專利名稱：用于測定至少動(dòng)力裝置如內(nèi)燃機(jī)、變速器或類似裝置的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的用于測定至少動(dòng)力裝置如內(nèi)燃 機(jī)、變速器或類似裝置的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位置的方法。
技術(shù)背景為了檢測和/或控制內(nèi)燃機(jī)、變速器或其它的動(dòng)力裝置，需要測定 特定運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位置。測定這樣運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的特定位置和/或在時(shí)間上 連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過程。已知例如通過電容、電磁或利用照相機(jī)或甚至利用 激光測定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的位置。每種這些已知的測量方法都與其應(yīng)用條 件相聯(lián)系，例如構(gòu)件的可自由接近性或構(gòu)件的材料質(zhì)量。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于測定至少動(dòng)力裝置特別是內(nèi)燃 機(jī)、變速器或類似裝置的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位置的方法，其可以普遍應(yīng)用并 且提供精確的測量值。用于實(shí)現(xiàn)上述目的的方法具有權(quán)利要求l的措施。相應(yīng)地，利用 光線測定優(yōu)選運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的位置，其中測定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件和一與之相對光線傳輸是運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的位置的可靠的指示。構(gòu)件的位置由此可以利 用最簡單的裝置可靠地測定。此外，通過使用光線本發(fā)明的方法盡可 能與待檢測的構(gòu)件不相關(guān)。特別是能夠可靠地且簡單地測定任意構(gòu)件 的位置，與構(gòu)件的材料無關(guān)且無干擾的副作用。優(yōu)選在一時(shí)刻測定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的位置，在所述時(shí)刻構(gòu)件占據(jù)這樣 的位置，在所述位置可測得沒有或近乎沒有光線傳輸和/或最大的光線 傳輸。特別是在沒有或近乎沒有光線傳輸時(shí)構(gòu)件位置的測定使得可以 非常精確地確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的位置，因?yàn)榇嬖谥辽僖粋€(gè)所述運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件相對于一個(gè)另外的運(yùn)動(dòng)的或者甚至不運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的確定的位置，其 中通過部分貼靠在至少一個(gè)相對應(yīng)的構(gòu)件上給出運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的暫時(shí)阻止 光線傳輸?shù)奈恢谩Ｔ趦?yōu)選的方法中，對構(gòu)件的一側(cè)進(jìn)行照射或使其處于光線之下， 而在構(gòu)件的另外一側(cè)上、優(yōu)選在遮暗的一側(cè)上測定被構(gòu)件允許或中斷 的光線傳輸。光線可以通過至少一個(gè)外部光源照射到構(gòu)件的一側(cè)上， 或者利用環(huán)境中存在的光線。在后一種情況下不再需要外部光源。由 此也可以連續(xù)地或在至少一個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)期間測定一個(gè)難以接近的構(gòu) 件的位置。特別是很好的測量結(jié)果也可以在沒有外部光源的情況下實(shí) 現(xiàn)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的被光線照射的一側(cè)的對置側(cè)處于被強(qiáng)烈遮暗的、變 暗的或完全暗的空間內(nèi)時(shí)。而后可以利用最少的光線入射可靠測定構(gòu) 件的特定位置。在運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件相對于另外一個(gè)(運(yùn)動(dòng)的或不運(yùn)動(dòng)的) 構(gòu)件的即使僅輕微變化的間距也可以由于暗的、變暗的或被遮暗的空 間可靠且精確地測定。特別有利的測量結(jié)果可以利用本發(fā)明的方法獲得，當(dāng)待測定位置 的運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件限定一個(gè)至少相對較暗的空間或至少部分位于其中時(shí)。 當(dāng)這個(gè)構(gòu)件的至少一部分緊密地貼靠在另外一個(gè)(運(yùn)動(dòng)的或不運(yùn)動(dòng)的) 構(gòu)件上時(shí)，那么光線傳輸被暫時(shí)中斷，從而運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件完全遮暗由其 限定的空間。通過這種方式可以特別可靠地測定運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的至少一個(gè) 具體位置。本發(fā)明的方法可以如此應(yīng)用，即在時(shí)間上連續(xù)地測定光線傳輸， 包括光線傳輸?shù)闹袛?，并且?yōu)選在待測定位置的構(gòu)件的多個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán) 上。通過這種方式可以連續(xù)地示出構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)與時(shí)間的曲線。由此可 以可靠測定構(gòu)件的特征位置，例如那些沒有光線傳輸?shù)奈恢没蛱綔y到 最大光線傳輸?shù)奈恢谩Ｍㄟ^光線傳輸或光線傳輸?shù)闹袛嗟碾S時(shí)間的分 布除了測定選擇的位置外，也可以測定構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)速度和/或不期望的運(yùn)動(dòng)o也可能的是，當(dāng)不存在或幾乎不存在光線傳輸和/或可測定最大的 光線傳輸時(shí)，僅選擇性地測定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的位置。從而可以可靠地測定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的具體位置。測定這些具體的位置也可以與時(shí)間相關(guān)地 實(shí)現(xiàn)，從而由測定的值可以導(dǎo)出其它的信息，例如發(fā)動(dòng)機(jī)或變速器特 別是動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)速。這個(gè)方法特別是適合于測定內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)氣門的位置。在此 當(dāng)氣門處于關(guān)閉位置時(shí)，光線傳輸被中斷。本發(fā)明的方法因此使得可 以特別可靠地測定相應(yīng)的氣門的關(guān)閉位置。用于實(shí)施這個(gè)方法所需要的光線優(yōu)選從指向氣門桿的一側(cè)輸送給 相應(yīng)的氣門。為此空氣抽吸通道和/或排氣通道特別適合。在具有間接 噴射的內(nèi)燃機(jī)的情況下也可以利用 一個(gè)未安裝的噴油閥的閥座和通道 以便代替地或附加地將光線輸送給氣門頂?shù)闹赶驓忾T桿的 一側(cè)。光線 可以環(huán)境光或者至少一個(gè)附加的光源，由此特別強(qiáng)烈的光線照射到氣 門的上側(cè)上。此外根據(jù)這個(gè)方法，從活塞上側(cè)的氣缸腔、即燃燒室出發(fā)測定在 氣門封閉時(shí)的光線傳輸或光線傳輸?shù)闹袛唷Ｌ貏e是在氣門關(guān)閉時(shí)燃燒 室是暗的。由此可以非常精確地確定氣門何時(shí)關(guān)閉。光線入射和/或傳輸?shù)臏y定通過一個(gè)合適的傳感器特別是光線靈 敏的傳感器實(shí)現(xiàn)，其輸出一個(gè)與入射光線的強(qiáng)度優(yōu)選成比例變化的測 量信號。在測定氣門位置的情況下，光線傳感器可以穿過相應(yīng)的火花 塞孔(在火花塞未擰入時(shí))或僅僅插入火花塞孔內(nèi)。在此傳感器可以 如此構(gòu)成，使得它在插入狀態(tài)下不漏光地封閉火花塞孔，從而由此沒 有光線射入燃燒室內(nèi)。在燃燒室內(nèi)具有直接噴射的內(nèi)燃機(jī)的情況下， 傳感器也可以穿過噴油閥(未插入時(shí))的孔。這也可以如此實(shí)現(xiàn)，即 噴油閥孔和傳感器之間的光線傳輸被阻止。在這種情況下火花塞孔業(yè) 已通過一個(gè)插入的火花塞優(yōu)選不透光地封閉。本發(fā)明的方法該在內(nèi)燃機(jī)被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的情況下實(shí)施，其中內(nèi)燃機(jī)以相對較小的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，例如200至500圏/分鐘之間的轉(zhuǎn)速，特別是大 致100圏/分鐘。由此可以取得非常好地分析(Aufl6sung)測量結(jié)果， 其中測量可以在內(nèi)燃機(jī)的冷態(tài)試驗(yàn)期間實(shí)施。


下面借助于附圖闡述本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。唯一的附圖示出 了內(nèi)燃機(jī)上部分的橫向剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面以測定在附圖中部分示出的內(nèi)燃機(jī)11的氣門10的位置示例 闡述本發(fā)明。附圖示出發(fā)動(dòng)機(jī)缸體12的上部分和一個(gè)靠近上止點(diǎn)的活 塞14的上部分，其中燃燒室13在中間剖開。內(nèi)燃機(jī)ll的下部分特別 是連桿、曲軸和油底殼沒有示出。在附圖中此外示出一個(gè)在發(fā)動(dòng)機(jī)缸 體12上安裝的氣缸頭15的橫向剖視圖。氣缸頭15的剖視圖延伸穿過 在此業(yè)已安裝成能夠工作的氣門10的底座。在附圖的右側(cè)在氣門10 旁邊存在一個(gè)火花塞孔16，其在火花塞未安裝的情況下使得可以接近 燃燒室13。在此示出的內(nèi)燃機(jī)ll是一個(gè)具有間接噴射的內(nèi)燃機(jī)。為此，在氣 缸頭15內(nèi)擰入一個(gè)噴油閥17。噴油閥17位于氣缸頭15的與火花塞 孔16對置的一側(cè)上。氣缸頭在噴油閥17的一側(cè)上(附圖左側(cè))具有 一個(gè)空氣吸入通道18。在該空氣吸入通道上還沒有連接任何空氣吸入 彎管，從而空氣吸入通道18的空氣輸入口 19從外部是敞開的。通過空氣吸入通道18的空氣輸入口 19，光線可以從外部入射到 氣門10的與氣門桿20連接的上側(cè)21上。然而，優(yōu)選在空氣吸入通道 18的空氣輸入口 19的附近或甚至在空氣吸入通道18內(nèi)設(shè)置至少一個(gè) 附加的光源，例如一個(gè)在附圖中未示出的離素?zé)?。囟素?zé)艨梢跃哂兄?至幾百瓦的功率。優(yōu)選卣素?zé)舻墓β试?0至75瓦的范圍內(nèi)。代替地或附加地，可以在缺少噴油閥17的情況下將光線通過而后 敞開的噴油閥孔22輸送給氣門10的上側(cè)21。在此環(huán)境光已經(jīng)足夠。 但是優(yōu)選也給噴油閥孔22配備一盞燈。由此無需再給空氣輸入口 19 配備燈，從而空氣吸入彎管可以業(yè)已連接在那兒。在氣缸頭15中的仍自由的火花塞孔16內(nèi)設(shè)置一個(gè)光線靈敏的裝 置。在此該裝置是一個(gè)在附圖中未示出的光傳感器。光傳感器可以如 此構(gòu)成，即它延伸穿過火花塞孔16并且相對于火花塞孔不透光地密 封，從而光傳感器阻止光線穿過火花塞孔16。光傳感器可以如此深地推入火花塞孔16內(nèi)，但是它的探測點(diǎn)仍然處在火花塞孔16的區(qū)域內(nèi)。 光傳感器優(yōu)選構(gòu)成為棒狀并且被如此深地推動(dòng)穿過火花塞孔16，使得 傳感器的光線靈敏的位置處在燃燒室13的上部區(qū)域內(nèi)，活塞14在其 最上部的位置(上止點(diǎn))仍未達(dá)到上述區(qū)域。由此光傳感器可以以其 光線靈敏的測量位置測定氣門10的氣門頂23附近、特別是氣門頂23 的底側(cè)24的光線傳輸。本發(fā)明的用于測定一個(gè)氣門10的位置、優(yōu)選每個(gè)氣門IO的位置、 特別是相應(yīng)的氣門位置的方法按照如下進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)ll預(yù)安裝成在未點(diǎn)火狀態(tài)下可被動(dòng)運(yùn)動(dòng)地(內(nèi)燃機(jī)氣門關(guān) 閉時(shí)，靠汽車慣性推動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn))驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明的方法可以在所謂的內(nèi)燃 機(jī)冷態(tài)試驗(yàn)期間實(shí)施。特別是氣缸頭15與氣門IO—起安裝。氣門也 可以通過凸輪軸操縱，其中它們在氣缸頭15內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，如在內(nèi)燃機(jī) 11點(diǎn)火的情況下一樣。在所示的實(shí)施例中僅空氣輸送彎管還沒有安裝 并且火花塞仍然沒有插入火花塞孔16內(nèi)?，F(xiàn)在優(yōu)選一個(gè)單獨(dú)的光源的光線穿過空氣輸入口 19導(dǎo)入空氣吸 入通道18內(nèi)。光線對準(zhǔn)氣門頂23的上側(cè)21并且在氣門10完全或部 分開啟的情況下穿過氣門頂23與氣缸頭15的底側(cè)上的氣門座25之間 的間隙進(jìn)入燃燒室13內(nèi)。一個(gè)光傳感器或其它光學(xué)靈敏的裝置導(dǎo)入火花塞孔16內(nèi)或穿過 火花塞孔16。這優(yōu)選通過不漏光的方式實(shí)現(xiàn)，從而在光傳感器和火花 塞孔16之間沒有光線穿過。由此在氣門IO完全或部分開啟的情況下 光線業(yè)已可以僅穿過空氣吸入通道18進(jìn)入燃燒室13內(nèi)。隨著氣門10的逐漸開啟，由于更多的光線在氣門頂23與氣門座 25之間穿過進(jìn)入燃燒室13內(nèi)，所以進(jìn)入燃燒室13內(nèi)的光線增多。在 氣門IO完全封閉時(shí)，氣門頂23與氣門座25之間的光線傳輸以及因此 向燃燒室13內(nèi)的光線射入短時(shí)間內(nèi)完全中斷，從而燃燒室13完全變 暗。由此在氣門IO完全封閉時(shí)光傳感器接收到一個(gè)唯一確定的信號。 在氣門IO完全開啟時(shí)，此時(shí)向燃燒室13內(nèi)的光線射入最大化，光傳 感器接收到另外一個(gè)唯一確定的信號。內(nèi)燃機(jī)11的相應(yīng)的氣門10的位置的測定在內(nèi)燃機(jī)的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)的 驅(qū)動(dòng)模式下在直至'200圏/分鐘的轉(zhuǎn)速、優(yōu)選大致100圏/分鐘的轉(zhuǎn)速 下實(shí)現(xiàn)。在此情況下，連續(xù)地測定是否以及多少光線穿過氣門頂23 與氣門座25之間的間隙進(jìn)入燃燒室13內(nèi)。燃燒室13內(nèi)的光線強(qiáng)度的 測量或者將燃燒室完全遮暗優(yōu)選與時(shí)間相關(guān)地實(shí)施，由此基于燃燒室 13內(nèi)的光線強(qiáng)度之間的比例或者將燃燒室短暫地遮暗，可以確定相應(yīng) 的氣門10的與內(nèi)燃機(jī)11的工作循環(huán)相關(guān)的位置。特別是由于在氣門 IO完全封閉時(shí)燃燒室13的完全變暗可以可靠推斷出氣門IO的關(guān)閉位 置。根據(jù)本發(fā)明的方法，優(yōu)選內(nèi)燃機(jī)ll的每個(gè)氣門IO的位置被單獨(dú) 地連續(xù)測定，其中特別是參考可按照確定方式測定的氣門10的關(guān)閉位 置，確定點(diǎn)火順序和各單個(gè)氣門IO完全關(guān)閉之間的時(shí)間差。作為上述方法的替換方式，也可以從排氣通道利用光線照射相應(yīng) 的氣門10或者通過排氣通道和空氣吸入通道18實(shí)現(xiàn)向相應(yīng)的氣門10 的光線輸送?？商鎿Q的是，在如附圖中所示的內(nèi)燃機(jī)ll所實(shí)現(xiàn)的間接噴射的情 況下，在未安裝噴油閥17的情況下光線供給附加地或僅僅通過噴油閥 孔22實(shí)現(xiàn)。在具有直接噴射的內(nèi)燃機(jī)的情況下，其中噴油閥孔直接通入燃燒 室13內(nèi)，光傳感器也可以穿過火花塞孔測定燃燒室13內(nèi)的光線強(qiáng)度， 從而此后火花塞可以被安裝。本發(fā)明的方法也適合于測定至少如內(nèi)燃機(jī)、變速器或其它動(dòng)力裝 置的其它運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位置。在內(nèi)燃機(jī)的情況下，例如可以測定凸輪軸、 曲軸、活塞等的位置。在此不一定需要測定在暗的或近乎暗的燃燒室 13內(nèi)的光線傳輸。光線傳輸也可以在構(gòu)件背對光源的、處在環(huán)境光之 下的一側(cè)上測定。本發(fā)明的方法可以應(yīng)用在所有類型的變速器情況下，也就是手動(dòng) 變速器和自動(dòng)變速器。在自動(dòng)變速器的情況下例如可以應(yīng)用本發(fā)明的 方法，以便測定換檔板的位置。附圖標(biāo)記清單10 氣門11 內(nèi)燃才幾12 發(fā)動(dòng)機(jī)釭體 13燃燒室14 活塞15 氣釭頭16 火花塞孔17 噴油閥18 空氣吸入通道19 空氣輸入口20 氣門桿21 上側(cè)22 噴油閥孔23 氣門頂24 底側(cè)25 氣門座
權(quán)利要求
1. 用于測定至少動(dòng)力裝置如內(nèi)燃機(jī)、變速器或類似裝置的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位置的方法，其中在所涉及的構(gòu)件運(yùn)動(dòng)期間測定與位置相關(guān)的值，其特征在于，對所述構(gòu)件進(jìn)行照射或使其處于光線之下并且測定所述運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件和一個(gè)與之相對應(yīng)的構(gòu)件之間的光線傳輸和/或光線傳輸?shù)闹袛唷?br> 2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，在一時(shí)刻測定運(yùn)動(dòng)的 構(gòu)件的位置，在所述時(shí)刻可測得沒有或近乎沒有光線傳輸和/或最大的 光線傳輸。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對所述構(gòu)件的一 側(cè)進(jìn)行照射或使其處于光線之下并且在構(gòu)件的另外一側(cè)上測定其光線 傳輸和/或光線傳輸?shù)闹袛唷?br> 4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，利用至少一個(gè)光源對 構(gòu)件的一側(cè)進(jìn)行照射，優(yōu)選實(shí)現(xiàn)對容易接近的側(cè)面進(jìn)行照射。
5. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在構(gòu)件的這樣 一側(cè)上測定光線傳輸，所述的側(cè)面位于相對較暗的位置上，優(yōu)選處在 相對暗的空間內(nèi)和/或限定這樣的空間。
6. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，優(yōu)選在構(gòu)件的 多個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中連續(xù)地測定光線傳輸、特別是光線傳輸?shù)闹袛唷?br> 7. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，優(yōu)選連續(xù)地僅 選擇性地測定光線傳輸?shù)娜狈?或最大的光線傳輸。
8. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在內(nèi)燃機(jī)(IO) 上測定至少一個(gè)氣門(10)、優(yōu)選所有氣門(10)特別是至少在相應(yīng) 的關(guān)閉位置時(shí)的位置。
9. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，光線從指向一 氣門桿(20)的一側(cè)(上側(cè)21)優(yōu)選通過一空氣吸入通道(18)、 一 排氣通道和/或一噴油閥孔輸送給相應(yīng)的氣門(10)。
10. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，優(yōu)選從一個(gè)活塞側(cè)的氣缸腔(燃燒室13)出發(fā)測定在氣門(IO)相應(yīng)關(guān)閉時(shí)的光 線傳輸、特別是光線傳輸?shù)闹袛唷?br> 11. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，向燃燒室(13) 內(nèi)的光線入射、優(yōu)選光線入射的中斷的測定通過至少一個(gè)火花塞孔 (16)和/或噴油閥孔實(shí)現(xiàn)。
12. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，為了測定光 線傳輸?shù)膹?qiáng)度和/或光線傳輸?shù)闹袛?，使用至少一個(gè)光線靈敏的測量裝 置、特別是至少一個(gè)光傳感器。
13. 如上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，該方法在動(dòng) 力裝置被驅(qū)動(dòng)(被動(dòng)運(yùn)動(dòng))的情況下、特別是在內(nèi)燃機(jī)(11)未點(diǎn)火 的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)情況下和/或冷態(tài)試驗(yàn)情況下實(shí)施。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，在測定至少運(yùn)動(dòng)部 件的位置時(shí)，動(dòng)力裝置特別是內(nèi)燃機(jī)(11)以直至200圏/分鐘的轉(zhuǎn)速、 特別是大致100圏/分鐘的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)或被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
在檢測動(dòng)力裝置如內(nèi)燃機(jī)、變速器等時(shí)或?yàn)榱似渌康男枰獪y定至少運(yùn)動(dòng)部件的位置。這至此例如通過電容方式實(shí)現(xiàn)。這種測定然而與某些前提條件相聯(lián)系，因此不是總能夠?qū)嵤?。本發(fā)明提供一種用于測定至少動(dòng)力裝置的運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的位置的方法，其中對所述構(gòu)件進(jìn)行照射或使其處于光線之下并且測定所述運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件和一個(gè)與之相對應(yīng)的構(gòu)件之間的光線傳輸。在構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)期間光線傳輸發(fā)生改變或可以短暫中斷，因此可以獲得相關(guān)構(gòu)件的瞬時(shí)位置的可靠信息。這個(gè)方法比電容方式測定運(yùn)動(dòng)的部件的位置的方法應(yīng)用更加廣泛，特別是與構(gòu)件的材料無關(guān)。
文檔編號G01V8/18GK101243305SQ200580047391
公開日2008年8月13日 申請日期2005年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月28日
發(fā)明者安德烈亞斯·胡克, 德特勒夫·克萊默 申請人:蒂森克虜伯克勞澤有限公司