CN110431294A - 用于清洁内燃发动机的设施的改进 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于清洁包括内燃发动机和气体循环回路的机动化系统的设施，所述发动机包括配置用于接收待燃烧制品的多个入口和排气出口，所述气体循环回路包括布置在一起的多个管道和多个运动部件以向发动机的入口之一供给适当的气体混合物，所述清洁设施包括适于将清洁液喷射进发动机的入口之一的喷射设备，该设施的特征在于，还包括诊断装置和用于喷射设备的控制装置，所述诊断装置适于根据机动化系统的固有参数来确定机动化系统的污垢级别，和所述控制装置适于根据机动化系统的污垢级别向喷射设备提供清洁参数。

Description

用于清洁内燃发动机的设施的改进

技术领域和现有技术

本发明涉及一种用于清洁包括内燃发动机的机动化系统的设施，该设施是包括适于在运行时将清洁流体喷射到发动机的入口中的喷射设备的类型。本发明不仅特别地有助于诸如汽车、摩托车、船等机动车辆的维护，也用于诸如能源制造等的工业发动机的维护。

为了优化机动化系统的运行，目的通常是在运行时降低燃烧温度并且具有可用在发动机中的最佳空气/燃料化学计量比。降低的燃烧温度能够改进机动化系统的性能，特别是在柴油机动化系统的情况下，降低NOx的产生，特别是污染性氮氧化物化合物。

在1970年代开发的用于降低燃烧温度的一种技术包括将一些惰性废气重定向到发动机的燃料-空气混合物入口。具有可变流量的EGR(排气再循环)阀位于排气口和进气口之间的再循环回路上；阀的开度由车辆的计算机根据机动化系统的诸如排气的测量温度、发动机所需的功率等的参数来控制。氮氧化物的产生尤其取决于燃烧期间温度和氧气的存在，燃烧气体的引入基于两个参数(温度和氧气的比例)起作用。

尽管降低燃烧温度能够以较低成本降低NOx的产生并且增强机动化系统的性能，但是降低燃烧温度具有缺点。

降低发动机中的燃烧(由于氧含量降低，除了其他原因)，并因此产生更多未燃烧的碳氢化合物，并因此产生更多的颗粒和烟灰。这样显著的结果是污染气体入口回路、燃烧气体排放回路以及排气再循环回路。因此在进气歧管、涡轮压缩机和EGR调节阀中形成相当数量的固体碳残留物(也称为焦炭或炉甘石)，有时是使得能够发生发动机故障和其他消息的点。EGR调节阀也能够保持打开位置，结果是在满载时大量的排气与燃烧空气混合。在机动车辆的情况下，当车辆加速时，然后观察到黑烟云和功率损失。因此，低温燃烧会降低机动化系统的效率并且增加机动化系统产生的污染。

用于清洁机动化系统及其回路的已知技术包括在发动机运行时将诸如氢气和氧气的混合物的清洁流体喷射到入口回路中。氢气的氧化增强了产生水蒸气和二氧化碳气体的燃烧；在高温下，水蒸气和二氧化碳气体与炉甘石反应，并因此能够消除炉甘石。同一申请人的专利申请FR 15/02059描述了用于该技术实现的设施。

发明内容

本发明旨在改进用于清洁机动化系统的已知设施的效率；机动化系统包括内燃发动机和气体循环回路；发动机包括配置用于接收待燃烧制品的多个入口和排气出口；气体循环回路包括布置在一起的多个管道和多个移动部件以向发动机入口之一供给适当的气体混合物。

根据本发明的清洁设施是包括适于将清洁流体喷射到动机的入口之一的喷射设备的类型。

根据本发明的设施的特征在于，该设施还包括诊断装置和用于喷射设备的控制装置，所述诊断装置适于根据机动化系统的固有参数来确定机动化系统污垢级别的诊断装置，和所述控制装置适于根据机动化系统污垢级别来控制喷射设备。

因此，根据机动化系统的诸如例如发动机的几何形状、气缸的数量和直径等的固有参数，考虑机动化系统的污垢级别来调节流体的喷射，用于增加清洁的有效性。

优选地，诊断装置适于根据机动化系统的固有参数和所述机动化系统的使用条件来确定机动化系统的污垢级别，以进一步改进清洁的有效性。与机动化系统的使用条件相关联的参数将在后面详述。

在根据本发明的设施中，控制装置适于：

·根据机动化系统污垢级别来确定包括多个清洁循环的清洁程序的清洁参数，对于每个循环，所述清洁参数特别地包括所述清洁循环的持续时间和/或在所述清洁循环期间待喷射的流体量，并且

·将如此确定的清洁参数传送到喷射设备，用于执行与污垢级别相关的清洁程序。

清洁程序的参数因此非常适合于待处理的机动化系统，在适用的情况下还考虑机动化系统的常规状态，所述状态取决于已经对其进行的使用。

清洁程序的参数能够包括清洁循环数。对于每个清洁循环，这些参数还能够包括：

·喷射流体的温度和/或压力，和/或

·待喷射的流体的流量，和/或

·待喷射流体的成分，特别是氢气的比例，和/或

·清洁循环的持续时间。

对于堵塞最严重的机动化系统，清洁程序能够因此包括可能具有不同参数(例如不同的循环持续时间和/或待喷射流体的量的参数)的多个循环。待清洁的机动化系统的污垢级别的初始确定能够优化各种循环的参数。

最后，在根据本发明的设施中，控制装置还能够适于根据机动化系统的固有参数和机动化系统使用条件来确定机动化系统需要下一次清洁的使用持续时间。根据机动化系统，使用的持续时间能够通过运行的小时数或者行驶的公里数来限定。这使得在机动化系统的污垢导致性能损失和由机动化系统产生的污染增加之前，对机动化系统的未来预防性清洁进行编程。

附图说明

依照以下对根据用于清洁机动化系统的本发明的设施的示例的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他特征和优点将变得显而易见。这些示例是非限制性示例。将结合附图阅读该描述，其中：

图1是根据本发明的设施在其运行环境中的整体视图，和

图2是用于描述根据图1的设施的运行模式的示图。

具体实施方式

如前所述，根据本发明的设施是一种用于清洁包括具有内燃发动机和气体循环回路的机动化系统1的机动化系统的设施。

以已知的方式，发动机包括配置成接收待燃烧的制品的多个入口和废气出口；气体循环回路本身包括布置在一起的多个管道和多个运动部件以向发动机的入口之一供给适当的气体混合物。根据一个实施例，发动机包括适于接收包含特别是空气、燃料和可能一些排气的气体混合物的单个入口。根据另一个实施例，发动机包括至少两个入口，一个入口配置用于接收包含特别是空气和可能一些排气的气体混合物，另一个入口配置用于接收燃料(所谓的直接喷射发动机)。

运动部件特别地包括能够调节经由配置成接收气体的入口喷射进发动机中的气体混合物量的入口阀，一般地称为进气口。机动化系统的计算机控制机动化系统的运动部件的运动，尤其是根据机动化系统的预期性能控制入口阀的开度。随着时间的推移并且当使用发动机时，烟灰沉积物逐渐限制运动部件和用于将气体供给到发动机中的管道的可用部分的运动。

清洁设施包括适于将清洁流体喷射进发动机的入口之一的喷射设备。在一个实施例中，清洁流体是氢气和氧气的混合物，并且设施在为其制造其使用的清洁流体的意义上是完全自主的。为此，该设施在箱形结构2中包括水箱和从别处已知的用于通过电解水的过程产生氢气和氧气的装置。该设施还包括适于将清洁流体喷射到待清洁的发动机的入口之一中的流体喷射设备。如果发动机包括适于接收包含特别是空气和燃料的气体混合物的单个入口，则将清洁设施的喷射设备的出口在入口阀的上游侧连接到所述入口。如果发动机包括至少两个入口，则能够将清洁设施的喷射设备的出口连接到配置用于接收包含特别是空气的气体混合物的入口，或者连接到配置用于接收燃料的入口(所谓的直接喷射发动机)。

用户界面3(也已知作为人/机界面或H/M界面)使用户4能够调节设施、输入设施运行所需的参数(尤其是关于待清洁车辆的信息)、触发清洁程序、通知正在进行的清洁程序的进度等。用户界面特别地包括信息显示屏、用于向清洁设施传送信息的装置以及用于在给定时间选择在屏幕上显示的信息的装置。根据一个实施例，用户界面能够位于清洁设施的结构(盒子)上，并且选择装置由例如能够使光标在屏幕上移动的鼠标、覆盖显示屏的触敏层等组成。根据另一实施例，用户界面能够是诸如通过优选无线连接连接到结构的智能电话、触摸屏平板电脑或手提计算机的电子设备。

更具体地，在本发明的上下文中，该设施还包括用于诊断机动化系统的装置和用于控制喷射设备以实行适合于所获诊断的机动化系统的处理的装置。

从实际实现的角度来看，在所采用的示例中，诊断装置和控制装置由与程序存储器相关联的微处理器组成；微处理器和程序存储器能够安装在根据本发明的设施的结构(盒子)中或者在远程用户界面中。微处理器能够连接到控制待清洁的机动化系统的整体运行、特别是运动部件的运动的计算机。微处理器还连接到由该微处理器控制运行的喷射设备。微处理器还能够连接到多个机动化系统的技术特征数据库。该数据库存储在数据存储器、清洁设施、远程用户界面或者远程数据服务器5中。

程序存储器存储能够由微处理器执行的程序；所述程序包括适合于实现本发明的上下文中的诊断装置的技术功能和控制装置的功能的多行代码。

根据本发明的诊断装置适于根据机动化系统的固有参数来确定机动化系统的污垢级别。在所采用的示例中，诊断装置还考虑与所述机动化系统的使用条件有关的参数。

能够考虑以下机动化系统的固有参数和与所述机动化系统的使用条件有关的参数：

·发动机的固有参数，诸如发动机的几何形状、发动机排量、气缸数、气缸容积、燃料类型等，

·正常运行时准许进入气缸的空气流量、废气流量，

·与机动化系统相关联的去污染系统的固有参数(例如具有EGR阀和/或颗粒过滤器FAP的排气再循环回路)，

·涡轮压缩机的固有参数。

在触发诊断以及随后的清洁之前，机动化系统的固有参数能够由设施的用户提供。替代地，诊断装置可以访问机动化系统数据库，对于由唯一参考标识的每个机动化系统，所述机动化系统数据库存储由所述机动化系统的制造提供的所有参数。在这种情况下，用户只需在数据库中选择机动化系统的参考来将机动化系统的所有参数传送到诊断装置。

能够特别地考虑以下与机动化系统的使用条件有关的参数：

·机动化系统的使用持续时间，该持续时间例如由安装有机动化系统的车辆行驶的公里数、安装有机动化系统的工业机器的运行小时数等来限定，

·机动化系统的开始运行日期(或车辆开始循环的日期)，

·根据最常使用的机动化系统的正常状况确定的加权系数(例如对于在城镇、道路上、高速公路上、混合使用的车辆)，

·根据机动化系统使用的燃料类型确定的加权系数，

·根据添加到机动化系统燃料中的以限制燃料污垢级别等的任何添加剂确定的加权系数。

诸如加权系数的参数由用户提供。在读取与机动化系统相关联的仪表上显示的小时数或公里数之后，用户能够经由H/M界面提供诸如待清洁的机动化系统的使用持续时间的参数。替代地，通过耦接到与机动化系统相关联的小时或公里仪表、或者在车辆的情况下耦接到所述车辆的OBD(车载诊断)系统的数据传输设备能够将使用持续时间直接传输到诊断装置。

根据最常使用机动化系统的正常情况的加权系数，例如由将加权系数与代表机动化系统的可能使用状况的一组定性值中的每个定性值相关联的状态表来确定。在该组定性值中定性值的选择例如由用户经由用户界面手动施行。诊断装置然后根据所选定性值给出加权系数的值。

例如，对于诸如个人用车或小型多用途车的所谓“轻型”车辆，通过以下四个定性值组能够限定三种正常行驶状况：{城市，公路，高速公路，混合}。当车辆最常使用于城市环境时，选择“城市”值；这种使用的特征在于速度和发动机速度的的幅度变化非常频繁、快速和相当大，导致机动化系统的严重污垢。当车辆最常使用在公路上和任何大都市外时，选择“公路”值；这种使用的特征在于更稳定的速度和发动机速度，速度或发动机速度的变化不太频繁并且不太快，反映在机动化系统的适度污垢中。

当车辆最常使用在高速公路和任何大都市外时，选择“高速公路”值；这种使用的特征在于更稳定的速度和发动机速度以及更高的速度，反映在机动化系统的低污垢中。当车辆同时使用在任何大都市内或任何大都市外时，选择“混合”值。例如，状态表能够是如下：

·定性值高速公路公路混合城市

·与使用相关联的加权系数0.25 0.35 0.5 0.75

能够通过增加定性值的数量并且更精确地限定与每个定性值相关联的加权系数来改善与使用相关的加权系数。

喷射设备的控制装置适于根据机动化系统的污垢级别控制喷射设备。更确切地说，根据机动化系统的污垢级别，控制装置确定适合于机动化系统污垢级别的清洁程序，并且向清洁设备发送适当的控制信号以执行如此确定的清洁程序。

清洁程序包括特别地由清洁流体的喷射持续时间和/或待喷射流体量限定的至少一个清洁循环。可选地，清洁循环能够由补充参数指定，诸如喷射流体的温度和/或压力和/或待喷射流体的成分(氢气的比例等)。清洁程序还能够包括多个循环，并且每个清洁循环能够特征在于各循环彼此不同的清洁参数。

例如，对于具有大约50％至70％的污垢级别的适度污垢的车辆机动化系统，清洁程序可以包括单个循环，该单个循环具有大约为30分钟至4小时的循环持续时间、大约为250升/小时至1000升/小时的流体流量、是氢气和氧气的化学计量混合物的流体。

在另一个示例中，对于具有大约为70％至90％的污垢级别的污垢更严重的机动化系统，清洁程序可以包括具有随执行的循环而增加的循环持续时间和流体流量的多个循环。第一个循环将能够去除最近的并因此具有最低粘附力的烟灰沉积物，随后的循环将攻击对EGR阀壁、气缸等具有更大的粘附力的较旧的烟灰沉积物。

控制装置还能够可选地适于根据机动化系统的固有参数和使用条件确定需要下一次清洁的使用持续时间，以便进行预防性维护。这能够在确定在清洁程序之前、期间或之后的污垢级别之后施行。例如，信息能够显示在用户界面上。

术语表

1：车辆

2：清洁设施

3：人/机界面

4：用户

5：服务器

粗线箭头示出了参与执行根据本发明的方法的各种实体(车辆、清洁设施、用户、服务器)之间的数据流。

Claims (9)

1.一种用于清洁包括内燃发动机和气体循环回路的机动化系统的设施，所述发动机包括配置用于接收待燃烧制品的多个入口和排气出口，所述气体循环回路包括布置在一起的多个管道和多个运动部件以向发动机的入口之一供给用于燃烧的适当的气体混合物，所述清洁设施包括适于将清洁流体喷射到发动机的入口之一中的喷射设备，所述清洁设施的特征在于，还包括诊断装置和用于喷射设备的控制装置，所述诊断装置适于根据所述机动化系统的固有参数来确定所述机动化系统的污垢级别，和所述控制装置适于根据机动化系统的污垢级别向喷射设备提供清洁参数。

2.根据权利要求1所述的设施，其中，所述诊断装置适于根据所述机动化系统的固有参数和与所述机动化系统的使用条件有关的参数来确定所述机动化系统的污垢级别。

3.根据权利要求2所述的设施，其中，与机动化系统的使用条件有关的所述参数包括：

·机动化系统使用的持续时间和/或

·使用的小时数和/或

·行驶的公里数和/或

·行驶的距离。

4.根据权利要求2和3中任一项所述的设施，其中，与机动化系统的使用条件有关的所述参数包括由状态表确定的加权系数，该状态表将加权系数与代表所述机动化系统的可能使用状况的一组定性值的每个定性值相关联。

5.根据权利要求4所述的设施，其中，为了清洁车辆的机动化系统，代表车辆的可能使用状况的所有定性值限定如下：{城市，公路，高速公路，混合}。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设施，其中，所述控制装置适于：

·根据机动化系统污垢级别来确定包括多个清洁循环的清洁程序的清洁参数，对于每个循环，所述清洁参数特别地包括所述清洁循环的持续时间和/或在所述清洁循环期间喷射的流体量，并且

·将如此确定的清洁参数传送到喷射设备，用于执行与污垢级别相关联的清洁程序。

7.根据权利要求6所述的设施，其中，所述清洁参数包括清洁循环数。

8.根据权利要求6或7所述的设施，其中，对于每个清洁循环，所述清洁参数还包含：

·喷射流体的温度和/或压力，和/或

·待喷射流体的成分，特别是氢气的比例。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的设施，其中，所述控制装置还适于根据机动化系统的固有参数和使用条件来确定机动化系统的需要下一次清洁的使用持续时间。