[发明专利]多缸内燃机的控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及多缸内燃机的控制方法和系统，尤其，用作船舶上的推进器的多缸船用柴油机。

更具体地说，本发明针对的是响应在引擎每转期间随时间变化的控制参数，在多缸内燃机的每个气缸的每个燃烧循环期间电子控制操作事件的执行。通常，但非穷尽，在每个燃烧循环期间按时控制其执行的操作事件可以包含燃料喷射、点火、致动进入门和排气门、和将滑润剂和压缩空气提供给气缸的实例。

控制参数通常是如通过至少一个传感器装置在规则分布在曲轴周围的多个分立感测点上所捕获的曲轴瞬时角位置。

背景技术

本发明所涉及的那种控制方法和系统在现有技术中是众所周知的，例如，可以从属于本申请人的日本专利JP 3483743 B2中了解到，该日本专利JP 3483743 B2公开了主要目的是取得高容错度，以便使控制系统或它的关键部分的故障引起的操作中断风险降到最低的控制系统。这些目的是通过构造像完全冗余系统那样的现有技术系统达到的，完全冗余系统包含两个中央引擎控制单元、检测引擎曲轴的角位置和速度的两个分开的传感器装置、和在中央引擎控制单元和单个气缸控制单元之间的两条分开的通信线。

由于在每个气缸的每个燃烧循环期间执行操作事件的准确定时和控制是非常关键的，并且，依赖于曲轴的瞬时角位置的最新和准确信息，所述的现有技术系统依赖于对控制参数的实时数据发送的不可缺少要求，控制参数包含位于曲轴附近和每一个包含多个单独光检测器部件的传感器装置高精度确定的曲轴分立瞬时位置值。这些检测器部件通过单独专用信号线与引擎和气缸控制单元连接。取决于用在传感器装置中的检测器部件的实际编码形式和类型，每个传感器装置中检测器部件的数量，从而，从每个传感器装置到引擎和气缸控制单元的单独专用信号线的数量通常可以在4到12条分开的信号线之间变化。

虽然这个现有技术控制系统被证明可以为多缸内燃机提供非常可靠和自动防故障电子控制模式，但需要许多从每个传感器装置到引擎和气缸控制单元的单独专用信号线则意味着存在严重缺陷，尤其，将推进器安装在船舶上。由于引擎气缸的数量通常可以从4个到14个，这样的推进器是非常复杂和庞大的系统，其中，捕获来自曲轴和引擎和气缸控制单元的信号的传感器装置被布置成在物理位置上分得很开，致使单独专用信号线不得不相应延伸很长距离和与许多单元连接。此外，船舶机舱中的物理和化学环境对用于这样信号线的电缆的质量提出很高要求。

这种缺陷因如下事实而进一步加重，对于包括在推进器与各种引擎辅助设施和如位于桥上或位于紧急操作站的外部操作和/或监视终端之间传送引擎控制命令和操作状态消息的船舶上其它类型的数据发送，现有技术利用大量节点终端之间的消息通信可能对按标准网络协议操作和控制的单条共享通信线产生影响的标准通信总线网络。

使用这样基于网络通信系统的例子包括，如WO 2005/124161所公开的那样，将总线模块用于控制射流阀；如WO 2005/119974所公开的那样，将标准CAN(控制器区域网)协议用于在分布式过程控制系统中传送数据，或如美国专利申请第US 2004/0010349号和第US2004/0042401号和美国专利第6,629,247号所公开的那样，将标准CAN协议用于汽车或电源系统中的发电机组监视或技术数据通信；和如丹麦专利第168807号所公开的那样，将船舶上的高度冗余局部数据通信网络用于监视和自动化目的，或如EP 1 591 649所公开的那样，将船舶上的高度冗余局部数据通信网络用于柴油机控制。但是，这些现有技术公布没有一个包括与多缸引擎的气缸中的燃烧过程的关键电子控制有关的任何类型信息。

发明内容

基于上面概括的背景，本发明的一般目的是提供在至少在与现有技术系统相当的水平上保持可靠和自动防故障操作性能的同时，克服在JP 3483743 B2中公开的现有技术控制系统的所述不足和缺陷、在多缸内燃机的每个气缸中的每个燃烧循环期间控制操作事件的方法和系统。

本发明的进一步目的是提供在使气缸控制单元在每个燃烧循环期间对操作事件实现的定时和控制保持在相同准确水平上，就像事实上实时传送控制参数数据那样的同时，可以省却现有技术中将控制参数数据从一个或多个传感器装置实时传送到多缸内燃机的引擎和气缸控制单元的实际和有效要求的控制方法和系统。