CN105408606A - 具有液体检测系统的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测内燃机(1)的至少一个汽缸中的不期望液体的内燃机(1)的液体检测系统。该装置包括特别地安装在汽缸(5)的燃烧室(4)中的两个电极(2、3)汽缸。电极连接至电源(6)和测量部件(7),以检测通过燃烧室(4)中的两个电极(2、3)的电导率。

Description

具有液体检测系统的内燃机
技术领域
本发明涉及具有液体检测系统的内燃机。
背景技术
内燃机可能面对在它的汽缸中的一个或更多个汽缸中具有液体的风险。液体(诸如,水)可能源于汽缸盖垫圈的泄漏,并且还可能源于像内燃机中的排气阀座圈泄漏或者预燃室垫圈泄漏的其它原因。在油泄漏的情况下,源可能是柴油喷油器泄漏、或者来自喷油器冷却回路或来自活塞冷却的润滑油泄漏。汽缸(即,燃烧室)中的液体由于其不可压缩性导致在压缩阶段中增加汽缸压力。在最差的情况下,液体充满汽缸的大部分,或者甚至超过活塞的上止点位置处的燃烧室的体积,当例如为了启动目的使内燃机旋转时,这导致汽缸中的有力压缩行程。这样的压缩行程可能在汽缸和其它内燃机组件(像汽缸盖垫圈、活塞、活塞环、活塞销、连杆及其轴承、以及曲轴及其轴承、还有轴承座)中产生损害。
已知依靠视觉检验汽缸的油或水泄漏。还已知使用具有与汽缸连接以用于指示泄漏的汽缸专用传感器(例如,光电传感器)的系统,如在JP3258608公报中公开的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测一个/多个汽缸中的液体的另选方案。根据本发明的解决方案还是简单的并且不要求相对复杂的布置。
该目的以在独立权利要求中描述的方法实现。从属权利要求示出本发明的不同实施方式。具有液体检测装置的根据本发明的内燃机检测内燃机的至少一个汽缸中的不期望液体。该装置包括特别地安装在汽缸的燃烧室中的两个电极汽缸。该电极连接至电源和测量部件,以检测通过燃烧室中的两个电极的电导率(conductivity)。该装置还包括接收测量部件的测量的控制单元,控制单元包括比较单元,比较单元将测量结果的值与指示通过两个电极的电导率的阈值进行比较。控制单元被布置成,如果比较显示测量结果的值超过阈值,则使内燃机的曲轴的旋转停止。
附图说明
以下通过参考附图更详细地描述本发明,其中
图1示出本发明的示例,
图2示出本发明的另一个示例,
图3示出本发明的一部分,
图4示出根据本发明的电路布置的实施方式,
图5示出根据本发明的电路布置的另一个实施方式,
图6示出火花塞的示例,以及
图7示出根据本发明的电极的实施方式的示例。
具体实施方式
图1示出根据本发明的内燃机1的示例。内燃机可以往复式内燃机,诸如,柴油机。该内燃机具有用于检测内燃机的至少一个汽缸中的不期望液体的液体检测装置。该装置包括特别是安装在汽缸5的燃烧室4中的两电极2、3汽缸。电极连接至电源6和测量部件7,以检测通过燃烧室4中的两个电极2、3的电导率。
该装置还包括接收测量部件7的测量结果的控制单元8。控制单元包括将测量结果的值与指示通过两个电极2、3的电导率的阈值进行比较的比较单元9。控制单元8被布置成如果比较显示测量结果的值超过阈值,则使内燃机的曲轴10的旋转停止。
电极2、3可以位于汽缸5的顶部19中。电极可以安装在汽缸盖20中或者汽缸的侧壁中,如图1中的虚线所示的2A、3A。这两种方式都被认为是在汽缸的主体中的安装可能性。而且,汽缸的中部和底部可以被认为是电极的安装位置。顶部被认为是合适位置,这是因为由于汽缸18的移动,导致燃烧室的体积在汽缸的顶部处为最小体积。
活塞18与内燃机的伸出到内燃机的外部的曲轴10连接。曲轴的伸出部通常设置有飞轮21。
图2示出本发明的另一个实施方式,其中,具有液体检测装置的内燃机1还包括使内燃机1的曲轴10旋转的电动机22。电动机被用于在实际启动内燃机之前使曲轴缓慢旋转。慢旋转比仅启动内燃机提供用于检测汽缸中的液体(像水)的更安全条件。当曲轴缓慢地旋转时,汽缸中的压力上升的不太快。实际上,电动机22的轴23连接至与飞轮21连接的传动轮(transmissionwheel)24。曲轴10的旋转提供活塞18的往复运动。
图3示出能够如何构造检测装置的更详细示例。液体检测装置包括具有两个电极2、3和所述电源6的电路14。该电路还包括与电极串联连接的电阻器15、电流源电路16和缓冲电路17。电源6连接至电流源电路16,电流源电路16连接至缓冲电路17。缓冲电路提供流过电阻器15和电极2、3的电流。测量部件7被布置成测量跨电阻器15的电压。
如从图3可以看出,在该示例中,电源将12V至-12V之间的电压提供给电路14。电流源电路用于当电流流过电极2、3时稳定流经电阻器的电流。缓冲电路也稳定该电路。稳定是有利的,这是因为电流可能是零(在电极之间不存在电导率)或者是流过电阻器15的全部可能电流(电极之间的全部电导率)。从而,即使电流源电路的负载突然改变,电流源电路也提供可预测的电流。电极2、3可以被看作被接通(电流流过电极)或者断开(电流不流过电极)的开关。因为电流已被稳定,所以跨电阻器15的测量更加可靠。当已知电阻器15的值时,可以通过测量跨电阻器15的电压来测量流过电阻器(和电极2、3)的电流。例如,当在图3中电阻是2.2kΩ时,在电极接通的情况下,电流大致为0.01A。
在图3的示例中,缓冲电路17包括到运算放大器31的负反馈32。电流源电路16还具有通过电阻器35和滤波电容器37到地的负反馈。电流源电路16还具有通过电阻器33和分压器电阻器34到地的正反馈。到运算放大器30的电源线设置有到地的电容器36、38。
图4示出比图3更示意性的电路图。图4的示例示出液体检测装置包括具有所述两个电极2、3和电源6、以及电阻器42的电路41。测量部件7被布置成测量跨电阻器的电压。测量部件还可以测量跨该电路的电压。
图5示出示意性电路的另一个示例。根据图5的液体检测装置包括具有所述两个电极2、3和所述电源6的电路51。测量部件7可以被布置成测量跨电极2、3的电阻。在该情况下,实际上,电源6和测量部件7形成用于测量跨电极的电阻的单个测量设备。类似地,电源6和测量部件7可以提供用于测量流过电极的电流的测量设备。参考图1和图2,测量部件和电源可以以实际方式集成为一个实体。
图4和图5还示出控制单元8被布置成当超过阈值时提供警报43。如上所述,当超过阈值时,控制单元使曲轴的旋转停止44。
当构造根据本发明的液体检测装置时,实际上,通过安装在汽缸5中的火花塞11设置两个电极2、3。图6中示出典型火花塞。火花塞是相对成本有效的,并且它们具有对高压条件的良好抵抗力。而且,因为存在合适的铣刀(millingtool)对火花塞进行钻孔和穿线,所以它们可以容易地被安装。
还存在其它方式形成用于液体检测装置的电极。图7示出电极的实施方式的另一个示例。在该示例中,所述电极中的一个电极3是汽缸5的主体13,并且另一个电极2是与汽缸的主体13电隔离12的金属部件。在该实施方式中,被隔离的电极2朝向汽缸的主体弯曲。
从以上示例可以注意到,可以以不同方式测量跨电极的电导率。当在汽缸中存在水或者其它导电液体时,在电极之间存在电连接,并且电流流过电极。如果在汽缸中不存在水,则不存在电连接,并且没有电流流过。如上所述,跨电极(和汽缸中的水)的电导率可以通过测量电压、电流或者电阻来检测,其中,电压、电流或者电阻取决于跨电极的电导率。
如上所述,如果在汽缸中检测到水(或者其它导电液体),则控制单元8给出停止命令。停止命令驱动曲轴的旋转被停止。因此,以上所述电动机的内燃机本身或者使曲轴旋转的另一个设备停止。实际上可以是,电动机或另一个设备或者内燃机本身在特定周期内旋转。在该周期内,可以检测一个或更多个汽缸中的可能液体。
本说明书的附图是主要用于示出本发明的示意图。因此,本发明可以以除了以上之外的很多其它方式实现。例如,控制单元还可以是学习控制单元。这意味着控制单元可以学习在一个或更多个汽缸中存在特定量液体的情况。电极的构造可以不同于以上示例中所示的结构。电极可以位于内燃机的所有汽缸或者至少一个汽缸中。可以预测到,内燃机的特定汽缸在汽缸中可能具有水,并且其它汽缸没有水,在该情况下,所有汽缸都不需要装配有电极。在内燃机是柴油机时,燃料可以例如是HFO(重燃油)或者LFO(轻燃油)油,而不改变本发明的功能。
从以上明显看出,本发明不限于在本文本中描述的实施方式,而是可以在独立权利要求的范围内在很多其它不同实施方式中被实现。

Claims (10)

1.一种具有液体检测装置的内燃机(1),所述液体检测装置检测所述内燃机的至少一个汽缸中的不期望液体,其特征在于,所述装置包括:两个电极(2、3)汽缸,其特别地安装在所述汽缸(5)的燃烧室(4)中,所述电极连接至电源(6)和测量部件(7),以检测通过所述燃烧室(4)中的两个电极(2、3)的电导率,
以及控制单元(8),其接收所述测量部件(4)的测量结果,所述控制单元包括比较单元(9),所述比较单元(9)将所述测量结果的值与指示通过两个电极(2、3)的电导率的阈值进行比较,所述控制单元(8)被布置成,如果所述比较显示所述测量结果的值超过所述阈值,则使所述内燃机的曲轴(10)的旋转停止。
2.根据权利要求1所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,通过安装在所述汽缸(5)中的火花塞(11)设置两个电极(2、3)。
3.根据权利要求1所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述电极中的一个电极(3)是所述汽缸(5)的主体(13),并且另一个电极(2)是与所述汽缸的所述主体(13)电隔离(12)的金属部件。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述液体检测装置包括具有所述两个电极(2、3)和所述电源(6)的电路(14),并且还包括与所述电极串联的电阻器(15)、电流源电路(16)和缓冲电路(17),所述电源(6)连接至所述电流源电路(16),所述电流源电路(16)连接至所述缓冲电路(17),所述缓冲电路提供流过所述电阻器(15)和所述电极(2、3)的电流,所述测量部件(7)被布置成测量跨所述电阻器(159)的电压。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述液体检测装置包括具有所述两个电极(2、3)、所述电源(6)和所述测量部件(7)的电路(51),所述测量部件(7)被布置成测量跨所述电极(2、3)的电阻。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述液体检测装置包括具有所述两个电极(2、3)和电源(6)、以及电阻器(42)的电路(41),所述测量部件(7)被布置成测量跨所述电阻器的电压。
7.根据权利要求2至6中的任一项所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述电极(2、3)位于所述汽缸(5)的顶部(19)中。
8.根据权利要求7所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述电极(2、3)位于汽缸盖(20)中。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述内燃机(1)包括使所述内燃机(1)的曲轴(10)旋转的电动机(22)。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的具有液体检测装置的内燃机(1),其特征在于,所述控制单元(8)还被布置成,当超过所述阈值时,提供警报(43)和/或停止(44)。
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