CN109804147B - 用于起动内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于借助于压缩空气起动设备（2）起动内燃机（1）的方法，其中在第一起动次序中借助于压缩空气引起起动机（3）的接合、朝打开方向加载用于给气缸工作空间卸载的减压阀以及通过向所述起动机（3）加载脉动的压缩空气这种方式来开始所述内燃机（1）的开动，并且其中在第二起动次序中朝关闭方向加载所述减压阀以及向所述起动机（3）加载恒定的压缩空气。

Description

用于起动内燃机的方法

技术领域

本发明涉及一种用于借助于压缩空气起动设备起动内燃机的方法，其中在第一起动次序中借助于压缩空气引起所述起动机的接合并且在第二起动次序中向所述起动机加载压缩空气。

背景技术

内燃机要么借助于电操纵的起动器要么借助于压缩空气起动机来起动。压缩空气起动设备比如从DE 26 32 015 OS得到了公开。对于压缩空气起动设备来说，起动过程典型地由第一和第二起动次序组成。在所述第一起动次序中借助于压缩空气使所述起动机接合并且在所述第二起动次序中通过压缩空气将起动机置于旋转运动之中。如果所述内燃机已经达到比如350转/分钟的空转转速，那就结束所述第二起动次序。此后通过喷射燃料的方式来开始按燃烧马达方式的运行。对于用作船舶驱动装置的内燃机来说，气缸配备有用于给气缸工作空间卸载的减压阀。通过所述减压阀，在第二起动次序中将可能挤入的水从气缸空间运走。现在实际上出现以下问题，即：所述起动机必须施加巨大的始动力矩，以用于开始所述内燃机的开动。如果克服所述始动力矩，那么所述内燃机就短时间地以高的转速旋转。结合气缸空间中的残余水，这对于连杆来说是危急的。

发明内容

因此，本发明的任务是，提供一种得到改进的用于利用压缩空气设备起动内燃机的方法。

该任务通过一种方法得到解决，其中在第一起动次序中借助于压缩空气引起所述起动机的接合、朝打开方向加载用于给气缸工作空间卸载的减压阀以及通过向所述起动机加载脉动的压缩空气这种方式来开始所述内燃机的开动（Andrehen）。而后在第二起动次序中朝关闭方向加载所述减压阀以及向所述起动机加载恒定的压缩空气。

在此由设备调节器通过接合阀确定用于使所述起动机接合的压缩空气路径并且通过起动阀确定在第一起动次序中用于开动起动机并且在第二起动次序中用于转动起动机的压缩空气路径。产生脉动的压缩空气，方法是：在所述第一起动次序的期间根据目标马达转速通过PWM信号来操控所述起动阀。换句话说，通过所述PWM信号和脉动的压缩空气来连续地、平缓地开动所述起动机。因而避免了从停止的内燃机到旋转的内燃机的困难的转变。

补充地规定，将目标转速斜坡状地从第一目标转速数值提高到第二目标转速数值。如果探测到由目标转速相对于实际转速的转速-调节偏差处于公差带之内、比如10转/分钟，那就肯定地结束所述第一起动次序。

所述方法在总体上提供了高的过程可靠性并且作为额外的安全措施许可促进销售的理由。作为纯粹的软件解决方案，该软件解决方案差不多成本适中。此外，本发明能够没有问题地加装，因为所述功能仅仅使用已经存在的组件。

附图说明

在附图中示出了一种优选的实施例。其中：

图1示出了系统图解；

图2示出了程序流程图；并且

图3示出了所述程序流程图的截取部分。

具体实施方式

图1示出了具有压缩空气起动设备2的内燃机1的系统图解。所述压缩空气起动设备2包括用于提供压缩空气的压缩空气储存器10、接合阀5和起动阀6。所述接合阀5和起动阀6构造为2/2阀。作为替代方案也能够使用3/2阀。在图1中示出了所述接合阀5处于位置1中的情况，从而存在从所述压缩空气储存器10经过接合阀5到所述起动机3的连贯的压缩空气路径。在这个位置中所述起动机接合。所述起动阀6在位置零中示出，在所述位置零中从所述压缩空气储存器10到所述起动机的压缩空气路径被关闭，也就是说，所述起动机不转动。由设备调节器4确定整个设备的运行状态。操作者通过所述设备调节器4来预先给定其激活愿望/去除激活愿望或者其功率愿望。通过CAN总线，监控单元7（EMU）、接口单元8（EIM）和马达控制器9与所述设备调节器4相连接。所述监控单元7又确定接合阀5和起动阀6的转换状态。这典型地通过PWM信号来进行。所述监控单元7及接口单元8的功能结合图2进行了详细解释。所述马达控制器9控制并且调节内燃机1的状态。在按燃烧马达方式的运行中，这比如是轨压、喷射开始和喷射结束。在附图中，示出了具有附图标记Ein/Aus的输入及输出参量、比如在分级增压时用于能接通的废气涡轮增压器的开关信号。

在图2中示出了程序流程图。图2包括子图2A、2B和2C。在此，图2A示出了用于准备并且用于检查起动过程的程序块。图2B示出了第一起动次序的程序块并且图2C示出了第二起动次序的程序块。用附图标记EMU来表示所述监控单元7中的程序流程。用附图标记EIM来表示所述接口单元8中的流程。所述接口单元8（EIM）和所述监控单元7（EMU）通过CAN总线来进行交流。在CAN总线上所设置的或者所查询的信息以划虚线的箭头的形式描绘。在步骤S2A中空气压力传感器将其状态信号设置在所述CAN总线上，附图标记B。由所述CAN总线在所述接口单元8（EIM）的步骤S3中读入这种状态信号，附图标记B。

下面首先对所述监控单元（EMU）的程序过程进行描述。在S1A中确定所述减压阀的状态，即打开/关闭并且以数值的形式将其设置在所述CAN总线上，附图标记A。在S2A中确定所述压缩空气传感器的和压缩空气的状态并且以状态值的形式设置在所述CAN总线上，附图标记B。步骤S3A到S8A表示故障查询并且显示出所述监控单元的运行准备状态。首先在S3A中检查，是否识别出故障。在探测到故障时，查询结果S3A：是，则在S4A中显示出警报，并且将所述警报为了进一步处理而设置在所述CAN总线上，附图标记C。如果在S3A中确定无故障，则在S5A中给予功能释放，附图标记C，并且随后在S6A中查询所述接合阀（图1：5）的状态，在S7A中查询所述起动阀（图1：6）的状态并且在S8A中查询所述转速传感器的状态。随后而后返回分支到步骤S3A。所述步骤S9A到S11A表示在起动中断时的处理方式。在S9A中检查，是否由所述监控单元（EIM）将起动中断设置在所述CAN总线上，附图标记D。在开始起动中断时，而后在S10A中将所述起动阀去除激活并且在S11A中将所述接合阀去除激活，并且将这一点在CAN总线上显示出来以进行进一步的处理，附图标记E。

所述接口单元（EIM）的程序过程在S1中以对于起动模式的查询为开始。所述起动模式由操作者通过设备调节器来预先给定。相应地，要么选择借助于发电机进行的马达起动，步骤S2，要么选择借助于压缩空气设备进行的起动。在S3中查询起动闭锁。为此，在所述CAN总线上查询所述减压阀（附图标记A）、空气压力传感器（附图标记B）以及外部的停止信号的所设置的状态。所述停止信号由所述设备调节器设置在所述CAN总线上，附图标记F。此后在S4中查询所述起动闭锁的结果。如果设置了转换阻挡，那就在S9中中断起动并且在所述CAN总线上显示出来，附图标记D。如果不存在转换阻挡，那就在S5中分支到油润滑的子程序并且随后在S6中检查，油压pÖL是否大于极限值GW。在故障情况中，查询结果S6：否，在S7中设置用于操作者的警报并且分支到S8。对于正确的油润滑来说，查询结果S6：是，随后在S8中检查，所述监控单元（EMU）是否准备运行。为此在所述CAN总线上读出运行准备状态，附图标记C。如果在S8中确定，所述监控单元（EMU）准备运行，那就分支到图2B。对于否定的检查结果来说，也就是说所述监控单元（EMU）没有准备运行，则分支到S9，中断起动过程并且将这种状态设置在所述CAN总线上，附图标记D。

图2B示出了第一起动次序的程序块。下面首先对所述监控单元（EMU）的程序过程进行描述。在S12A中检查，实际转速nIST是否大于极限值GW。所述极限值在此相当于在开动的期间的最大允许的转速、比如20转/分钟。补充地查询所述监控单元（EIM）的状态，附图标记G。如果探测到太高的实际转速，查询结果S12A：是，那就分支到具有步骤S20A到S22A的程序块。如果所述实际转速nIST不大于所述极限值GW，查询结果S12A：否，那就在S13A中激活所述接合阀，由此向所述起动机加载压缩空气并且使其啮合。在S14A中经过与啮合的时间间隔相当的时间步长。在S15A中激活调节。这种调节的基本特征在图3中示出。在PI调节器11上存在着以下输入参量：用于对所述接合阀（图1：5）和所述起动阀（图1：6）进行操控的PWM频率fPWM、用于对所述接合阀和起动阀进行操控的最小的脉冲-间隔比PWM（最小）、最大的脉冲-间隔比PWM（最大）、两个转速-目标值nSL1和nSL2、所述转速的公差带、比例系数kp和积分系数ki。用于这些输入参量的典型的数值是：fPWM=8Hz，PWM（最小）=0%，PWM（最大）=20%，nSL1=2 1/min；nSL2=10 1/min并且公差带=10 1/min。补充地向所述PI调节器11输送实际转速nIST，其数值在所述CAN总线上可用，附图标记K（图2B）。作为替代方案，所述监控单元也能够动用自身的转速传感器。所述PI调节器11的输出参量是开动的状态和所述转速的目标实际偏差dn相对于第一极限值GW1和第二极限值GW2的情况。

现在继续在图2B的步骤S16A中对所述PI调节器的输出参量进行测评。如果在时间dt的期间所述转速-调节偏差dn处于所述公差带TB之内，查询结果S16A：是，则在S18A中将所述开动识别为“完整”并且将其以数据值的形式设置在所述CAN总线上，附图标记J。而如果在S16A中没有识别出稳定的转速-调节偏差，则在S17A中将时间步长t与极限值GW进行比较。如果所述时间步长t结束，查询结果S17A：是，那就在S20A中继续所述程序流程。而如果时间步长t还在运行，查询结果S17A：否，则返回分支到S15A。如果在S18A中所述开动被设置为“完整”，则在S19A中激活时间步长。在这个时间步长的期间检查，是否应该由第一起动次序来转换为第二起动次序（图2C），所述时间步长是否无结果地结束或者是否应该将所述状态设置到空转上。为此，在所述时间步长的期间在所述CAN总线上查询所述状态，附图标记L。对于无结果地结束的时间步长来说或者如果设置了空转这种状态，那就在S20A中将所述起动阀去除激活，在S21A中将所述接合阀去除激活并且在S22A中结束所述开动。

在S10中所述接口单元（EIM）在所述CAN总线上设置以下状态，附图标记G：无喷射、激活减压阀（也就是在打开位置中操纵减压阀）并且将状态变量CTS设置到“开动”。此后在S11中检查，所述开动是否运行。为此，在所述CAN总线上读入相应的数值，附图标记H。对于否定的检查结果来说，中断所述开动并且分支到S10。如果在S11中所述开动被识别为“激活”，查询结果S11：是，则在S12中相应地设置状态变量CTS并且在S13中检查，是否完整地进行了所述开动。在这种检查中查询所述监控单元（EMU）的状态，附图标记J。如果所述开动还没有完成，那就返回分支到S12。补充地进行故障查询，所述故障查询能够引起起动中断。如果所述开动结束，查询结果S13：是，则在S14中进行判断，是否应该进行按照图2C的第二起动次序或者是否应该在S15中将运行变量CTS设置到“空转”。如果应该结束所述开动，则在S15中将所述状态变量CTS设置到空转并且补充地设置在所述CAN总线上，附图标记L。此后在S16中根据停止状态（nIST=0）对所述实际转速nIST进行检查。对于否定的检查结果来说，也就是说，所述内燃机已经在转动，则进行所述程序流程的中断，步骤S19和附图标记M。如果S16中的检查是肯定的，则在S17中朝关闭方向来操纵所述减压阀并且在S18中将所述开动设置为“结束”。

图2C示出了所述第二起动次序的程序块。首先对所述监控单元（EMU）的程序过程进行描述。在S23A中设置所述第二起动次序并且在所述CAN总线上设置为“状态”，附图标记N。此后在S24A中激活所述起动阀，其中将脉冲-间隔比设置到百分之百（PWM=100%）。由此现在向所述起动机加载满的压缩空气。在S25A中检查，所述实际转速nIST是否大于空转转速LL、比如LL=350 1/min。如果还不是这种情况，查询结果S25A：否，那就在S26A中设置时间步长t、比如t=20s。如果这个时间步长还没有结束，则返回分支到S25A。否则用S27A来继续所述程序流程。如果在S25A中发现，所述实际转速大于空转转速LL，则在S27A中将所述起动阀去除激活，在S28A中将所述接合阀去除激活并且在S29A中将所述第二起动次序设置为“完整”，附图标记O。而后在S30A中结束这个程序流程。

在S20中，所述接口单元（EIM）将所述减压阀去除激活，也就是说，朝关闭方向操纵所述减压阀。在S21中将所述状态变量CTS设置到状态“起动”。此后在S22中检查，所述第二起动次序是否运行。为此，考虑到所述CAN总线上的状态，附图标记N。如果还未设置起动过程，则返回分支到S21。如果在S22中识别出故障，则用S27来中断所述起动过程。如果在S22中发现起动过程运行，则在S23中将所述状态变量CTS设置到“起动”并且在S24中将所述起动过程设置为“完成”。在S24中补充地对所述CAN总线上的状态一同加以考虑，附图标记O。随后在S25中将所述状态设置到“空转”，用S26来结束所述起动过程并且转换为按燃烧马达方式的运行。

附图标记列表：

1 内燃机

2 压缩空气起动设备

3 起动机

4 设备调节器

5 接合阀

6 起动阀

7 监控单元（EMU）

8 接口单元（EIM）

9 马达控制器

10 压缩空气储存器

11 PI调节器。

Claims (5)

1.用于借助于压缩空气起动设备（2）起动内燃机（1）的方法，其中在第一起动次序中借助于压缩空气引起起动机（3）的接合、朝打开方向加载用于给所述内燃机（1）的气缸工作空间卸载的减压阀以及通过向所述起动机（3）加载脉动的压缩空气这种方式来开始所述内燃机（1）的开动，并且其中在第二起动次序中朝关闭方向加载所述减压阀以及向所述起动机（3）加载恒定的压缩空气，其中，由设备调节器（4）通过接合阀（5）确定用于使所述起动机（3）接合的压缩空气路径，并且通过起动阀（6）确定在第一起动次序中用于开动所述起动机（3）并且在第二起动次序中用于转动所述起动机（3）的压缩空气路径，其中，在所述第一起动次序的期间根据目标马达转速（nSL）通过PWM信号来操控所述起动阀（6）。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，将目标马达转速（nSL）斜坡状地从第一目标转速数值（nSL1）提高到第二目标转速数值（nSL2）。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，由目标马达转速（nSL）相对于实际转速（nIST）计算转速-调节偏差（en）并且在确定转速-调节偏差（dn）处于公差带（TB）之内时结束所述第一起动次序。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，补充地检查所述转速-调节偏差（dn）处于所述公差带（TB）之内的持续时间。

5.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第二起动次序的期间将所述实际转速（nIST）与空转数值（LL）进行比较，随着超过所述空转数值（nIST>LL）结束所述第二起动次序并且转换为按燃烧马达方式的运行。

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