用于运行内燃机的方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于运行具有多个汽缸（1）的内燃机（10）的方法，也就是用于确定内燃机的汽缸的汽缸选择性的油耗的方法，其中为内燃机的每个应该为其实施汽缸选择性的油耗确定的汽缸（11）配备了特有的废气传感器（14），其中每个废气传感器（14）在内燃机运行中在特定的时间段内不是用废气而是用参考气体加载，并且随后再用废气加载，其中为每个废气传感器（14）查明了汽缸所特有的传感器漂移，并且其中从所有废气传感器（14）的汽缸所特有的传感器漂移中查明相对于汽缸或者每个其它汽缸（11）具有增加的油耗的那个汽缸（11）或那些汽缸（11）。
【专利说明】用于运行内燃机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于运行具有多个汽缸的内燃机的方法，即用于确定内燃机汽缸的汽缸选择性油耗的方法。
【背景技术】
[0002]内燃机、例如船用柴油内燃机必须总是遵守严格的排放值。与遵守排放极限值相联系地重要的是查明内燃机的各个组件的油耗，因为燃烧或者不燃烧地到达内燃机的废气后处理系统区域内的油会损坏废气后处理系统的组件、例如催化器，并且因此会影响废气净化的质量。油包含了添加剂、例如磷、锌和钙，这些添加剂会引起废气后处理系统的催化器的损坏。如果可以查明内燃机的各个组件的油耗，那么例如可以通过开始适合的维护措施反作用于所述组件的增加的油耗，从而避免废气后处理系统或者说内燃机的损坏。
[0003]至今为止，仅从实践中知道了查明内燃机的整体油耗，例如通过发动机油箱中的料位传感器查明。然而用这种确定整体油耗的方法不能将油耗分配到内燃机的各个组件上，例如内燃机的各个汽缸上。
【发明内容】
[0004]由此出发，本发明的目的是实现用于运行内燃机的新型方法，借助于该方法能够查明内燃机的汽缸的汽缸选择性的油耗。
[0005]该目的通过按权利要求1所述的用于运行内燃机的方法来实现。按本发明为内燃机的每个应该为其实施汽缸选择性的油耗确定的汽缸配备了特有的废气传感器，其中每个废气传感器在内燃机运行中在确定的时间段内没有用废气而是用参考气体加载并且随后再用废气加载，其中为每个废气传感器查明汽缸所特有的传感器漂移(Sensordrift)，并且其中从所有废气传感器的汽缸所特有的传感器漂移中查明相对于汽缸或者每个其它汽缸具有提高的油耗的那个汽缸或者那些汽缸。利用本发明首次提出了用于运行具有多个汽缸的内燃机的方法，借助于该方法能够简单并且可靠地查明内燃机的各个汽缸的汽缸选择性的油耗。如果在此确定了在内燃机的至少一个汽缸上存在提升的油耗，那么可以在相应的汽缸上开始保养工作或维护工作，以便再次降低相应的汽缸上的油耗并且避免对内燃机的废气后处理系统的催化器的潜在的损坏。
[0006]根据本发明的第一种有利的改进方案，在滑行时喷油切断的内燃机中、也就是在滑行运行中在其汽缸中没有进行燃烧燃料的内燃机中，在滑行时喷油切断激活期间用参考气体加载废气传感器，其中离开汽缸的增压空气用作参考气体，该增压空气的氧气含量相当于周围空气的氧气含量。
[0007]根据本发明的有利的第二种改进方案，在未进行滑行时喷油切断的内燃机中如此用参考气体加载废气传感器，即通过以下方法使废气传感器与废气屏蔽，即在其中定位了废气传感器的测量室在将废气从测量室中排出的情况下用参考气体进行加载。
[0008]利用本发明的两个有利的改进方案不仅可以在滑行时喷油切断的内燃机上而且可以在未进行滑行时喷油切断的内燃机上简单并且可靠地用参考气体加载内燃机的汽缸的废气传感器，以便如此为每个废气传感器查明取决于油耗的传感器漂移，并且由此查明汽缸相对于内燃机的其它汽缸的相对的汽缸选择性的油耗。
[0009]优选如此查明所有废气传感器的汽缸所特有的传感器漂移，即分析废气传感器的在用参考气体加载废气传感器时查明的测量信号，尤其通过以下方法，即将废气传感器的在用参考气体加载废气传感器时查明的测量信号与参考值进行比较，其中测量信号与参考值的偏差相当于废气传感器的传感器漂移，并且其中其废气传感器相对于其它汽缸的废气传感器具有较大传感器漂移的那些汽缸具有增加的油耗。所述查明或者说分析是简单并且可靠的。
[0010]根据本发明的一种有利的改进方案，使用NOx传感器和/或λ传感器作为废气传感器。构造成NOx传感器以及λ传感器的废气传感器相对于油添加剂是敏感的，从而该传感器具有可有效获取的取决于油耗的传感器漂移。
[0011]根据本发明的另一种有利的改进方案，在具有废气加载装置的内燃机中还查明定位在相应的涡轮机下游的废气传感器的传感器漂移，从而确定相应的涡轮机的油耗，其中废气加载装置具有至少一个废气涡轮增压器以及相应地具有至少一个压缩机和至少一个涡轮机。利用本发明的改进方案也可以查明加载装置的涡轮机区域内的油耗。由此除了内燃机汽缸的汽缸选择性的油耗之外，也可以确定涡轮机选择性的油耗，并且当涡轮机选择性的油耗过大时，在相应的涡轮机上触发保养措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]本发明的优选改进方案由从属权利要求以及下面的描述中获得。本发明的实施例没有限制于此地根据附图进行详细解释。在此附图示出:
图1是具有多个汽缸并且没有废气加载装置的内燃机的示意图，用于说明按本发明的方法；以及
图2是具有多个汽缸以及废气加载装置的内燃机的示意图，用于说明按本发明的方法。
【具体实施方式】
[0013]本发明涉及一种用于运行内燃机、例如船用柴油内燃机的方法，即用于确定内燃机汽缸的汽缸选择性的或者说汽缸所特有的油耗的方法。
[0014]图1非常示意性地示出了具有多个汽缸11的内燃机10，其中在图1中所示的六个汽缸11的数量以及汽缸11在两个汽缸底座中的在图1中示出地分组是纯示例性的。
[0015]从增压空气管道12出发可以向内燃机10的汽缸11输入增压空气。额外地经由没有示出的燃料喷嘴或者说燃料喷射器将燃料喷入汽缸11中。在燃烧燃料时在内燃机10的汽缸11中形成了废气，该废气从内燃机10经由废气管道13排出。
[0016]根据图1，为内燃机10的所述汽缸11中的每一个配备了单独的废气传感器14。沿着废气的流动方向看，配属于各个汽缸11的废气传感器14布置在各个汽缸11的下游并且布置在各个汽缸11的废气排出通道15与废气管道13的结合位置16的上游。
[0017]现在为了在内燃机10的汽缸11上确定汽缸所特有的或者说汽缸选择性的油耗，在内燃机运行中在确定的时间段中不给每个废气传感器14加载废气，而是加载参考气体并且随后再加载废气。
[0018]然后为每个废气传感器查明汽缸所特有的传感器漂移，其中每个汽缸所特有的传感器漂移取决于内燃机10的各个汽缸11的之前的油耗，因为在内燃机10的汽缸11中燃烧机油时将机油的添加剂沉积在各个废气传感器14中并且如此会导致其老化。
[0019]从所有废气传感器14的汽缸所特有的传感器漂移中查明相对于汽缸11或者每个其它的汽缸11具有增加的油耗的那些汽缸11。在具有增加的发动机油耗的这些汽缸11上就可以触发保养工作或者说维护工作。
[0020]当内燃机10是滑行时喷油切断的内燃机10时，也就是在内燃机10滑行运行中没有向其汽缸11输入燃料并且之后在滑行运行中在内燃机10的汽缸11中没有进行燃烧燃料时，废气传感器14在滑行时喷油切断激活时通过以下方法用参考气体进行加载，即离开汽缸的增压空气用作参考气体，其氧气含量由于没有在汽缸中发生燃烧而相应于周围环境空气的氧气含量。
[0021]相反，当内燃机10是未进行滑行时喷油切断的内燃机时，能够如此用参考气体加载所述废气传感器14，即废气传感器14与废气屏蔽，也就是通过以下方法实现，即废气传感器14所定位的测量空间在将废气从测量空间中排出去的情况下用参考气体进行加载。在这方面使用参考气体、例如周围空气将废气从测量室中去除，参考气体的参考气体压力在相应的测量空间中高于废气压力。在此，优选连续地用参考气体加载测量室，以便避免在特定的时间段期间废气进入测量室中，在该时间段中查明测量值用来确定废气传感器14上取决于油耗的传感器漂移。
[0022]例如可以通过以下方法提供废气传感器14的这种测量室，即相应的废气传感器14由薄膜包围并且经由薄膜与相应的废气排出通道15的流动通道分开。在第一运行状态下，可以在测量室中没有参考气体时经由这样的薄膜使废气流入相应的测量室中。相反，当相应的测量室用参考气体加载时，可以经由薄膜将废气从测量室中排出。
[0023]如上面已经提到的，每个废气传感器14在内燃机运行中在特定的时间段内没有用废气而是用参考气体进行加载。在此，每个废气传感器14提供了测量值或者说测量信号，其中从用参考气体加载废气传感器14期间查明的测量信号中为每个废气传感器14查明汽缸所特有的传感器漂移。为此，将相应的废气传感器14的在用参考气体加载相应的废气传感器14期间查明的测量信号与参考值进行比较，其中相应的测量信号与参考值的偏差相应于相应的废气传感器14的传感器漂移。其废气传感器14相对于其它汽缸11的废气传感器14具有较大传感器漂移的汽缸的特征在于增加的油耗。然后优选在内燃机10的该汽缸11上开始保养措施或者说维护措施，以便再次降低该汽缸11的发动机油耗。
[0024]使用NOx传感器和/或λ传感器作为废气传感器14，因为NOx传感器以及λ传感器相对于发动机油的根据汽缸所特有的发动机油耗存储在相应的汽缸11的废气传感器14上的添加剂是敏感的并且相应地具有相应的传感器漂移。作为λ传感器尤其使用电阻的或者电容的或者基于电流的λ传感器。
[0025]如已经提到的，仅在确定的时间段内用参考气体加载汽缸11的废气传感器14，以便查明测量值用来确定所有废气传感器14的汽缸所特有的传感器漂移，其中随后再用废气加载所述废气传感器14。然后废气传感器14又被提供用于常规的用于分析废气的测量运行。
[0026]为了缩短用于将参考气体从相应的废气传感器14的测量室中排出的时间段并且尽可能快地再用废气填充各个废气传感器14的测量室，可以提出将废气吸入相应的废气传感器14的测量室中。这例如可以通过以下方法实现，即相应的废气传感器14的测量室与内燃机的新鲜空气吸入侧耦合，例如沿着新鲜空气流动方向看在空气滤清器的下游并且在废气涡轮增压器18的必要时存在的压缩机17 (参见图2)的上游进行。在废气涡轮增压器18的这种压缩机17中，在吸入的增压空气经由增压空气管道12输入内燃机10的汽缸11之前对其进行压缩，其中为了在压缩机17中压缩增压空气通过以下方法获得所需的能量，即在废气涡轮增压器18的涡轮机19中使得经由废气管路13从内燃机的汽缸11中排出的废气减负。
[0027]由于在空气滤清器下游可以在运行中形成的低压，能够将废气吸入相应的废气传感器14的测量室中并且随后吸入新鲜空气管路中。为了避免由于废气中的硫化合物引起对发动机的腐蚀，可以在相应的废气传感器14的相应的测量室和内燃机10的新鲜空气吸入侧之间的上面所提到的流动技术的连接中集成了硫收集器。
[0028]在图2的内燃机中也可以为了快速填充相应的废气传感器14的相应的测量室而使用涡轮机19之前的压力与废气涡轮增压器18的涡轮机19之后的压力之间的压差。废气传感器14可布置在测量室中，该测量室一方面与涡轮机13之前的压力耦合并且另一方面与涡轮机13之后的压力耦合。由此，由于该压力比而将废气压入相应的测量室中。
[0029]在图2的变型方案中，内燃机10包括废气涡轮增压器18，其中为涡轮机19配备了另一废气传感器20，更确切地说在涡轮机19的下游。所述废气传感器20可以与汽缸11的废气传感器14 一致地在确定的时间段内没有用废气而是用参考气体加载，以便从废气传感器20的在用参考气体加载该废气传感器期间获得的测量信号中查明废气传感器20的取决于油耗的传感器漂移，并且基于废气传感器20的这种传感器漂移推断出废气涡轮增压器18的涡轮机19的油耗。在此，以与废气传感器14的测量信号的分析类似的方式和方法实现了对废气传感器20的测量信号进行分析。
[0030]利用本发明相应地能够为内燃机10的每个汽缸11以及必要时额外地为内燃机10的每个废气涡轮增压器18的每个涡轮机19查明个别的或者说选择性的油耗。为此，在确定的时间段没有用废气而是用参考气体、例如新鲜空气加载相应的废气传感器14、10。分析在用参考气体加载废气传感器14、20期间查明的测量信号，以便为每个废气传感器14、20查明特有的传感器漂移。
[0031]特有的传感器漂移取决于相应的汽缸11或者说相应的涡轮机19的之前的油耗，因为根据发动机油耗在相应的废气传感器14或者说20上保存发动机油添加剂，该发动机油添加剂负责用于传感器漂移。
[0032]所有废气传感器14、20的传感器漂移相互进行比较，以便查明内燃机10的那些汽缸11或者说内燃机10的那些涡轮机19，其相比具有增加的发动机油耗。在内燃机的这个组件上开始保养或者维护，以便降低相应的组件的油耗。
[0033]利用本发明可以确保使内燃机组件的油耗保持最小化,从而防止在汽缸11中燃烧或者部分燃烧的发动机油或者在涡轮机19中消耗的发动机油到达废气后处理系统的催化器的区域中并且损坏相应的催化器。
[0034]所述方法可以全自动地通过发动机控制装置进行控制，在该发动机控制装置中可以保存结果，并且从该结果中可以读出在实施常规的保养工作时的结果。
[0035]附图标记列表 10内燃机
11汽缸
12增压空气管道 13废气管道 14废气传感器 15废气排出通道 16结合位置 17压缩机 18废气涡轮增压器 19涡轮机 20废气传感器。
【权利要求】
1.用于运行具有多个汽缸的内燃机的方法，也就是用于确定内燃机的各个组件、尤其各个汽缸和/或涡轮增压机的组件选择性的油耗的方法，其中为内燃机的每个应该为其实施组件选择性的油耗确定的组件配备了特有的废气传感器，其中每个废气传感器在内燃机运行中在特定的时间段内不是用废气而是用参考气体来加载并且随后再用废气加载，其中针对每个废气传感器查明组件所特有的传感器漂移，并且其中从所有废气传感器的组件所特有的传感器漂移中查明相对于组件或者每个其它组件具有增加的油耗的那个组件或那些组件。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在滑行时喷油切断的内燃机中、也就是在滑行运行中在其汽缸中没有进行燃烧燃料的内燃机中，在滑行时喷油切断激活期间用参考气体加载废气传感器，其中离开汽缸的增压空气用作参考气体，所述增压空气的氧气含量相应于周围空气的氧气含量。
3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在未进行滑行时喷油切断的内燃机中如此用参考气体加载所述废气传感器，即通过以下方法将废气传感器与废气屏蔽，即其中定位了废气传感器的测量室在将废气从测量室中排出去的情况下用参考气体进行加载。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在此用参考气体优选周期性地加载所述测量室，其中参考气体的参考气体压力高于废气压力。
5.按权利要求1到4中任一项所述的方法，其特征在于，如此查明所有废气传感器的组件所特有的传感器漂移，即对废气传感器的在用参考气体加载废气传感器期间查明的测量信号进行分析。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，如此查明所有废气传感器的组件所特有的传感器漂移，即将废气传感器的在用参考气体加载废气传感器期间查明的测量信号与参考值进行比较，其中测量信号与参考值的偏差相应于各个废气传感器的传感器漂移。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，其废气传感器相对于其它组件的废气传感器具有较大传感器漂移的那些组件具有增加的油耗。
8.按权利要求1到7中任一项所述的方法，其特征在于，使用NOx传感器和/或λ传感器作为废气传感器。
9.按权利要求1到8中任一项所述的方法，其特征在于，在具有一包括至少一个压缩机和至少一个涡轮机的废气加载装置的内燃机中，还查明定位在相应的涡轮机下游的废气传感器的传感器漂移，并且必要时与至少一个布置在废气涡轮机上游的传感器的漂移进行比较，以便确定相应的涡轮机的油耗。
【文档编号】F02D41/22GK104343562SQ201410357829
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2013年7月26日
【发明者】A.德林 申请人:曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司