CN102966442A - 监控布置在燃气发动机的燃气供应管中的止回阀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于借助于温度的确定(S1)监控布置在燃气发动机的燃气供应管(5)中的止回阀(6)的方法，根据该方法当燃气供应管(5)中所检测的温度处于所规定的第一额定范围之外时，信号发生器被激活(S3)，并且带有在哪个燃气供应管(5)中检测出处于第一额定范围之外的温度和/或该燃气供应管(5)关联于哪个气缸(10)的信息的信号被发出(S3)。

Description

监控布置在燃气发动机的燃气供应管中的止回阀的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的、用于监控布置在燃气发动机的燃气供应管中的机械或电子类型的止回阀的方法。此外，本发明也涉及根据权利要求7的前序部分的该方法的应用以及一种根据权利要求8的前序部分的燃气发动机。
背景技术
在通向燃气发动机的预燃室的燃气供应管中，通常紧邻于预燃室构建有压力控制的止回阀。如果在止回阀的与预燃室背对的侧面上的压力大于在面对预燃室的侧面上的压力(该压力大致对应于预燃室中的压力)，则由于压差而存在的压力保持止回阀开启，大多与弹簧力的作用相反。燃气管的流动横截面因此被开启，并且燃气被输送到预燃室中。
然而如果由弹簧力和由燃气压力在面对预燃室的侧面上所施加的力构成的合力超过由燃气压力在背对预燃室的侧面上所施加的力，则止回阀关闭，并且阻止流体到燃气供应管中的回流。该情况出现在燃气发动机的压缩冲程中。在主燃烧室中出现的压缩压力延续到预燃室中，并且止回阀被建立的压力关闭。燃气到燃气供应管中的回流因此被阻止。
在燃气发动机的运行期间，止回阀暴露于较高的热负荷和机械负荷且因此具有较高的磨损。在发动机的一定的运行时间之后，止回阀例如由于污物沉积、燃烧残余物和机械磨损被损坏。止回阀经常因此变得不密封，并且如果止回阀泄漏，热的且侵蚀性的燃烧气体可回流到燃气供应管中且损坏其它构件。
此外，不密封的止回阀经常引起不规则的发动机运转和提高的燃烧气体消耗。但是如果燃气发动机一旦不规则地运转，弄清对此的原因经常是费时的。尤其对于带有较大数量气缸和止回阀的燃气发动机，弄清众多止回阀中的一个是否损坏花费大量时间。与损坏的止回阀的识别相联系的成本使燃气发动机的维护复杂且昂贵。此外，时间上的维护成本和由此积累用于维护的费用随着燃气发动机的气缸的数量而提高。
由文件DE 10 2007 002 752 A1已知一种用于监控车辆的燃料供给设备的方法，其设置用于识别出燃料供给设备中的阀在何时损坏。根据该已知的方法，在燃料存储器与燃料消耗器(即例如预燃室)之间的燃料供应管的截段中来检测燃料压力和燃料温度，而当在所规定的持续时间期间燃料压力的变化超过规定的值时，产生故障信号并且中断燃料供给。
借助于该已知的方法虽然可辨识出止回阀何时损坏，但是该已知的方法不允许避免在燃气发动机的维护中与识别损坏的止回阀相联系的成本。此外因为(为了整体上能够执行该已知的方法)不仅压力传感器而且温度传感器须被构建在燃气供应管的区域中，所以该已知的方法的执行相对昂贵和复杂。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于监控燃气发动机的止回阀的方法，其允许减小在维护中与识别损坏的止回阀相联系的成本，且其此外能够成本有利地来执行。尤其地，应允许执行根据本发明的方法，而无须在燃气发动机处构建复杂的装置作为对此的前提。
本发明利用根据权利要求1的特征实现该目的。有利的设计方案在另外的权利要求中来说明。该方法的应用在权利要求7中来说明，而有利地设计用于执行该方法的燃气发动机在权利要求8中来说明。
按照根据本发明的方法提出借助于温度的检测来监控布置在燃气发动机的燃气供应管中的止回阀并且当在燃气供应管中所检测的温度处于所规定的第一额定范围之外时激活信号发生器。对此提出，发出带有在哪个燃气供应管中检测出处于第一额定范围之外的温度和/或该燃气供应管关联于哪个气缸的信息的信号。术语“规定的第一额定范围”被选择用于区分下述在说明该方法的一改进方案时所引入的“规定的第二额定范围”。
对温度所规定的第一额定范围是当布置在燃气供应管中的止回阀无缺陷地起作用时燃气供应管中的温度应是多高的值范围。该额定范围对于所有燃气供应管可相同地来规定，或者，规定的第一额定范围对于每个燃气供应管可单独来规定。如果至燃气发动机的两个燃烧室的燃气供应管允许具有不同的温度，那么例如后者是有利的。
根据本发明的方法一方面可用于监控带有仅一个气缸、但是带有多个燃气供应管的燃气发动机的止回阀。另一方面，其也可用于监控多缸发动机，其中，每个气缸可具有一个或多个燃气供应管。借助于根据本发明的方法，换言之不仅可监控多个布置在不同的、但是全部通向同一预燃室的燃气供应管中的止回阀，而且可监控布置在部分或全部通向不同的预燃室的燃气供应管中的止回阀。
此外，根据本发明的方法包括该实施形式，根据其，所激活的信号发生器的信号包括在哪个燃气供应管中检测出处于第一额定范围之外的温度的信息。由该信息也得知哪个止回阀是损坏的。
代替地或附加地，该信号也可包括在其中检测出处于第一额定范围之外的温度的该燃气供应管通向哪个气缸的信息。如果该方法被用于监控多缸燃气发动机的止回阀，那么该信息是特别有用的。这里须指出，如果燃气发动机的多个燃气供应管通向一气缸，那么两个前面所提及的信息不同。
根据一优选的实施形式，在燃气供应管的与止回阀相邻的截段中或在与燃气阀相邻的截段中来检测温度。这里燃气阀应理解为构造用于配给最大地流经燃气供应管的燃烧气体量的阀(例如电气操纵的燃气阀)。
此外，本发明也包括该实施形式，根据其，在燃气供应管的两个所提及的截段中来检测温度。此外，构造用于检测温度的装置相应可在燃气供应管内或紧邻于燃气供应管来布置。
与止回阀相邻的截段关于止回阀位于与预燃室背对的侧面上。止回阀的缺陷特别强烈地作用于该截段中的温度，而在该截段中的测量因此是特别有说服力的。
按照根据本发明的方法的一改进方案，此外当燃气供应管中所检测的温度处于规定的第二额定范围之外时，燃气发动机被关闭。此外，第一和第二所规定的额定范围可相同地或彼此不同地来选择。优选地，第二额定范围被选取得大于第一额定范围。
如果所检测的温度仅处于第一额定范围之外，信号发生器被激活，但是发动机尚不被关闭。然而如果温度也处于第二额定范围之外，则不仅信号发生器被激活而且附加地发动机也被关闭。由此一方面可避免当虽然识别出损坏的止回阀但是该燃气供应管中的温度偏差不令人担心时发动机被不必要地关闭，使得在发动机的暂时的继续运行中不必担心在另外的构件处的损坏(例如存在止回阀的蠕动的(schleichend)缺陷)。另一方面可保证，反之，当燃气供应管中的温度偏差上升到不令人担心的值之上时，发动机立即被切断。
根据本发明的一改进方案，燃气供应管中的温度的第一和/或第二额定范围根据燃气发动机的运行持续时间、燃气发动机的负荷状态或在燃烧室中或在燃气供应管中的压力来规定。
此外，在燃气供应管中存在的温度是运行持续时间的函数。如果发动机被冷起动，则燃烧室和预燃室还是冷的，反之如果发动机已较长地运转，燃烧室是热的。在预燃室中存在的温度也作用于燃气供应管中的温度。为了考虑温度与运行持续时间的该相关性，可根据运行持续时间来规定温度的第一和/或第二额定范围。
如果在不同的负荷状态中运行燃气发动机，则在主燃烧室中和在预燃室中还出现不同的压力曲线和温度曲线。为了考虑该相关性，也可根据负荷状态来规定温度的第一和/或第二额定范围。
此外，第一额定范围和/或第二额定范围还可根据压力来规定，例如根据在燃烧室中存在的平均压力。如果在燃气发动机中所使用的燃烧气体的成分改变，则也可预料到，在燃烧室中以及在燃气供应管中的温度改变。通过例如根据在燃烧室中存在的平均压力来规定温度的第一和/或第二额定范围，来考虑该相关性。
另一可能性在于，根据在燃气供应管中存在的压力来规定第一和/或第二额定范围。当使用其它燃烧气体成分时，对于最佳燃烧，燃气供应管中的其它压力也可以是必要的。燃气供应管中的压力即可被视为所使用的燃烧气体的标志，且额定范围可被相应地协调于该压力。
按照根据本发明的方法的一改进方案，当所检测的温度在规定的第一持续时间期间处于规定的第一额定范围之外时，那么才激活信号发生器。由此例如可避免在温度检测中的测量误差或在燃气供应管中的温度的短暂的、临时出现的偏差(其不应归因于止回阀的缺陷)已触发信号发生器的信号。
为了温度的短暂的、临时出现的偏差或测量误差同样不触发发动机的不必要的关闭，优选地当所检测的温度在规定的第二持续时间期间处于规定的第二额定范围之外时，那么燃气发动机也才被关闭。此外，规定的第一持续时间和规定的第二持续时间可以是相同的或彼此不同。
根据本发明的方法可用于止回阀的气缸特有的和/或止回阀特有的监控。气缸特有的监控可理解为该方法的一实施形式，根据该实施形式，给该方法的操作者发出在其中检测出处于第一和/或第二额定范围之外的温度的燃气供应管关联于哪个气缸的信息。
止回阀特有的监控可理解为该方法的一实施形式，根据该实施形式，给该方法的操作者发出在哪个燃气供应管中检测出处于第一和/或第二额定范围之外的温度的信息。止回阀特有的监控特别适合于应用在带有具有多个燃气供应管的气缸的发动机中。该方法不仅适合于带有仅仅一个气缸和多个燃气供应管的发动机，而且适合于带有多个气缸(其相应具有一个或多个燃气供应管)的发动机。
有利地构造用于该方法的应用的燃气发动机具有至少一个预燃室和至少一个构造用于检测温度的传感器，其中，该传感器布置在装备有止回阀的至预燃室的燃气供应管中。
传感器例如可相邻于止回阀或者相邻于布置在燃气供应管中的燃气阀来布置。此外，在唯一的燃气供应管中也可不仅相邻于止回阀而且相邻于燃气阀布置有构造用于检测温度的传感器。
附图说明
下面根据附图示例性地对本发明作详细阐述。其中：
图1显示了根据本发明的方法的一实施形式的方框图；
图2a显示了有利地构造用于该方法的应用的燃气发动机的第一实施形式的部分区域的示意性的图示；以及
图2b显示了有利地构造用于该方法的应用的燃气发动机的第二实施形式的部分区域的示意性的图示。
附图标记清单
1 主燃烧室
2 活塞
3 预燃室
4 火花塞
5 燃气供应管
6 止回阀
7 燃气阀
8 热电偶
9 热电偶
10 气缸
11 燃气供应管的截段
12 燃气供应管的截段
13 燃气发动机。
具体实施形式
图1显示了根据本发明的方法的一实施形式的方框图。为了说明该方法，下面还参考在图2a和2b中仅示意地示出的燃气发动机13，其为带有多个气缸且带有预燃室点火的、未详细示出的、固定地运行的大型燃气发动机，其中，每个气缸具有带有两个燃气供应管的预燃室。
第一气缸“气缸A”例如具有两个燃气供应管“管A1”和“管A2”，第二气缸“气缸B”具有燃气供应管“管B1”和“管B2”等等。在每个燃气供应管中布置有止回阀，燃气发动机总共即具有与气缸数相对应数量的止回阀。
在第一步骤S1中，在发动机的所有燃气供应管中确定温度。对于燃气供应管中的每个，规定温度的第一额定范围。在该方法的所示出的实施形式中，所规定的第一额定范围对于所有燃气供应管是相同的。
在步骤S2中，对于所检测的温度中的每个确定其是否在规定的第一持续时间期间处于规定的第一额定范围之外。在所示出的实施形式中，规定的第一持续时间例如为一分钟。如果这对于全部所检测的温度不是该情况，可由此得出，所有止回阀无缺陷地起作用。在该情况中返回步骤S1，而燃气供应管中的温度例如在相对于第一检测的预先确定的时间间隔中被重新检测。
反之如果在步骤S2中确定，所检测的温度中的至少一个在规定的第一持续时间期间处于规定的第一额定范围之外，转至另一步骤S3。下面(仅为了说明起见)假设，在第二气缸的第一燃气供应管中(即在“管B1”中)检测出处于规定的第一额定范围之外的温度。在“管B1”中的止回阀相应地是损坏的。
在步骤S3中激活信号发生器，其发出带有在哪个燃气供应管中检测出处于额定范围之外的温度的信息的信号，且其附加地发出该燃气供应管关联于哪个气缸的信息。在示例性地举出的情况中，由激活的信号发生器发出该信号，即止回阀在气缸“B”中失灵，且其涉及燃气供应管“B1”。
在下一步骤S4中检查，所检测的温度(其处于规定的第一额定范围之外)在规定的第二持续时间期间(在该方法的所示出的实施形式中又是一分钟)是否也处于规定的第二额定范围之外。如果这不是该情况，燃气发动机继续运转，且步骤S4重新被执行。在该情况中，发动机的使用者必须自己决定其什么时候执行维护。使用者即获得提示，燃气供应管B1中的止回阀开始有缺陷地工作，但是尚可继续运行。对于维护，使用者可等待有利的时机。
反之如果在步骤S4中确定，所检测的温度处于规定的第二额定范围之外，转至步骤S5。在步骤S5中，发动机被关闭。
如果识别出损坏的止回阀且紧接着维护发动机，可直接替换该损坏的止回阀，而无须对所有止回阀查找缺陷。如果损坏的止回阀被替换且发动机又被运行，则又可从步骤S1出发执行该方法。
在图2a和2b中显示了有利地构造用于该方法的应用的燃气发动机13的两个实施形式的部分区域的示意性的图示。这两个燃气发动机13区别仅在于用于检测燃气供应管中的温度的装置布置在哪里。图2a和2b相应显示了带有主燃烧室1、活塞2以及预燃室3的气缸10。预燃室3此外具有火花塞4和燃气供应管5。此外在燃气供应管5中相邻于预燃室3布置有止回阀6，而在燃气供应管5的与预燃室3进一步远离的区域中布置有燃气阀7。
在图2a中示出的实施形式中在燃气供应管5的相邻于止回阀6的截段11中布置有用于检测温度的热电偶8。在图2b中示出的实施形式中，而在燃气供应管5的相邻于燃气阀7的截段12中布置有用于检测温度的热电偶9。关于与热电偶8、9的相应的布置相联系的优点参照上述的说明。
此外，关于本发明的上述未具体地进一步说明的特征明确地参照权利要求和附图。

Claims (8)

1. 一种用于借助于温度的检测(S1)监控布置在燃气发动机(13)的燃气供应管(5)中的机械或电子类型的止回阀(6)的方法，其中，根据所述方法当燃气供应管(5)中所检测的温度处于所规定的第一额定范围之外时，信号发生器被激活(S3)，其特征在于，带有在哪个燃气供应管(5)中检测出处于所述第一额定范围之外的温度和/或所述燃气供应管(5)关联于所述燃气发动机(13)的哪个气缸(10)的信息的信号被发出(S3)。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检测在燃气供应管的与止回阀(5)相邻的截段(11)中或者在与燃气阀(7)相邻的截段(12)中的温度。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当燃气供应管(5)中所检测的温度处于规定的第二额定范围之外时，所述燃气发动机被关闭(S5)。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，燃气供应管(5)中的温度的所述第一和/或所述第二额定范围根据所述燃气发动机的负荷状态和/或运行持续时间和/或压力来规定。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所检测的温度在所规定的第一持续时间期间处于所述规定的第一额定范围之外时，所述信号发生器被激活(S3)。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所检测的温度在所规定的第二持续时间期间处于所述规定的第二额定范围之外时，所述发动机被关闭(S5)。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的用于机械或电子类型的止回阀(5)的气缸特有的和/或止回阀特有的监控的方法的一种应用。
8. 一种燃气发动机，其带有至少一个预燃室(3)和至少一个构造用于检测温度的传感器(8, 9)，所述传感器(8, 9)布置在装备有机械或电子类型的止回阀(6)的至预燃室(3)的燃气供应管(5)中，其特征在于，所述传感器(8, 9)相邻于止回阀(6)或燃气阀(7)来布置。
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