專利名稱：用于測試內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于測試內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，特別是用于測試機(jī)動(dòng)車輛的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 的方法，以及用于執(zhí)行該方法的裝置。
背景技術(shù)：
在被安裝到機(jī)動(dòng)車輛中之前可以對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行各種測試。一種通常稱為“冷 測試”的這種測試可以在發(fā)動(dòng)機(jī)處于充分組裝和未點(diǎn)火的冷狀態(tài)的情況下在具有火花塞或 電熱塞的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上執(zhí)行。在冷測試中，可以是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 經(jīng)由其曲軸由電動(dòng)馬達(dá)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。這種工作模式在本文中被稱為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的“外部 驅(qū)動(dòng)”或“牽引驅(qū)動(dòng)”。在這種工作模式中，可以測量各種參數(shù)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力、進(jìn)氣歧 管和/或排氣歧管中的壓力以及由電動(dòng)馬達(dá)施加的轉(zhuǎn)矩。外部驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的測試經(jīng) 常用來評(píng)價(jià)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或其部件的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦和/或耐用性。
在一些示例中，用來確定摩擦轉(zhuǎn)矩的測量裝置被附連到電動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之 間的連接軸。
本文的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種方法的問題。因?yàn)樵趦?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中缺少燃燒過程， 所以當(dāng)應(yīng)用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)不是外部驅(qū)動(dòng)或被安裝在機(jī)動(dòng)車輛中的情況下時(shí)，由這種測試提 供的信息的相關(guān)性減少。特別是，由于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的外部驅(qū)動(dòng)期間缺少影響力傳動(dòng)部件 的動(dòng)態(tài)行為的高內(nèi)部汽缸壓力，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)中存在明顯的摩擦和磨損行為的改進(jìn)，例如， 在活塞環(huán)、活塞和活塞螺栓、以及連桿和曲軸軸承中。盡管這種測試能夠提供關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)摩 擦和部件磨損的參考值，但是這種測試不能定量地確定相關(guān)的結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容
提供了用于準(zhǔn)確地測試內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)并且評(píng)價(jià)代表其包括摩擦和磨損行為的工作 的特性的系統(tǒng)和方法。例如，可以提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)測試回路，其包括具有設(shè)置在曲軸箱 中的曲軸的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。該曲軸可以由在汽缸孔中可移置的活塞可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)?？梢蕴峁?可操作地耦接到曲軸并且配置為轉(zhuǎn)動(dòng)所述曲軸的電動(dòng)馬達(dá)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括配置為向 發(fā)動(dòng)機(jī)供給氣體的進(jìn)氣側(cè)和配置為從發(fā)動(dòng)機(jī)排出氣體的排氣側(cè)。流體地耦接到進(jìn)氣側(cè)和排 氣側(cè)兩者的一個(gè)或更多個(gè)流體引導(dǎo)裝置可以包括在測試回路中，構(gòu)造為形成封閉的氣體回 路。進(jìn)一步地，還可以包括設(shè)置在汽缸孔中并且配置為檢測由封閉的氣體回路施加的內(nèi)部 汽缸壓力的一個(gè)或更多個(gè)壓力傳感器。
以這種方式，通過檢測由封閉的氣體回路施加的內(nèi)部汽缸壓力，由于能夠獲得這 種工作模式的更具代表性的數(shù)據(jù)，因此在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火操作期間的內(nèi)部汽缸壓力可以被準(zhǔn)確地建模。因此，能夠增加對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦和磨損行為的理解。從下面單獨(dú)或結(jié)合附 圖的具體實(shí)施方式
將易于明白本說明書的以上優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)和特征。
應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡單的形式引入一系列概念，這些概念在具體 實(shí)施方式中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或主要特征，要求保 護(hù)的主題的范圍由具體實(shí)施方式
后的權(quán)利要求限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決上 述或在本公開的任何部分中所述的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。


圖1示出了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)測試回路的方框圖。
圖2示出了說明用于測量封閉的氣體回路中的內(nèi)部汽缸壓力的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
在安裝到機(jī)動(dòng)車輛中之前可以對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行各種測試?？梢岳谩袄錅y試”， 例如，在冷測試中，通過用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸而外部地驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)?？梢詼y量各 種參數(shù)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力、進(jìn)氣歧管和/或排氣歧管中的壓力以及由電動(dòng)馬達(dá)施加的轉(zhuǎn) 矩，并且這種冷測試用來評(píng)價(jià)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和/或其部件的發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦和/或耐用性。在一 些示例中，確定摩擦轉(zhuǎn)矩的測量裝置附連到電動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)之間的連接軸。但是，在 這個(gè)示例中收集的數(shù)據(jù)可能具有減少的相關(guān)性。特別是，由于在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的外部驅(qū)動(dòng)期 間缺少影響力傳動(dòng)部件的動(dòng)態(tài)行為的高內(nèi)部汽缸壓力，因此在發(fā)動(dòng)機(jī)中存在摩擦和磨損行 為的明顯改進(jìn)，例如，在活塞環(huán)、活塞和活塞螺栓、以及連桿和曲軸軸承中。
提供了用于準(zhǔn)確測試內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)并且評(píng)價(jià)代表其包括發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦和磨損行為 的工作的特性的多種系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，可以提供施加內(nèi)部汽缸壓力的封閉的 氣體回路。壓力傳感器可以設(shè)置在汽缸孔中并且配置為檢測內(nèi)部汽缸壓力。圖1示出了內(nèi) 燃發(fā)動(dòng)機(jī)測試回路的方框圖。圖2示出了說明用于測量封閉的氣體回路中的內(nèi)部汽缸壓力 的方法的流程圖。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明用于進(jìn)行內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的測試方法的裝置I的示例性實(shí)施例 的示意圖。裝置I包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2具有設(shè)置在曲軸箱24中的曲軸21。 曲軸21可以由在相應(yīng)的汽缸孔3中可移置的活塞4可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。雖然示出了四個(gè)活塞 和四個(gè)相應(yīng)的汽缸孔，但是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2實(shí)際上可以具有任何數(shù)目的活塞和汽缸孔，而不 脫離本發(fā)明的范圍。在第一側(cè)，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2具有進(jìn)氣側(cè)8，進(jìn)氣歧管5設(shè)置在這里，其中節(jié) 流閥6設(shè)置在上游。節(jié)流閥6可以是，例如，可操作地耦接到進(jìn)氣歧管5并且由電子控制器 致動(dòng)，以控制到達(dá)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的空氣或氣體的量。在與第一側(cè)基本相對(duì)的第二側(cè)，內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)2具有排氣側(cè)9，排氣歧管7設(shè)置在這里。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2可以具有包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽 油發(fā)動(dòng)機(jī)的各種合適的類型，而不脫離本發(fā)明的范圍。
裝置I包括可以耦接到曲軸21以驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2 (例如，以驅(qū)動(dòng)活塞4)的電動(dòng) 馬達(dá)22。這種工作模式可以稱為“牽引驅(qū)動(dòng)”。在牽引驅(qū)動(dòng)期間，可以測量表示發(fā)動(dòng)機(jī)工作 的各種參數(shù)。這些參數(shù)可以包括例如，發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力、進(jìn)氣歧管5和/或排氣歧管7中的 壓力以及汽缸孔3中的壓力。為了能夠進(jìn)行這種測量，相應(yīng)的壓力傳感器23和/或轉(zhuǎn)矩傳 感器(未示出)設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2中。在圖1所示的示例性實(shí)施例中，在每個(gè)汽缸孔3中設(shè)置至少一個(gè)壓力傳感器。根據(jù)裝置I中所用的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的類型，壓力傳感器可以設(shè)置 在與火花塞或電熱塞相關(guān)聯(lián)的孔中。以這種方式，可以模擬內(nèi)部汽缸壓力，并且因此可以模 擬內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2上的負(fù)荷需求。此外,正如在下面更詳細(xì)地討論的，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的曲軸箱 24中的壓力可以用至少一個(gè)壓力傳感器監(jiān)控。
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的進(jìn)氣側(cè)8和排氣側(cè)9可以經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)流體引導(dǎo)連接裝置 (例如連接軟管和/或連接導(dǎo)管10)彼此流體地耦接。因此，正如在下面更加詳細(xì)地描述的， 與一個(gè)或更多個(gè)流體引導(dǎo)連接裝置結(jié)合的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2可以形成封閉的回路，氣體可以在 其中循環(huán)。
在圖1所示的示例性實(shí)施例中，裝置I包括設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的排氣側(cè)9上的 氣體回路中的阻尼貯存器11。阻尼貯存器11可以配置為抑制在氣體回路中循環(huán)的氣體的 流動(dòng)。裝置I還可以包括設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的進(jìn)氣側(cè)8上的氣體回路中以冷卻在氣體回 路中循環(huán)的氣體的冷卻裝置12 ;設(shè)置在進(jìn)氣側(cè)上的氣體回路中以清潔在氣體回路中循環(huán) 的氣體的濾清器13 ;可以耦接到所述氣體回路以向該氣體回路供給預(yù)定的壓力的外部壓 縮的氣源14 ;以及可以耦接到曲軸箱24以將已經(jīng)進(jìn)入曲軸箱的氣體從曲軸箱返回到氣體 回路的壓縮機(jī)15。
下面描述裝置I的操作的一個(gè)示例。為了測試內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2)， 電動(dòng)馬達(dá)22可以耦接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸21并且被致動(dòng)以使曲軸旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)示例中， 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2以外部驅(qū)動(dòng)或牽引模式工作。換句話說，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。在 這個(gè)示例中，不發(fā)生內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的點(diǎn)火，即不發(fā)生“自驅(qū)動(dòng)”。
之后氣體可以經(jīng)由進(jìn)氣側(cè)8供給到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2。氣體經(jīng)由節(jié)流閥6和進(jìn)氣歧管 5進(jìn)入相應(yīng)的汽缸或汽缸孔3。氣體可以在其中被活塞4以已知的方式壓縮，活塞4可以在 汽缸孔3中移置并且經(jīng)由曲軸21和電動(dòng)馬達(dá)22驅(qū)動(dòng)。然后氣體可以在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的排 氣側(cè)9經(jīng)由排氣歧管7排出。在這個(gè)示例中，氣體經(jīng)由相應(yīng)的流體引導(dǎo)連接裝置(例如連接 軟管和/或連接導(dǎo)管10)離開排氣側(cè)9，并且首先到達(dá)補(bǔ)償(compensation)或阻尼貯存器11。阻尼貯存器11可以抑制氣體回路中循環(huán)的氣體的流動(dòng)，并且特別是由于活塞運(yùn)動(dòng)引起 的脈沖。以這種方式，在氣體回路中的不希望的共振被減少。當(dāng)阻尼貯存器11將氣體傳輸 給氣體回路時(shí)，阻尼貯存器11可以被認(rèn)為構(gòu)成流體引導(dǎo)連接裝置的一部分。
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的進(jìn)氣側(cè)8上的氣體從阻尼貯存器11到達(dá)冷卻裝置12，在冷卻裝 置12中，氣體可以被冷卻。冷卻裝置12可以被認(rèn)為構(gòu)成流體引導(dǎo)連接裝置的一部分。經(jīng) 過冷卻裝置12，在進(jìn)氣側(cè)8上流進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的氣體的溫度以及因此在氣體回路中的氣 體的體積膨脹以希望的方式被控制和調(diào)節(jié)。由于氣體可能相反地變熱并膨脹，因此冷卻裝 置12提高了測試狀態(tài)的一致性，因此增大了測試結(jié)果的相關(guān)性和實(shí)用性。
正如在圖1中所看到的，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的進(jìn)氣側(cè)8上的氣體回路中循環(huán)的氣體 進(jìn)一步經(jīng)過濾清器13并且被清潔，這可以避免氣體中不希望的大量發(fā)動(dòng)機(jī)油蒸氣或發(fā)動(dòng) 機(jī)油微粒。濾清器13可以被認(rèn)為構(gòu)成流體引導(dǎo)連接裝置的一部分。在濾清器13的下游， 氣體到達(dá)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的進(jìn)氣側(cè)8，因此由電動(dòng)馬達(dá)22外部地驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和流體引 導(dǎo)連接裝置10、11、12和13形成封閉的氣體回路。
經(jīng)由所述封閉的氣體回路，能夠?qū)ζ卓?施加內(nèi)部壓力(例如，內(nèi)部汽缸壓力)。 以這種方式，在測試過程中得到的測量結(jié)果，特別是關(guān)于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦和磨損行為的測量結(jié)果可以具有更大的相關(guān)性。為了檢測內(nèi)部汽缸壓力，正如上面所述的，相應(yīng)的壓力傳 感器(例如，壓力傳感器23)可以提供在汽缸孔3的火花塞或電熱塞的孔中。
在上面所述的氣體回路的情況下，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火操作期間，特別是在低負(fù) 荷至中等負(fù)荷范圍內(nèi)出現(xiàn)的內(nèi)部汽缸壓力可以通過以牽引模式操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)而被準(zhǔn)確 地模擬。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的模擬的負(fù)荷例如可以通過節(jié)流閥6控制(例如，減少或增加)。
為了模擬超過低負(fù)荷到中等負(fù)荷范圍并且甚至達(dá)到滿負(fù)荷的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的負(fù) 荷要求，外部壓縮的氣源14可以被包括并且耦接到氣體回路，如圖1所示。壓縮的氣源14 可以經(jīng)由壓力控制裝置，特別是經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)裝置16和壓力控制裝置17耦接到氣體回路。 在圖1所示的示例性示例中，壓縮的氣源14經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)裝置16和壓力控制裝置17耦接 到濾清器13。通過外部壓縮的氣源14，預(yù)定的壓力可以經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)裝置16和壓力控制 裝置17施加到氣體回路。由于在氣體回路中的增加的壓力水平，也可以增加活塞4的上止 點(diǎn)處的內(nèi)部汽缸壓力。經(jīng)由壓力調(diào)節(jié)裝置16和壓力控制裝置17，在對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的測試期 間，氣體回路中的壓力可以被有效地保持在希望的壓力范圍內(nèi)，這可以促進(jìn)對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī) 的負(fù)荷狀態(tài)的模擬。為了這種壓力調(diào)節(jié)，可以利用各種合適的測量信號(hào)，例如來自壓力傳感 器23的測量信號(hào)。此外，來自壓力傳感器的測量信號(hào)還能夠用于區(qū)別由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行的 氣體壓縮做功與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的純摩擦做功。
在氣體回路中可能發(fā)生氣體損失，例如，由于在活塞環(huán)處的溢出和/或由于因?yàn)?汽缸或汽缸孔3中的氣體壓縮的熱損失引起的氣體損失。這種氣體損失可以用外部壓縮的 氣源14和相關(guān)聯(lián)的壓力控制裝置16和17補(bǔ)償。可替換地或額外地，可以從周圍環(huán)境供給 額外的氣體。
為了將由于在活塞環(huán)處溢出引起的氣體損失保持得盡可能低，已經(jīng)進(jìn)入曲軸箱的 氣體可以借助壓縮機(jī)15從曲軸箱返回到氣體回路。例如可以利用常規(guī)的壓縮機(jī)，但是也可 以利用其他適當(dāng)?shù)难b置而不脫離本發(fā)明的范圍。如圖1所示，壓縮機(jī)15將取自曲軸箱24 的氣體經(jīng)由阻尼貯存器11引入到氣體回路。因此，通過壓縮機(jī)15返回的氣體流也可以借 助阻尼貯存器11被抑制，以防止氣體回路中的不希望的共振。壓縮機(jī)15的傳輸功率可以 適當(dāng)?shù)匾罁?jù)曲軸旋轉(zhuǎn)速度而控制，以便曲軸箱中的壓力保持恒定。曲軸箱壓力控制器18可 以用來進(jìn)行這種控制。而且，為了防止氣體被來自軸箱的油造成不希望的污染，油分離器裝 置19可以包括在曲軸箱24和壓縮機(jī)15之間。
在氣體回路中循環(huán)的氣體可以是惰性氣體，例如氮?dú)狻６栊詺怏w通常是具有很低 的反應(yīng)性并且因此僅參與極少數(shù)化學(xué)反應(yīng)的氣體。也可以用氮?dú)庵獾钠渌栊詺怏w，例 如，稀有氣體以及不同惰性氣體的混合物。也可以利用空氣作為循環(huán)氣體，但是應(yīng)當(dāng)考慮具 有油蒸氣或油微粒的空氣飽和可能導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸或汽缸孔3中的氣體的自行點(diǎn) 火，特別是在模擬內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的高負(fù)荷需求時(shí)，此時(shí)較高的壓力通過外部壓縮的氣源14 施加到氣體回路。但是，可以通過利用惰性氣體防止氣體的自行點(diǎn)火。
在惰性氣體被用作循環(huán)氣體的情況下，在開始對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測試之前可以適 當(dāng)?shù)嘏趴昭b置I。以這種方式，可以確保足夠純凈的惰性氣體并且防止在測試期間的自燃。 為了監(jiān)控惰性氣體的純度，裝置I包括在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的進(jìn)氣側(cè)8上的拉姆達(dá)(lambda)傳 感器20。在所示的實(shí)施例中，拉姆達(dá)傳感器20設(shè)置在冷卻裝置12之后和濾清器13之前。
現(xiàn)在回到圖2，圖2示出了說明用于測量在封閉的氣體回路中的內(nèi)部汽缸壓力的方法201的流程圖。該方法可以根據(jù)上述示例和實(shí)施例實(shí)施。
在步驟210，方法201包括用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。之后該發(fā)動(dòng)機(jī)以牽 引模式工作。
在步驟220，方法201包括通過將發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣側(cè)耦接到進(jìn)氣側(cè)而形成封閉的氣 體回路。
在步驟230，方法201包括向進(jìn)氣側(cè)供給氣體。該氣體可以是惰性氣體，例如氮?dú)狻?br> 在步驟240，方法201包括將從排氣側(cè)排出的氣體再循環(huán)到進(jìn)氣側(cè)。因此，氣體可 以貫穿封閉的氣體回路而連續(xù)地循環(huán)。
在步驟250，方法201包括測量內(nèi)部汽缸壓力。如上所述，在一些實(shí)施例中，壓力傳 感器可以設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽缸孔中以感測內(nèi)部汽缸壓力。
方法201還包括在步驟260中所示的可以任選地執(zhí)行的附加步驟。這些步驟包括 例如用阻尼貯存器抑制貫穿封閉的氣體回路的氣體的流動(dòng)，以便減輕回路中的不期望的共 振。方法201還可以任選地調(diào)節(jié)封閉的氣體回路中的氣體的溫度和體積膨脹，提高測試狀 態(tài)的一致性，并且因此增大測試結(jié)果的相關(guān)性。方法201可以任選地以濾清器清潔貫穿封 閉的氣體回路流動(dòng)的氣體。最終，方法201可以任選地通過將進(jìn)入曲軸箱的氣體返回到所 述氣體回路而減少從封閉的氣體回路中的氣體滲漏。
以這種方式，通過用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸，提供氣體可以從排氣側(cè)向進(jìn)氣 側(cè)流動(dòng)的封閉的氣體回路，并且測量內(nèi)部汽缸壓力，可以準(zhǔn)確地得到與包括發(fā)動(dòng)機(jī)或其部 件的摩擦和/或耐用性的發(fā)動(dòng)機(jī)特性相關(guān)并代表該發(fā)動(dòng)機(jī)特性的數(shù)據(jù)。
在根據(jù)本發(fā)明的用于測試內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(其具有設(shè)置在曲軸箱中并且能夠由在汽缸 孔中可移置的活塞可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)的曲軸)的方法中，電動(dòng)馬達(dá)耦接到曲軸并且該曲軸被設(shè) 置成通過電動(dòng)馬達(dá)的操作而旋轉(zhuǎn)。在進(jìn)氣側(cè)上，例如經(jīng)由進(jìn)氣歧管，氣體被供給到根據(jù)本發(fā) 明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在排氣側(cè)上例如經(jīng)由排氣歧管從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣體經(jīng)由流體引導(dǎo)連 接裝置被供給回到該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述流體引導(dǎo)連接裝置可以與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)和排 氣側(cè)連接，例如用軟管和/或?qū)Ч苓B接。換句話說，由電動(dòng)馬達(dá)外部驅(qū)動(dòng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和流 體引導(dǎo)連接裝置形成基本封閉的氣體回路。
經(jīng)由封閉的氣體回路，能夠?qū)ζ卓资┘觾?nèi)部壓力(例如，內(nèi)部汽缸壓力)，使得該 測試方法能夠以更大的實(shí)用性執(zhí)行，結(jié)果，在測試過程中得到的測量結(jié)果，特別是關(guān)于內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦和磨損行為的測量結(jié)果具有更大的相關(guān)性。為了能夠檢測內(nèi)部汽缸壓力，相 應(yīng)的壓力傳感器可以安裝在汽缸孔中。壓力傳感器例如可以在執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法期間 被插入火花塞或電熱塞的孔中。
因此，根據(jù)本發(fā)明的方法允許可應(yīng)用地模擬在低負(fù)荷到中等負(fù)荷范圍中的內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火操作期間起主要作用的內(nèi)部汽缸壓力，其中在這個(gè)范圍中模擬的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上 的負(fù)荷也能夠通過設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)上的常規(guī)節(jié)流閥被控制，即減少或增大。
為了防止氣體回路中的不期望的共振，本發(fā)明的實(shí)施例在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣側(cè)上 提供用于抑制在氣體回路中循環(huán)的氣體的流動(dòng)并且特別是抑制由于活塞運(yùn)動(dòng)引起的脈沖 的補(bǔ)償或阻尼貯存器的配置。在本發(fā)明的意義上，當(dāng)阻尼貯存器傳輸該封閉的氣體回路中 的氣體時(shí)，該阻尼貯存器構(gòu)成流體引導(dǎo)連接裝置的一部分。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)上的氣體回路中循環(huán)的氣體通過冷卻裝置被冷卻而不被加熱。在本發(fā)明的意義上，該冷卻裝置也構(gòu)成流體引導(dǎo)裝置的一部 分。利用冷卻裝置，能夠以希望的方式控制并調(diào)節(jié)在進(jìn)氣側(cè)上流進(jìn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體的溫 度(進(jìn)氣溫度)，并且因此還能夠以希望的方式控制并調(diào)節(jié)氣體回路中的氣體的體積膨脹， 例如恒定地保持在相同的水平。這個(gè)實(shí)施例基于這樣的認(rèn)識(shí)，即內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中的氣體即便 在處于牽弓I模式時(shí)也被加熱并且相區(qū)別。這種情況被本發(fā)明反駁，在本發(fā)明中，氣體被保持 在限定的冷卻溫度水平，使得測試條件基本保持恒定，這對(duì)測試結(jié)果又具有有利的作用。
合適的是，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣側(cè)上的氣體回路中循環(huán)的氣體可以借助濾清器被 清潔，以防止在氣體回路中循環(huán)的氣體中的不希望的大量發(fā)動(dòng)機(jī)油蒸氣或發(fā)動(dòng)機(jī)油微粒。 這種濾清器也可以被稱為空氣濾清器。但是，循環(huán)的氣體可以不是空氣，而是惰性氣體，使 得濾清器元件可以是在可應(yīng)用惰性氣體的情況下進(jìn)行清潔的濾清器。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了額外的氣體可以從外部供給到氣體回路，以便補(bǔ)償 氣體的損失，例如，由于在活塞環(huán)處的溢出和/或由于因?yàn)閮?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中的氣體的 壓縮的熱損失而引起的氣體損失。在最簡單的情況下，這可以例如通過在流體引導(dǎo)連接裝 置之一中的相應(yīng)的小孔來實(shí)現(xiàn)，優(yōu)選為例如在保持濾清器的濾清器殼體中的小孔。
為了模擬對(duì)超過低負(fù)荷到中等負(fù)荷范圍并且甚至達(dá)到滿負(fù)荷的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上的 負(fù)荷需求，本發(fā)明的實(shí)施例提供了可以通過外部壓縮的氣源對(duì)氣體回路施加預(yù)定的壓力。 由于在氣體回路中增加的壓力水平，內(nèi)部汽缸壓力也在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞的上止點(diǎn)處增 加。氣體回路中的氣體壓力可以通過壓力控制裝置控制，具體說通過壓力調(diào)節(jié)和壓力控制 裝置控制。因此，氣體回路中的氣體可以保持在希望的壓力范圍內(nèi)，這對(duì)于被模擬的內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)是有幫助的。這種壓力調(diào)節(jié)合適地基于來自上述設(shè)置在汽缸中的壓力傳感 器的測量信號(hào)。來自壓力傳感器的所述測量信號(hào)還可以用來區(qū)別由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行的氣體 壓縮做功和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的純摩擦做功。但是，用于引入額外氣體的存在于上述根據(jù)本發(fā)明 的方法的實(shí)施例中的流體引導(dǎo)連接裝置中的小孔在這種情況下可以是封閉的。然后對(duì)氣體 回路中的氣體損失的補(bǔ)償可以通過壓縮的氣源和相關(guān)聯(lián)的壓力控制裝置而執(zhí)行。
為了將由于在活塞環(huán)處的溢出引起的氣體損失保持得盡可能低，本發(fā)明提供了進(jìn) 入曲軸箱的氣體可以通過壓縮機(jī)從曲軸箱返回到氣體回路。對(duì)于壓縮機(jī)，可以使用常規(guī)的 壓縮機(jī)。壓縮機(jī)的傳輸功率可以適當(dāng)?shù)匾罁?jù)曲軸旋轉(zhuǎn)速度控制，以便曲軸箱中的壓力能夠 保持恒定。為了防止來自曲軸箱的油對(duì)氣體的不希望的污染，可以在曲軸箱和壓縮機(jī)之間 設(shè)置油分離器裝置。
所述氣體可以是惰性氣體，例如氮?dú)?。惰性氣體通常是具有很低的反應(yīng)性并且因 此僅參與極少的化學(xué)反應(yīng)的氣體。利用空氣作為循環(huán)氣體也是可行的，但是應(yīng)當(dāng)考慮具有 油蒸氣或油微粒的空氣的飽和可能導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸中的氣體的自燃，特別是在模擬 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高負(fù)荷需求時(shí)，在這時(shí)，高壓力通過外部壓縮的氣源施加于氣體回路。但是， 氣體的自燃可以通過利用例如氮?dú)獾榷栊詺怏w而減輕。根據(jù)本發(fā)明的方法不限于利用氮?dú)?作為惰性氣體，而是諸如稀有氣體等其他惰性氣體以及不同惰性氣體的混合物也可以用于 根據(jù)本發(fā)明的方法。
為了在任何情況下均排除氣體的自燃，在開始對(duì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行測試之前可以排 空用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。以這種方式，可以確保惰性氣體的足夠的純度。為 了監(jiān)控惰性氣體的純度，可以利用拉姆達(dá)傳感器監(jiān)控在氣體回路中循環(huán)的氣體，并且還在測試執(zhí)行期間進(jìn)行監(jiān)控。
應(yīng)當(dāng)指出，本文包括的示例性的控制和估算方法可以與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)一起應(yīng)用。本文描述的具體方法可以表示任何數(shù)目的處理策略中的一個(gè)或更多個(gè)， 例如事件驅(qū)動(dòng)的、中斷驅(qū)動(dòng)的、多任務(wù)的、多線程的等等。因此，所示的各種動(dòng)作、操作或功 能可以以所示的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或在一些情況下可以省略。同樣，處理的所述次序不是 實(shí)現(xiàn)本文所述的示例性實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需要求的，而是為了容易舉例說明和描述 而提供的。一個(gè)或更多個(gè)所示的動(dòng)作或功能可以根據(jù)所用的特定策略而重復(fù)地進(jìn)行。而且， 所述的動(dòng)作可以圖示地表示被編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀儲(chǔ)存介質(zhì)中的編碼。
應(yīng)當(dāng)明白，本文所公開的結(jié)構(gòu)和方法本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體的實(shí)施例 不被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變化是可行的。例如，上述技術(shù)可以用于V-6、1-4、1-6、 V-12、對(duì)置4缸以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本發(fā)明的主題包括本文所公開的各種系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)、以 及其他特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
所附權(quán)利要求具體指出被視為新穎和非顯而易見的一些組合和子組合。這些權(quán)利 要求可能涉及“一種”元件或“第一”元件或其等價(jià)物。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被理解為包括一 個(gè)或更多個(gè)這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這種元件。所公開的特征、功 能、元件和/或性質(zhì)的其他組合和子組合可以通過修改本權(quán)利要求書或通過在本申請(qǐng)或相 關(guān)申請(qǐng)中提出新權(quán)利要求而要求保護(hù)。這些權(quán)利要求，無論比原權(quán)利要求的范圍更寬、更 窄、相等或不同都仍被認(rèn)為包含在本發(fā)明的主題內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)測試回路，包括具有曲軸的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述曲軸由在汽缸孔中可移置的活塞可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)；可操作地耦接到所述曲軸并且配置為旋轉(zhuǎn)所述曲軸的電動(dòng)馬達(dá)；配置為向所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供氣體的進(jìn)氣側(cè)；配置為從所述發(fā)動(dòng)機(jī)排出氣體的排氣側(cè)；一個(gè)或更多個(gè)流體引導(dǎo)連接裝置，其流體地耦接到所述進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)兩者并且配置為形成封閉的氣體回路；一個(gè)或更多個(gè)壓力傳感器，其設(shè)置在所述汽缸孔中并且配置為檢測由所述封閉的氣體回路施加的內(nèi)部汽缸壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路，還包括壓縮的氣源，所述壓縮的氣源配置為向所述測試回路施加預(yù)定的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路，還包括阻尼貯存器，所述阻尼貯存器配置為抑制所述測試回路中的氣體的流動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置配置為調(diào)節(jié)所述氣體的溫度和體積膨脹，因而保持測試條件基本恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路，還包括濾清器，所述濾清器配置為清潔所述氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路，還包括壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)配置為將進(jìn)入曲軸箱的氣體返回到所述測試回路。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測試回路，其中所述壓縮機(jī)的傳輸功率依據(jù)曲軸旋轉(zhuǎn)速度而被控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路,其中檢測內(nèi)部汽缸壓力以收集代表包括摩擦和磨損行為的發(fā)動(dòng)機(jī)特性的數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路，還包括拉姆達(dá)傳感器，所述拉姆達(dá)傳感器配置為監(jiān)控所述氣體的純度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試回路，其中所述一個(gè)或更多個(gè)流體引導(dǎo)連接裝置包括一個(gè)或更多個(gè)軟管和/或?qū)Ч堋?br> 11.一種方法，包括用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸；通過將所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣側(cè)耦接到進(jìn)氣側(cè)而形成封閉的氣體回路；在所述進(jìn)氣側(cè)向所述發(fā)動(dòng)機(jī)供給氣體；將從所述排氣側(cè)排出的氣體再循環(huán)回到所述進(jìn)氣側(cè)；以及用設(shè)置在相應(yīng)的汽缸孔中的一個(gè)或更多個(gè)壓力傳感器測量內(nèi)部汽缸壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括在高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷或滿發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下，用壓縮的氣源向所述封閉的氣體回路施加預(yù)定的壓力。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括用阻尼貯存器抑制所述封閉的氣體回路中的氣體的流動(dòng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括用冷卻裝置調(diào)節(jié)所述氣體的溫度和體積膨脹，因而保持測試條件基本恒定。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括用濾清器清潔所述氣體。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括用壓縮機(jī)將進(jìn)入曲軸箱的氣體返回到所述封閉的氣體回路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述壓縮機(jī)的傳輸功率依據(jù)曲軸旋轉(zhuǎn)速度而被控制。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中測量內(nèi)部汽缸壓力以收集代表包括摩擦和磨損行為的發(fā)動(dòng)機(jī)特性的數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括從周圍環(huán)境向所述封閉的氣體回路供給額外的氣體。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括用拉姆達(dá)傳感器監(jiān)控所述氣體的純度。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于測試內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和裝置。本發(fā)明公開了用于測試在封閉的氣體回路中的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)示例中，該測試回路包括具有由電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的曲軸的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。氣體在進(jìn)氣側(cè)被供給到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)并且在排氣側(cè)被排出。流體引導(dǎo)連接裝置將排出的氣體返回到進(jìn)氣側(cè)，因而形成封閉的氣體回路。還包括壓力傳感器以測量內(nèi)部汽缸壓力，得出與包括摩擦和磨損行為的各種發(fā)動(dòng)機(jī)特性相關(guān)并代表所述發(fā)動(dòng)機(jī)特性的數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01M15/05GK103063438SQ20121040420
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者U·莫拉維茨, J·帕斯楚 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司