CN1085295C - 内燃机燃料计量系统流量限幅器的监视方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及内燃机燃料计量系统的流量限幅器的监视方法和装置。当喷入的燃料量超过预定极限值时，流量限幅器便抑制燃料存储罐、喷射器和内燃机之间的燃料流。在某些特定的运行状态中，为了监视流量限幅器，喷射器是这样进行控制的，即：喷入的燃料量超过预定的极限值。根据内燃机的反作用来检验流量限幅器是否限制了燃料流。

Description

内燃机燃料计量系统流量限幅器的监视方法和装置
本发明涉及内燃机燃料计量系统的限幅器的监视方法和装置。
在没有提前公开的DE-OS 196 05 427中公知的内燃机的燃料计量系统中，燃料可从一个存贮罐用喷射器喷入内燃机的各个燃烧室中。布置在燃料存贮罐和相应燃烧室之间的流量限幅器在燃料流超过一定极限值时抑制燃料流。但这种装置没有考虑流量限幅器的监视。
由于树脂化、赃污或由于外部的损坏均可造成流量限幅器的功能故障。如果没有找出相应的故障，则在紧急情况下会导致喷入燃料量过高，这又会引起内燃机过负荷并可使之毁坏。
识别流量限幅器的缺陷并非易事，因为一般只有在系统发生故障的情况下流量限幅器才起作用，而在正常运行中，它一般是不起作用的。
本发明的任务是，使燃料计量系统的流量限幅器的功能监视尽可能简单化。
上述任务的技术解决方案在于，这种监视内燃机燃料计量系统的流量限幅器的方法，其中，当喷入的燃料量超过某一预定的极限值时，流量限幅器抑制燃料存贮罐、喷射器和/或内燃机之间的燃料流；其中，在空转中进行检验，为了检验流量限幅器对喷射器这样进行控制，即：喷射器一次喷入的燃料量超过预定的极限值，并根据内燃机的反作用来检验流量限幅器是否限制燃料流。
本发明的优点是，能够简单和可靠识别燃料计量系统流量限幅器的缺陷。
下面结合附图所示的结构型式来说明本发明。
图1表示本发明装置的方框图；
图2表示说明本发明过程的流程框图；
图3表示各种信号与时间t的关系；
图4表示本发明另一种结构型式的流程框图。
下面以自燃式内燃机为例来说明本发明装置，这种内燃机的燃料计量用电磁阀控制。图1所示的结构型式涉及一种所谓的蓄压式燃油系统，但本发明不限于这种系统。
图中用100表示的内燃机通过一根进气管105输入新鲜空气并通过一根排气管110排出废气。
图中所示的内燃机是一种四缸内燃机，内燃机的每个气缸都配制一个喷射器120、121、122和123。燃料通过电磁阀130、131、132和133供给喷射器。燃料从一个所谓的油路135通过喷射器120、121、122和123到达内燃机100的气缸中。
在油路135和喷射器120至123之间分别布置一个流量限幅器180、181、182和183。喷射器和流量限幅器最好构成一个结构单元。流量限幅器也可分别布置在电磁阀和油路之间或电磁阀和相应的喷射器之间。
流量限幅器是这样设计的，即：在一定的时间内，当油路135和喷射器之间的连接管路通过的燃料量超过预定的燃料量时，流量限幅器便中断这条连接管路。这个预定的燃料量选定为大于无故障运行时出现的最大燃料量。所以它大于满负荷燃料量或起动燃料量。此外，这个预定的燃料量选定为小于内燃机损坏时的燃料量。
油路135中的燃料由高压泵145升到一个可调节的压力。高压泵145通过一个电磁阀150与输油泵155连接。输油泵155与储油罐160连接。
电磁阀150包括一个线圈152。电磁阀130、131、132和133包括线圈140、141、142和143，它们可用一个末级175通电。末级175最好布置在相应控制线圈152的控制器170中。
此外，设置了一个传感器177探测油路135中的压力并向控制器170发送一个相应的信号。
故障识别器176处理各种信号，并在故障情况下向末级175和电磁阀152发出一个相应的信号。
控制器170通过两个开关与电源电压Ubat连接。第一个开关190通过端子15(kl15)连接电源电压Ubat与控制器170，第二个开关192通过端子30(kl30)连接电源电压Ubat和控制器170。
开关190是内燃机起动时由司机操作的点火开关，在内燃机运行时这个开关处于它的关合位置。
开关190和控制器170之间的连接点也叫做端子15，它通过继电器194的线圈附加接地。
在内燃机运行时，开关190关合，继电器194通电，开关192也关合。在内燃机停机时，开关190断开，于是切断通过继电器194的电流。继电器194设计成在一定的等候时间还能将开关192保持在它的关合状态。这样，控制器170在一定的时间内还有电压。这个时间一般叫做空转。在这个时间内一般完成各种试验程序。
这样的装置例如公知在DE-OS 38 02 770(US-A4 905 645)中。
这种装置的工作方式如下：输油泵155从贮油罐把燃料通过阀150输送到高压泵145，高压泵145在油路135中建立一个预定的压力。外源点燃式内燃机油路135内的压力值一般为30至100巴，自燃式内燃机的油路压力值则可达1000～2000巴。
相应的电磁阀130～133由线圈140～143通电控制。线圈的控制信号确定通过喷射器120～123的燃料的喷入开始和喷入结束。
如果在这种系统中发生故障，例如在控制单元170的范围、高压部分和/或喷射阀发生故障，则必须确保内燃机停止。
特别是在高压泵145直接由内燃机驱动的系统中，高压泵145在内燃机运转过程中不断继续输送燃料，不可能停止高压泵。所以必须通过别的措施确保高压部分的压力迅速降低和/或抑制燃料输入。
特别是当高压部分出现泄漏时和燃料通过一个有缺陷的喷射器以高的压力持续进入气缸时，尤其需要采取别的措施。在这种情况中必须抑制燃料输入。如果喷入的燃料量达到相应流量限幅器动作的值，则流量限幅器抑制燃料继续输入有缺陷的那个喷射器。如果在一定的时间内喷入的燃料量超过阈值，则流量限幅器最好中断燃料流。
如果故障监视系统175探测到一个故障，则故障监视系统175转换到紧急运行程序，这意味着阀门150处于它的关闭状态。这样就保证了泵115不再继续输送燃料。
作为其他的或另一种措施，电磁阀140、141、142和143可这样控制，即：这些电磁阀根据曲轴的一个角度位置释放燃料计量，在这个角度位置上，喷射对内燃机不产生转矩。特别是燃料计量在下死点的范围内释放时尤其有优点。这意味着燃料计量直接在内燃机排气阀打开之前进行。喷射器这样进行控制，即：计量一个这样的燃料量而且流量限幅器终止连接。
图2所示为流量限幅器的检验过程，在一定的时间间隔内在步骤200中将开关190的位置作为信号SN输入，然后在步骤205中将此信号SN与前面的开关位置SA进行比较。如果这两个开关位置相同，则在步骤210中将前面的开关位置改写成新的开关位置。然后在经过等候时间以后在步骤200中输入开关190的新位置。
如果应答器205识别出开关190的位置已经改变，即：开关190已经断开，则进行一条试验程序来检验流量限幅器。在第一步骤220中，喷射器这样进行控制，即：它计量一个使流量限幅器动作的燃料量。最好只在计量时增加燃料量，然后将燃料量重新减少到一般的值。
在下一步225中，探测内燃机的转数N。在步骤230中，计时器t增加。应答器235检验是否计时器的值大于时限tw。如果不是这种情况，则需重复步骤225和230。
如果应答器235识别出计时器t大于阈值tw，则应答器240接着进行检验，是否转数N小于转数阈值NS。如果是这种情况，则在步骤245中结束程序。如果应答器240识别出转数大于阈值NS，则在步骤250中识别故障，而且相应的故障存贮器工作，或将故障显示给司机。
另一种可能和/或对应答器240的补充是，可设置一个应答器260。应答器260检验转数N是否从探测以来已经下降。为此，在步骤220中读取转数值NA。应答器260检验现有转数N是否小于先前的转数NA。如果是这种情况，则程序在步骤265中结束。如果应答器240识别出现有的转数N大于先前的转数值NA，则在步骤250中识别故障，而且相应的故障存贮器工作，或将故障显示给司机。
应答器240和200识别流量限幅器是否动作，内燃机是否关掉和停机。
当在一个不产生转矩的角度范围内进行喷射时，则是特别有利的，这个角度范围直接位于相应气缸的下死点之前。
根据本发明，流量限幅器的功能可在内燃机停机后由司机进行检验。为此，喷射器单个和/或共同这样进行操作，即：喷射器释放一个导致流量限幅器中断燃料流和内燃机停机的燃料流。在喷射器操作和等候时间tw完毕后，转数下降和/或位于阈值以下，就识别出流量限幅器功能故障。
在另一种结构型式中检验单缸的转数是否与预定的平均值有偏差。图3表示转数N和开关190的位置S与时间t的关系。一直到时间点t1开关190都处于关合状态，转数增加一个例如相当于空转转数的NL值。到时间点t1，司机关掉开关190使内燃机停机。从这个时间点起，转数按预定的关系下降到零。
图3a表示流量限幅器在功能正确时转数的下降。在所示结构型式中，转数在时间过程中呈直线下降。
如果某个流量限幅器工作不正常，则由于相应气缸的燃烧使转数短时间增加。为了识别这种短时间的转数增加和识别有故障的流量限幅器，可按图4所示过程进行。
在相应图2所述空转中进行识别是否有一个流量限幅器工作不正确。在第一步骤400中，计数器L调到1。然后在步骤410中对第L个气缸的控制信号Al根据步骤220选定这样一个值AMAX使相应的流量限幅器动作。
在下一个步骤415中检测转数N。在步骤420中至少根据时间t预定转数的额定值NS。并在断开时考虑转数的预测变化。
随后应答器430检验在步骤415中测定的转数N是否与预测的转数NS有偏差。特别是检验测定的转数N是否大于预测的值NS。如果是这种情况，即转数与预测的值有偏差，则装置在步骤440中识别流量限幅器的故障。
如果不是这种情况，则进行将计数器L增加1的步骤450。随后应答器460检验是否所有流量限幅器都已检验，亦即是否全部气缸都增加了喷射量。如果应答器通过计数器L表示为一个大于气缸数ZZ的值识别出了这个问题，则在步骤470中结束程序。否则转向步骤410，并进行下一个气缸的检验。

Claims (5)

1、监视内燃机燃料计量系统的流量限幅器的方法，其中，当喷入的燃料量超过某一预定的极限值时，流量限幅器抑制燃料存贮罐、喷射器和/或内燃机之间的燃料流；其中，在空转中进行检验，为了检验流量限幅器对喷射器这样进行控制，即：喷射器一次喷入的燃料量超过预定的极限值，并根据内燃机的反作用来检验流量限幅器是否限制燃料流。
2、按权利要求1的方法，其特征是，为了进行检验，要算出内燃机的转数。
3、按权利要求1或2的方法，其特征是，当转数与预期值有偏差时，识别故障。
4、按权利要求1或2的方法，其特征是，当转数没有下降和/或大于阈值时，识别故障。
5、内燃机燃料计量系统流量限幅器的监视装置，其特征是，当喷入的燃料量超过预定极限值时，流量限幅器抑制燃料存贮罐、喷射器和/或内燃机之间的燃料流，在空转状态中，为了检验流量限幅器，采取这样控制喷射器的手段，即：喷射器一次喷入的燃料量超过预定极限值，并根据内燃机的反作用采取手段检验流量限幅器是否限制燃料流。
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