1.本发明涉及用于操作内燃发动机的方法，该内燃发动机具有：曲轴，曲轴可以由气缸的活塞驱动；吸气管，气缸可以通过吸气管被供应新鲜空气；进气阀，在进气阀打开时，新鲜空气可以经由进气阀从吸气管流动到气缸中；以及可变阀驱动装置，借助于可变阀驱动装置，进气阀的打开持续时间或相对打开时间相对于曲轴位置是可变的。
背景技术：
2.机动车辆中的在下面也被称为燃烧式发动机的现代内燃发动机越来越多地不是连续地进行操作，而是在某些操作阶段被拖动。机动车辆中的燃烧式发动机通常经由传动系通过车辆离合器来连接至车辆的轮。在减速的情况下，燃烧式发动机通过机动车辆的惯性通过闭合的传动系被拖动，其中，机动车辆通过由燃烧式发动机施加的阻力扭矩而减速。燃烧式发动机的操作模式被称为超限运行操作，其中，燃烧式发动机在没有将燃料喷射到气缸中的情况下被拖动。
3.燃烧式发动机的阻力扭矩主要是由摩擦和负荷交换损失而引起。然而，特别是在混合动力驱动系统中，可能期望尽可能多地减小燃烧式发动机的阻力扭矩，以使用经由传动系所提供的并且由惯性矩产生的扭矩，以用于在传动系关闭时恢复电能。在这样的情况下，期望未点火的燃烧式发动机的阻力扭矩尽可能低。
4.从现有技术中已知的是使用可变阀驱动装置来影响阻力扭矩。在这方面，de 199 32 665a1提出了一种用于借助于可变阀控制来对燃烧式发动机的气体交换阀进行控制的方法，其中，进气阀在超限运行操作中以可变的方式被控制。
5.然而，仅依靠最小的阻力扭矩导致了不期望的副作用。例如，如果节流阀在超限运行操作期间打开，则当燃烧式发动机被慢慢拖动时，仍然存在由于新鲜空气通过气缸的流动而导致的损失、即负荷交换损失和压缩损失。通过燃烧室被供给的冷且富集氧的新鲜空气降低了排气系统中的温度，并且使该温度从排气后处理系统的最佳温度窗口偏离。在三元催化转化器的情况下，氧饱和度也是至关重要的，因为一旦三元催化转化器从超限运行操作切换至燃烧式发动机操作，氧饱和度就必须通过暂时强化的发动机操作来补偿。同时，催化转化器的效率由于温度的降低而降低，并且在切换至驱动模式之后的富集导致燃料消耗增加，并且因此导致了甚至更多的排放物。因此，为了在催化转化器的最佳λ(lambda)窗口中操作催化转化器，因此必须避免过量的氧。如果燃烧式发动机被设计为带有微粒过滤器的汽油发动机，则氧可能导致汽油发动机的不受控制和不期望的蓄热。这可能导致热过载，该热过载不仅损坏汽油微粒过滤器自身，而且还损坏其他部件。
6.关闭节流阀也可能是有问题的。如果燃烧室中形成临界负压，则可能由于曲轴箱的负压梯度而在燃烧室内出现空气-油体积流。当恢复燃烧操作时，排放物增加并且燃烧式发动机的油消耗增加。
7.可以通过可变阀驱动系统来防止发动机在超限运行阶段的空气排除。例如，这可以是所有阀升程的停用、完全可变的进气升程控制、或排气阀停用与延长的进气阶段调节
的组合。这样的系统从de 10 2016 216 116a1、de 102008 036 635a1、de 10 2015 107 539a1、de 10 2013 202 196a1、de 10 2017011 301b3、de 199 52 037a1或wo 2013/101 282a1中已知。de 10 2006031 572b4公开了一种通用方法。
8.在超限运行阶段中导致有效零质量流量的所有构思共同具有的是，节流阀与进气阀之间的吸气管压力在超限运行阶段期间持续增加直到压力已经与周围大气压力完全相等为止。由于经由节流阀的有效零质量流量，因此节流阀失去了其节流效果，并且不能在发动机重新启动之后紧接的第一工作循环期间用于填充控制。
9.如果发动机仍然重新启动，则这导致在第一工作循环内用新鲜空气对气缸的填充增加。高的新鲜空气质量与具有λ＝1的燃烧的结合在燃烧式发动机重新启动之后立即导致燃烧式发动机的高扭矩输出。该状态持续直到吸气管容积被“排空”为止，并且节流阀可以再一次确保填充控制。在de 10 2016111 505a1中提出这种方法，根据该方法，提供了一种转换控制装置，该转换控制装置首先在超限运行操作与点火操作之间恢复吸气管中的负压，以便随后切换至常规点火操作。必要的是，由转换控制装置确定的阶段是贯穿的，这意味着在存在足够负压时也发生该阶段。维持该阶段实施起来是复杂的，并且可以被视为内燃发动机的延时重新启动。
10.避免扭矩峰值的可能的j9九游会真人的解决方案是点火角干预，并且因此是主动引起的燃烧效率的劣化。该措施导致额外的消耗。
技术实现要素：
11.本发明的目的是解决上述相冲突的目标并且指定一种用于操作内燃发动机的方法，该方法能够实现在点火操作与超限运行操作之间的转换，在该方法中，排放量低并且该方法同时允许尽可能快且容易地退出超限运行操作，特别地在期望的驱动扭矩低并且发动机将在低负载要求下重新启动时快且容易地退出超限运行操作。此外，本发明的目的是指定一种用于内燃发动机的控制装置，该控制装置能够实现低排放操作。
12.该目的通过根据权利要求1的用于操作燃烧式发动机的方法以及通过根据权利要求10的控制装置来实现。在从属权利要求中描述了其他实施方式。
13.根据本发明的方法涉及一种用于在超限运行阶段之后启动、优选地重新启动内燃发动机的方法。在下面使用具有凸轮轴调节器的可变阀驱动装置来描述根据本发明的方法。为此目的，内燃发动机设置有进气凸轮轴和例如用于进气阀的机电可调节的凸轮轴调节器、以及排气凸轮轴和用于致动排气阀的机电可调节的凸轮轴调节器。控制时间和/或阀升程也可以以电动液压的方式可变或通过其他方式可变。
14.在超限运行阶段中，空气质量流通过可变阀驱动装置而减少，以避免上述缺点。这可以通过将凸轮轴调节器的控制时间调节到下述值来实现：该值对于汽油发动机点火操作没有用，但是该值表示针对拖动操作被最优化的相位。因此，在没有通过催化转化器产生空气质量流并且没有在燃烧式发动机的燃烧室中产生临界负压的情况下，燃烧式发动机的进气凸轮轴和排气凸轮轴的用于减小阻力扭矩的相位能够实现良好的恢复。
15.当进入超限运行阶段时，内燃发动机从具有动力输出的操作点改变至具有动力消耗的操作点。在进入超限运行阶段之前，进气阀通常在上止点(tdc)后立刻打开。同时，排气阀通常恰好在tdc之前关闭。
16.在超限运行阶段中，内燃发动机通过滚动的车辆经由变速器被拖动。为此，操作点被改变。凸轮轴调节器优选地以通常用于这些系统的调节速度而调节至目标角度，使得进气阀现在于tdc之后充分地打开，并且排气阀在tdc之前充分地关闭。一般地，该调节被尽可能快地执行。同时，节流阀短暂地打开，以同样尽可能快地设定吸气管中的恒定状态。由于这些变化，发动机阀在超限运行阶段中于bdc的区域中打开。仅小的空气质量移动，小的空气质量从进气歧管均匀地吸入以及从排气歧管均匀地排出。在相应的阀内的空气质量流在零处平衡。这使由进气、压缩、膨胀和排气导致的内部摩擦和泵送损失最小化，使得车辆尽可能少地被制动。同时，在很大程度上避免了由内燃发动机引起的使排气系统冷却的空气质量流。
17.如果内燃发动机是混合动力发动机单元的部分，则有利的是，除了消除通过排气系统的空气质量流之外，还使燃烧式发动机的阻力扭矩最小化。在这方面，空气质量流可以在最低可能阻力扭矩的次要条件下被最小化。在另一实施方式中，阻力扭矩在最低可能空气质量流的次要条件下被最小化。还可以根据外部操纵变量、比如排气后处理系统的温度来使用方法中的一种方法。根据由阻力扭矩的参数和空气质量流的参数形成的特性图，这两个参数也可以例如在这些参数的梯度在那里低的情况下减小至接近它们最小值的范围，使得控制或调整对于改变外部参数特别不敏感，并且不需要重新调节。这有利于调整策略的实现。
18.当燃烧恢复以用于燃烧式发动机的动力输出时，凸轮轴调节器调节至用于重新启动发动机的目标角度。在这方面，根据本发明，凸轮轴调节不总是尽可能快地发生，而是至少在吸气管中的压力与吸气管期望压力不同并且负载要求低时被延迟。特别地，当周围压力已经在吸气管中升高时，避免了对驾驶性能具有负面影响的不希望的扭矩峰值。
19.所述扭矩峰值可以通过点火角干预来避免。然而，这导致了燃烧效率的劣化并且因此在能量方面是不利的，因为这导致了不希望的消耗的增加。相反，在通过阀驱动装置的所提出的填充控制的情况下，如果吸气管压力降低至阈值以下以及/或者期望在低负载处重新启动发动机(“软接合”)，则理论上可实现的调节速度减小。
20.如果发动机已经重新启动并且吸气管容积尚未被排空，则还可以在重新启动阶段之后使用阀驱动装置以用于进行填充控制，直到可以再次有效地使用例如借助于节流阀的常规填充控制为止。如果吸气管容积已经在重新启动期间排空，则也可以发生常规调整。最终，阀驱动装置可以与节流阀并行使用以用于填充控制。
21.在本发明的进一步发展中，用新鲜空气对气缸的填充通过可变阀驱动装置来减少，使得所建立的扭矩不超过扭矩目标预设值或超过该扭矩目标预设值的小于50％。第一变型能够实现内燃发动机的特别平稳地重新接合，而没有明显扭矩峰值。在第二变型中，内燃发动机更快地被接合，但是在没有填充控制的情况下将出现的扭矩峰值减小。
22.当内燃发动机在超限运行阶段之后被重新点火时，进气阀控制时间被连续地调节为“提前”，其中，在吸气管压力与吸气管期望压力不同的情况下，与吸气管期望压力处的调节速度相比，进气阀控制时间的调节速度减小。连续调节可以根据吸气管压力进行控制或调整。
23.在优选实施方式中，当内燃发动机被重新点火时，不存在点火角干预。
24.本发明还涉及一种控制装置，内燃发动机可以利用该控制装置使用所提出的方法
进行操作。
25.下面参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。
附图说明
26.在附图中：
27.图1a示出了根据现有技术的没有可变阀驱动装置的第一内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的喷射活动的示意性、按时间顺序的发展，
28.图1b示出了没有可变阀驱动装置的第一内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的吸气管压力的示意性、按时间顺序的发展，
29.图1c示出了没有可变阀驱动装置的第一内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的于以
°
ca计的tdc之后进气阀关闭时间的示意性、按时间顺序的发展，
30.图1d示出了没有可变阀驱动装置的第一内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的以nm计的发动机扭矩的示意性、按时间顺序的发展，
31.图2a示出了根据现有技术的具有可变阀驱动装置而没有填充先导控制的第二内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的喷射活动的示意性、按时间顺序的发展，
32.图2b示出了具有可变阀驱动装置而没有填充先导控制的第二内燃发动机的吸气管压力在进入和退出超限运行阶段时的示意性、按时间顺序的发展，
33.图2c示出了具有可变阀驱动装置而没有填充先导控制的第二内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时于以
°
ca计的tdc以后进气阀关闭时间的示意性、按时间顺序的发展，
34.图2d示出了具有可变阀驱动装置而没有填充先导控制的第二内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时以nm计的发动机扭矩的示意性、按时间顺序的发展，
35.图3a示出了根据本发明的具有可变阀驱动装置和填充先导控制的第三内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的喷射活动的示意性、按时间顺序的发展，
36.图3b示出了根据本发明的具有可变阀驱动装置和填充先导控制的第三内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的吸气管压力的示意性、按时间顺序的发展，
37.图3c示出了根据本发明的具有可变阀驱动装置和填充先导控制的第三内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时于以
°
ca计的tdc之后进气阀关闭时间的示意性、按时间顺序的发展，
38.图3d示出了根据本发明的具有可变阀驱动装置和填充先导控制的第三内燃发动机在进入和退出超限运行阶段时的以nm计的发动机扭矩的示意性、按时间顺序的发展，以及
39.图4示出了示意性内燃发动机，
40.图5示出了另一示意性内燃发动机。
具体实施方式
41.图4和图5各自局部地并且以粗略示意的方式示出了作为往复式活塞发动机的内燃发动机1，该内燃发动机具有气缸4和未示出的曲轴。内燃发动机被设计为四气缸直列式发动机，其中，本发明也可以在具有不同数目的气缸和设计的内燃发动机1中实现。内燃发
动机1的阀控制装置、即阀驱动装置由3指示。作为四阀发动机，内燃发动机1的每个气缸4具有两个进气阀5和两个排气阀6。进气凸轮轴由7指示，并且排气凸轮轴由8指示。进气凸轮轴7可以利用进气侧的凸轮轴调节器9进行调节，并且排气凸轮轴10可以利用排气侧的凸轮轴调节器10进行调节。在所考虑的示例性实施方式中，凸轮轴调节器9、10被设计为呈机电调节器的形式，每个凸轮轴调节器具有被设计为谐波传动装置的调节齿轮，并且每个凸轮轴调节器具有电动马达11，以用于对内燃发动机1的相应凸轮轴7、8相对于曲轴的相位进行调节。以本身已知的方式，凸轮轴7、8由曲轴经由带传动装置或齿轮传动系被驱动，其中，传动齿轮13与凸轮轴调节器9、10的调节齿轮的壳体牢固地连接，或者传动齿轮是该壳体的整体部分。
42.为了致动凸轮轴调节器9、10，设置了控制装置12，该控制装置可选地承担进一步的控制任务。控制装置12与凸轮轴调节器9、10之间的数据连接由15指示。如果必要的话，切换装置14使得排气阀6能够被关断。根据图5的内燃发动机的切换装置14可以机电地被致动，并且可以设计为具有可切换的摇臂。
43.图1a至图1d示意性地示出了根据现有技术的第一内燃发动机1的一些特征值的按时间顺序的发展，该第一内燃发动机不具有可变阀驱动装置。内燃发动机1在第一点火阶段21中点火，该第一点火阶段持续至时间点t1。图1a以数字的方式表示了内燃发动机1的喷射24，该喷射发生在点火阶段21、23中(值为1)，并且在超限运行阶段22中被省略(值为0)。内燃发动机1在时间点t1处关闭，并且内燃发动机1在重新点火阶段23中于时间点t3处重新点火。在这些时间点之间没有喷射。已经在时间点t3之前不久的时间点t2处，驾驶员或控制装置启用扭矩预设值，这启用内燃发动机1的重新启动过程。在时间点t3处，完成用于重新启动内燃发动机1的数据处理。
44.车辆一进入超限运行阶段22，喷射24就暂停。吸气管压力通过节流阀来调整。在图1b中所示的示例中，吸气管压力总是保持得低。图1c中所示的进气阀关闭时间26保持在用于发动机重新启动的目标角度处并且也没有变化。节流阀通常在超限运行阶段22中保持完全关闭。因此，可以在通过驾驶员引起的扭矩预设值之后快速地进行扭矩中性重新启动，而不会在重新点火阶段23开始时发生过冲。因此，发动机扭矩27(图1d)基本上对应于扭矩目标预设值。然而，在超限运行阶段22期间，空气可以进入排气后处理系统，使得在重新启动发动机之后需要富集，这增加了排放。
45.图2a至图2d示意性地示出了根据现有技术的第二内燃发动机1的特征值的按时间顺序的发展，与第一内燃发动机1相比，第二内燃发动机具有可变阀驱动装置3。根据图2a的曲线图与图1a的曲线图对应。因此，内燃发动机1在第一点火阶段21中点火，在超限运行阶段22中停止点火，并且重新点火阶段23在时间点t3处开始。可变阀驱动装置3用于防止排气后处理系统中的氧气富集。为此，可变阀驱动装置通过关闭排气阀6并将进气阀5调节至扩展的调节范围来防止发动机在超限运行阶段22中的空气排除。在超限运行阶段22中，排气阀升程与喷射24的暂停以循环同步的方式被停用，并且在重新启动时与喷射24的开始以循环同步的方式被重新启用。可变阀驱动装置3可以在进气侧上使用，以最大限度地减小超限运行阶段22中的发动机阻力扭矩。以这种方式减小的负荷交换功——特别是在与p0混合动力车辆和p1混合动力车辆的组合中——能够实现回收大量的能量，这提高了传动系的整体效率。为此目的，设定对点火操作21、23无用的极晚的进气阀相位，使得最大进气阀升程大
约位于下止点(bdc)处。此处，节流阀位置也优选地在超限运行阶段22内保持几乎完全关闭。
46.如果内燃发动机1将再次提供扭矩，进气阀相位再次被快速调节至常规目标位置，如可以从图2c中于时间点t2与t3之间看出的。在这些时间点之间省略了喷射24。已经在时间点t3之前不久的时间点t2处，驾驶员或控制装置启用扭矩预设值，这启用内燃发动机1的重新启动过程。在时间点t3处，完成用于重新启动内燃发动机1的数据处理。
47.在超限运行阶段22中，吸气管压力25例如由于泄漏而连续地增加。如果超限运行阶段22持续相对长的时间，例如在下坡行驶时持续相对长的时间，吸气管压力25(图2b)可以在超限运行阶段22内增加至吸气管压力几乎与周围大气压力对应的这种程度。如果在吸气管压力25增加的情况下开始重新点火，这会由于高的空气质量而导致扭矩的短期强积累，并具有扭矩峰值27。然而，通常，本目标是将内燃发动机1与低扭矩结合。在这种情况下，扭矩的强积累导致失去舒适性。
48.图3a至图3d示意性地示出了第三内燃发动机1的特征值的按时间顺序的发展，第三内燃发动机与第二内燃发动机1一样具有可变阀驱动装置3，并且使用根据本发明的方法进行操作。根据图3a的曲线图与图2a的曲线图对应。内燃发动机1在第一点火阶段21中再次点火，在超限运行阶段22中停止点火，并且重新点火阶段23在时间点t3处开始。可变阀驱动装置3又用于防止空气排除，使得操作方法与第二内燃发动机的操作方法相同，直到超限运行阶段22结束为止。因此，与第二内燃发动机1的情况一样，吸气管压力的发展也是相同的(图3b)。
49.在内燃发动机1的重新启动请求所触发的时间点t2处，与第二内燃发动机相反，进气阀相位不是尽可能快地被调节，而是以延迟的方式被调节至常规目标位置。延迟的程度取决于吸气管压力25已经增加了多少以及内燃发动机1需要什么负载。如可以从图3a至图3d看出，重新点火发生在时间点t3处，即使进气阀时间尚未与吸气管期望压力ps处的阀时间、目标阀时间29相对应，也开始重新点火，这与该负载要求下的连续操作相对应。t3与t2之间的时间差t
δ
是达到先导控制的目标角度所需的时间。只要吸气管压力尚未达到其目标压力，在吸气管期望压力ps处对目标阀时间29的调节就发生。此处可以假设典型的时间，使得调节可以以受控的方式来执行，但调节优选地以调整的方式来执行。这也允许调节速度适于实际吸气管压力。理想地，进气阀关闭时间26被调节成使得发动机扭矩27单调地并且同时尽可能快地建立。
50.因此，可变阀驱动装置3在内燃发动机1重新点火时用于进气阀关闭时间26的先导控制。这使得可以在吸气管中的压力增加时避免扭矩峰值28。为此目的，可变阀驱动装置3在超限运行阶段22中停用排气阀，并通过将进气阀升程设定成极晚而使发动机阻力扭矩减小。在通过驾驶员引起的扭矩预设值的情况下，存储的填充模型基于重要的输入变量而对用于扭矩中性发动机重新启动的目标控制时间进行计算。对于所选定的示例，这意味着进气阀升程相位必须根据发动机转速进行连续地调节，但被调节成与在没有先导控制的情况下相比在早期更慢，直到吸气管压力回到目标值为止，并且可以例如通过节流阀进行进一步的负载控制。
51.附图标记列表
52.1内燃发动机
53.2气缸盖
54.3阀驱动装置
55.4气缸
56.5进气阀
57.6排气阀
58.7进气凸轮轴
59.8排气凸轮轴
60.9凸轮轴调节器，进气侧
61.10凸轮轴调节器，排气侧
62.11电动马达
63.12控制装置
64.13传动齿轮
65.14切换装置
66.15数据连接
67.21点火阶段
68.22超限运行阶段
69.23重新点火阶段
70.24喷射
71.25吸气管压力
72.26以
°
ca计的上止点之后的进气阀关闭时间
73.27以nm计的发动机扭矩
74.28扭矩峰值
75.29吸气管期望压力处的目标阀时间
76.t时间
77.t1内燃发动机关断的时间点
78.t2内燃发动机的重新启动请求的时间点
79.t3用于重新启动内燃发动机的数据处理之后的时间点
80.t
δ
t3与t2之间的时间差
81.ps吸气管期望压力