CN106246342A - 监测内燃发动机牵引机构驱动器的方法和内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及监测内燃发动机牵引机构驱动器的方法和执行该类型方法的内燃发动机。提供用于确定作为发动机的牵引驱动器的一部分的牵引机构的长度的系统和方法。在一个例子中，一种方法包括利用测量技术确定可移动张紧装置相对于牵引机构驱动器的位置，利用张紧装置的位置计算地确定牵引机构的实际长度L_AS’，利用被计算地确定的实际长度L_AS’计算地确定关于可预定的设定长度L_AS的长度改变ΔL，根据所述长度改变调节一个或多个操作参数。

Description

监测内燃发动机牵引机构驱动器的方法和内燃发动机

相关申请

本申请要求2015年6月12日提交的德国专利申请No.102015210861.9、2015年6月12日提交的德国专利申请No.102015210859.7的优先权，通过引用将它们每个的全部内容并入本文中。

技术领域

本发明涉及用于监测具有曲轴的内燃发动机的牵引机构驱动器的方法。

背景技术

牵引机构驱动器被用于例如汽车中。这里，在内燃发动机中以燃料的化学转化的方式获得的功率的部分被用于驱动在内燃发动机和汽车的操作中所使用的辅助设备，特别是喷射泵(例如，燃料喷射泵)、油泵、冷却剂泵、发电机等等，或者被用于控制气门的控制所需要的配气机构的凸轮轴。

驱动所用的带式驱动器或链式驱动器以及多种驱动机构(比如带式或链式)，在本发明的语境中都归在牵引机构的大类之下，也就是说，被包含在牵引机构的上位概念内。因此，在下文中也被简称为牵引机构。

再张紧的结果使得牵引机构驱动器以尽可能低的能量损失和尽可能低的维护费将大量的扭矩从曲轴传递到辅助设备，尤其是凸轮轴和喷射泵。这里，多个辅助设备的驱动器通常被合在一个牵引机构驱动器中。

为了保持被张紧的牵引机构，从而确保驱动器尽可能地可靠和无磨损，张紧装置被设置在牵引机构驱动器的合适位置处，该张紧装置以相对于运行方向横向接合的方式给牵引机构加载一个作用力，结果是牵引机构一直处于张紧状态且一直被保持在张紧状态。这对于足够大的扭矩或驱动力矩的可靠传递而言是必不可少的，尤其是为了避免牵引机构的滑移，也就是说，尤其是为了保证无滑移驱动。

牵引机构的滑移还能通过使用强制锁定牵引机构这个事实被避免，也就是说，链条或齿形皮带；在使用强制锁定牵引机构的情况下，张紧装置也被提供，从而可靠地防止牵引机构跳过牵引机构驱动器的外齿轮。

牵引机构的磨损是一种尤其通过牵引机构的长度的持续增加被识别的持续过程。前述类型的张紧装置在运行期间恒定地对牵引机构的所述磨损诱导的长度改变产生反作用并持续保持牵引机构处于张紧状态下而不管长度变化。

所述类型的张紧装置使得在由于其此服务时间被延长的维护措施中(例如检查)免除再张紧成为可能。例如，德国公开文献DE102007025731A1描述了一种探测链式驱动器的环链的伸长的方法。德国公开文献DE102014009509A1描述了一种确定裂纹(即皮带的断裂)的方法。

但是，本发明人已经意识到存在与牵引机构驱动器在内燃发动机中的使用相关的必须被考虑的其他方面和效果。

作为牵引机构的磨损诱导的长度改变ΔL的结果，牵引机构驱动器的轮的位置相对于彼此改变，尤其是从动轮相对于驱动轮的位置。在牵引机构正经历磨损诱导的长度改变时，从动轮关于驱动轮转动一个转角σi。

转动或位置改变转角σi具有完全不同的结果，其依赖于相关的辅助设备，转动的从动轮被布置在辅助设备的轴上。

如果相关辅助设备是内燃发动机的机械喷射泵，被布置在喷射泵的轴上且喷射泵通过它被驱动的从动轮的旋转引起喷射参数的改变，尤其是喷射在°CA开始。也就是说，曲轴和因此在内燃发动机的气缸中往复的活塞不再与喷射泵同步运行，而是具有相对于喷射泵和因此相对于由喷射泵所产生的喷射的不理想的相位差。这能够导致在燃料消耗和污染物排放方面的不利。

如果相关辅助设备是内燃发动机的配气机构，被布置在配气机构的凸轮轴上且凸轮轴通过它被驱动以及被设置旋转的从动轮的旋转引起控制时间在°CA的改变。也就是说，曲轴和因此在内燃发动机的气缸中往复的活塞不再与配气机构同步运行，而是具有相对于配气机构和因此相对于被配气机构所驱动的气门的不理想的相位差。在进气交换期间能发生完全不同类型的不利，例如削弱残留气体冲洗或降低填充度。在个别情况下，尤其是在高度压缩发动机中，通往气缸的气门在进气交换期间能与活塞接触，也就是说能与运行通过上止点的活塞相碰，因此内燃发动机的配气机构的功能操作性最终能被危及。

在这种情形下，只通过一种不考虑长度改变继续保持牵引机构处于张紧状态下的张紧装置的方式反作用于磨损诱导的长度改变可能是不够的。

发明内容

然而，本发明人已经意识到一种方法可以被使用，通过该方法牵引机构的长度改变被监测，以便在通过从动轮的阈值转角σi那个确定的阈值长度发生改变的情况下，任选地以替换牵引机构的方式介入。被确定的长度改变也能被评价为一种针对牵引机构的即将发生的开裂或断裂的指示；所述开裂或断裂所导致的牵引机构的退化将在任何情况下被避免。

因此，本发明人提出一种用于监测具有曲轴的内燃发动机的牵引机构驱动器的方法，除牵引机构之外，牵引机构驱动器还包括，被布置在曲轴上的第一驱动轮和被布置在辅助设备的轴上的至少一个进一步的第二从动轮，牵引机构围绕第一驱动轮和至少一个进一步的第二从动轮被引导，所提供的可移动张紧装置以力加载的方式接合牵引机构中并为了张紧沿其纵轴线对牵引机构加载张力。所述方法包括利用测量技术确定可移动张紧装置相对于牵引机构驱动器的位置，利用通过利用测量技术确定的张紧装置的位置计算地确定牵引机构的实际长度L_AS’，并且利用被计算地确定的实际长度L_AS’计算地确定关于可预定的设定长度L_AS的长度改变ΔL。

通过这种方式，通过根据本公开的方法不仅牵引机构伸长能被认识到，也就是说能被探测到，而且用于监测牵引机构驱动器的方法被指明，通过该方法，牵引机构的磨损诱导的长度改变ΔL能被计算地连续确定。

根据本发明，可移动张紧装置相对于牵引机构驱动器的位置利用测量技术被确定，从而计算地确定牵引机构的磨损诱导的长度改变ΔL。张紧装置的即时位置的获知连同牵引机构驱动器的运动学知识，尤其是已知的直径和已知的轮相对彼此的布置，允许牵引机构的实际长度被计算。牵引机构的实际长度与牵引机构的设定长度(例如新的牵引机构的长度或被新安装在牵引机构驱动器中并被张紧的牵引机构的长度)的比较得出目前所讨论的相关长度改变。

根据本公开，被计算地确定的牵引机构的长度改变ΔL还能被用于确定从动轮关于驱动轮的转角σi。例如通过改变或修改控制操作，根据本公开所述转角σi转而能被用于影响相关辅助设备，或者能被用于不同类型的反作用。

在另一个例子中，牵引机构的即时状态(例如，磨损诱导的长度改变)能被监测和/或牵引机构上的开裂能被探测到。为了监测所述的即时状态，牵引机构的振动行为被计量地探测，被计量地探测到的牵引机构的振动行为利用评价装置以一种做出关于牵引机构状态的结论的方式被评价。

根据本发明的用于监测牵引机构驱动器的方法利用了驱动曲轴和受驱辅助设备(例如受驱配气机构)都是动态振动系统的情况。

曲轴与联接的发动机部件一起形成了振动系统。这里，曲轴被激励从而以随时间改变的扭力的方式执行扭转振动，扭力通过在独立曲柄销上铰接的连杆被引入曲轴。曲轴的扭转振动以不利的方式被传递给牵引机构和牵引机构驱动器以及因此也传递给辅助设备(例如具有关联凸轮轴的配气机构)，凸轮轴本身也呈现一种振动系统。因此当凸轮沿着与气门弹簧的预应力相反的气门打开位置方向驱动气门时，旋转的凸轮轴被加载一个与其转动方向相反的扭矩，因此，在关闭操作期间，当气门沿气门关闭位置的方向被气门弹簧压迫时，凸轮轴通过凸轮被加载一个额外的沿凸轮轴旋转方向的扭矩。凸轮轴的扭转振动转而影响曲轴或曲轴扭转振动。

根据本发明的用于监测牵引机构驱动器的方法然后利用了牵引机构本身同样是一种振动系统或是一种在内燃发动机操作期间发生振动且被激励以实现不同振动的系统的情况。

根据本发明，这里额外地利用了牵引机构的振动行为并且是以一种依赖于牵引机构状态的特定方式。具体地，根据本发明的方法源于发现牵引机构中的磨损诱导的长度改变或牵引机构的缺陷对振动行为有影响并由此产生了能被计量地探测到的振动行为的改变。

被计量地探测到的牵引机构的振动行为利用评价装置以根据振动行为(对牵引机构的状态做出的结论)的方式被评价。

内燃发动机的发动机控制器能作为评价装置。被计量地探测到的牵引机构的振动行为被用作输入信号，且牵引机构的状态作为输出信号。表格、特征图、查询表和/或在测试平台上经验地生成的类似物能被存储在评价装置中，所述表格、图和类似物将牵引机构的特定状态，例如即时长度、长度改变、磨损、剩余工作寿命等指定给牵引机构的被定义的振动行为。

牵引机构的实际长度与牵引机构的设定长度(例如新的牵引机构或者被新安装在牵引机构驱动器中并被张紧的牵引机构)的比较产生目前所讨论的相关长度改变。牵引机构的长度改变ΔL能被进一步使用。

在个别情况下，基于牵引机构的磨损诱导的长度改变ΔL能做出关于从动轮相对于驱动轮的转角σi的结论。所述转角σi转而能被用于影响相关辅助设备。牵引机构驱动器的运动学是已知的，尤其是直径和轮关于彼此的布置。

应当明白，提供以上概述是为以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念。这并不意味着指明了所要求保护主题的关键或必要特征，所要求保护主题的范围由随附的权利要求唯一限定。另外，所要求保护的主题不限于解决以上或者在本发明任何部分中的所指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示意性地示出了内燃发动机的第一实施例的牵引机构驱动器。

图2示出了牵引机构的长度改变ΔL和图1中所示的牵引机构驱动器的在一定程度上依赖于张紧装置的直线位移的转角σ2和σ3。

图3示意地示出了发动机的气缸。

图4是展示了用于操作发动机的方法的流程图。

具体实施方式

在发动机系统中，正时链条或齿形皮带对于发动机的操作而言非常重要，因为链条或皮带可以控制气门正时并关系到发动机的安静、燃料效率以及安全操作。但是，链条和皮带可能随时间变得伸长并从驱动系统上跳脱，导致发动机退化。典型地，链条或皮带伸长在发动机运行期间被探测到，因此维修间隔被保持得尽可能短，从而使得视觉检查可以被执行。这种频繁的维修间隔可能是高成本的且对于操作者而言是不方便的。

根据在本文中所公开的实施例，链条或皮带(在本文中被称为牵引机构)的长度可以根据被用于维持理想牵引机构张紧的张紧器的位置被自动地确定。在一个例子中，张紧辊可以包括测量张紧辊的位置并在阈值长度被达到后输出信号的传感器。另一种可能性是提供带开关的张紧辊，当开关被接触时发出信号(例如，当张紧器移动到与开关接触的位置时)。传感器的好处是除张紧器的位置以外，振荡频率也能被探测到。因此，关于发动机平滑度的描述将是可能的或者它也能指示磨损或疲劳增大的在正时链条或正时皮带上被探测到的材料改变。

方法的实施例被提供，其中可移动张紧装置相对于牵引机构驱动器的位置以非接触的方式被确定。张紧装置即时位置的非接触确定消除了打断正在循环(circulating)的牵引机构驱动器的运行的风险。

所述方法的实施例是有利的，其中可移动张紧装置相对于牵引机构驱动器的位置利用电磁传感器被确定。这种类型的电磁传感器能包括磁铁和线圈，通过线圈和磁铁相对于彼此的移动或布置而产生信号，该信号允许可移动张紧装置的位置被确定。该位置在二维的x-y坐标系中能以值对(x，y)的方式被指定和清晰地固定。

所述方法的实施例是有利的，其中第二从动轮的转角σ₂利用张紧装置的位置(其利用测量技术被确定)和被计算地确定的长度改变ΔL被计算地确定，所述转角σ₂对应(fixing)一个长度改变并规定了在牵引机构驱动器停止时第二从动轮已经关于第一驱动轮旋转的角度，同时牵引机构已经发生长度改变ΔL。

为了监测包含被布置在进一步的辅助设备的轴上的第三从动轮的牵引机构驱动器，方法变型被提供，其中第三从动轮的转角σ₃利用张紧装置的位置和被计算地确定的长度改变ΔL被计算地确定，所述转角σ₃对应一个长度改变并规定在牵引机构驱动器停止时第三从动轮关于第一驱动轮已经旋转的角度，同时牵引机构已经发生长度改变ΔL。

为了监测包含被布置在进一步的辅助设备的轴上的第四从动轮的牵引机构驱动器，方法变型被提供，其中第四从动轮的转角σ₄利用张紧装置的位置和被计算地确定的长度改变ΔL被计算地确定，所述转角σ₄对应一个长度改变并规定了在牵引机构驱动器停止时第四从动轮关于第一驱动轮已经旋转的角度，同时牵引机构已经发生长度改变ΔL。

所述方法的实施例被提供，其中喷射泵被用作在其轴上布置了从动轮的辅助设备或者进一步的辅助设备。

所述方法的实施例被提供，其中喷射泵被用作在它的轴上布置了从动轮的辅助设备或者进一步的辅助设备，并且被计算地确定的从动轮的转角σ_i被使用以便控制喷射泵。

在本文语境下，所述方法的实施例被提供，其中被计算地确定的从动轮的转角σ_i被使用，以便适应喷射泵所执行的喷射的喷射开始和/或喷射持续时间。

所述方法的实施例被提供，其中包含其上被布置了从动轮的至少一个凸轮轴的配气机构被用作辅助设备或进一步的辅助设备。

关于根据本发明的方法已经被陈述的内容也应用于根据本发明的内燃发动机，为此，在这方面大致地参考在前文中关于根据本发明的方法所做出的评述。之前描述的不同方法变型可以使用局部不同的内燃发动机。

所述内燃发动机的实施例被提供，其中张紧装置是线性可移动张紧装置。内燃发动机的实施例还能被提供，其中张紧装置是能在圆弧上移动的张紧装置。这里，内燃发动机的实施例被提供，其中张紧装置包括可旋转安装的杠杆，所述杠杆能接收张紧装置(例如，张紧装置被可旋转安装的杠杆接收，其中张紧装置是沿圆弧可移动的)。

内燃发动机的实施例被提供，其中张紧装置是可旋转安装的辊子。辊子和牵引机构之间的相对速度在牵引机构驱动器循环时理想地为零。

内燃发动机的实施例还能被提供，其中张紧装置是杆状结构的张紧元件。

内燃发动机的实施例在原理上被提供，其中张紧装置还作为牵引机构的引导装置。那么这种张紧装置具有两种功能：它引导牵引机构并且同时对牵引机构加载一个横向力。最后，张紧装置能够是模块化构造，也就是说包括独立的引导装置，但也能是单件构造。

内燃发动机的实施例被提供，其中牵引机构是链条。内燃发动机的实施例还能被提供，其中牵引机构是皮带，尤其是齿形皮带。内燃发动机的实施例被提供，其中牵引机构是强制锁定牵引机构。强制锁定牵引机构比如链条或齿形皮带确保牵引机构驱动器的无滑移操作；不同于，例如，常规V形皮带以非主动方式通过摩擦传递扭矩。

所述类型的内燃发动机被用作汽车驱动器。在本发明的语境下，术语内燃发动机包括柴油发动机和奥托发动机，以及采用混合燃烧过程的混合内燃发动机，以及混合驱动器除了内燃发动机之外还包括能被驱动连接到内燃发动机并从内燃发动机接收功率或者作为可切换辅助驱动器额外输出功率的电机。

图1图形地示出了内燃发动机的实施例的牵引机构驱动器10，确切地讲，其带有在两种不同长度L_AS’、L_AS下的牵引机构10a。

除了牵引机构10a，牵引机构驱动器10包括被布置在曲轴上的第一驱动轮1，以及两个进一步的轮2、3，即被布置在喷射泵的轴上的第二从动轮2和被布置在配气机构的凸轮轴上的第三从动轮3。

牵引机构10a围绕第一驱动轮1和两个从动轮2、3被引导并被张紧装置张紧，也就是说被保持张紧。在本发明中，张紧装置具有作为可移动张紧装置5的可旋转张紧辊5a。张紧辊5a能被线性地移位，所以是可移动的，并且为了张紧，以张紧辊5a接合牵引机构10a且沿其纵轴线对牵引机构10a加载张力的方式由弹簧加载作用力。

可移动张紧辊5a相对于牵引机构驱动器10的位置利用测量技术(未示出)被确定。利用通过利用测量技术所确定的张紧辊5a的位置，牵引机构10a的实际长度L_AS’和关于可预定的设定长度L_AS的长度改变ΔL能被计算地确定。

传感器7(在本发明中是加速度传感器)被提供用于计量地探测牵引机构10a的振动行为，该传感器7被布置并紧固在张紧辊5a上，且间接地探测牵引机构10a的振动行为。

评价装置6利用被计量确定的牵引机构10a的振动行为评价牵引机构10a的状态。

关于振动行为的确定，方法的实施例被提供，其中通过被计量地探测到的牵引机构的振动频率，牵引机构的振动行为被计量地探测。方法的实施例被提供，其中通过被计量地探测到的牵引机构的振幅，牵引机构的振动行为被计量地探测。

方法的实施例被提供，其中通过被计量地探测到的牵引机构的振动频率和被计量地探测到的牵引机构的振幅，牵引机构的振动行为被计量地探测。

方法的实施例被提供，其中牵引机构的振动行为通过加速度传感器被计量地探测。加速度传感器优选地被紧固到张紧装置，张紧装置作为传感器或振动传导器。则牵引机构的振动行为被间接地探测，即通过张紧装置。

方法的实施例被提供，其中牵引机构的退化能利用评价装置被探测。在该语境下，方法的实施例被提供，其中牵引机构上的开裂能通过评价装置被探测。在开裂的牵引机构的情况下，振动行为不再能够被探测到。

方法的实施例被提供，其中牵引机构的实际长度LAS’利用评价装置被确定，并且关于可预定的设定长度LAS的长度改变ΔL通过使用实际长度LAS’被计算地确定。

第二从动轮的转角σ2能利用长度改变ΔL和关于牵引机构驱动器的运动学的知识被计算地确定，所述转角σ2对应于一个长度改变并规定了在牵引机构驱动器停止时第二从动轮关于第一驱动轮已经转过的角度，同时牵引机构已经发生长度改变ΔL。

被定义的长度改变也能被评价为一种即将发生的牵引机构的开裂或断裂的指示；开裂或断裂所导致的牵引机构的退化将尽量被避免。

如果牵引机构驱动器包括被布置在进一步的辅助设备的轴上的第三从动轮，第三从动轮的转角σ3能利用长度改变ΔL和关于牵引机构驱动器的运动学知识被计算地确定，所述转角σ3对应于一个长度改变并规定了在牵引机构驱动器停止时第三从动轮关于第一驱动轮已经转过的角度，同时牵引机构已经发生长度改变ΔL。

一种内燃发动机，比如之前所描述的内燃发动机，可以包括用于计量地探测牵引机构的振动行为的至少一个传感器，并且评价装置被提供用于通过利用被计量地探测到的牵引机构的振动行为评价牵引机构的状态。

关于根据本发明的用于探测振动行为的方法已经被叙述的内容也适用于根据本发明的内燃发动机，所以，在这点上大致地参考在前文中关于根据本发明的方法所做出的评述。

内燃发动机的实施例被提供，其中至少一个用于计量地探测牵引机构的振动行为的传感器是加速度传感器。内燃发动机的实施例被提供，其中至少一个用于计量地探测牵引机构的振动行为的传感器被布置并紧固到张紧装置。

在具有发动机控制器的内燃发动机中，实施例被提供，其中发动机控制器作为一种通过利用作为输入的被计量探测的牵引机构的振动行为提供关于牵引机构状态的输出信号的评价装置。

在下文中，计算牵引机构的长度改变ΔL和转角σ₂和σ₃的公式被具体说明。所用到的符号与图1中指明的标记相关。

牵引机构10a的长度L_AS和L_AS’根据单个运转长度T_i和圆弧B_i得出，所以牵引机构10a的长度改变ΔL也能得出。

L_AS＝T_1-2+T_2-3+T_3-S+T_S-1+B₁+B₂+B₃+B_s

L_AS′＝T_1-2+T_2-3+T_3-S′+T_S-1′+B_1′+B₂+B_3′+B_S′

ΔL＝L_AS′-L_AS

转角σ₂、σ₃如下：

σ₂＝((B1’/2+T_1-2+B2/2)·kΔL)/r₂

σ₃＝((B1’/2+T_1-2+B2+T_2-3+B3’/2)·kΔL)/r₃

以下适用于运转长度T_i：

T_1-2＝Da_1-2·(cosβ_1-2)

T_2-3＝Da_2-3·(cosβ_2-3)

T_3-S＝Da_3-S·(cosβ_3-S)

T_S-1＝Da_S-1·(cosβ_S-1)

和圆弧B_i：

B₁＝α₁·r₁

B₂＝α₂·r₂

B₃＝α₃·r₃

B_s＝α_s·r_s

轮彼此之间的轴距D_a被如下计算：

${\mathrm{Da}}_{1-2}=\sqrt{{(x_1-x_2)}^2+{(y_1-y_2)}^2}$

${\mathrm{Da}}_{2-3}=\sqrt{{(x_2-x_3)}^2+{(y_2-y_3)}^2}$

${\mathrm{Da}}_{3-S}=\sqrt{{(x_3-xS)}^2+{(y_3-yS)}^2}$

${\mathrm{Da}}_{S-1}=\sqrt{{(xS-x_1)}^2+{(yS-y_1)}^2}$

包缠角α_i的公式：

α₁＝π-β_1-2-γ_1-2+β_S-1-γ_S-1

α₂＝γ_2-3+β_1-2+γ_1-2+/-β_2-3

α₃＝π-γ_2-3+β_3-S+γ_3-S+/-β_2-3

α_S＝β_S-1-γ_S-1+β_3-S+γ_3-S

以及其他角γ和β：

γ_1-2＝arctan((x2-x1)/(y2-y1))

γ_2-3＝arctan((x2-x3)/(y3-y2))

γ_3-S＝arctan((xS-x3)/(y3-ys))

γ_S-1＝arctan((x1-xS)/(yS-y1))

β_1-2＝arcsin((r2-r1)/Da_1-2)

β_2-3＝arcsin((r3-r2)/Da_2-3)

β_3-S＝arcsin((r3+rS)/Da_3-S)

β_S-1＝arcsin((rS+r1)/Da_S-1)

图2示出了牵引机构的长度改变ΔL和图1中所示的牵引机构驱动器在一定程度上依赖于张紧辊的线性移动的转角σ2、σ3。转角σ2和σ3也随长度改变ΔL的增加而增大。

现在参见图3，它示出了多缸发动机100的气缸之一的示意图，多缸发动机100可以被包含在汽车的推进系统中。牵引驱动器10可以被连接到发动机100的多种部件，如下面详细描述那样。发动机100可以至少部分地由包含控制器12的控制系统和经输入装置130来自车辆操作员132的输入控制。在这个例子中，输入装置130包括加速器踏板和产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机100的燃烧室30(也称为气缸30)可以包括燃烧室壁32，其中活塞36被定位在燃烧室壁32中。活塞36可以被连接到曲轴40，从而活塞的往复运动被转变成曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间变速器系统(未示出)被连接到汽车的至少一个驱动轮。另外，起动器马达可以通过飞轮(未示出)被连接到曲轴40，从而实现发动机100的起动操作。另外，曲轴40可以被连接到图1的牵引驱动器10的驱动轮1。

燃烧室30可以通过进气通道从进气歧管44接收进气空气，并可以通过排气歧管48将燃烧气体排放到排气通道68。进气歧管44和排气歧管48能有选择地分别通过进气门52和排气门54与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

在图3所描绘的例子中，进气门52和排气门54可以通过各自的凸轮致动系统51和53由凸轮致动控制。凸轮致动系统51和53每个均可以包括一个或多个凸轮并可以采用可被控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线切换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)、和/或可变气门升程(VVL)系统中的一种或多种。在图3所示的例子中，凸轮轴59可以控制进气门52和排气门54的打开和关闭。凸轮轴59可以被连接到图1的从动轮2、3之一。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在替代实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电子气门致动控制。例如，气缸30可以替代地包括通过电子气门致动被控制的进气门和通过包含CPS和/或VCT系统在内的凸轮致动被控制的排气门。

在一些实施例中，发动机100的每个气缸可以被配置有一个或多个燃料喷射器，用于给气缸提供燃料。作为一种非限制例子，气缸30被示出包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出被连接到气缸30，用于将燃料直接喷入气缸。通过这种方式，燃料喷射器66提供所谓燃料的直接喷射至燃烧室30中。还应当明白气缸30在燃烧循环中可以通过多次喷射接收燃料。在其他例子中，燃料喷射器被安装在例如燃烧室的侧面或者在燃烧室的顶部。燃料可以通过包含燃料箱和喷射泵69的燃料系统被输送到燃料喷射器66。喷射泵69可以被连接到图1的从动轮2、3之一。在凸轮轴和喷射泵都由发动机通过牵引驱动器驱动的例子中，凸轮轴可以被连接到从动轮2，喷射泵可以被连接到从动轮3。喷射泵可以包括致动泵活塞且由喷射泵的驱动轴驱动的凸轮环(泵的驱动轴可以由发动机通过牵引驱动器驱动)。喷射泵可以包括被配置以调节凸轮环从而提前或延迟燃料喷射正时的正时器活塞。在一些例子中，正时器活塞可以基于来自控制器的信号被控制。在其他例子中，燃料可以与通过电子驱动器从控制器12接收到的信号的脉冲宽度FPW成比例地被喷射。

在一个例子中，发动机100可以是一种通过压缩点火燃烧空气与柴油燃料的柴油发动机。在其他非限制实施例中，发动机100可以通过压缩点火和/或火花点火燃烧不同的燃料，包括汽油、生物柴油、或含酒精的混合燃料(例如，汽油和乙醇，或者汽油和甲醇)。因此，本文中所描述的实施例可以被用于任何合适的发动机，包括但不限于，柴油和汽油压缩点火发动机、火花点火发动机、直接喷射或进气道喷射发动机等等。

进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这种特殊例子中，通过被提供给节气门62包含的电动马达或致动器的信号(即一种通常被称为电子节气门控制(ETC)的构造)，节流板64的位置可以被控制器12改变。通过这种方式，节气门62可以被操作以改变被提供给燃烧室30等发动机气缸的进气空气。节流板64的位置可以以节气门位置信号TP的形式被提供给控制器12。进气通道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于给控制器12分别提供信号MAF和MAP。

另外，在已公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以通过EGR通道140从排气通道68引导所需的部分排气到进气歧管44。被提供的EGR的量可以由控制器12通过EGR阀142改变。通过将排气引到发动机100，例如燃烧可用氧气的量被减少，从而降低了燃烧火焰温度并减少了NOx的形成。如所述，EGR系统还包括被布置在EGR通道140内并可以提供压力、温度、和排气浓度中的一个或多个的指示的EGR传感器144。在一些条件下，EGR系统可以被用于调节在燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，从而提供一种在某些燃烧模式下控制点火正时的方法。另外，在一些条件下，一部分燃烧气体通过控制排气门正时(比如通过控制可变气门正时机构)可以被保留或捕集在燃烧室内。

排气系统128包括在排放控制系统70的上游被连接到排气歧管48的排气传感器126。排气传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，比如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC、或CO传感器。

排放控制系统70被示出沿着排气传感器126下游的排气通道68布置。排放控制系统70可以是一种选择性催化还原(SCR)系统、三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他的排放控制装置、或者它们的组合。排放控制系统70还可以包括排气传感器162。传感器162可以是用于提供排气成分(比如NOx、NH3等等)的浓度的指示的任何合适的传感器，并且可以是EGO或微粒物质(PM)传感器。在一些实施例中，传感器162可以被定位在DPF 72(如图1所示)的下游，而在其他实施例中，传感器162可以被定位在DPF 72的上游(图1中未示出)。另外，应当明白多于一个传感器162可以被设置在任何合适的位置。

控制器12在图3中被示出为微型计算机，包括微处理器单元(CUP)102、输入/输出端口(I/O)104、在所述特定例子中以只读存储器芯片(ROM)106的形式被示出的可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110、以及数据总线。图1的评价装置6可以被并入控制器12、可以与控制器12通信、或者可以是控制器12的一种非限制例子。控制器12可以与被连接到发动机100的传感器通信，且因此从传感器接收多种信号，除了之前所讨论的那些信号之外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自被连接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自被连接到曲轴40的霍尔效应(或其他类型)传感器118的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP；来自排气传感器126和162的排气成分浓度。发动机转速信号RPM，可以由控制器12通过信号PIP产生。注意到，以上传感器的各种组合可以被采用，比如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在化学计量操作期间，所述传感器能给出发动机扭矩的指示。另外，所述传感器和发动机转速能提供被进入气缸内的进气(包括空气)的估算。在一个例子中，传感器118(其也被用作发动机转速传感器)在曲轴每转产生预定数量的等间距脉冲。

存储介质只读存储器106能被代表可由处理器102执行的指令的非暂态计算机可读数据编程，从而执行下述程序和被预期的但没有具体列出的其他变型。示例程序在本文中参考图4被描述。

如之前所述，图3只示出了多缸发动机的一个气缸，且每个气缸可以类似地包括自己的一组进气/排气门、燃料喷射器等等。

转向图4，用于操作发动机的方法400被提出。执行方法400的指令可以基于被存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器所接收到的信号由控制器执行，所述传感器比如之前参考图1和图3所描述的传感器。控制器可以使用发动机系统的发动机致动器根据下面所描述的方法来调节发动机操作。方法400可以被执行以基于牵引机构10a的长度和/或基于张紧装置5的振动行为来控制发动机100的操作。

在402处，方法400包括确定操作参数。被确定的操作参数可以包括但不限于发动机转速、发动机载荷、当前或之前确定的张紧装置位置、等等。在404处，方法400确定发动机是否在旋转。如果发动机在旋转，方法400前进到406以基于来自被配置以测量张紧装置的振动的传感器(比如加速度传感器)的反馈确定张紧装置(比如图1的装置5)的振动行为。在408处，方法400确定振动行为是否指示牵引机构的退化。当振动不同于新的未退化的牵引机构的预期振动时，振动行为可以是牵引机构退化的指示。在一个例子中，加速度传感器可以输出信号和幅度和/或信号的相位可以被分析以确定张紧装置的振动行为是否指示牵引机构退化。在示例中，来自加速度传感器的信号可以被转换成频域，并且选定频率分量的大小可以与阈值进行比较，从而确定张紧装置的振动行为是否指示牵引机构退化。

如果振动行为指示退化，方法400前进到410以给操作者输出一个通知，比如给操作者输出一个显示牵引机构退化的显示元素，从而促使操作者寻求维护牵引机构和/或设置诊断代码。方法400然后返回。如果振动行为没有指示退化，方法400返回404并重新评估发动机是否仍在旋转和/或继续监测张紧装置的振动行为。在一些例子中，振动行为可以被用于确定发动机的振动，并且多种操作参数可以响应于发动机振动被调节，例如阻尼器可以被调节以减少发动机振动。

返回到404，如果确定发动机没有在旋转，方法400前进到412以确定张紧装置的位置。如上所述，传感器，比如电磁传感器、线性可变位移换能器、或其他传感器可以确定张紧装置相对于牵引驱动器的其他部件(例如驱动轮)的轴向/横向位置。在一些例子中，被用于确定张紧装置位置的传感器可以是被用于确定张紧装置的振动行为的相同传感器。在414处，方法400根据张紧装置的位置确定牵引驱动器的牵引机构的长度(例如，牵引驱动器的皮带或链条的长度)，如之前关于图1所述。在416处，每个从动轮的转角根据牵引机构的长度被确定，如之前关于图1所述。每个从动轮的转角可以是相对于驱动轮的参照角度的角度，因此反映了由于牵引机构的伸长所导致的每个从动轮相对于驱动轮的相移。

在418处，方法400包括根据各转角调节燃料喷射正时和气门正时中的一个或多个。在一个例子中，喷射泵可以被第一从动轮驱动，因此燃料喷射正时可以根据第一从动轮的转角被调节。凸轮轴可由第二从动轮驱动，因此气门正时可以根据第二从动轮的转角被调节。为了调节喷射正时，喷射泵的正时活塞可以通过控制喷射泵的线圈的PWM被调节，从而提前或推迟燃料喷射正时。通过这种方式，即使牵引机构的长度增加且因此喷射泵的旋转相位相对于驱动轮(以及发动机)移动，所需的燃料喷射正时可以被保持。为了调节气门正时，VVT或CPS机构可被调节，从而调节进气和/或排气门的关闭和/或打开正时，从而保持所需的相对于曲轴旋转的气门正时。

在420处，方法400确定牵引机构的长度是否大于阈值长度。阈值长度可以是补偿机构在该长度下可能不足以维持理想发动机参数的长度，因为牵引机构长度增加。所以，如果该长度大于阈值，方法400前进到422以输出通知和/或存储诊断代码(例如，在控制器的存储器中)，从而促使操作者维修发动机和/或引导操作者替换牵引机构。通过这种方式，当牵引机构的长度增加时，燃料喷射正时和/或气门正时可以被调节以维持所需的正时，如果长度达到了一旦被超过发动机操作就可能退化的阈值，操作者能被促使更换牵引机构。方法400然后返回。

注意本文中所包含的示范控制和评估程序能与多种发动机和/或汽车系统配置一起使用。本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令被存储在非暂态存储器中，并可以由包含控制器的控制系统结合多种传感器、致动器、和其他发动机硬件执行。本文中所描述的程序可以代表任何数量的处理策略的一种或多种，比如事件驱动型、中断驱动型、多任务型、多线程型、等等。所以，被展示的多种动作、操作、和/或功能可以按所示顺序被执行、并行地执行、或在一些情况下被省略。同样，处理的顺序不是实现本文中所描述的示范实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于展示和描述而被提供。所示动作、操作和/或功能中的一种或多种可以根据所用的具体策略被重复地执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器内的代码，所述动作通过执行包括多种发动机硬件部件的系统中的指令结合电子控制器被执行。

应当明白，本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为大量的变型是可能的。例如，上述技术能被用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸、以及其他发动机类型。本发明的主题包括文中所公开的多种系统与配置以及其他特征、功能、和/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

随附的权利要求特别指出了被认为是新颖且非显而易见的某些组合与子组合。这些权利要求可以指“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这样的权利要求应当被理解为包含一个或多个此类元素的结合，既不要求也不排除两个或多个此类元素。被公开的特征、功能、元素、和/或特性的其他组合与子组合可以通过本权利要求的修改或在本申请或相关申请中提出新权利要求来要求保护。这些权利要求，无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等同、或不同，都被认为包括在本发明的主题内。

Claims (19)

1.一种用于监测驱动具有曲轴的内燃发动机的牵引机构的牵引机构驱动器的方法，该牵引机构驱动器包括被布置在所述曲轴上的第一驱动轮和被布置在辅助设备的轴上的第二从动轮，所述牵引机构围绕所述第一驱动轮和所述第二从动轮被引导，及可移动张紧装置，其以力加载的方式接合所述牵引机构并沿其纵轴线对所述牵引机构加载张力，所述方法包括：

利用测量技术确定所述可移动张紧装置相对于所述牵引机构驱动器的位置；

利用通过利用测量技术确定的所述张紧装置的位置计算地确定所述牵引机构的实际长度L_AS’；

利用被计算地确定的实际长度L_AS’计算地确定关于可预定的设定长度L_AS的长度改变ΔL；

根据所述长度改变调节一个或多个操作参数。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述可移动张紧装置相对于所述牵引机构驱动器的所述位置以无接触的方式被确定。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述可移动张紧装置相对于所述牵引机构驱动器的所述位置采用电磁传感器被确定。

4.如权利要求1所述的方法，其中利用所述张紧装置的所述位置和被计算地确定的长度改变ΔL计算地确定所述第二从动轮的转角σ₂，所述转角σ₂对应于一个长度改变并规定了在所述牵引机构驱动器停止时所述第二从动轮已经关于所述第一驱动轮转过的角度，同时所述牵引机构已经发生所述长度改变ΔL。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述牵引机构驱动器包括被布置在进一步的辅助设备的轴上的第三从动轮，并且其中利用所述张紧装置的所述位置和被计算地确定的长度改变ΔL计算地确定所述第三从动轮的转角σ3，所述转角σ3对应于一个长度改变并规定了在所述牵引机构驱动器停止时所述第三从动轮已经关于所述第一驱动轮转过的角度，同时所述牵引机构已经发生所述长度改变ΔL。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述牵引机构驱动器包括被布置在进一步的辅助设备的轴上的第四从动轮，其中利用所述张紧装置的所述位置和被计算地确定的长度改变ΔL计算地确定所述第四从动轮的转角σ4，所述转角σ4对应于一个长度改变并规定了在所述牵引机构驱动器停止时所述第四从动轮已经关于所述第一驱动轮转过的角度，同时所述牵引机构已经发生所述长度改变ΔL。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述辅助设备的所述轴包括喷射泵的轴，所述轴由所述第二从动轮驱动。

8.如权利要求7所述的方法，其中调节操作参数包括根据被计算地确定的所述第二从动轮的转角σ₂调节所述喷射泵。

9.如权利要求8所述的方法，其中被计算地确定的所述第二从动轮的转角σ₂被使用，以便适应由所述喷射泵所执行的喷射的喷射开始和/或喷射持续时间。

10.如权利要求5所述的方法，其中所述辅助设备的所述轴包括配气机构的轴，所述配气机构的轴包括至少一个凸轮轴，所述轴由所述第二从动轮驱动。

11.一种内燃发动机，包括：

曲轴；

用于驱动牵引机构的牵引机构驱动器，其包括被布置在所述曲轴上的第一驱动轮和被布置在辅助设备的轴上的第二从动轮，所述牵引机构围绕所述第一驱动轮和所述第二从动轮被引导，以及可移动张紧装置，其以力加载的方式接合所述牵引机构并沿其纵轴线对所述牵引机构加载张力；以及

用于通过利用测量技术确定所述可移动张紧装置的位置以及根据所述可移动张紧装置的所述位置调节操作参数的设备。

12.如权利要求11所述的内燃发动机，还包括用于计量地探测所述牵引机构的振动行为的至少一个传感器，并且其中所述设备利用被计量探测到的所述牵引机构的振动行为评估所述牵引机构的状态。

13.如权利要求12所述的内燃发动机，其中用于计量地探测所述牵引机构的所述振动行为的所述至少一个传感器是加速度传感器。

14.如权利要求12所述的内燃发动机，其中用于计量地探测所述牵引机构的所述振动行为的所述至少一个传感器被布置在所述张紧装置上并被紧固至所述张紧装置。

15.一种方法，包括：

根据与牵引机构接合的张紧装置的位置，确定所述牵引机构的长度；以及

根据所述牵引机构的所述长度调节燃料喷射泵，所述牵引机构将第一驱动轮的旋转移动传递给第二从动轮，所述第一驱动轮被连接到发动机的曲轴，所述第二从动轮被连接到所述燃料喷射泵。

16.如权利要求15所述的方法，其中调节所述燃料喷射泵包括调节所述燃料喷射泵的部件以维持燃料喷射正时在指定的曲轴角度下，即使所述牵引机构的所述长度发生改变。

17.如权利要求16所述的方法，其中调节所述燃料喷射泵的所述部件包括调节所述燃料喷射泵的凸轮。

18.如权利要求15所述的方法，其中根据所述牵引机构的所述长度调节所述燃料喷射泵包括根据所述长度确定所述第二从动轮相对于所述第一驱动轮的转角，且根据所述转角调节所述燃料喷射泵。

19.如权利要求15所述的方法，其中根据所述张紧装置的所述位置确定所述牵引机构的所述长度包括根据来自传感器的输出信号测量所述张紧装置的所述位置，且根据测量的位置确定所述长度。