用於使一個內燃機工作的方法
2023-05-29 23:33:51
專利名稱：用於使一個內燃機工作的方法
背景技術：
本發明涉及按照獨立權利要求的前序部分所述的用於使一個內燃機工作的方法。
用於使配有一個以燃油驅動的內燃式發動機的內燃機進行工作的方法是早已熟悉的了。在這種情況下，燃油在壓力下經過一個燃油輸送系統被輸送給該內燃式發動機。這時，燃油輸送系統中的壓力被調節到一個額定值。
發明內容
所述具有獨立權利要求特徵的、根據本發明的方法相比較而言具有如下優點可求得燃油輸送系統中的壓力下降速度；根據該壓力下降速度同一個給定的閾值的比較，便可推斷出一種故障。以這種方式，可識別燃油輸送系統的一個高壓環路中的所有滲漏，並將之與燃油供給系統中的其它故障區分開。
通過在各項從屬權利要求中述及的措施，使得在獨立權利要求中述及的方法的優選改進方案和完善方案成為可能。
特別有利之處是，在壓力的實際值在給定的時間並未達到所述額定值的情況下識別一個故障，並求得燃油輸送系統中的壓力下降速度；根據該壓力下降速度同給定的閾值進行的比較，便可得出故障的種類。這樣可區分壓力實際值和額定值之間造成調節偏差的不同故障的原因。上述區分此外還可在內燃機運行過程中實現。通過區分故障原因，例如便可在維修車間簡化診斷過程。
特別有利之處還有根據故障種類可採取應急措施。這樣可實現內燃機增高的可利用性，這是因為根據故障種類可繼續開動內燃機。
另一種優點在於在數值上壓力下降速度超過給定的閾值時，可識別出燃油輸送系統中的漏洩現象。以這種方式便可特別簡單而可靠地識別出燃油輸送系統中的漏洩。
還有一種優點在於一旦識別出燃油輸送系統中的漏洩，便可使內燃機停止運轉。以這種方式可確保內燃機的安全運行。這一點尤其在內燃機驅動汽車的情況下是非常重要的。在這種情況下可提高汽車行駛安全性。
另一種優點是在識別出燃油輸送系統中存在漏洩時，可以鎖閉重新啟動內燃機。這樣便可防止出現以下問題在消除故障之前開動內燃機。這樣也可確保在內燃機運行時的安全性。
特別有利之處還有在數值上壓力下降速度沒有超出預定的閾值時，可識別燃油供給系統中的一種故障。這樣，檢測出一個故障，這個故障不要求關斷內燃機，而允許其繼續進行工作。從而以這種方式可提高內燃機的可利用性。
另一種優點在於在識別出燃油供給系統中的故障時，可對所供給的燃油量施行限制。這樣可以使內燃機以減小的功率實現一種應急運轉。
另一種優點在於當內燃機在空轉時或者在低於一個給定的負荷閾值的小的負荷時，內燃機於是也可以在識別出的故障情況下，不依賴於該故障種類而加以停機。這樣，便可考慮如下的實際情況在空轉或小負荷條件下，如果在燃油輸送系統中壓力的實際值不再達到額定值，那麼使內燃機繼續工作不再有什麼意義。
另一種優點在於為了求得壓力下降速度，可以將燃油輸送系統的一個高壓環路與一個低壓環路加以分開，並求得高壓環路中的壓力下降速度。這樣，便可特別簡單地求得壓力下降速度。
另一種優點在於在識別出故障時，可以發出報警信號。這樣，內燃機的操作者、在此情況下就是汽車的操作者即汽車駕駛員，便可獲得關於存在故障的信息。
本發明的一個實施例在附圖中示出，在以下的說明中將予以詳細描述。圖1表示一個帶有一個通向一個內燃式發動機的燃油輸送系統的內燃機的一個方框線路圖；圖2表示一種用於根據本發明的方法的示例性過程的流程圖。
具體實施例方式
圖1中以1表示一個內燃機，該內燃機例如驅動一輛汽車。該內燃機1包含一個以燃油驅動的內燃式發動機5，該發動機例如可作為汽油機或作為柴油發動機加以設計。內燃機1還包含一個燃油供給系統15，該系統經過一個燃油輸送系統10向內燃式發動機5供給燃油。燃油供給系統15包括一個機械式驅動的或電驅動的輸送泵30，該輸送泵將一個燃油箱40中的燃油沿朝向內燃式發動機5的方向泵送到燃油輸送系統10中。輸送泵30可以例如並聯一個帶有壓力閥的機械式壓力調節器。此外，可以在燃油箱40的輸出口處安置一個燃油過濾器。這在圖1中由於清楚之故而未加以繪示。首先將燃油箱40中的燃油泵送到一個低壓管道65中。在這種情況下，輸送泵30例如產生一個約為3.5巴的初壓。在低壓管道65中須加以調定的壓力可以例如由一個並聯的帶有壓力閥的壓力調節器予以實現。因此，一個例如由內燃式發動機5驅動的高壓泵35得到饋供。高壓泵35所具有的任務是將燃油壓力例如由約為3.5巴的初壓提高到例如約為120巴。高壓泵35沿著朝內燃式發動機5的方向將燃油輸送到一條高壓管道70中。在高壓管道70中安置了一個壓力調節閥45，該調節閥由一個發動機控制裝置80加以控制，並根據為高壓管道70中的壓力須調定的額定值而加以調定。一個非所希望的超壓可經過一條回流管道85如此加以減小相應多餘的燃油經過回流管道85送回到燃油箱40中。在高壓泵35上還可以集成一個計量單元或其它裝置以用於調定輸送量，該計量單元同樣可擔任壓力調節作用。在此情況下，壓力調節閥受到控制，或者必要時還可附帶地加以調節。也可以採用一種沒有壓力調節閥的變型方案。在本實施例中當然是從採用壓力調節閥45出發的。在壓力調節閥45後面沿燃油流動方向在高壓管道70中安置了一個壓力傳感器50，該傳感器可檢測出高壓管道70中燃油的壓力，並將之傳送給發動機控制裝置80。燃油的流動方向在圖1中以箭頭表示在各條管道65、70、85中。在壓力傳感器50後面，在燃油的流動方向中安置了一個計量裝置55，該計量裝置例如包含一個或多個噴油閥，利用該噴油閥可按本領域技術人員已知的方式對所述將要噴入到內燃式發動機5的一個燃燒室中的燃油量進行調整。此外，計量裝置55也由發動機控制裝置80加以控制，以獲得一個預定的待噴入的燃油量。燃油可以直接噴射到內燃式發動機5的一個或多個氣缸中或一個吸管中，燃油經過該吸管同空氣一起被輸送給發動機5。在圖1中象徵性地繪出一條噴油管道75，燃油經過該噴油管道由計量裝置55輸送給內燃式發動機5。此外，繪示了一個帶有一個警示燈90的信號發出裝置60，該裝置由發動機控制裝置80加以控制。燃油供給系統15如所述及地包含輸送泵30、燃油箱40、低壓管道65以及高壓泵35。一個低壓環路25包含燃油箱40、輸送泵30、低壓管道65以及圖中未示出的並聯的壓力調節器。低壓管道65中一種非所希望的超壓的壓力降低例如可經過回流管道85來予以實現，這在圖1中由於清楚之故而未示出。在低壓環路25中，因此在低壓管道65中的燃油的壓力利用圖中未示出的壓力閥進行調節。一個高壓環路20包含所述高壓泵35、高壓管道70、壓力調節閥45、壓力傳感器50以及計量裝置55。在高壓環路20中，利用壓力調節閥45或利用在高壓泵35上所配置的計量單元來調節高壓管道70中的燃油壓力。燃油輸送系統10包含所述低壓管道65、高壓泵35、高壓管道70、壓力調節閥45以及壓力傳感器50。
依據本發明，所述發動機控制裝置80藉助於壓力傳感器50獲得高壓管道70中燃油壓力的實際值，並將之同一個給定的額定值、例如120巴進行比較。在出現一個由發動機控制裝置80所識別的正調節偏差的情況下，其中所述額定值大於實際值、而且在預定時間內不會被通過壓力調節閥45的相應控制的實際值所達到，則發動機控制裝置80便確定出一個故障。所述給定的時間在這種情況下例如可這樣合適地加以選擇，藉以一方面允許實際值瞬時的波動，另一方面可及早地探測出該故障。對給定時間的一個合適的值例如可以是一秒鐘。在這種情況下，發動機控制裝置80可以通過激活信號發出裝置60(在本實施例中是激活警示燈90來顯示所述故障。信號發出裝置60可以附加地或可替代地包括一個聲學報警機構，在檢定出故障時該報警機構由發動機控制裝置80激活。緊挨著在識別出故障之後、或者在短的延遲時間例如也為一秒鐘之後，發動機控制裝置80通過對相應的計量裝置55的控制、或者對所述噴油閥的控制就實現停止噴油。為此，將所述噴油閥加以閉鎖。隨後，發動機控制裝置80通過對於壓力調節閥45的相應控制或通過對於高壓泵35中的計量單元的相應控制，為高壓管道70中的燃油壓力調定出一個儘可能最大的額定值。這個額定值例如可以是120巴。如果不能調定出這一最大可能的額定值，例如同樣在給定時間為一秒鐘內不能調定出的話，則發動機控制裝置80便通過相應的對於壓力調節閥45的控制促使實現將高壓管道70中的燃油壓力調節到最高可達到的額定值，在本實施例中低於120巴。如果這個額定值由實際值達到，則接下來可將高壓環路20與低壓環路25如此加以分開壓力調節閥45和高壓泵35中的計量單元由發動機控制裝置80加以關閉，而且計量裝置55並因此燃油噴射系統被安全截止，其中計量裝置55早已被鎖閉。然後，可根據壓力傳感器50的信號求出所述壓力下降速度。為此，發動機控制裝置80從壓力傳感器50的信號中計算出每個時間的壓力變化。所述每個時間的壓力變化即是壓力下降速度，如果它是負的話、也就是說該壓力變化是負的話。所求得的壓力下降速度由發動機控制裝置80同一個給定的閾值進行比較。若壓力下降速度在數值上高於給定的閾值的話，則必須從高壓環路20中、特別從高壓管道70中存在漏洩出發來考慮問題。在這種情況下，給定的閾值可以如此加以選擇，使得一種由於可容許的洩漏所造成的自然的壓力損失—例如所述洩漏由於高壓管道70的材料、壓力調節閥45及壓力傳感器50的安裝以及同高壓泵35和計量裝置55的聯接所造成(例如閥具有經常進入到回流中的滲漏現象)—可導致一種壓力下降速度，它從數值上低於給定的閾值；只有在高壓管道70中存在真正漏洩的情況下，壓力下降速度才會在數值上超越所給定的閾值。在這種情況下，所述給定的閾值可以通過在試驗臺上的系列試驗而相應地求得。也就是說，如果在高壓環路20中、特別由於在高壓管道70中存在漏洩而檢測出一種故障作為故障種類的話，則發動機控制裝置80關停內燃機1來作為消除故障的措施，例如通過閉鎖空氣供給機構和/或點火機構(該點火機構在採用汽油機的情況下才使用)來實現上述關停。此外，發動機控制裝置80還可以制止內燃機1的重新啟動，更確切地說，也是通過閉鎖空氣供給機構和/或點火機構來實現。如果壓力下降速度從數值上說低於給定的閾值，那麼識別到在燃油供給系統15中的問題作為故障種類，其中高壓環路20是嚴密的，不會因漏油造成危險。在此情況下，產生故障的原因例如在於輸送泵30或高壓泵35未能以全功率進行工作。這時，內燃機1可以至少以較低功率繼續工作。
上述對故障種類的探求可以在瞬時之內、例如幾秒鐘之內予以實現，所以內燃機1、更確切地說一部由該內燃機例如所驅動的汽車在上述探求故障種類的過程中不會變得明顯放慢。採用根據本發明的方法特別在下述情況下是合適的內燃機1處於具有中等的或高的負荷的工作範圍時。如果在小的負荷或空轉時出現對於至少是給定時間的所述正調節偏差的話，那麼內燃機1的繼續工作通常就不再可能是合適的了，因此與故障種類無關地由發動機控制裝置80例如按所述方式予以終止。這時負荷可以由發動機控制裝置80按本領域技術人員所熟悉的和在圖1中未示出的方式根據以下各因素求得向內燃式發動機5所供給的空氣流量、在汽車情況下的加速踏板的位置、調節元件的位置(例如用於影響空氣供給的節氣門的位置)、燃油噴射量等等。然後將一個相應的負荷信號同一個給定的負荷閾值進行比較，藉以將一個小的負荷或空運轉同一個中等的或更高的負荷區分開來。在這種情況下，所述給定的負荷閾值可以在一個試驗臺上如此合適地加以選擇，使得低於給定負荷閾值的負荷值在一個正調節偏差的情況下對至少所述給定時間不再會導致內燃機1合適的工作，而內燃機1具有高於給定負荷閾值的負荷值時，即使在一個正調節偏差的情況下對至少所述預定的時間而言也可以毫無問題地運轉。
下面將參照圖2所示的流程圖以實例來說明根據本發明的方法。程序開始之後，發動機控制裝置80在一個程序點100處求出高壓管道70中燃油壓力的額定值和實際值之間的調節偏差。此外，將一個時間變量設定為零。然後分支到一個程序點105。
在程序點105處，發動機控制裝置80檢查是否存在一個正的調節偏差，即額定值大於實際值。如果是這種情形，則分支到一個程序點110，否則仍回到程序點100。
在程序點110處，在發動機控制裝置80上，時間變量被提高一個給定的增量、例如10微秒。然後分支到一個程序點115。
在程序點115處，發動機控制裝置80檢查所述時間變量是否已達到或超過給定時間。如果是，則分支到一個程序點150，否則就回到程序點105。
在程序點150處，發動機控制裝置80檢查所求得的負荷是否低於給定的負荷閾值。如果是，則分支到一個程序點140，否則就分支到一個程序點120。
在程序點120處，發動機控制裝置80使信號發出裝置60的警示燈90激活，並顯示出一個已識別的故障。此外，發動機控制裝置80還使計量裝置55關閉，從而使噴油機構關閉。隨後分支到一種程序點125。
在程序點125處，發動機控制裝置80藉助於對由壓力傳感器50提供的信號的分析處理以及對壓力調節閥45的控制，促使高壓管道70中燃油壓力的實際值調節到最大可能的、即最高可達到的額定值。然後分支到一個程序點130。
在程序點130處，發動機控制裝置80促使壓力調節閥45關閉，從而促使高壓環路20與低壓環路25分開。然後，發動機控制裝置80便藉助於壓力傳感器50的信號求出壓力下降速度、即高壓管道70中每個時間的燃油壓力損失。隨後分支到一個程序點135。
在程序點135處，發動機控制裝置80檢查壓力下降速度的值是否超過給定的閾值。如果是，便分支到程序點140，否則就分支到一個程序點145。
在程序點140處，發動機控制裝置80已檢測出作為故障種類的燃油輸送系統10中的一個漏洩，並作為對該故障種類的反應而促使內燃機1停止運轉，例如通過中斷空氣供給機構和/或點火機構。附帶地或者可供選擇地，在程序點140處發動機控制裝置80還能鎖閉內燃機1的重新啟動。然後離開該程序。
在程序點145處，發動機控制裝置80已經檢測出燃油供給系統15中的一個故障作為故障種類，並作為對該故障種類的反應而促使計量裝置55和壓力調節閥45再打開，從而使內燃機1以至少減小的功率繼續工作，這是因為原來需要調整的額定值由於保持正的調節偏差之故而未被高壓管道70中的燃油壓力的實際值而達到。在這種情況下，發動機控制裝置80可以如此控制計量裝置55，使得燃油的噴射依照駕駛員願望的轉移相應於對於汽車加速踏板的操縱而緩慢地加以提高。此外，對於所噴射的燃油的油量的限制也可由發動機控制裝置80來激活，藉以防止不必要的燃油消耗，從而也可防止不必要的廢氣變劣，並實現應急運轉。然後離開該程序。
特別在採用配有無漏洩的噴射器的系統、例如柴油或汽油直接噴油閥上的壓力噴射器時，在計量裝置55上，高壓管道70中的壓力下降在分離開的高壓環路20和低壓環路25的條件下是比較緩慢的，這是因為計量裝置55沒有漏洩之故。高壓管道70中的附加漏洩於是導致明顯較快的壓力下降，從而該洩漏可以簡單地利用一個合適求得的、用於壓力下降速度的給定閾值加以識別。在採用配有其它計量裝置55的系統(例如柴油機中的磁閥噴射器)時，由於該處存在噴射器漏洩之故，高壓管道70中的壓力下降在分離開的高壓環路20和低壓環路25的條件下，與在高壓管道70中有附加漏洩情況下的壓力下降相比，是稍緩慢的。因此，在採用配有磁閥噴射器的系統時，高壓管道70中的附加漏洩不太容易與已存在的噴射器漏洩區別開來，這就是說，在此情況下對壓力下降速度的給定閾值必須更仔細地予以求得。此外，在選擇這一閾值時必須考慮下述問題磁閥噴射器的漏洩會在磁閥噴射器的使用壽命中增高，而且會產生不同磁閥噴射器的漏洩散布現象。為壓力下降速度選擇給定閾值的容差範圍因此要小於採用壓力噴射器情況下的容差範圍。
通過根據本發明的方法，可以特別將高壓環路20中的滲漏現象同其它故障區別開來。這些滲漏例如可能是由於高壓管道70中的漏洩、或者一個或多個在計量裝置55上的噴油閥中的漏洩所致。基於有故障的噴油閥的滲漏現象例如可能是下述原因造成的噴油閥由於髒物微粒堆積而不再能關嚴。特別在內燃機1停止運轉之後，本來由於高壓環路20中的微小滲漏之故、特別是在有一個或多個相應地被髒汙的噴油閥的情況下，燃油輸送系統10中的壓力降低了。這時，如果一個噴油閥例如由於髒物微粒之故而不再能關閉的話，那麼燃油就會由於燃油輸送系統10中存在的壓力或者由於重力的原因而流入到內燃機1的相應氣缸中。這在下一次啟動內燃機1時便會導致對內燃式發動機5的損害。這一點可以通過所述對於內燃機1重新啟動進行鎖閉而加以防止。根據本發明的方法可以用來確定燃油輸送系統10中的壓力下降速度，可根據前述實施例執行，即使在關閉噴油閥的情況下停止內燃機1運轉之後也可予以實施。於是，只要噴油閥是完全密封的，給內燃式發動機5的燃油輸送在此就被封鎖了。在此情況下，向內燃式發動機5所輸送的燃油不會進入到燃燒室中。
根據本發明的方法也可按所述方式應用在一種所謂的流瀉試驗(Shed-Tests)的領域中。利用這種流瀉試驗可以檢測出通過燃油箱40的燃油蒸氣發射及其成分。在這種情況下，熱油加油設備可以使下述之點實現在加油過程中通過不同的油品和在不同模擬條件下檢驗燃油輸送系統10的狀況。於是，通過根據本發明的方法，將之應用在流瀉試驗過程中，便可按所述方式推斷出在高壓環路20中或在燃油輸送系統10中的滲漏現象，從而可推斷出燃油供給系統15中存在的故障。
權利要求
1.用於使具有一個以燃油驅動的內燃式發動機(5)的內燃機(1)進行工作的方法，其中燃油在壓力下經過一個燃油輸送系統(10)被輸送給內燃式發動機(5)，其特徵在於，可以求出燃油輸送系統(10)中的一種壓力下降速度，根據該壓力下降速度同一個給定的閾值的比較便可推斷出一個故障。
2.按權利要求1所述的方法，其特徵在於，可將燃油的壓力調節到一個額定值；在壓力的實際值在給定時間內沒有達到該額定值的情況下可識別出一個故障，並求得燃油輸送系統(10)中的所述壓力下降速度；根據壓力下降速度同給定閾值的比較而求得故障的種類。
3.按權利要求2所述的方法，其特徵在於，根據故障的種類而採取一種應急措施。
4.按以上權利要求中的任一項所述的方法，其特徵在於，在數值上壓力下降速度超過給定的閾值時，可識別出燃油輸送系統(10)中存在漏洩。
5.按權利要求4所述的方法，其特徵在於，在識別出在燃油輸送系統(10)中存在漏洩時即可關停內燃機(1)。
6.按權利要求4或5所述的方法，其特徵在於，在識別出在燃油輸送系統(10)中有漏洩時可鎖閉內燃機(1)的重新啟動。
7.按以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在數值上壓力下降速度低於給定的閾值時可識別出燃油供給系統(15)中有故障。
8.按權利要求7所述的方法，其特徵在於，在識別出在燃油供給系統(15)中有故障時激活對於所輸供的燃油量的限制。
9.按以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，當內燃機(1)在空轉工作時或以低於給定負荷閾值的小負荷進行工作時，即使在識別出故障時也與故障種類無關地關停內燃機(1)。
10.按以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，為了獲得壓力下降速度，將燃油輸送系統(10)的一個高壓環路(20)與一個低壓環路(25)分開，並求出高壓環路(20)中的壓力下降速度。
11.按以上權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在識別出故障時可發出報警信號。
全文摘要
涉及用於使具有一個以燃油驅動的內燃式發動機(5)的一種內燃機(1)進行工作的方法，該方法可以區分出燃油輸送系統中的故障。在這種情況下，燃油在壓力下經過一個燃油輸送系統(10)被輸送給內燃式發動機(5)。求出燃油輸送系統(10)中的壓力下降速度，並根據該壓力下降速度同一個給定的閾值進行的比較而推斷出一種故障。
文檔編號F02D41/38GK1802496SQ200480015777
公開日2006年7月12日 申請日期2004年6月4日 優先權日2003年11月6日
發明者T·丁勒, S·勞特爾, A·德格爾 申請人:羅伯特.博世有限公司