动机的热平衡的方法技术

一种用于影响内燃发动机的热平衡的方法。本发明专利技术描述了一种用于降低发动机的热负荷而基本上不减小其功率输出的方法。该方法包括响应增压空气过温、冷却剂过温和发动机效率参数其中的一项或更多项调节发动机空气-燃料比。

【技术实现步骤摘要】
用于影响内燃发动机的热平衡的方法相关申请本申请要求2012年2月2日提交的德国专利申请号102012201541.8的优先权，其整个内容通过引用结合于此。
本专利技术涉及用于减降低内燃发动机的热负荷而基本上不减小其功率输出的方法。
技术介绍
内燃发动机具有以这样的方式连接于汽缸体的至少一个汽缸盖，即这对汽缸盖和汽缸体形成至少一个燃烧室或汽缸。在该汽缸内，燃烧气体通过排气口排出同时该燃烧室经由进气口用空气填充，该进气口使来自进气歧管的增压空气能够被吸到燃烧室中。对于增压变化，由于活塞在燃烧室内往复运动以将燃烧能量转换成曲轴的旋转运动，因此汽缸盖经受高热和机械负荷。此外，由于在发动机舱内增加的部件的整体性，部件的组装逐渐变得紧密，因此对汽缸盖的要求也增加。在该背景下，越来越多的发动机利用排气涡轮增压器和/或机械增压器增压以便给发动机内的所有部件提供动力。因此，发动机或汽缸盖上的热负荷进一步升高，所以对冷却系统提出较高的要求。相应地，采取影响内燃发动机的热平衡的措施以防止发动机热过载。当发动机包括空气冷却系统时，该发动机可以包括风扇以通过引导空气流经过发动机的表面而耗散热量。然而，与空气相比由于流体具有较高的热容量，液体冷却系统比空气冷却能够显著地耗散更多的热量。为此，在高热负荷下的燃烧发动机通常装有液体冷却。关于发动机冷却系统的设计，常常见到最大的冷却要求以便确保在所有的工况下发动机的充分的冷却。但是，这样做的结果是相对于正常的运行，也就是相对于平均冷却要求，发动机冷却系统尺寸过大。因此，发动机的冷却功率设计成用于以高负荷同时低车辆速度为特征的运行状态，例如对应于加速和上山的工况，以防止发动机过热，同时在最不利的情况下供给要求的冷却功率。在这种情况下，发动机冷却系统耗散非常大量的热而得不到空气流。此外，在一些情况下，高环境温度可以使提供足够的冷却功率的问题进一步恶化。当发动机冷却系统以适应上面所述的情况的方式设计时，大冷却器或热交换器带来难以容纳在车辆前端区域中的困难。但是，由于可得到的有限空间的量，这会带来困难，因为增大散热器并非一种选择，原因是为了确保发动机的安全无故障运行或为了最优化发动机的运行，另外的热交换器(具体说是冷却装置)也被包括在内。因此，包含过大的散热器可以严重地限制在发动机舱内的其他热交换器的设置和尺寸。在一个例子中，这样的发动机是已知的，其装有构造成具有足够大的热交换面积以充分实现其功能的多个热交换器。然而，由于在发动机系统中只能够获得有限的空间，因此在前端区域中各个热交换器的尺寸和设置之间发生矛盾。因此，在一些实施例中，散热器以线性、间隔开和部分重叠的方式设置。此外，可以包括流导向板以导引或引导空气流通过发动机舱。在另一个例子中，这样的冷却系统是已知的，其具有大功率的风扇电机以驱动风扇叶轮或使风扇叶轮旋转，以便对冷却系统内的热交换器提供足够大的质量空气流。该风扇电机通常用电驱动并且在任何工作点能够支持热交换器中的热传送，即便当该机动车辆处在静止或停止状态，或当车辆以低车辆速度运行时。在又一个例子中，具有两个风扇的散热器是已知的，其中较高的冷却功率归因于比单个风扇或单个风扇叶轮能够覆盖更大面积的两个风扇。在该背景下，用于液体冷却的散热器具有特定的意义，因为这个散热器通过耗散大量的热确保内燃发动机的安全运行。尽管如此，还需要其他措施以便即使在最不利的情况下也限制内燃发动机的热负荷。为了防止发动机的热过载，控制发动机进气侧的增压压力作为该发动机的冷却剂温度TCoolant、增压空气温度TCharge和/或发动机的旋转速度的函数的方法是已知的。具体说，如果内燃发动机的冷却剂的温度TCoolant、增压空气温度TCharge和/或内燃发动机的旋转速度达到、超过可预定值、或下降低于可预定值，则降低增压压力。但是，由于增压压力的减小也导致减小发动机功率，这种降低功率的方法具有缺点。因此，到发动机中的热输入通过减小发动机功率而降低。但是在一些实施例中，发动机功率的减小是不能接受的。例如，机动车辆的驾驶员必需具有加速或上山要求的功率，不只是为了舒适的原因而是在一些情况下也从安全方面考虑。
技术实现思路
本文的专利技术人已经认识到上述问题以及这种方法的局限性。在此背景下，所述的方法包括以这样的方式影响发动机的热平衡，即降低发动机的热负荷而基本上不减小由该发动机提供的输出功率。一种示例性的方法包括确定增压空气温度TCharge,冷却剂温度TCoolant和/或比值ηignition,act/ηignition,opt,其中ηignition,act是发动机系统在瞬时点火正时点的效率，而ηignition,opt是发动机系统在最佳点火正时点的效率。于是，响应这些值的一个或更多个，控制系统可以作为输入变量的函数降低空气比(例如空气-燃料比)λ。例如，如果TCharge高于上限温度TCharge,up，则空气燃料比λ可以作为TCharge.的函数而降低。因此，根据该示例性的方法，空气燃料比λ作为该系统内的输入参数的函数降低，其中，燃料-空气混合物富化以降低发动机的热负荷而基本上不减小发动机的功率。具体说，即使在要求的驱动情况下，该方法允许降低热输入，而同时保持行驶速度或充气压力并且因此保持功率。在本专利技术的背景内，所述的发动机系统包括柴油发动机、火花点火发动机并且也包括混合动力内燃发动机。应当明白，提供上面的
技术实现思路
是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着指出所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面或本专利技术的任何部分指出的任何缺点的实施方式。附图说明图1示意地示出机动车辆中的车辆冷却系统的示例性实施例；图2示出发动机燃烧室的示例性实施例；图3是根据该方法由储存作为输入变量的函数的空气燃料比值的映射图构成的示例性发动机控制单元的示意图；图4是用于影响发动机的热平衡而不减小其功率输出的示例性方法的流程图。具体实施例方式提供用于降低发动机的热负荷而基本上不减小其功率的方法和系统。为了降低热负荷，当输入变量超过可预定阈值或下降低于可预定阈值时，减小发动机系统中的空气流比。由于该方法涉及增压空气和液体冷却剂温度变量两者，图1和2示出示由连接于发动机系统的液体冷却系统构成的示例性实施例，图3示出能够接收来自发动机系统的反馈的示例性发动机控制单元，该反馈用来进一步调节设置，以便降低热负荷。图4是用于响应至少一个输入变量减少发动机的热平衡的示例性方法的流程图。现在回到图1，图1示意地示出机动车辆102中的车辆冷却系统100的示例性实施例。车辆102具有驱动轮105，乘客厢104和发动机舱103。在机动车辆102的发动机罩(未示出)下面，发动机舱103可以安装各种部件。例如，发动机舱103可以安装内燃发动机10。内燃发动机10具有燃烧室，该燃烧室经由进气通道46可以接收进气并且经由排气通道48排出燃烧气体。在一个例子中，进气通道46可以构造成冲压空气进气，其中通过运动的车辆102形成的动压力可以用来增加发动机的进气歧管里面的静空气压力。因此，这可以使较大质量的空气流通过发动机，因而增加发动机功率。如图所示并且如本文所述的发动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于影响发动机的热平衡的方法，包括：确定提供给汽缸的增压空气温度，响应于所述增压空气温度调节空气?燃料比，和如果所述增压空气温度超过上阈值温度，则降低所述空气?燃料比。

【技术特征摘要】
2012.02.02 DE 102012201541.81.一种用于影响发动机的热平衡的方法，包括：确定提供给汽缸的增压空气温度，响应于所述增压空气温度调节空气-燃料比，如果所述增压空气温度超过上阈值温度，则降低所述空气-燃料比，并且基于火花效率降低所述空气-燃料比。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述空气-燃料比通过增加喷射的燃料量而降低。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述空气-燃料比从所述空气-燃料比基本等于1的化学计量运行降低到所述空气-燃料比小于1的亚化学计量运行。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述增压空气温度是吸入的新鲜空气的温度。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述增压空气温度是与来自回流管道的再循环排气混合的新鲜空气的温度，该回流管道从排气管道分支并且通向进气管道。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述增压空气温度是来自排气涡轮增压器的压缩机下游的压缩的增压空气的温度，该排气涡轮增压器包括设置在排气管道中的涡轮和设置在进气管道中的压缩机。7.根据权利要求6所述的方法，其中增压空气冷却器设置在所述压缩机的下游，并且其中，所述增压空气温度是所述增压空气冷却器下游被压缩且被冷却的增压空气的温度。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机是液体冷却的并且包括集成在汽缸盖中的冷却剂套，并且其中所述冷却剂套是冷却剂回路的一部分，该方法还包括：确定冷却剂温度，响应于所述冷却剂温度调节所述空气-燃料比，和如果所述冷却剂温度超过所述冷却剂温度的上阈值则降低所述空气-燃料比。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述液体冷却的发动机包括热交换器，并且其中，所述冷却剂温度是在所述汽缸盖下游并且在所述热交换器上游的冷却剂的温度。10.根据权利要求8所述的方法，其中当...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·布林克曼，B·托马斯，M·罗兰，G·普莱斯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：