用于点火液喷射器的检验方法.pdf

本发明涉及一种用于点火液喷射器的检验方法，在该方法中在一个运行阶段期间探测偏离于燃料点火时刻的点火液的喷射时刻和/或点火时刻。被喷入的点火液的着火在时间上被错移，该错移的着火由测量装置探测。这可以实现在液体燃料运行期间识别出不按照规定运行的点火液喷射器。

1.  用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，该多种燃料发动机具有：
用于将液体燃料输送到气缸(2)的第一燃烧室(9)中的第一输送装置，
用于将气体燃料输送到气缸(2)的第一燃烧室(9)中的第二输送装置，
带有至少一个用于将点火液输送到第一燃烧室(9)中或输送到与第一燃烧室(9)相通的第二燃烧室(11)中的点火液喷射器(13)的第三输送装置，
用于探测多种燃料发动机的气缸(2)中的点火过程的测量装置(26)，和
用于评估由测量装置(26)探测的点火过程的评估装置(25)，
所述方法包括下列步骤：
a)在液体燃料运行下运行多种燃料发动机，其中所述至少一个点火液喷射器(13)将点火液喷入第一或第二燃烧室(9，11)中，
b)调节一个或多个点火液喷射器(13)的喷射开始和/或点火时刻，使之与燃料点火时刻不同，和
c)评估由测量装置(26)探测的点火过程。

2.  如权利要求1所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，将一个或多个点火液喷射器(13)的所述喷射开始和/或点火时刻调节到所述燃料点火时刻之前。

3.  如权利要求1所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，将一个或多个点火液喷射器(13)的所述喷射开始和/或点火时刻调节到所述燃料点火时刻之后。

4.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，在步骤b)中，如果在燃烧室(9，11)中存在这样的状态，在该状态下点火液会自己着火，则喷入点火液。

5.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，所述多燃料发动机在液体燃料运行下按柴油机运转过程工作。

6.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，在液体燃料运行下使用柴油作为燃料。

7.  如权利要求1至3中之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，点火液在步骤b)中用合适的装置点燃。

8.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，用于液体燃料运行的燃料被作为点火液用于气体燃料运行。

9.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，第二燃烧室(11)设计为第一燃烧室(9)的预燃室并与第一燃烧室相连。

10.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，用于将点火液输送到第一或第二燃烧室(9，11)中的第三输送装置的点火液喷射器(13)与第一输送装置的喷射器(6)整体地构造。

11.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，用于实施检验方法的测量装置(26)和评估装置(25)设置在发动机上。

12.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，测量装置(26)适合于识别燃烧室(9，11)中异常的点火过程。

13.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，测量装置(26)可以探测声的、电的、光的值或压力值。

14.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，在步骤b)中，这样地调节点火液和燃料的喷射时刻或点火时刻之间的时间间隔，以便可以由测量装置探测到点火液的着火。

15.  如前述权利要求之一所述的用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，其特征在于，依次检验各单个点火液喷射器(13)。

16.  多种燃料发动机，其具有用于实施如权利要求1至13所述的方法的检验装置，所述发动机包括：
用于将液体燃料输送到气缸(2)的第一燃烧室(9)中的第一输送装置，
用于将气体燃料输送到气缸(2)的第一燃烧室(9)中的第二输送装置，
带有至少一个用于将点火液输送到第一燃烧室(9)中或输送到与第一燃烧室(9)相通的第二燃烧室(11)中的点火液喷射器(13)的第三输送装置，
用于探测多种燃料发动机的气缸(2)中的点火过程的测量装置(26)，和
用于评估由测量装置(26)探测的点火过程的评估装置(25)。

用于点火液喷射器的检验方法
技术领域
本发明涉及一种用于多种燃料发动机的点火液喷射器的检验方法，该发动机具有用于有选择地将液体的和气体的燃料输送到燃烧室的输送装置、至少一个用于输送点火液的点火液喷射器以及用于探测气缸中的点火过程的测量装置和用于评估由测量装置探测的点火过程的评估装置。
背景技术
当多种燃料发动机在燃气运行下运转时，燃烧室内通常稀薄的燃气空气混合物通过少量点火液的点火能量点燃。该点火液通过适当的输送系统借助点火液喷射器例如在活塞式发动机的活塞快要到达上死点前喷入燃烧室。
借助喷射器将点火液输送到活塞式发动机燃烧室中的公知系统可以实现几乎可任意设计的喷射过程。例如可以自由选择通过喷射器的点火液的喷射开始和喷射结束。此外，多燃料发送机大多都配有发动机电子控制器，它们持续地检测发动机的运行数据，如工作燃料和废气的温度、功率值、燃烧参数、转速、压力或类似数据。
由燃烧残余物或在点火液输送中未识别的错误造成的喷射器的损坏或堵塞会引起点火液喷射的中断。在燃气运行下这会导致相关气缸内的燃烧中断。这一方面造成了发动机的功率下降，另一方面使得未燃烧的燃气空气混合物到达废气设备，在不利的局部边界条件下甚至会在那里引起爆炸。因此在燃气运行下应当避免燃烧中断。因此有利的是在转换到燃气运行之前就能够检查点火液喷射的可运转性。
在多种燃料发动机转换到燃气运行之前就已经在先前进行的液体燃料运行期间对点火液喷射器进行检验迄今为止还是不可能的。点火液喷射器的功能失效至今只有基于发动机在燃气运行下功率的下降和运转平稳性的降低或基于气缸之后的废气温度的下降来识别。受损或堵塞的点火液喷射器的定位至今是以直观检测的形式或基于单个气缸的功率检测或运行情况进行。
发明内容
因此本发明提出的任务是，提供一种用于点火液喷射器的检验方法，该方法在液体燃料运行期间就已经能够对多种燃料发动机的点火液喷射器进行功能检验。
该任务按照本发明通过权利要求1所述的方法解决。有利的扩展方案是从属权利要求的内容。
本发明的方法包括以下步骤：
a)在液体燃料运行下运行，其中至少一个点火液喷射器将点火液喷入多种燃料发动机的气缸的燃烧室中，
b)调节一个或多个点火液喷射器的喷射时刻和/或点火时刻，使之与燃料点火时刻不同，和
c)评估由测量装置探测的点火过程的值。
本发明的方法适用于可用各种液体的以及气体的燃料运行的多种燃料发动机。其中液体燃料优选考虑使用十六烷值大于30的可以使发动机按照柴油机原理运行的易燃燃料。此外，可燃性较小的即十六烷值小于30的液体燃料也适用，它们需要附加装置例如火花塞来点燃。
适合使用本发明的方法的多种燃料发动机这样地设计，使得它们可以从使用液体燃料的运行转换到一种使用优选易燃的稀薄的燃料空气混合物的运行方式，该燃料空气混合物优选具有气体燃料。此外，就气体燃料而言，该方法同样可应用于点燃稀薄的液体燃料空气混合物的点火液喷射器。可使用例如天然气、液化气、木炭气、生物气、填埋气、沼气或氢气作为这类多种燃料发动机的燃烧气体。
在燃气运行或稀薄混合物运行下输送到燃烧室的稀薄燃气空气混合物通常包含明显的过剩空气，因此为了进行外源点火将点火液喷入燃烧室，它的点火能量点燃燃气空气混合物。通常使用适用于此目的的液体燃料作为点火液，它也优选在多种燃料发动机的液体燃料运行下使用。
适合实施本发明的检验方法的多种燃料发动机具有用于将液体燃料输送到第一燃烧室中的第一输送装置。多种燃料发动机的气缸在此情况下可具有一个或多个燃烧室。下文将气缸的主燃烧室称为第一燃烧室。输送装置也可适用于输送多种不同的液体燃料。第一输送装置优选具有泵装置、燃料管道以及将燃料直接送入到多种燃料发动机的燃烧室中的喷射装置或用于形成和输送燃料空气混合物的装置，后者在混合物形成后才将液体燃料送入到燃烧室中。
一种合适的多种燃料发动机还具有用于将气体燃料输送到发动机燃烧室中的第二输送装置，该装置优选这样地设计，使得优选稀薄的燃气空气混合物在输送到燃烧室中之前就已形成。
该多种燃料发动机此外还具有用于将点火液输送到发动机燃烧室中的第三输送装置。该第三输送装置优选针对多种燃料发动机的每个气缸都具有一个或多个点火液喷射器。其中点火液喷射器可设置得使点火液直接喷射到多种燃料发动机的气缸的第一燃烧室内。但是点火液喷射器也可设置在第二燃烧室内，例如设置在所谓的预燃室内。点火液在燃烧室中或者自动点燃或者借助适当的点火装置点燃。如果点火液喷射器设置在气缸的第二燃烧室内，那么第二燃烧室就有一个或多个通到第一燃烧室的连接装置，点火能量通过该连接装置从第二燃烧室传递至第一燃烧室，从而点燃位于那里的燃气空气混合物。根据燃烧室的构造，第二燃烧室内也可设置多个点火液喷射器，此外也可将多个第二燃烧室与气缸的第一燃烧室相连。点火液喷射器优选不仅在液体燃料运行下而且也在燃气运行下向气缸输送点火液，以避免喷射器在液体燃料运行下发生堵塞。本发明的方法同样也适用于与第一输送装置的喷射器整体构成的点火液喷射器，并且这种点火液喷射器的喷射可与第一输送装置的喷射功能相独立地进行控制。
此外，适合使用本发明的检验方法的多种燃料发动机还优选具有检测气缸内燃料燃烧的特征值的测量装置，该特征值在优选为发动机控制器的一部分的评估装置中进行评估。但是也可以使用一种测量装置和/或评估装置，其为了实施检验方法仅仅暂时地安置在发动机上。对燃烧参数的监控也可以在“正常运行”下用于识别燃料的提前着火，其也作为“爆震”为人所知。为此目的例如使用爆震传感器，它的信号按照对于爆震典型的频谱含量(Spektralgehalt)进行检验。在具有用于点燃燃料的火花塞的发动机中，火花塞可以作为“离子传感器”在点火之间使用。在那里施加的直流电压下对电流通量的测量给出燃烧室中有关压力、温度和离子密度的信息。此时在提前的离子流峰值上识别出提前的点火。此外可以借助于各单个气缸上的压力测量来探测压缩和着火的压力上升。此外还可能的是，依据改变的燃烧噪声由人耳察觉异常的燃烧过程。
在实施本发明的方法时，发动机在使用液体燃料下运行。如已经提及的，待检验的点火液喷射器优选也在液体燃料运行下激活。该检验方法可以与在检验时间期间多种燃料发动机运行所处于的负荷无关地进行实施。
按照本发明的一种实施例，在检验过程期间点火液喷射器的喷射开始调节成与液体燃料的点火时刻不同，后者通常位于活塞的上死点前附近。点火油的喷射开始和由此其点火时刻在此情况下或者被设置在液体燃料的点火时刻之后或者优选设置在其之前。位于点火液以及燃料的喷射时刻或点火时刻之间的时间间隔此时这样地调节，使得点火液的着火可以由测量装置探测到。
如果使用的点火液具有高的点火性能，那么在提前喷射情况下它的喷射优选在一个这样的时刻进行，在该时刻气缸中已经处于喷入的点火液没有外部点火辅助装置就着火的状态。这例如在以下情况下出现，即在气缸中的空气由实施的压缩已经被足够强烈地加热或者激发着火的元件具有足够高的温度。
如果使用一种点火液，该点火液具有低的易燃性或点火性能并且因而利用合适的装置如例如火花塞进行点火，那么点火液的喷射时刻和点火时刻优选用合适的方式进行调节。
在延迟的喷射开始情况下，点火液的喷射在燃料燃烧过程期间进行。在此情况下点火液发生立即着火，这可以由测量装置例如依据附加的压力上升探测到。
在点火液的喷射时刻与燃料点火时刻不同的情况下，测量装置探测到一种相对于液体燃料运行在实施检验方法之外改变了的点火过程。提前的点火过程此时类似于爆震点火，并且因此也与延迟的点火液着火一样例如可以以声的方式通过气缸中改变的压力变化借助于离子流测量或类似的测量方法探测到并且优选由合适的评估装置对其进行识别。
在点火液喷射器由于故障而向燃烧室输送过多或过少的点火液的情况下，测量装置就会检测到点火过程的过强或过弱的变化。如果例如由于一个被检验的点火液喷射器的中断而没有点火液被输送到燃烧室中，那么点火过程保持不变。因此在激活多种燃料发动机的燃气运行之前就已经能够检验点火液喷射器的可运转性。
如果在一个气缸内设有多个点火液喷射器，那么优选依次对各单个点火液喷射器进行功能测试。如果设置在多种燃料发动机上的测量装置不探测单个气缸的点火变化过程，而是例如对多种燃料发动机的燃烧噪声或高频振动成份进行监控，那么优选以相同的方式进行。
评估装置用于评估由测量装置探测到的点火变化过程并优选将探测的点火分配给已检验过的点火液喷射器，用于定位未运转的点火液喷射器。如果由于点火液喷射器的故障而将出现不完善的或者甚至中断的燃烧，那么通过本发明的检验方法获得的评估结果能够避免将多种燃料发动机转换到燃气运行。
通过依据评估结果获得的对未运转的或未按照规定运转的相关点火液喷射器的了解，此外例如也可以只对多种燃料发动机的单个气缸不加载燃气。如果在一个气缸内设有多个点火液喷射器，那么这些其它的点火液喷射器的喷射持续时间和/或喷射体积可以这样地调配，即保证空气燃气混合物的着火。最后，检验结果有助于所需维修措施的规划和实施。
本发明的其它优点、特征和应用可能性由下面结合附图的说明中得出。
附图说明
图1示出了一种适合应用本发明的检验方法的多种燃料发动机，
图2示出了在正常运行下气缸中的气缸压力以及声波频谱的示例性变化曲线的视图，和
图3示出了在喷射开始和点火时刻偏离燃料点火时刻的情况下气缸中的气缸压力的示例性变化曲线的视图。
具体实施方式
图1示出了适合应用本发明的检验方法的多种燃料发动机的各个元件。该发动机具有气缸2，该气缸具有以已知方式设计的气缸盖3。由连杆5引导的活塞4在气缸2内运动。
在气缸盖3内固定燃料喷射器6，液体燃料可由该燃料喷射器经由燃料管道7从燃料泵8直接喷入第一燃烧室9。燃料喷射器6、燃料管道7以及燃料泵8是用于将液体燃料输送到第一燃烧室9中的第一输送装置的元件。在气缸盖3内在燃料喷射器6附近设置第二燃烧室11，它通过一个或多个连接通道12与第一燃烧室9相连。在第二燃烧室11内设置点火液喷射器13，点火液借助点火液泵16经由点火液管道14供给到点火液喷射器13。第三输送装置的点火液管道14内的压力借助点火液泵16提供。
发动机的燃烧室中的换气以公知方式通过进气阀17和出气阀18进行。在该示例性的实施例中燃气空气混合物在燃烧室外制备。第二输送装置的元件参与该制备，属于第二输送装置的有混合物形成单元20以及燃气供应管道21。
在实施检验方法期间，在该方法中点火液喷射器13的喷射开始在时间上置于点火时刻之前，发动机在检验时间段中也以该点火时刻运行，与评估装置25相连的传感器26探测气缸2中的点火变化并且将探测的值输送到评估装置25。
在图2的上部的图中示出了在正常运行下随着一台多种燃料发动机的曲轴转角的变化气缸2中的压力上升情况。在图2的下部的图中示出了燃烧的声波频谱。所示的工作循环对应于一种液体燃料运行，在该运行下点火液喷射器13的喷射时刻被这样地选择，使得点火液与液体燃料混合物同时着火。在此情况下得到气缸2中的压力的一种示例性示出的均匀的上升，直到超过活塞4的上死点(0°KW)(KW即曲轴转角)，直到燃料空气混合物着火和接着膨胀。燃烧噪音基本上限制于点火时刻上。
图3在上部的图中示出了在实施本发明的检验方法期间随着一台多种燃料发动机的曲轴转角的变化气缸2中的压力上升情况。此时在图3中示出了点火液喷射器13的喷射开始或点火时刻的不同的调节的两种可能性。在下部的图中与图2类似地示出了在实施检验方法期间同样针对这两种方案可能性的燃烧的声波频谱。
在实施本发明的检验方法期间，气缸2中具有一种示例性示出的压力变化。在实施检验方法期间，在液体燃料运行下，点火液的喷射时刻被移到一个提前位置30或一个延迟位置35。评估装置25然后在检验时间段中检验对喷射时刻的这种调节的反应。
在点火液喷射器13的提前的喷射开始30的情况下，与采用点火液喷射器13的通常的喷射开始的工作循环相比，在高压阶段之前就已经可以观察到一个压力上升。在这种情况下形成的燃烧变化也通过对于爆震典型的、高频的压力波动觉察到。一种针对这种情况的示例性的频谱在下方的图中示出。
在点火液喷射器13的延迟的喷射开始35的情况下，与采用点火液喷射器13的通常的喷射开始的工作循环相比，在高压阶段之后可以观察到另一个压力上升。在这种情况下形成的燃烧变化也通过爆震典型的、高频的压力波动觉察到，该压力波动示例性地在下方的图中示出。
在评估由传感器26在实施检验方法期间采集的信号时，对气缸2中的被探测的压力按照一种典型的如例如在图3中示出的变化曲线进行检验。如果例如使得一种声波爆震传感器作为传感器26，那么被探测的信号在评估装置25中按照图3中在下方的图中示出的、对于在时间上变化的点火来说是典型的频谱含量进行检验。如果识别到一种这样的压力变化或典型的频谱含量，那么存在一个可运转的点火液喷射器。如果传感器26探测的信号不含有涉及异常的燃烧变化的任何信息，那么从该检验结果得出该点火液喷射器13是损坏的。在评估装置25中测定的数据也用于对有缺陷的点火液喷射器13进行定位。
附图标记表
2 气缸
3 气缸盖
4 活塞
5 连杆
6 燃料喷射器
7 燃料管道
8 燃料泵
9 第一燃烧室
11 第二燃烧室
12 连接通道
13 点火液喷射器
14 点火液管道
16 点火液泵
17 进气阀
18 排气阀
20 混合物形成单元
21 燃气供应管道
25 评估装置
26 温度传感器
30 提前的喷射开始
35 延迟的喷射开始