用於控制和調節內燃機的方法

2023-07-06 20:41:11 4

專利名稱：用於控制和調節內燃機的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制和調節內燃機的方法，在該方法中，換氣閥門的軸向行 程(Weg)以及旋轉角度(Verdrehwinkel)連續地被測量。
背景技術：
在實際中提供了不帶自動式閥門間隙補償的大型柴油發動機。因此，在一段固定 地預定的運行時間之後，閥門間隙必須由檢修機械師相應於保養計劃地進行調整。在保養 計劃中，示出了邊界條件(例如，冷卻液溫度小於40°C)以及詳細的步驟。首先，轉動器 具被安置，氣缸頭罩被移開，並且，藉助於該轉動器具按順序地將換氣閥門帶入到關閉狀態 中。然後，在關閉狀態中，通過量規檢查相應的實際閥門間隙。如果該實際閥門間隙與理論 閥門間隙相偏離，檢修機械師必須通過調整螺釘校準實際閥門間隙直至其與理論閥門間隙 相一致。在具有例如十六個氣缸的大型柴油發動機上，這是複雜且成本高昂的，且對於船舶 而言會導致相應的港口停靠費用。已知為了防止在換氣閥門處的沉積而使換氣閥門旋轉一角度。一種旋轉裝置例如 由文件DE 196 47 412 Cl已知。同樣已知的是，測量換氣閥門的旋轉並將其用於功能性的 評判。那麼，例如文件DE 94 17650 Ul公開了一種相應的測量裝置，在這種測量裝置中，永 磁體布置在旋轉裝置處且測量傳感器布置在氣缸頭中。那麼，並非無缺陷的閥門旋轉器具 需被更換。

發明內容
本發明的目的在於，設計一種方法，在該方法中，換氣閥門的軸向行程和換氣閥門 的旋轉角度都被監測。該目的通過帶有權利要求1的特徵的方法來實現。從屬權利要求中示出了設計方案。除了在作功衝程(Arbeitshub)期間連續地測量換氣閥門處的軸向行程和旋轉角 度，該方法還在於，計算行程相對於參考值的行程偏差，並且基於初值與終值計算旋轉角度 偏差。由於換氣閥門的行程作為隨時間的變化(zeitlicher Verlauf)而被檢測，所以參考 值同樣地作為隨時間的變化而被預先定義。內燃機的進一步的運行則藉助於行程偏差和旋 轉角度偏差來決定(festlegen)。如果行程偏差的絕對值(Betrag)小於預定的邊界值，則換氣閥門被設定為無故 障的。在無故障的換氣閥門上，換氣閥門的軸向行程作為許可的輸入值而在可變閥門控制 (variable Ventilsteuerung)中被繼續使用。如果反之行程偏差的絕對值大於邊界值，則 啟動後繼調節(Nachfolgeregelimg)。後繼調節舉例而言作如下設置，即，將換氣閥門去激 活，並且在經過一個級延時間(Zeitstufe)後再次對其進行檢查。備選地，也可以使用替代 值並許可一種受限制的進一步運行。如果旋轉角度偏差位於預定的公差帶之內，則旋轉裝 置被設定為無故障的。否則，在此同樣啟動後繼調節。
為了確定預測的保養期限，從旋轉角度的隨時間的變化中確定最大的旋轉角度並 與所許可的行程偏差以及所許可的旋轉角度偏差一起確定出一趨勢。總之，本發明提供了如下優點，S卩，省去了閥門間隙的機械控制，並且保養間隔更 加符合需求。藉助於軸向行程和旋轉角度的同時的監測，換氣閥門的無故障的功能(即閥 門間隙)和旋轉裝置的無故障的功能被檢查。


圖紙中示出了優選的實施例。其中
圖1顯示了系統圖，
圖2顯示了換氣閥門的在時間上的軸向行程，
圖3顯示了換氣閥門的在時間上的旋轉角度，
圖4顯示了程序-流程圖且
圖5顯示了子程序。
參考標號列表
1換氣閥門
2氣缸頭
3搖臂
4傳感器
5電子發動機控制器(ECU)
6導向管
7旋轉裝置
8閥門杆
9磁編碼區域
10排氣道
11燃燒室
具體實施例方式圖1顯示了帶有用於換氣閥門1處的行程測量和旋轉角度測量的組合式傳感器的 系統圖。所示出的部件為換氣閥門1，例如排氣閥門，氣缸頭2，用於操縱換氣閥門1的搖 臂3，傳感器4以及電子控制器5 (EOT)。換氣閥門1通過導向管6而被置入氣缸頭2中，並 且通過搖臂3而被操縱。通過旋轉裝置7，換氣閥門1在操縱中同時轉過一角度，由此防止 了在換氣閥門1處的沉積。在第一位置POSl中，換氣閥門1將燃燒室11完全地關閉。在 第二位置P0S2中，換氣閥門1開啟從燃燒室11至排氣道10的通道，那麼，通過該通道，廢 氣例如流至廢氣渦輪增壓器。傳感器4同時地檢測換氣閥門1的在軸向方向上的位置以及 換氣閥門1的旋轉角度。為此，在一種優選的實施形式中，在閥門杆8上構造有磁編碼區域 9。其它的傳感器形式(電感式，電容式，光電式)在相應的額外費用下同樣可被應用。電子控制器5確定內燃機的運行方式。該電子控制器5包含微型計算機系統的 通常的構件，例如微處理器，I/O模塊，緩存器及存儲器模塊(EEPROM，RAM)。在存儲器模塊 中，對於內燃機運行而言重要的運行數據被存放在特性場/特性曲線中。通過這些特性場/特性曲線，電子控制器5基於輸入參量計算輸出參量。輸入參量為行程s(t)的隨時間的 變化，旋轉角度w(t)的隨時間的變化以及其他的輸入參量，其以參考標號EIN來概括。其 他的輸入參量EIN例如為軌壓，發動機轉速以及功率需求。電子控制器5的輸出參量以參 考標號AUS來概括。其典型地代表了用於控制和調節內燃機的其他調整信號，例如用於定 義噴射開始和噴射結束的噴射器促動信號。通常的功能性如下在起始位置(即關閉狀態)中，換氣閥門1佔據第一位置P0S1。第一位置POSl由 第一幾何方位(Ort)確定，即，由行程初值與旋轉角度初值確定。上述初值由電子發動機控 制器5讀入。如果現在換氣閥門1被操縱，則當前的行程和當前的旋轉角度被讀入(例如 被讀入到環形存儲器中)。第二位置P0S2由第二幾何方位確定，即由最大的行程與最大的 旋轉角度確定。換氣閥門1的第二位置P0S2在圖1中以虛線示出。作功衝程對應於從第一 位置POSl至第二位置P0S2並且再次到第一位置POSl的過渡。在一作功衝程上檢測軸向 行程s(t)的變化以及旋轉角度w(t)的變化。此後，計算行程s(t)相對於參考值的行程偏 差，並計算第一位置POSl中的旋轉角度_初值相對於第二位置P0S2中的旋轉角度-終值 的旋轉角度偏差。然後，藉助於行程偏差以及旋轉角度偏差，決定內燃機的進一步的運行。在一種未示出的實施形式中，為換氣閥門1配設有帶有獨立計算能力的現場電子 設備，該現場電子設備承擔了軸向行程s(t)以及旋轉角度w(t)的處理，並且將它們的許可 性或不許可性傳輸至電子發動機控制器5。在確認出換氣閥門的故障時，電子發動機控制器 5則承擔後繼調節。在圖2中，換氣閥門的軸向的行程S，即閥門升程，在時間上被示出。實線表示在一 個閥門升程期間所測量的、軸向行程s(t)的變化。一個閥門升程相應於換氣閥門的從關閉 狀態至完全打開狀態並回到關閉狀態的位置改變。預定的參考曲線sREF作為點劃線畫出。 對每個測量值s (t)，對應著一個參考值。例如對於值A對應有參考值B。值A相對於參考 值B的差則相應於行程偏差ds。虛線si表示了具有過多閥門間隙的換氣閥門。同樣以虛 線示出的線s2表示其閥門間隙已耗盡的換氣閥門。在圖3中，換氣閥門的旋轉角度w的可能的變化在時間上被示出。變化w(t)表示 其初始值wO位於坐標系原點處的換氣閥門。旋轉角度w(t)和軸向行程s(t)同時地被檢 測。由於換氣閥門在第一位置中並不總是具有相同的旋轉角度-初值《O，則變化w(t)在縱 坐標方向上移動。因此，在圖3中，示例性地部分地示出了三個其他的變化。旋轉角度w(t) 的隨時間的變化具有最大值《MAX和終值《Ε。旋轉角度-終值wE相對於旋轉角度-初始值 wO的差相應於旋轉角度偏差dw，該旋轉角度偏差dw然後被進行許可性檢查。在圖4中示出了主程序的程序-流程圖。在圖5中示出了子程序UP。進一步的描 述針對兩個附圖共同地進行。在Sl中，行程初值SO以及旋轉角度-初值WO被讀入。緊接 著，在S2中，在時間上的當前的軸向行程s(t)和當前的旋轉角度w(t)被讀入。在S3中， 則計算行程s (t)相對於參考值sREF的行程偏差ds，並在S4中檢查，行程偏差ds是否為 正(ds>0)。如果換氣閥門的閥門間隙大於參考值，則行程偏差ds是正的。如果在S4中 確認了這一點，詢問結果S4為是，則分岔入子程序UP(圖5)。在SlA中，偏差的絕對值與 邊界值GW相比較。如果閥門間隙儘管已被提高但仍為許可的(也就是說，行程偏差的絕對 值小於邊界值GW)，則分岔至主程序的點A (圖4)。如果相反，行程偏差ds的絕對值大於邊界值GW，詢問結果SlA為是，則在S2A中確認故障。緊接著，在S3A中啟動後繼調節。可 能的後繼調節作如下設置，即，換氣閥門被去激活，並且在經過一級延時間後對換氣閥門重 新進行檢查。另一種後繼調節可作如下設置，即，將換氣閥門分級地去激活。緊接著後繼調 節，在S4A中，將該確認的故障告知操作人員並終止子程序。如果在主程序中的S4中確認行程偏差非正，詢問結果S4為否，則在S5中檢查， 行程偏差ds是否為負(ds<0)。如果閥門間隙過小，則是這種情況。若符合這一點，則分 岔到子程序UP中，在子程序中，在SlA中，偏差ds的絕對值與邊界值GW相比較。如果閥門 間隙儘管變小但仍為許可的(也就是說，行程偏差的絕對值小於邊界值GW)，則分岔至主程 序的點A。如果相反，行程偏差ds的絕對值大於邊界值，詢問結果SlA為是，則在S2A中 確認故障。緊接著，在S3A中啟動後繼調節。可能的後繼調節作如下設置，即，將換氣閥門 去激活，並且在經過一級延時間後對換氣閥門重新進行檢查。另一種後繼調節可作如下設 置，即，將換氣閥門分級地去激活。緊接著後繼調節，在S4A中將該確認的故障告知操作人 員並終止子程序。如果在S5中確認行程偏差ds非負，詢問結果S5為否，則在S6中將換氣閥門設 定為無故障的，S6。此後，在S7中，從旋轉角度w(t)的隨時間的變化中確定出最大值wMAX。 在S8中，基於旋轉角度w的初值wO和終值wE計算旋轉角度偏差dw，並在S9中進行評判。 如果旋轉角度偏差dw不處在由兩個邊界值dwMIN和dwMAX形成的公差帶內，則在S12中啟 動後繼調節並在S13中向操作人員顯示該故障。之後，主程序終止。如果相反，在S9中識 別出，旋轉角度偏差dw是許可的，詢問結果S9為是，則在SlO中將旋轉裝置設定為無故障 的。在Sll中，基於有效的(gueltigen)行程偏差ds (i)，有效的旋轉角度偏差dw (i)以及 旋轉角度的最大值wMAX(i)計算出一個趨勢，其中，i在這裡為計數變量(Zaehlvariable)。 基於該趨勢又可推導出預測的保養期限。相應的方法例如由文件DE 199 16 994 Cl已知。 之後，程序流程終止。
權利要求
1.一種用於控制和調節內燃機的方法，在該方法中，在一作功衝程期間測量換氣閥門 (1)的軸向行程(s(t))以及旋轉角度(w (t))，計算行程(s(t))相對於參考值(sREF)的行 程偏差(ds)，基於旋轉角度-初值(wO)與旋轉角度-終值(wE)計算旋轉角度偏差(dw)， 且在該方法中，藉助於行程偏差(ds)以及旋轉角度偏差(dw)決定內燃機的進一步的運行。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，如果行程偏差(ds)的絕對值小於邊界值 (GW)，則換氣閥門(1)被識別為無故障的，且換氣閥門(1)的軸向行程(s(t))被設定為用 於可變閥門控制的許可的輸入值。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於，如果行程偏差(ds)的絕對值大於邊界值 (GW)，則啟動後繼調節。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，如果旋轉角度偏差(dw)位於公差帶 (dwMIN, dwMAX)以內，則旋轉裝置(7)被識別為無故障的，且換氣閥門(1)的旋轉角度 (w(t))被設定為有效的。
5.根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，如果旋轉角度偏差(dw)位於公差帶 (dwMIN, dwMAX)以外，則啟動後繼調節。
6.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，在一作功衝程期間從旋轉角 度(w(t))中確定出最大的旋轉角度(wMAX)。
7.根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特徵在於，基於許可的行程偏差 (ds(i)，i = 1... η)，許可的旋轉角度偏差(dw(i))和最大的旋轉角度(wMAX(i))計算出趨 勢。
8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於，藉助於所述趨勢確定預測的保養期限。
全文摘要
本發明涉及一種用於控制和調節內燃機的方法，在該方法中，在一作功衝程期間測量換氣閥門(1)的軸向行程(s(t))以及旋轉角度(w(t))，計算行程(s(t))相對於參考值的行程偏差，基於旋轉角度-初值和旋轉角度-終值計算旋轉角度偏差，且在該方法中，藉助於行程偏差以及旋轉角度偏差，決定內燃機的進一步運行。
文檔編號G01B7/30GK101994576SQ20101025487
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月4日 優先權日2009年8月4日
發明者H·弗蘭克, M·威爾曼, M·赫勒 申請人:Mtu腓特烈港有限責任公司