用于持續(xù)測量內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)態(tài)燃料消耗的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于持續(xù)測量內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)態(tài)燃料消耗的裝置，包括設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)燃料系統(tǒng)的流出側(cè)的回流管路中的排氣箱，該排氣箱也與測量系統(tǒng)的輸入管路連接以用于供應(yīng)內(nèi)燃機(jī)燃料系統(tǒng)，并且該排氣箱具有用于至少盡可能保持填充容積中的燃料量恒定的液位調(diào)節(jié)裝置。此外，本發(fā)明也涉及一種相應(yīng)的方法，在該方法中，將從內(nèi)燃機(jī)燃料系統(tǒng)回流的未消耗的燃料在排氣箱中排氣并且再次供應(yīng)給內(nèi)燃機(jī)燃料系統(tǒng)流入側(cè)的入口，所述排氣箱的液位至少盡可能保持恒定。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的研究和開發(fā)而言重要的是，實(shí)時(shí)并且精確地測量燃料消耗，該燃料消耗是指每單位時(shí)間實(shí)際進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)燃燒室的燃料量。在測試臺(tái)上或在具體應(yīng)用中通常從燃料箱向內(nèi)燃機(jī)供應(yīng)液態(tài)燃料、如汽油或柴油，在此根據(jù)用于向燃燒室引入燃料的系統(tǒng)的類型一一在許多情況下是噴油系統(tǒng)一一存在多余的燃料，這些燃料另外也用于冷卻和潤滑噴油系統(tǒng)并且通過回流管路又被輸送到燃料箱中。回流的燃料在那里具有燃料箱中給定的溫度水平以及被去除了可能以氣泡形式存在的氣體含量。在這種具有回流的系統(tǒng)中，燃料消耗通過供應(yīng)和回流的燃料量之間的差值得出，下述測量裝置已證明對(duì)于測量是有效的:
[0003]來自燃料箱的燃料基于重力或借助燃料栗被輸送給用于測量燃料輸入的消耗傳感器并且進(jìn)一步輸送給調(diào)節(jié)單元，在該調(diào)節(jié)單元中，一方面借助栗并且必要時(shí)借助壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)出所需的燃料過壓或燃料負(fù)壓;另一方面且特別是在那里借助熱交換器調(diào)節(jié)出定義的燃料溫度。內(nèi)燃機(jī)的噴油系統(tǒng)從該調(diào)節(jié)單元中抽取燃料(燃料供給)。在內(nèi)燃機(jī)噴油系統(tǒng)內(nèi)部(并且因此消耗測量通常不能進(jìn)行，或只能通過由內(nèi)燃機(jī)控制裝置(ECU)輸出的關(guān)于例如油軌壓力的數(shù)據(jù)進(jìn)行)在許多情況下前級(jí)栗產(chǎn)生負(fù)壓，高壓栗產(chǎn)生高壓并且壓力或流量控制系統(tǒng)產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)控制裝置要求的用于供應(yīng)噴射器的供應(yīng)壓力(油軌壓力、大多時(shí)候只是高壓)。多余的燃料在這種裝置中以通常極低的過壓進(jìn)入燃料回流管路和在消耗測量系統(tǒng)中并行于內(nèi)燃機(jī)設(shè)置的旁通管路中，大多時(shí)候設(shè)置在那里的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)確保，供給和回流具有小到可以忽略的壓差或存在在系統(tǒng)中為供給預(yù)規(guī)定的壓力。旁通管路對(duì)于與內(nèi)燃機(jī)當(dāng)前燃料消耗無關(guān)的且在整個(gè)測量回路中始終劇烈進(jìn)行的燃料循環(huán)是必要的并且該旁通管路能實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)單元中溫度調(diào)節(jié)的快速響應(yīng)。
[0004]由于測量的原因，內(nèi)燃機(jī)的燃料回流不能再從消耗傳感器旁直接流入燃料箱中，而是必須保留在測量回路中并且因此被輸送給在消耗傳感器和調(diào)節(jié)單元之間的管路中。這在回流燃料中所含的氣態(tài)量小到可以忽略時(shí)很容易實(shí)現(xiàn)。但在一些此類系統(tǒng)中，回流燃料輸送的氣體量(來自內(nèi)燃機(jī)的汽化燃料和可能情況下壓縮空氣和燃燒氣體)可能相當(dāng)顯著，因此進(jìn)入燃料回路中的氣體體積不僅影響內(nèi)燃機(jī)的功能，而且也構(gòu)成負(fù)的視在消耗并且因此顯著干擾測量。因此，必須盡可能從回流燃料中完全分離氣體。為此已知，在回流燃料和由消耗傳感器供應(yīng)的燃料匯合前或交匯處設(shè)置所謂的排氣箱，從而調(diào)節(jié)單元和因此內(nèi)燃機(jī)可被供應(yīng)以不含氣泡的燃料。該排氣箱必要時(shí)也在燃料和其上方的氣體中的相對(duì)于環(huán)境壓力升高或降低的壓力中運(yùn)行，以便盡可能好地模仿具有高于或低于內(nèi)燃機(jī)而設(shè)置的燃料箱或具有燃料抽吸栗的真實(shí)情況。
[0005]現(xiàn)在為了可以使設(shè)置在這種裝置的燃料入口中的消耗傳感器實(shí)時(shí)并且精確地測量實(shí)際消耗并且盡可能不顯示視在消耗，整個(gè)測量回路(并且特別是具有相對(duì)大體積的排氣箱)中的燃料量必須盡可能保持恒定。出于此原因，在已知的這種燃料消耗測量裝置中(例如參見EP 1729100 AUUS 5708201或AT 505 014 BI)，在排氣箱上設(shè)置輸入閥，該輸入閥由浮球體控制并且在排氣箱中的液位低于特定水位時(shí)打開入口。由此可確保從消耗傳感器正好有如此多的燃料進(jìn)入排氣箱中，以致排氣箱中的燃料量保持恒定。但這僅在下述條件下正常運(yùn)行，即，在任何時(shí)刻通過供給從排氣箱抽取的燃料量多于通過回流輸送的燃料量。但實(shí)際上輸送的體積完全有可能暫時(shí)多于抽取的體積，例如在內(nèi)燃機(jī)關(guān)斷時(shí)當(dāng)存儲(chǔ)于噴油系統(tǒng)高壓部中的燃料量回流時(shí)，或當(dāng)噴油量和內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速減少(下降)時(shí)如此。在這種情況下，盡管入口封閉，但液位進(jìn)一步升高并且消耗傳感器在輸入閥截止的情況下不將該回流顯示為負(fù)的視在消耗，而是顯示為零消耗。一旦從測量回路中抽取的體積又多于回流的體積，排氣箱中升高的水位可逐漸降低，直到輸入閥再次打開，以便使水位不再下降，因此消耗傳感器從該時(shí)刻起才能再次正確測量消耗。這特別是當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在回流管路具有大的氣體量時(shí)導(dǎo)致很大問題和測量不精確性:例如在大柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中輸送的氣體量可能暫時(shí)是回流燃料體積的數(shù)倍。
[0006]此外，在測量回路中存在這樣的區(qū)域，在這些區(qū)域中，其中所含的燃料量不可避免地變化、特別是如具有氣泡和升高溫度的燃料回流以及原則上內(nèi)燃機(jī)噴油系統(tǒng)中的體積，消耗測量系統(tǒng)不能或只能通過內(nèi)燃機(jī)控制裝置(ECU)的數(shù)據(jù)輸出來檢測所述體積。存儲(chǔ)于測量回路中的燃料量的任何變化都構(gòu)成視在消耗，并且只要該視在消耗引起消耗傳感器中的相應(yīng)燃料流量，所述變化就被消耗傳感器記錄為通過發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒產(chǎn)生的燃料消耗。因此，由消耗傳感器示出的消耗并不是實(shí)際燃料消耗，而是也包含通常被視為測量誤差的視在消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)在于，避免已知的用于連續(xù)測量內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)態(tài)燃料消耗的裝置和方法中的上述缺點(diǎn)并且改善這種裝置和這種方法，使得測量回路中所含的燃料量在所有可能的運(yùn)行條件下都盡可能保持恒定并且盡可能精確地在確定內(nèi)燃機(jī)實(shí)際燃料消耗時(shí)在計(jì)算方面考慮測量回路中所含燃料量剩余的并且可能無法避免的變化。
[0008]該任務(wù)在根據(jù)本發(fā)明的裝置中這樣解決:位于排氣箱的接口處的所述液位調(diào)節(jié)裝置具有循環(huán)栗以及與該循環(huán)栗連接的、被持續(xù)穿流的、根據(jù)待調(diào)節(jié)液位而更多或更少地打開的調(diào)節(jié)閥。因此，在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在排氣箱接口之一處持續(xù)地進(jìn)行根據(jù)液位而調(diào)節(jié)的介質(zhì)輸入或排出。排氣箱的調(diào)節(jié)閥因此并不像通常那樣在切換點(diǎn)“開/閉”附近工作，而是與當(dāng)前燃料消耗無關(guān)地在具有恒定流體流量的工作點(diǎn)中工作，所述恒定流體流量通過循環(huán)栗維持。循環(huán)栗和調(diào)節(jié)閥在此優(yōu)選可設(shè)置在排氣箱和燃料輸入管路之間的循環(huán)管路中。也可有利地設(shè)置在排氣箱的抽取管路中或該排氣箱的排氣接口處。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的方法中可以相應(yīng)有利的是，燃料在排氣箱和燃料的入口或抽取管路之間進(jìn)行持續(xù)的循環(huán)流動(dòng)。另一方面也可以有利的是，氣態(tài)介質(zhì)在排氣箱的排氣接口處進(jìn)行持續(xù)地輸入或排出。
[0010]在所有方案中，相應(yīng)介質(zhì)或者說持續(xù)的介質(zhì)流可通過受控打開的調(diào)節(jié)閥根據(jù)其安裝位置持續(xù)地流入排氣箱或流出排氣箱，由此一方面可進(jìn)行無滯后的液位調(diào)節(jié)并且另一方面可考慮最終待保持恒定的燃料量的上升和下降。
[0011]在調(diào)節(jié)閥和循環(huán)栗中流動(dòng)的流體因此可以(有利地)是排氣箱接口之一處的無氣泡的燃料，或者甚至也可以是排氣箱排氣管路中的氣體或空氣。
[0012]在上述實(shí)施方式之一中，由循環(huán)栗維持的、離開或再次進(jìn)入排氣箱中的流體(燃料和/或排氣)的循環(huán)流動(dòng)導(dǎo)致，流體通過部分打開的調(diào)節(jié)閥持續(xù)流入排氣箱中。在此，調(diào)節(jié)閥的根據(jù)被排氣箱中的燃料液位控制的調(diào)節(jié)位置決定排氣箱應(yīng)被輸送還是被抽取更多的流體。通過這種方式保持燃料箱中液位恒定并且避免燃料箱否則可能的過填充。
[0013]有利的是且一般來說，循環(huán)栗如此運(yùn)行，使得該循環(huán)栗從較低的壓力水平