CN1246913A - 内燃机环形传动皮带的监视方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了监视内燃机(1)环形传动皮带(6)的不希望的伸长,提出了轴(5)相对于曲轴(8)的相位关系来这样确定喷油的持续时间(TD korr),即使在轴(5,8)的相对传动的情况下也能喷射要求的额定油量。

Description

内燃机环形传动皮带的 监视方法和装置
本发明涉及权利要求1前序部分所述的内燃机环形传动皮带的一种监视方法和装置。
从DE 195 03 457 C1中已知一种这类方法。为了监视汽车发动机的控制链的磨损，提出了在曲轴侧的链轮上的以及在凸轮轴侧的链轮上无接触地接收有关这两个链轮的相对相位的信号，这个在内燃机运行时实际求出的实际相位与一个预定的额定值进行比较，并在出现误差时发出一个表示链的不容许伸长的信号。
用这种方法可及时发现关于链的均匀伸长和由于单个链节的损坏所引起的伸长的控制链的不容许的严重磨损。这样就能避免预先考虑的和可能是不必要的链子更换，更确切地说，只有在实际需要时才更换控制链。由于控制链伸长而可能对发动机运行产生的影响则没有叙述。
例如从DE 44 12 020 C2中已知一种与这种控制链的伸长无关的，对内燃机单个气缸中喷入的油量进行计算机控制的确定方法，喷入的油量通过一种对凸轮轴相对于它驱动的曲轴的相对相位的变化进行控制的装置来支配。
DE 44 40 656 A1描述了一种凸轮轴调节装置和可调节的凸轮轴的角度位置的测定方法，该方法是在发动机启动过程中测定预定的气缸点火顺序的第一点火的气缸，测定和计算凸轮轴的角度位置并将这些数据用于发动机配气进行存储或传输，以确定喷油调节参数和燃料调节参数。
本发明旨在提出一种上述那类方法以及一种装置来尽量避免由于内燃机环形传动皮带的伸长对发动机运行所引起的不利影响。
这个目的是通过权利要求1所述的一种方法来实现的，该方法的主要特征在于，以环形传动皮带没有伸长的状态为出发点，从内燃机配置的一台控制计算机的一种工作模块的特性曲线中求出燃料计量装置的数据值，这些数据值至少与一个采集的传感器信号有关。用特性曲线关系表示的这些数据值具有一个与内燃机交换气控制装置的给定关系。这样就导致燃料计量装置在内燃机特性曲线有关的一个工作点时根据数据值进行操作，从而给出额定油量。此外，在控制计算机的另一个功能模块中，根据相位信号确定这些数据值的一个校正值，并对这些数据值进行叠加，从而形成校正的值。校正是这样进行的，把传动皮带存在伸长和保持额定数据值时出现的并导致与需求的发动机运转的有偏差的假想的燃油量修正成对最佳的发动机运转设计的额定燃油量。
所以本发明的方法消除了由于环形传动皮带的伸长而在喷油和更换气控制之间的关系中引起的失配。
这个方法既适用于外源点火式又适用于自燃式的内燃机，并与环形传动皮带的种类无关。
这种方法用于自燃式、直接喷油的内燃机尤其是用于由一根凸轮轴来操作配置的泵-喷嘴元件和更换气控制装置的那种内燃机，是特别有利的。
在内燃机的全部气缸借助于环形传动皮带由一台共同的喷油泵操作时，亦即至少通过三个轮子运转时，这种方法也是特别适合的。
内燃机的环形传动皮带借助于权利要求1所述的一种方法的一种监视装置在权利要求5中说明。
本发明的有利优点在各项从属权利要求中说明。
例如数据值可按喷油开始和喷油持续时间的数值的形式计算。在保持喷油开始的数据值的情况下，只对喷油的持续时间求出校正值时，这个方法是特别容易实行的。
此外，在控制计算机中借助于一条计算程序来确定假想的油量，并借助于假想的油量与额定油量的比较算出的差量计算确定这个持续时间的校正值，这样做是特别有利的。所以这种方法的有利方式在于，只需根据现有的信号算出所需的校正值，无须花费相当多的时间从特性曲线族中读出校正的数据值。
本发明的其他优点和特征可从下面结合附图来详细说明的实施例中得知。其中：
图1原理系统图；
图2表示时间过程的原理曲线图。
内燃机1在一个气缸盖2中具有一根装有不同凸轮3、4的旋转支承的轴5，该轴通过一条环形传动皮带6由一根可旋转地支承在一个曲轴箱7中的曲轴8传动。
这里例如设计成皮带传动的环形传动皮带6，通过轴5、8配置的轮9、10运转。
曲轴8借助于连杆11与在气缸12中上下运动的活塞13连接。
在气缸12的上方构成一个燃烧室14，该燃烧室配置了作为提升阀设计的交换气控制装置15以及作为燃料计量装置16的一部分设计的燃料喷嘴17。
此外，燃油计量装置16具有一个泵18以及一个电磁阀19和一根油管20，该油管把由泵18输送的和压缩的燃油送到喷油嘴17。
轮9和10分别配置一个传感器30或31，以采集信号S9或S10，这些信号输入一台控制计算机32中，该控制计算机具有多个功能模块并在下面还要述及。在功能模块33中，借助于输入的多种参数例如信号S10、负荷信号L、温度信号T等等从特性曲线KF中确定数据值tS和tD。它们以数值tS的形式确定开始时刻，即确定用喷嘴17的实际喷油的开始，而数值tD则确定这个实际喷油的时间间隔，即持续时间。
在内燃机1运行中，数据值tS、tD与交换气控制装置15以及与燃料计量装置16具有一个特性曲线有关的给定关系，因为装有凸轮3或4的轴5通过环形传动皮带6刚性连接在曲轴8的皮带轮梯阶上，而该曲轴又通过它的旋转确定与活塞13及其运动有关的给定关系。
这个给定关系的时间顺序借助于图2详细说明。该图的上部区域表示行程H与时间t的关系，在该处还可注出凸轮3的转角。位于其下的范围中则画出了也可叫做输送凸轮的凸轮3的速度V与时间t的关系。从图中可看出，用顶点A、B和C标出的整个三角形输送曲线。此外，根据信号S10，从功能模块33的一定特性曲线范围中读出一对数据值tS和tD，并将其输入电磁阀19中。电磁阀19在时刻tS打开，于是喷油开始，其中喷出的油量通过持续时间tD确定。亦即在时刻tE喷油的结束是由时刻tS的开始以及持续时间tD来确定的。喷油量MKS通过曲线段A1、A2、B、C2、C1来确定的，亦即它相当于由这些曲线段确定的面积。
图2中的垂直线OT表示内燃机1在一定运行范围内活塞13的上死点的时刻。
在内燃机运行中，不断有信号S9和S10输入另一个功能模块34。在这个功能模块34中存储了两根轴5和8的相对相位PH1的给定值。在内燃机1的运行过程中，如果出现环形传动皮带7的不希望的伸长时，这两根轴5、8的相对位置便发生变化。这样就导致三角形A、B、C朝“迟的”方向移动，于是出现图2所示的沿曲线段A′、B′、C′的速度变化。
容易看出，由于这一移动使在一般未改变数据值tS和tD时出现油量MKS的不希望的变化。这个假想的油量MKS′由曲线段A1、A′2、B′、C′2和C1以内的面积来表示。由于不对称的曲线段，这个假想的面积来表示。由于不对称的曲线段，这个假想的油量MKS′小于预定的额定油量MKS，亦即存在失配。
为了避免这种失配，集成在功能模块34中的比较器不断对信号S9和S10进行比较，并在与给定值不同的情况下，向控制计算机32的另一个功能模块35发出一个相当于实际的相对相位PH1和校正信号KS。从功能模块33的特性曲线KF读出的数据值tS和tD输入这个功能模块35中。根据一对数据值tS、tD和已知的速度V与时间t的关系，借助该处存储的计算程序算出额定油量MKS。此外，根据校正信号KS在这个功能模块35中算出假想的油量MKS′，这个假想的油量是由于在保持tS和tD值情况下出现的不希望的伸长所引起的。通过MKS和MKS′的计算比较确定错误油量，并紧接着这样进行数据值tD与一个校正值叠加，以便这样产生一个喷油的校正持续时间tDkorr，即在保持喷油的情况下，错误油量在时刻tS被校正。
在本例中，顶点B朝方向移动到B′意味着假想的油量MKS′相对于要求的额定油量MKS减小，所以在保持数值tS的情况下，校正的持续时间tDkorr大于tD。由于喷油持续时间的加长，所以表示校正油量MKS的曲线段在喷油结束tEkorr用顶点C′2korr和tDkorr来表示。
当然，喷油的开始tS可不同于上述的实施例而变化，来代替数值tD，同样，也可进行tS和tD的校正组合。
为了便于理解而单独画出的功能单元即泵18、喷油嘴17、电磁阀19和油管20可统一在一个泵-喷嘴结构单元中。
如前所述，图2表示的活塞上死点OT和喷油凸轮之间的关系例如是对内燃机1的一定的工作点而言的。顶点B可在时间上位于活塞上死点OT附近或这个时间点后面，视特性曲线而定。这样出现的油量MKS在后一种情况中只由下降边B、C或B′、C′下面的面积来确定。

Claims (6)

1.内燃机(1)的环形传动皮带(6)的一种监视方法，该环形传动皮带至少通过两个轮(9、10)运转，为了采集信号(S9，S10)，每个轮分别配置了一个传感器(30，31)，从该信号中可求出轮(9、10)的相对相位，当真实的实际相位与一个额定值有偏差时，产生一个表示环形传动皮带(6)伸长的信号(KS)，其特征在于：
-内燃机(1)配置了一台控制计算机(32)，该计算机在一个功能模块(33)中从一组特性曲线(KF)算出与传感器信号(S10)有关的燃料计量装置(16)的数据值(tS、tD)，其中该数据值(tS、tD)与内燃机(1)的更换气控制装置(15)具有这样的一个特性曲线有关的给定关系，即在内燃机(1)的一个特性曲线有关的工作点时，燃料计量装置(16)根据数据值(tS、tD)操作而给出额定油量(MKS)；
-在另一个功能模块(34)中，根据传感器信号(S9、S10)确定数据值(tS、tD)的校正信号(KS)，然后将功能模块(33)中求得的数据值(tS、tD)这样形成一个校正值(tDkorr)，即把由于环形传动皮带(6)的伸长引起的并与额定油量(MKS)有偏差的假想油量(MKS′)改正成额定油量(MKS)的数值。
2.按权利要求1的方法，其特征在于，数据值(tS、tD)以数值的形式确定喷油开始的时刻(tS)和持续时间(tD)。
3.按权利要求1或2的方法，其特征在于，控制计算机(32)只确定喷油持续时间的数据值(tD)的校正值。
4.按权利要求3的方法，其特征在于，在该控制计算机(32)中，借助一条计算程序事先计算在保持额定油量(MKS)的数据值(tS、tD)时由于伸长引起的假想油量(MKS′)，将假想的油量与额定油量(MKS)进行比较，并从差量中算出持续时间(tD)的实际校正值。
5.内燃机(1)的环形传动皮带(6)用权利要求1所述的一种方法进行监视的装置，其特征在于，内燃机(1)的一根曲轴(8)配置了一个轮(10)，一根装有不同凸轮(3、4)的轴(5)配置了另一个轮(9)，该轴(5)由轮(10)驱动，更换气控制装置(15)和燃料计量装置(16)周期性地操作。
6.按权利要求5的装置，其特征在于，燃料计量装置(16)具有一个凸轮操作的泵(18)以及一个喷油嘴(17)，其中在泵(18)和喷油嘴(17)之间的流动通道中设置了一个根据数值(tS、tD、tDkorr)来进行操作的关断装置。
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