專利名稱：多缸內(nèi)燃機(jī)汽缸識(shí)別裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多缸內(nèi)燃機(jī)汽缸識(shí)別裝置。
對(duì)于裝有曲軸和凸輪軸的多缸內(nèi)燃機(jī)，通過取決于已知曲軸或凸輪軸位置的內(nèi)燃機(jī)控制器來計(jì)算，哪個(gè)汽缸應(yīng)在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)噴射燃料，什么時(shí)間在哪個(gè)汽缸開始點(diǎn)火。此外，通常還借助傳感器來測定曲軸的角的位置，即傳感器掃描過曲軸，或者說掃描過與曲軸相連的、具有特征表面的圓盤，圓盤上例如帶有許多均勻的角標(biāo)記以及基準(zhǔn)標(biāo)記。
由于曲軸在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)兩次，而凸輪軸只轉(zhuǎn)動(dòng)一次，因而，只從曲軸傳感器信號(hào)中并不能明確確定內(nèi)燃機(jī)的相位，因而通常也借助于凸輪軸自己的傳感器，一個(gè)所謂的相位傳感器，來測定凸輪軸的位置，在這一過程中，例如在凸輪軸的圓盤上有一獨(dú)特的記號(hào)，它在轉(zhuǎn)過傳感器時(shí)產(chǎn)生一電壓脈沖。
借助于這樣一種例如在DE-OS 42 30 616中描述的裝置，可以使得四沖程內(nèi)燃機(jī)在曲軸和凸輪軸之間保持同步，然后便可通過對(duì)曲軸和凸輪軸兩個(gè)信號(hào)的處理明確進(jìn)行汽缸識(shí)別。
從DE-OS 41 22 786中了解用于多缸內(nèi)燃機(jī)汽缸識(shí)別的裝置，它不需具有自己的相位傳感器。對(duì)于這一裝置，在內(nèi)燃機(jī)開始工作后一定的角位開始向一汽缸內(nèi)噴射，而在這一過程中首先無法注意到，曲軸是否處于工作循環(huán)的第一轉(zhuǎn)或第二轉(zhuǎn)。內(nèi)燃機(jī)對(duì)這一噴射的反應(yīng)，即觀察到由于噴射引起的轉(zhuǎn)速變化，并根據(jù)轉(zhuǎn)速變化辨別曲軸處于哪一轉(zhuǎn)，以及噴射是否在正確的轉(zhuǎn)角進(jìn)行。
本發(fā)明的具有權(quán)利要求1特征的多缸內(nèi)燃機(jī)汽缸識(shí)別裝置的優(yōu)點(diǎn)是，不需用相位信號(hào)來進(jìn)行汽缸識(shí)別，并且不僅能辨別曲軸正處于哪一轉(zhuǎn)，而且還可直接明確地進(jìn)行汽缸識(shí)別。
通過非常準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)速特性分析以及內(nèi)燃機(jī)和單個(gè)汽缸的轉(zhuǎn)速波動(dòng)(即使在正常的工作狀態(tài))識(shí)別，并用于確切的汽缸識(shí)別，來實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)。
更具長處的是，對(duì)于每一內(nèi)燃機(jī)，汽缸特有的轉(zhuǎn)速分布可存放在一存儲(chǔ)器中，并可通過測得的轉(zhuǎn)速分布與存儲(chǔ)值的比較立即辨別，哪個(gè)汽缸處于其上沖程轉(zhuǎn)變點(diǎn)。
此外，其長處還在于，發(fā)明的裝置還可用于相關(guān)的排放辨別，隨后可用來檢驗(yàn)從存儲(chǔ)相位中測得的實(shí)際相位。發(fā)明的裝置還可用于相關(guān)的通常帶有相位傳感器的系統(tǒng)，因而，在相位傳感器出故障的情況下，可進(jìn)行安全的應(yīng)急運(yùn)行。
發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)由在從屬權(quán)利要求中說明的措施實(shí)現(xiàn)。
在附圖中介紹了本發(fā)明的實(shí)施例，隨后并予以詳細(xì)說明。

圖1詳細(xì)說明了本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)零部件。圖2以實(shí)例方式給出了一12缸內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)，不同曲軸角的轉(zhuǎn)速特性。圖3是對(duì)于12缸內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)補(bǔ)償?shù)膯胃咨刃芜B續(xù)修正值的特征曲線值。
為了便于理解本發(fā)明的裝置，圖1示意性地顯示了內(nèi)燃機(jī)的組成部件。例如從DE-OS 42 30 616中可以了解這一圖示。此外，主動(dòng)圓盤用10詳細(xì)標(biāo)記，它與內(nèi)燃機(jī)的曲軸11固定聯(lián)接，并且在其圓周上有多個(gè)均勻布置的角標(biāo)12。除了這些均勻布置的角標(biāo)12外，還預(yù)先規(guī)定了一個(gè)參考標(biāo)記13，它例如通過去掉兩個(gè)角標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。
凸輪軸的記號(hào)是15，其轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一半，且由曲軸驅(qū)動(dòng)，用連接線17象征性表示這一驅(qū)動(dòng)。對(duì)于通常的系統(tǒng)，圓盤14與凸輪軸15相連，圓盤具有角標(biāo)16，借助于角標(biāo)應(yīng)產(chǎn)生相位信號(hào)。通過本發(fā)明的裝置可以將圓盤14，角標(biāo)16和附屬的凸輪傳感器19精簡下來。如果所使用的裝置通過一個(gè)相位傳感器與系統(tǒng)相連，那么，即使當(dāng)相位傳感器，即凸輪軸傳感器19損壞了，也能進(jìn)行汽缸識(shí)別。
與曲軸11相連的圓盤10借助于曲軸傳感器18加以掃描。曲軸傳感器18提供一周期性信號(hào)S1，處理狀態(tài)的矩形信號(hào)與圓盤10表面的變化過程相對(duì)應(yīng)。
在控制器20中通過曲軸傳感器18的初始信號(hào)來確定曲軸11的轉(zhuǎn)速，由此，處理隨時(shí)間變化的信號(hào)S1的脈沖順序。此外，從均勻脈沖邊沿的時(shí)間間隔中可得到實(shí)際的轉(zhuǎn)速，在所謂的扇形時(shí)間內(nèi)可確定平均轉(zhuǎn)速。過去的時(shí)間被稱之為扇形時(shí)間，而曲軸繞一定的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，這一等于720°曲軸角的角度(一個(gè)扇形)被內(nèi)燃機(jī)的汽缸個(gè)數(shù)來除。典型的是，扇形時(shí)間等于兩次點(diǎn)火間的時(shí)間間隔，或者說，直到曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)720°時(shí)的時(shí)間間隔。也可考慮任意較長和較短的扇形時(shí)間。
控制器20通過各個(gè)不同的輸入口進(jìn)一步獲得控制或調(diào)整內(nèi)燃機(jī)所需的輸入?yún)?shù)，這些參數(shù)用這里未詳細(xì)說明的不同的傳感器測得。此外，“開始點(diǎn)火”信號(hào)通過輸入口22輸入，在用點(diǎn)火開關(guān)的連接器K1.15合上點(diǎn)火開關(guān)23時(shí)提供這一信號(hào)。
出口方面，控制器20提供點(diǎn)火及噴射信號(hào)供內(nèi)燃機(jī)詳細(xì)說明的部件使用，這些信號(hào)通過控制器20的輸出口26，27輸出?？刂破髦邪宋醇釉敿?xì)說明的計(jì)算或存儲(chǔ)介質(zhì)24，25。
通常，電池28為控制器20提供電壓。在內(nèi)燃機(jī)工作期間以及發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)后的隨動(dòng)階段，它通過一開關(guān)29與控制器20保持聯(lián)通。
用圖1描述的布置，對(duì)于無凸輪軸識(shí)別的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，即無凸輪軸傳感器或有凸輪軸傳感器但其發(fā)生故障的情況，可實(shí)現(xiàn)希望的汽缸識(shí)別。此外，前提條件是，對(duì)于圖1中示意性描述的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行燃燒停止識(shí)別(例如通過轉(zhuǎn)速波動(dòng)或不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)識(shí)別的分析處理)。從DE-OS 32 31 766中了解不平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)識(shí)別。
在內(nèi)燃機(jī)工作過程中，正常運(yùn)行時(shí)的單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和單個(gè)汽缸會(huì)出現(xiàn)有特征的轉(zhuǎn)速波動(dòng)。這類具有汽缸特征的轉(zhuǎn)速波動(dòng)導(dǎo)致例如由于曲軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)而與曲軸一端的減震器和曲軸另一端的飛輪相連。對(duì)于高壓汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)，由扭轉(zhuǎn)振動(dòng)引起的轉(zhuǎn)速變化范圍可達(dá)到與燃燒斷續(xù)器引起的轉(zhuǎn)速變化相同的數(shù)量級(jí)。通常，內(nèi)燃機(jī)工作沖程內(nèi)燃燒條件下的轉(zhuǎn)速是波動(dòng)的。對(duì)于一12缸發(fā)動(dòng)機(jī)，其典型的扇形時(shí)間即周期總計(jì)為60°，即曲軸角。圖2示意性地給出了這類轉(zhuǎn)速隨曲軸角α的變化過程。
在理論的非常均勻的轉(zhuǎn)速變化過程上疊加上上面提到的波動(dòng)范圍。對(duì)于某一特定的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于這一波動(dòng)量是有代表性的，因此可以通過評(píng)估每一汽缸的波動(dòng)范圍明確進(jìn)行汽缸識(shí)別。這樣就不需要相位傳感器，即對(duì)于帶有相位指示器的系統(tǒng)，在相位指示器中斷的情況下可實(shí)現(xiàn)應(yīng)急運(yùn)行。
圖3以12缸發(fā)動(dòng)機(jī)為例顯示了波動(dòng)范圍的變化過程，各軸的坐標(biāo)是汽缸數(shù)目Z，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n和取決于汽缸數(shù)目和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的60°曲軸角內(nèi)的扇形時(shí)間修正值SK。
首先測定了圖3中描述的單個(gè)汽缸的扇形時(shí)間修正值后，完全可進(jìn)行汽缸識(shí)別。如同已提到的那樣，無論如何都需要進(jìn)行與波動(dòng)補(bǔ)償相關(guān)的燃燒斷續(xù)器識(shí)別(轉(zhuǎn)速波動(dòng)的處理)，并放入內(nèi)燃機(jī)控制器的特征曲線值中。此外，可以通過測量勻速工作條件下的單個(gè)扇形時(shí)間，并將測量結(jié)果相互比較來確定時(shí)間修正值。這些測量可以在不同的轉(zhuǎn)速和/或負(fù)載條件下進(jìn)行，并將結(jié)果放入曲線特征值中。此外，必須保證不存在有燃燒斷續(xù)器。如果識(shí)別出有燃燒斷續(xù)器的話，則不進(jìn)行汽缸識(shí)別，因?yàn)槿紵龜嗬m(xù)器會(huì)導(dǎo)致無規(guī)律的轉(zhuǎn)速變化過程。在行使?fàn)顟B(tài)時(shí)，可同樣形成單個(gè)汽缸的扇形時(shí)間修正值，并與存儲(chǔ)值相比較。從這一再次識(shí)別過程中導(dǎo)出汽缸識(shí)別。
上述汽缸識(shí)別可用于不同的內(nèi)燃機(jī)，在開始噴射或點(diǎn)火時(shí)必須實(shí)現(xiàn)工作形式的匹配。對(duì)于汽缸布置成兩排的多缸內(nèi)燃機(jī)，初始啟動(dòng)以排列噴射進(jìn)行。對(duì)于附加的帶有單火花線圈的靜止高壓分布，首先以兩火花運(yùn)行，這種情況一直進(jìn)行到開始汽缸識(shí)別。
對(duì)于其它與結(jié)束識(shí)別相連的啟動(dòng)，可以立即以有序燃料噴射開始。這些啟動(dòng)保證根據(jù)曲軸靜止?fàn)顟B(tài)測定的角的位置即相位在再次接通時(shí)被用作正確的位置。
對(duì)于初始啟動(dòng)或無結(jié)束識(shí)別的內(nèi)燃機(jī)，可以在無大的負(fù)載和轉(zhuǎn)速波動(dòng)的正常運(yùn)行條件下實(shí)現(xiàn)汽缸識(shí)別，而在這一過程中沒有燃燒斷續(xù)器。在再次啟動(dòng)時(shí)，同樣可以這種方式檢測存儲(chǔ)的相位。
進(jìn)而，在依賴于負(fù)載和轉(zhuǎn)速的情況下可以把握單個(gè)汽缸的轉(zhuǎn)速變化范圍。與相應(yīng)的特征曲線值的比較可以延伸到到圖形識(shí)別或借助于歐幾里德距離的識(shí)別中。
在內(nèi)燃機(jī)初次投入運(yùn)行之前，例如在檢測狀態(tài)可以采集到測得的典型的BKM轉(zhuǎn)速變化過程，并將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。而后，從這一存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)速變化過程出發(fā)，可以在接通BKM后進(jìn)行汽缸識(shí)別。
在進(jìn)行完汽缸識(shí)別后，控制器可以采取措施，例如可以將整組噴射轉(zhuǎn)換為單個(gè)噴射，還可將兩火花點(diǎn)火轉(zhuǎn)換為單火花運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.對(duì)于帶有控制器用于控制周期往復(fù)運(yùn)行過程(尤其是點(diǎn)火和/或噴射過程，在這一過程中，曲軸傳感器可給出識(shí)別內(nèi)燃機(jī)一個(gè)工作沖程內(nèi)多個(gè)曲軸角度位置的信號(hào)，并可從這些曲軸傳感器信號(hào)中測定曲軸轉(zhuǎn)速)的內(nèi)燃機(jī)，一種汽缸識(shí)別裝置，其特征是在內(nèi)燃機(jī)開動(dòng)后，測定并存儲(chǔ)轉(zhuǎn)速變化過程或取決于這一過程的、在內(nèi)燃機(jī)至少一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)的參數(shù)，在再次開動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)，要重新測定轉(zhuǎn)速變化過程并與存儲(chǔ)的轉(zhuǎn)速變化過程進(jìn)行比較，以識(shí)別具有汽缸特征的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，并由此進(jìn)行汽缸識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的汽缸識(shí)別裝置，其特征是在內(nèi)燃機(jī)初次投入運(yùn)行前，測定典型的BKM轉(zhuǎn)速變化過程，并將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，在再次開動(dòng)時(shí)，將這一轉(zhuǎn)速變化過程與實(shí)際的轉(zhuǎn)速變化過程加以比較，以進(jìn)行汽缸識(shí)別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的汽缸識(shí)別裝置，其特征是定義取決于轉(zhuǎn)速的、被視為扇形的、汽缸特定的曲軸角度范圍，測定、存儲(chǔ)每一扇形的扇形轉(zhuǎn)速，并將存儲(chǔ)值與實(shí)際測定的扇形轉(zhuǎn)速進(jìn)行比較，以進(jìn)行汽缸識(shí)別。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的汽缸識(shí)別裝置，其特征是附加進(jìn)行燃燒關(guān)斷器識(shí)別，當(dāng)識(shí)別到有燃燒關(guān)斷器時(shí)，不進(jìn)行汽缸識(shí)別。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4的汽缸識(shí)別裝置，其特征是進(jìn)行不平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)識(shí)別，在這一過程中，要測定扇形特有的轉(zhuǎn)速波動(dòng)，此時(shí)，形成扇形修正值，并從這類扇形修正值出發(fā)進(jìn)行汽缸識(shí)別。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的汽缸識(shí)別裝置，其特征是扇形修正值以扇形時(shí)間修正值給出。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的汽缸識(shí)別裝置，其特征是對(duì)于帶有輸出識(shí)別的內(nèi)燃機(jī)，要檢驗(yàn)假定的曲軸位置和汽缸位置與實(shí)際測得的是否相符，并對(duì)已識(shí)別出的偏差加以修正，而在識(shí)別過程中，當(dāng)重新開動(dòng)時(shí)要考慮曲軸停止后測得的曲軸位置。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的汽缸識(shí)別裝置，其特征是在汽缸識(shí)別停止后，開始通常的噴射和點(diǎn)火程序。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的汽缸識(shí)別裝置，其特征是這一裝置用在一附加裝有凸輪軸傳感器(這一傳感器給出單值的相位信號(hào))的內(nèi)燃機(jī)上，在凸輪軸傳感器發(fā)生故障時(shí)，開始應(yīng)急運(yùn)行，此時(shí)，從汽缸特定的轉(zhuǎn)速波動(dòng)中進(jìn)行汽缸識(shí)別。
全文摘要
公開了一種內(nèi)燃機(jī)汽缸識(shí)別裝置。在這一裝置中，首先存儲(chǔ)單個(gè)汽缸的轉(zhuǎn)速波動(dòng)或取決于轉(zhuǎn)速波動(dòng)的參數(shù)，并與內(nèi)燃機(jī)再開動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速波動(dòng)加以比較，可以從得到的比較結(jié)果中進(jìn)行汽缸識(shí)別。尤其與進(jìn)行平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)識(shí)別的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的是，可以從平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)識(shí)別的匹配值中進(jìn)行汽缸識(shí)別。
文檔編號(hào)F02D45/00GK1157023SQ96190622
公開日1997年8月13日 申請(qǐng)日期1996年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月10日
發(fā)明者羅伯特·恩滕曼, 克勞斯·里斯-米勒 申請(qǐng)人:羅伯特·博施有限公司