CN101392693B - 用于控制内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃机的方法，在该方法中通过位置传感器(4)测量换气阀(2)的实际位置，由该实际位置以及一个零位置计算位置偏差(dPOS)，其中依据换气阀(2)的温度计算换气阀(2)的总的长度变化(LSUM)，其中由位置偏差(dPOS)和总的长度变化(LSUM)确定换气阀(2)的阀间隙(VS)和依据阀间隙(VS)确定内燃机的另外的运行。

Description

用于控制内燃机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于控制内燃机的方法，在该方法中通过位置传感器测量换气阀的实际位置，由该实际位置以及一个零位置计算位置偏差，其中依据换气阀的温度计算换气阀的总的长度变化，其中由位置偏差和总的长度变化确定换气阀的阀间隙和依据阀间隙确定内燃机的另外的运行。

背景技术

在实际中大型柴油机在没有自动的阀间隙补偿的情况下供货。因此在一个固定的运行时间之后阀间隙必须由维护机械师按照维护计划进行调节。在维护计划中记载了边界条件例如发动机冷却水温度小于40℃，和各个步骤。首先安装一个旋转装置，拆下气缸头罩和借助于旋转装置将换气阀按顺序地置于关闭状态。然后在关闭状态下用塞尺厚度量规检查各个的实际阀间隙。如果该实际阀间隙偏离理论阀间隙，维护机械师就必须通过调节螺钉对实际阀间隙进行再调节，直到它与理论阀间隙相一致。在具有例如十六缸的大型柴油机中这是费事的，费用高并且在船的情况下造成相应的港口停泊费。

一种改进的措施在于，通过关闭触头(DE19652719A1)感应地或电容地(DE19830667A1)测量换气阀的实际位置和将该实际位置作为女人家的另外的控制例如可变的阀控制的基础。由WO2005/064281A1已知通过磁性编码测量线性运动的实际位置，将其以一个被测得的零位置比较和由此确定位置偏差。在这种装置和方法中关键的是，虽然换气阀的由温度引起的长度变化被作为位置偏差识别，但是在磨损的意义下不能够明确地解释为允许或不允许。因此不能够得到针对运行安全性的明确的结论。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有改进的运行安全性的方法。

这个目的通过一种具有第一权利要求的特征的方法实现。在从属权利要求中给出一些实施例。

该方法在于，通过位置传感器测量换气阀的实际位置，由该实际位置以及一个零位置计算位置偏差和依据换气阀的温度计算换气阀的总的长度变化。之后由位置偏差和总的长度变化确定换气阀的阀间隙和依据阀间隙确定内燃机的另外的运行。在不允许的阀间隙时进行一个诊断项目和开始一个随后的调节，尤其是减小内燃机的功率。

由单独的长度变化的和计算换气阀的总的长度变化。而针对换气阀的几何地点的单独的长度变化则由线性膨胀系数，在参照温度下的初始长度和温度差计算。温度差由计算的温度与参照温度的差确定，其中计算的温度依据几何地点通过特征线确定。几何地点通过与阀顶的下侧的间距来限定。阀顶的下侧是在进气口或排气口的方向上封闭燃烧室的那一侧。阀间隙的明显的配置是有利的原因。例如内容简介较高的功率输出引起换气阀的温度上升和由此造成一个对于该运行点可以是允许的较小的阀间隙。同样无疑义的是由此也可以识别阀座磨损。

特征线可以依据测量的基准温度从特征曲线簇中选择或者依据测量的基准温度由基础特征曲线计算。基准温度通过温度传感器在换气阀的附近，例如在它的导向套筒上测量。可替代地规定，特征线通过模型依据确定燃烧的参数计算。通过将基于模型的特征线与测量的基准温度进行比较还可以附加地使模型匹配。

本发明的一个主要的优点在于，可以展示大型柴油机的与状态相关联的维护。由于取消了通过维护机械师进行的机械式的再检查，明显降低了最终用户的维护成本。基于模型的解决方案还补充地提供了优点，即该方法可以作为纯粹的软件解决方案以补充装备包进行提供。

附图说明

在附图中示出本发明的优选实施例。附图中：

图1示出了一个温度传感器的系统示意图，

图2示出了一个特征线，

图3示出了一个方框图，

图4示出了一个时间图，和

图5示出了一个程序过程图。

具体实施方式

图1示出了具有用于测量基准温度TREF的温度传感器的系统示意图。各个部件是：具有换气阀2例如进气阀的气缸头1，用于操作换气阀2的摇臂3，位置传感器4，温度传感器5和电子控制装置6(ECU)。附图标记VS表示摇臂3和换气阀2之间的阀间隙。位置传感器4探测换气阀2的实际位置，例如通过电感的或电容的传感器，通过光电子学装置或通过阀杆8上的磁性编码区。然后在电子控制装置6中由该实际位置和一个零位置计算位置偏差。在其它的正文中从以下情况出发，即位置传感器4包括一个集成的评估单元，它将实际位置与已测得的零位置的位置偏差dPOS作为输出信号进行提供。因此在正文中对位置偏差dPOS的引用应该在这种意义上理解，即位置偏差dPOS由位置传感器4提供或者由电子控制装置6计算。通过温度传感器5测量在换气阀2的附近，例如在导向套筒9上的基准温度TREF。依据已知的材料特性，存在与换气阀2的温度的相应的相互关系。换气阀2的位置或位置偏差dPOS和基准温度TREF是电子控制装置6的输入参数。

电子控制装置6确定内燃机的运行方式。它包括微机系统的通常的组成部分，例如微处理机，I/O功能块，缓冲器和存储器功能块(EEPROM，RAM)。在存储器功能块中应用了与内燃机1的运行相关联的以通用特性曲线簇/特性曲线表示的运行数据。通过它们电子控制单元6由输入参数计算输出参数。在图1中用附图标记EIN集合了其它的输入参数。在该另外的输入参数中例如包括蓄压管压力，发动机转速，功率要求，增压器的增压空气压力，增压空气的温度，废气温度，冷却剂/润滑剂以及燃油的温度。用附图标记AUS集合输出参数。该附图标记作为代表表示用于控制和调节内燃机的其它的调节信号，例如用于控制喷射器的喷射开始或喷射结束和用于控制在共轨系统中的进气节流阀的信号。

功能如下：

在电子控制单元6读入位置偏差dPOS和基准温度TREF之后，依据基准温度TREF选择一个特征线(图2)。然后针对换气阀的一个几何地点通过特征线计算用于该几何地点的温度。在本发明的意义下几何地点应该理解为换气阀的一个有限厚度的盘，例如一个具有厚度1毫米的盘。阀顶13的下侧是在进气口或排气口的方向上封闭燃烧室的那一侧。接着依据计算的温度和线性膨胀系数按照以下关系计算用于该几何地点的单独的长度变化：

dL(i)＝Alpha·dT(i)·LO(i)

且

dT(i)＝T(i)-TO

其中

dL(i)是在几何地点i的换气阀的单独的长度变化，

Alpha是线性膨胀系数(恒定的)

dT(i)是相对于参考温度的温度变化

LO(i)是元件i在参考温度下的初始长度

T(i)是在地点i处的计算温度

TO是参考温度

i是相应于一个元件的顺序变量，值为1，2，......

接下来对换气阀2的其它的几何地点通过特征线以迭代的方式确定出其它的温度和按照上述配置计算出其它的单独的长度变化。之后将这些单独的长度变化累加成总的长度变化，其用作换气阀的由温度引起的长度变化的尺度。然后依据位置偏差dPOS和总的长度变化确定、评估阀间隙VS和确定出内燃机的其它的运行。

在图2中示出了用于计算温度的特征线10和换气阀2。特征线10是依据基准温度TREF从特征曲线簇中选择的，如由变量TREF所示。当然特征线10也可以由一个基础特征线和基准温度TREF计算。在纵坐标上标出换气阀2的长度和在横坐标上标出温度T。在阀杆8上有一个几何地点L(1)。几何地点在本发明的意义下应该理解为换气阀的具有有限厚度的盘，例如具有1毫米厚度的盘。附图标记I示例性地表示出一个这样的盘。几何地点L(1)通过与阀顶13的下侧14的间距来限定。阀顶13的下侧14是在进气口或排气口的方向上封闭燃烧室的那一侧。特征线10的坐标原点与换气阀2的下侧14相同。对于在换气阀2的阀杆8上的几何地点L(1)，通过特征线10，点A计算一个温度T(1)。依据温度T(1)然后通过上述配置计算一个单独的长度变化dL(1)。对于几何地点L(2)，通过特征线10，点B计算一个温度T(2)和由此计算出一个单独的长度变化dL(2)。对于几何地点L(i)，通过特征线10，点i计算一个温度T(i)和由此计算出一个单独的长度变化dL(i)。通过这种迭代方法可以确定单独的长度变化和然后通过求和确定换气阀2的总的长度变化。

图3以方框图示出了用于计算特征线10的基于模型的解决方案。模型11的输入参数优选是确定燃烧的参数：内燃机的功率，发动机转速nMOT，冷却水的温度TKW，压力pLL和增压空气TLL的温度，喷射开始SB，燃油量mKR，控制时间SZ，废气温度TAB和空气量mL。在计算中同时作为常数输入换气阀的几何尺寸，附图标记为Geo，和换气阀的使用的材料的线性膨胀系数Alpha。然后在一个划分的换气阀情况下，亦即其具有在阀杆上的不同的材料区，使用不同的线性膨胀系数，例如Alpha1和Alpha2。通过模型11由输入参数计算特征线10例如可以依据模糊逻辑或贝叶斯网络(Bayesnetz)计算。

由图3的方框图计算的特征线10可以作为单独的解决方案使用。在这种情况下单独的长度变化dL(i)和总的长度变化LSUM依据基于模型的特征线10计算。该解决方案总是可以当在换气阀的附近不存在基准温度测量点时使用。当存在基准温度测量点时基于模型的特征线可以通过基准温度测量点进行校正。

图4以时间图示出了温度对测量的阀间隙VS的影响。在时刻t1内燃机处于固定运行中。在固定运行下阀间隙VS仅仅变化不大地围绕一个平均值MW上下摆动。在时刻t2上述边界条件改变，由此阀间隙VS强烈减小。在以阴影线表示的时间段t2/t3上阀间隙在低的水平上摆动。通过本发明的方法较小的阀间隙明显地臂识别为由温度引起。在这种情况下不进行任何其它的动作。自时刻t3起，以以下情况为出发点，即换气阀的温度再次减小和阀间隙再次在原始的平均值MW上摆动。

图5示出了方法的一个缩减的程序运行方框图作为部分可以实施的程序。在S1读入位置偏差dPOS，该位置偏差通过位置传感器由该实际位置相对于一个零位置计算出来。接着在S2读入基准温度TREF。依据基准温度TREF在S3处确定一个特征线(图2：附图标记10)。该特征线是这样确定的，即或者通过一个特征曲线簇依据基准温度TREF作为标准使用一个特征线，或者由基础特征线计算出该特征线。如果该特征线通过模型计算，那么步骤S3通过步骤S3A替换。之后在S4通过一个迭代循环计算单独的长度变化dL(i)和由单独的长度变化dL(i)的和求出总的长度变化LSUM。一个单独的长度变化依据上述针对换气阀的一个几何地点的配置通过特征线计算。然后依据位置偏差dPOS和总的长度变化LSUM确定阀间隙VS，S5。在S6，检查阀间隙的允许性。如果阀间隙VS位于允许的区域中，询问结果S6：是，然后程序运行方框图在点A和步骤S1继续进行。如果阀间隙VS是不允许的，询问结果S6：否，那么在S7进行一个诊断项目，在S8向使用者发出一个警告和在S9开始进行一个随后的调节。在随后的调节中例如限制内燃机的功率。由此结束了该程序运行方框图。

概括地，本发明具有以下优点：

实时(在线)监测阀机构的阀座磨损；

通过按照需要进行的维修措施减小维修费用；

减少了维护成本，因为不需要借助于塞尺厚度量规机械地控制阀间隙；

基于模型的实施方案可以以软件后加装的解决方案进行提供；

该功能可以用作例如一种可变气阀机构的其它的调节的输入参数。

附图标记表

1  气缸头

2  换气阀

3  摇臂

4  位置传感器

5  温度传感器

6  电子控制装置

7  磁性编码区

8  阀杆

9  导向套筒

10 特征线

11 模型

12 燃烧室

13 阀顶

14 阀顶下侧

15 进气口

Claims (9)

1.用于控制内燃机的方法，在该方法中通过位置传感器(4)测量换气阀(2)的实际位置，由该实际位置以及一个零位置计算位置偏差(dPOS)，其中依据换气阀(2)的温度计算换气阀(2)的总的长度变化(LSUM)，其中由位置偏差(dPOS)和总的长度变化(LSUM)确定换气阀(2)的阀间隙(VS)和依据阀间隙(VS)确定内燃机的另外的运行。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在不允许的阀间隙(VS)时进行一个诊断项目和开始一个随后的调节。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由单独的长度变化(dL(i)，i＝1，2，...)的和计算换气阀(2)的总的长度变化(LSUM)。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，依据线性膨胀系数(Alpha)，在参照温度(T0)下的初始长度(L0(i))和温度差(dT(i))计算针对换气阀(2)的几何地点(L(i))的单独的长度变化(dL(i))，其中温度差由计算的温度(T(i))减去参照温度(T0)的差确定并且计算的温度(T(i))依据几何地点(L(i))通过特征线(10)确定。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，特征线(10)是依据测量的基准温度(TREF)从特征曲线簇中选择的。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，特征线(10)依据测量的基准温度(TREF)由基础特征曲线计算。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，特征线(10)通过模型(11)依据确定燃烧的参数计算。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，通过模型(11)计算的特征线(10)借助于基准温度(TREF)进行匹配。

9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述随后的调节是减小内燃机的功率。

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