CN101243305A - 用于测定至少动力装置如内燃机、变速器或类似装置的运动构件的位置的方法 - Google Patents

用于测定至少动力装置如内燃机、变速器或类似装置的运动构件的位置的方法 Download PDF

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Abstract

在检测动力装置如内燃机、变速器等时或为了其它目的需要测定至少运动部件的位置。这至此例如通过电容方式实现。这种测定然而与某些前提条件相联系，因此不是总能够实施。本发明提供一种用于测定至少动力装置的运动构件的位置的方法，其中对所述构件进行照射或使其处于光线之下并且测定所述运动的构件和一个与之相对应的构件之间的光线传输。在构件的运动期间光线传输发生改变或可以短暂中断，因此可以获得相关构件的瞬时位置的可靠信息。这个方法比电容方式测定运动的部件的位置的方法应用更加广泛，特别是与构件的材料无关。

Description

用于测定至少动力装置如内燃机、变速器或类似装置的运动构件的位置的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的用于测定至少动力装置如内燃机、变速器或类似装置的运动构件的位置的方法。
背景技术
为了检测和/或控制内燃机、变速器或其它的动力装置，需要测定特定运动构件的位置。测定这样运动的构件的特定位置和/或在时间上连续的运动过程。已知例如通过电容、电磁或利用照相机或甚至利用激光测定运动的构件的位置。每种这些已知的测量方法都与其应用条件相联系，例如构件的可自由接近性或构件的材料质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于测定至少动力装置特别是内燃机、变速器或类似装置的运动构件的位置的方法，其可以普遍应用并且提供精确的测量值。
用于实现上述目的的方法具有权利要求1的措施。相应地，利用光线测定优选运动的构件的位置，其中测定运动的构件和一与之相对应的固定的或同样运动的构件之间的光线传输和/或光线传输的中断。光线传输是运动的构件的位置的可靠的指示。构件的位置由此可以利用最简单的装置可靠地测定。此外，通过使用光线本发明的方法尽可能与待检测的构件不相关。特别是能够可靠地且简单地测定任意构件的位置，与构件的材料无关且无干扰的副作用。
优选在一时刻测定运动的构件的位置，在所述时刻构件占据这样的位置，在所述位置可测得没有或近乎没有光线传输和/或最大的光线传输。特别是在没有或近乎没有光线传输时构件位置的测定使得可以非常精确地确定运动的构件的位置，因为存在至少一个所述运动的构件相对于一个另外的运动的或者甚至不运动的构件的确定的位置，其中通过部分贴靠在至少一个相对应的构件上给出运动构件的暂时阻止光线传输的位置。
在优选的方法中，对构件的一侧进行照射或使其处于光线之下，而在构件的另外一侧上、优选在遮暗的一侧上测定被构件允许或中断的光线传输。光线可以通过至少一个外部光源照射到构件的一侧上，或者利用环境中存在的光线。在后一种情况下不再需要外部光源。由此也可以连续地或在至少一个特定时间点期间测定一个难以接近的构件的位置。特别是很好的测量结果也可以在没有外部光源的情况下实现，当运动构件的被光线照射的一侧的对置侧处于被强烈遮暗的、变暗的或完全暗的空间内时。而后可以利用最少的光线入射可靠测定构件的特定位置。在运动的构件相对于另外一个(运动的或不运动的)构件的即使仅轻微变化的间距也可以由于暗的、变暗的或被遮暗的空间可靠且精确地测定。
特别有利的测量结果可以利用本发明的方法获得，当待测定位置的运动的构件限定一个至少相对较暗的空间或至少部分位于其中时。当这个构件的至少一部分紧密地贴靠在另外一个(运动的或不运动的)构件上时，那么光线传输被暂时中断，从而运动的构件完全遮暗由其限定的空间。通过这种方式可以特别可靠地测定运动构件的至少一个具体位置。
本发明的方法可以如此应用，即在时间上连续地测定光线传输，包括光线传输的中断，并且优选在待测定位置的构件的多个运动循环上。通过这种方式可以连续地示出构件的运动与时间的曲线。由此可以可靠测定构件的特征位置，例如那些没有光线传输的位置或探测到最大光线传输的位置。通过光线传输或光线传输的中断的随时间的分布除了测定选择的位置外，也可以测定构件的运动速度和/或不期望的运动。
也可能的是，当不存在或几乎不存在光线传输和/或可测定最大的光线传输时，仅选择性地测定运动的构件的位置。从而可以可靠地测定运动的构件的具体位置。测定这些具体的位置也可以与时间相关地实现，从而由测定的值可以导出其它的信息，例如发动机或变速器特别是动力装置的转速。
这个方法特别是适合于测定内燃机的至少一个气门的位置。在此当气门处于关闭位置时，光线传输被中断。本发明的方法因此使得可以特别可靠地测定相应的气门的关闭位置。
用于实施这个方法所需要的光线优选从指向气门杆的一侧输送给相应的气门。为此空气抽吸通道和/或排气通道特别适合。在具有间接喷射的内燃机的情况下也可以利用一个未安装的喷油阀的阀座和通道以便代替地或附加地将光线输送给气门顶的指向气门杆的一侧。光线可以环境光或者至少一个附加的光源，由此特别强烈的光线照射到气门的上侧上。
此外根据这个方法，从活塞上侧的气缸腔、即燃烧室出发测定在气门封闭时的光线传输或光线传输的中断。特别是在气门关闭时燃烧室是暗的。由此可以非常精确地确定气门何时关闭。
光线入射和/或传输的测定通过一个合适的传感器特别是光线灵敏的传感器实现，其输出一个与入射光线的强度优选成比例变化的测量信号。在测定气门位置的情况下，光线传感器可以穿过相应的火花塞孔(在火花塞未拧入时)或仅仅插入火花塞孔内。在此传感器可以如此构成，使得它在插入状态下不漏光地封闭火花塞孔，从而由此没有光线射入燃烧室内。在燃烧室内具有直接喷射的内燃机的情况下，传感器也可以穿过喷油阀(未插入时)的孔。这也可以如此实现，即喷油阀孔和传感器之间的光线传输被阻止。在这种情况下火花塞孔业已通过一个插入的火花塞优选不透光地封闭。
本发明的方法该在内燃机被动运动的情况下实施，其中内燃机以相对较小的转速驱动，例如200至500圈/分钟之间的转速，特别是大致100圈/分钟。由此可以取得非常好地分析(
Figure A20058004739100061
)测量结果，其中测量可以在内燃机的冷态试验期间实施。
附图说明
下面借助于附图阐述本发明的一个优选实施例。唯一的附图示出了内燃机上部分的横向剖视图。
具体实施方式
下面以测定在附图中部分示出的内燃机11的气门10的位置示例阐述本发明。附图示出发动机缸体12的上部分和一个靠近上止点的活塞14的上部分，其中燃烧室13在中间剖开。内燃机11的下部分特别是连杆、曲轴和油底壳没有示出。在附图中此外示出一个在发动机缸体12上安装的气缸头15的横向剖视图。气缸头15的剖视图延伸穿过在此业已安装成能够工作的气门10的底座。在附图的右侧在气门10旁边存在一个火花塞孔16，其在火花塞未安装的情况下使得可以接近燃烧室13。
在此示出的内燃机11是一个具有间接喷射的内燃机。为此，在气缸头15内拧入一个喷油阀17。喷油阀17位于气缸头15的与火花塞孔16对置的一侧上。气缸头在喷油阀17的一侧上(附图左侧)具有一个空气吸入通道18。在该空气吸入通道上还没有连接任何空气吸入弯管，从而空气吸入通道18的空气输入口19从外部是敞开的。
通过空气吸入通道18的空气输入口19，光线可以从外部入射到气门10的与气门杆20连接的上侧21上。然而，优选在空气吸入通道18的空气输入口19的附近或甚至在空气吸入通道18内设置至少一个附加的光源，例如一个在附图中未示出的卤素灯。卤素灯可以具有直至几百瓦的功率。优选卤素灯的功率在20至75瓦的范围内。
代替地或附加地，可以在缺少喷油阀17的情况下将光线通过而后敞开的喷油阀孔22输送给气门10的上侧21。在此环境光已经足够。但是优选也给喷油阀孔22配备一盏灯。由此无需再给空气输入口19配备灯，从而空气吸入弯管可以业已连接在那儿。
在气缸头15中的仍自由的火花塞孔16内设置一个光线灵敏的装置。在此该装置是一个在附图中未示出的光传感器。光传感器可以如此构成，即它延伸穿过火花塞孔16并且相对于火花塞孔不透光地密封，从而光传感器阻止光线穿过火花塞孔16。光传感器可以如此深地推入火花塞孔16内，但是它的探测点仍然处在火花塞孔16的区域内。光传感器优选构成为棒状并且被如此深地推动穿过火花塞孔16，使得传感器的光线灵敏的位置处在燃烧室13的上部区域内，活塞14在其最上部的位置(上止点)仍未达到上述区域。由此光传感器可以以其光线灵敏的测量位置测定气门10的气门顶23附近、特别是气门顶23的底侧24的光线传输。
本发明的用于测定一个气门10的位置、优选每个气门10的位置、特别是相应的气门位置的方法按照如下进行：
内燃机11预安装成在未点火状态下可被动运动地(内燃机气门关闭时，靠汽车惯性推动运转)驱动。本发明的方法可以在所谓的内燃机冷态试验期间实施。特别是气缸头15与气门10一起安装。气门也可以通过凸轮轴操纵，其中它们在气缸头15内上下运动，如在内燃机11点火的情况下一样。在所示的实施例中仅空气输送弯管还没有安装并且火花塞仍然没有插入火花塞孔16内。
现在优选一个单独的光源的光线穿过空气输入口19导入空气吸入通道18内。光线对准气门顶23的上侧21并且在气门10完全或部分开启的情况下穿过气门顶23与气缸头15的底侧上的气门座25之间的间隙进入燃烧室13内。
一个光传感器或其它光学灵敏的装置导入火花塞孔16内或穿过火花塞孔16。这优选通过不漏光的方式实现，从而在光传感器和火花塞孔16之间没有光线穿过。由此在气门10完全或部分开启的情况下光线业已可以仅穿过空气吸入通道18进入燃烧室13内。
随着气门10的逐渐开启，由于更多的光线在气门顶23与气门座25之间穿过进入燃烧室13内，所以进入燃烧室13内的光线增多。在气门10完全封闭时，气门顶23与气门座25之间的光线传输以及因此向燃烧室13内的光线射入短时间内完全中断，从而燃烧室13完全变暗。由此在气门10完全封闭时光传感器接收到一个唯一确定的信号。在气门10完全开启时，此时向燃烧室13内的光线射入最大化，光传感器接收到另外一个唯一确定的信号。
内燃机11的相应的气门10的位置的测定在内燃机的被动运动的驱动模式下在直至200圈/分钟的转速、优选大致100圈/分钟的转速下实现。在此情况下，连续地测定是否以及多少光线穿过气门顶23与气门座25之间的间隙进入燃烧室13内。燃烧室13内的光线强度的测量或者将燃烧室完全遮暗优选与时间相关地实施，由此基于燃烧室13内的光线强度之间的比例或者将燃烧室短暂地遮暗，可以确定相应的气门10的与内燃机11的工作循环相关的位置。特别是由于在气门10完全封闭时燃烧室13的完全变暗可以可靠推断出气门10的关闭位置。
根据本发明的方法，优选内燃机11的每个气门10的位置被单独地连续测定，其中特别是参考可按照确定方式测定的气门10的关闭位置，确定点火顺序和各单个气门10完全关闭之间的时间差。
作为上述方法的替换方式，也可以从排气通道利用光线照射相应的气门10或者通过排气通道和空气吸入通道18实现向相应的气门10的光线输送。
可替换的是，在如附图中所示的内燃机11所实现的间接喷射的情况下，在未安装喷油阀17的情况下光线供给附加地或仅仅通过喷油阀孔22实现。
在具有直接喷射的内燃机的情况下，其中喷油阀孔直接通入燃烧室13内，光传感器也可以穿过火花塞孔测定燃烧室13内的光线强度，从而此后火花塞可以被安装。
本发明的方法也适合于测定至少如内燃机、变速器或其它动力装置的其它运动构件的位置。在内燃机的情况下，例如可以测定凸轮轴、曲轴、活塞等的位置。在此不一定需要测定在暗的或近乎暗的燃烧室13内的光线传输。光线传输也可以在构件背对光源的、处在环境光之下的一侧上测定。
本发明的方法可以应用在所有类型的变速器情况下，也就是手动变速器和自动变速器。在自动变速器的情况下例如可以应用本发明的方法，以便测定换档板的位置。
附图标记清单
10 气门
11 内燃机
12 发动机缸体
13 燃烧室
14 活塞
15 气缸头
16 火花塞孔
17 喷油阀
18 空气吸入通道
19 空气输入口
20 气门杆
21 上侧
22 喷油阀孔
23 气门顶
24 底侧
25 气门座

Claims (14)

1. 用于测定至少动力装置如内燃机、变速器或类似装置的运动构件的位置的方法，其中在所涉及的构件运动期间测定与位置相关的值，其特征在于，对所述构件进行照射或使其处于光线之下并且测定所述运动的构件和一个与之相对应的构件之间的光线传输和/或光线传输的中断。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，在一时刻测定运动的构件的位置，在所述时刻可测得没有或近乎没有光线传输和/或最大的光线传输。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对所述构件的一侧进行照射或使其处于光线之下并且在构件的另外一侧上测定其光线传输和/或光线传输的中断。
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，利用至少一个光源对构件的一侧进行照射，优选实现对容易接近的侧面进行照射。
5. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在构件的这样一侧上测定光线传输，所述的侧面位于相对较暗的位置上，优选处在相对暗的空间内和/或限定这样的空间。
6. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，优选在构件的多个运动循环中连续地测定光线传输、特别是光线传输的中断。
7. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，优选连续地仅选择性地测定光线传输的缺乏和/或最大的光线传输。
8. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在内燃机(10)上测定至少一个气门(10)、优选所有气门(10)特别是至少在相应的关闭位置时的位置。
9. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，光线从指向一气门杆(20)的一侧(上侧21)优选通过一空气吸入通道(18)、一排气通道和/或一喷油阀孔输送给相应的气门(10)。
10. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，优选从一个活塞侧的气缸腔(燃烧室13)出发测定在气门(10)相应关闭时的光线传输、特别是光线传输的中断。
11. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，向燃烧室(13)内的光线入射、优选光线入射的中断的测定通过至少一个火花塞孔(16)和/或喷油阀孔实现。
12. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，为了测定光线传输的强度和/或光线传输的中断，使用至少一个光线灵敏的测量装置、特别是至少一个光传感器。
13. 如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该方法在动力装置被驱动(被动运动)的情况下、特别是在内燃机(11)未点火的被动运动情况下和/或冷态试验情况下实施。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，在测定至少运动部件的位置时，动力装置特别是内燃机(11)以直至200圈/分钟的转速、特别是大致100圈/分钟的转速驱动或被动运动。
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