CN103797231A - 内燃机装置及操作方法 - Google Patents

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Abstract

一种操作位于引擎室(9)内的内燃机(1)的方法，其中监视进气中的排气成分的浓度。本发明还涉及一种内燃机装置。

Description

内燃机装置及操作方法
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所限定的操作内燃机的方法。本发明还涉及一种根据另一个独立权利要求的前序部分的内燃机装置。
背景技术
内燃机的排气系统的排气泄漏是相对常见的现象，这导致不同问题。对于带有选择性催化还原的发动机中的情况，如果部分排气在通过催化转换器之前从排气系统泄漏，则可能导致超过排放限制。排气泄漏引起的另一个问题是由于进入发动机的进气系统的排气的杂质导致的腐蚀问题。尤其是在使用高含硫量的燃料(例如，重燃油)时，进气系统中的排气可能导致严重的腐蚀问题。排气泄漏是使用高含硫量的燃料和在进气管中喷水的发动机中的特别问题。当排气中的二氧化硫(SO2)与水反应时，会形成亚硫酸(H2SO3)，之后其会进一步转化成高腐蚀性的硫酸(H2SO4)或硫酸盐(SO4 2-)。如果排气泄漏没有被及时探测到，则会对于发动机引起严重损坏。
发明内容
本发明的一个目标是提供一种改进的操作内燃机的方法。本发明的另一个目标是提供一种改进的内燃机装置。根据本发明的方法和装置的特征在于独立权利要求的特征部分。
根据本发明，在操作位于引擎室中的内燃机的方法中，对进气中的排气成分的浓度进行监视。在监视进气中的排气成分的浓度时，能够快速地检测发动机的排气系统中的任何泄漏。因此能及时地采取修复泄漏或限制对发动机或其辅助设备的损害的必要措施。
根据本发明的一个实施方式，从引擎室的空气测量排气成分的浓度。容易在已有系统中改装布置为用于测量引擎室内的排气浓度的气体传感器，并且各种不同的传感器适合该目的。
根据本发明的一个实施方式，从引擎的进气系统测量排气成分的浓度。能够仅从进气系统或者从进气系统和引擎室两者测量排气浓度。
根据本发明的一个实施方式，将排气成分的浓度与预定限值进行比较。
根据本发明的一个实施方式，当排气成分的浓度超出预定限值时，触发警报。警报允许引擎的操作者采取防止发动机损坏的必要措施。
根据本发明的一个实施方式，当排气成分的浓度超过预定限值时，终止向发动机的进气管或汽缸内喷水。进气中的排气特别是在具有往进气管或气缸中喷水的发动机中是个问题。在检测到排气泄漏时停止喷水能防止对于发动机的最严重的损坏。
根据本发明的一个实施方式，其浓度被监视的排气成分是SO2。因为SO2是排气中导致最严重问题的成分，所以直接测量SO2浓度是有利的。
根据本发明，内燃机装置包括位于引擎室内的内燃机和用于监视进气中的排气成分的浓度的装置。
根据本发明的一个实施方式，所述装置包括用于测量引擎室内的空气中的排气成分的浓度的装置。
根据本发明的一个实施方式，所述装置包括用于测量发动机的进气系统内的排气成分的浓度的装置。
根据本发明的一个实施方式，所述装置包括用于将测量的排气成分的浓度和预定限值进行比较的装置。
根据本发明的一个实施方式，所述装置包括用于在排气成分的浓度的预定限值被超过时触发警报的装置。
根据本发明的一个实施方式，所述装置包括用于在排气成分的浓度的预定限值被超过时终止往发动机的进气管或汽缸内喷水的装置。
根据本发明的一个实施方式，其浓度被测量的排气成分是SO2。
附图说明
图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的内燃机装置。
具体实施方式
现在参考附图来详细描述本发明的实施方式。
在图1中示出的是位于引擎室9内的内燃机1。发动机1是大型内燃机，比如船舶的主引擎或辅引擎，或者用于电厂发电和/或制热的发动机。发动机1具有涡轮增压器2。涡轮增压器2包括由发动机1的排气驱动旋转的涡轮2b和用于加压发动机1的进气的压缩机2a。带有旁通阀6的旁通管5被布置在发动机1的进气管13和排气管14之间，以在需要时引导过量的进气通过发动机1。发动机1的进气从引擎室9获取并在进气管13中被引导到发动机1的汽缸12。排气管14引导排气离开引擎室9。发动机1还具有废气门7和废气阀8，以在需要时引导部分排气通过涡轮增压器2的涡轮2b。
为了减少发动机1的NOx排放，发动机1具有将水引入发动机1的汽缸12的装置。当水被引入汽缸12中时，燃烧期间的汽缸温度能被降低，并且NOx排放被有效地降低。在图1的实施方式中，将水引入发动机1的汽缸12中的装置包括加湿器3和水箱4。加湿器3位于涡轮增压器2的压缩机2a下游并且处于进气管13中。水借助于泵15从水箱4喷入加湿器3中，在加湿器3中，压缩空气的高温使水蒸发，水以蒸汽的形式进入汽缸12。加湿器3具有防止液态水进入汽缸12的水雾捕获器。替代使用加湿器，能够将水直接喷入发动机1的汽缸12中。
引擎室9具有被布置为测量引擎室9中的SO2浓度的气体传感器10。第二气体传感器16被布置为在涡轮增压器2的压缩机2a上游测量进气管13中的SO2浓度。气体传感器10、16连接到控制泵15的运行的控制单元11。所测量的S02的浓度被与预定的SO2的浓度限值进行比较。通过测量引擎室9内或进气管13内的SO2浓度，能够快速地检测发动机1的排气系统中的泄漏。当SO2的浓度超过预定限值时，停止往发动机1的汽缸12中喷水直到泄漏被修复。发动机1能够与排气泄漏无关地保持运转。通过在排气系统发生泄漏时终止喷水，能够在不需要停止发动机1的情况下避免对于发动机1的严重损害。取代或除了终止喷水之外，控制单元11还能够仅被布置为在检测到排气泄漏时触发警报。
不必采用两个气体传感器10、16，单个传感器能够位于引擎室9内或发动机1的排气系统内。取代测量进气中的SO2浓度，能够测量排气中的其他成分(比如CO2)的浓度。如果使用两个气体传感器10、16，则能够将气体传感器10、16中的一个布置为测量一种排气成分的浓度，并且将另一个传感器布置为测量另一种排气成分的浓度。多个发动机1能够位于同一引擎室9内，并且能够利用单个气体传感器10、16来监视所有发动机1的排气泄漏。
本领域技术人员明白，本发明不限于前面所描述的实施方式，而是可以在后附独立权利要求的范围内变化。例如，气体传感器能够被布置为从涡轮增压器的抽吸室或空气过滤消音器的抽气口测量排气成分的浓度。

Claims (10)

1.一种用于操作位于引擎室(9)中的内燃机(1)的方法，其特征在于，从所述引擎室(9)的空气监视进气中的排气成分的浓度，并且在所述排气成分的浓度超过预定限值时，终止向所述发动机(1)的进气管(13)或汽缸(12)内喷水。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，从所述发动机(1)的进气系统测量所述排气成分的浓度。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，将所述排气成分的浓度与所述预定限值进行比较。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于，当所述排气成分的浓度超出所述预定限值时，触发警报。
5.根据前述权利要求中的任一项的方法，其特征在于，其浓度被监视的所述排气成分是SO2。
6.一种内燃机装置，所述内燃机装置包括位于引擎室(9)内的内燃机(1)，其特征在于，所述装置包括用于监视所述引擎室(9)的空气中的排气成分的浓度的装置(10，16)和用于在所述排气成分的浓度的预定限值被超过时终止向所述发动机(1)的进气管(13)或汽缸(12)内喷水的装置(11)。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，所述装置包括用于测量所述发动机(1)的进气系统内的所述排气成分的浓度的装置(16)。
8.根据权利要求6或7的装置，其特征在于，所述装置包括用于将所测量的所述排气成分的浓度与预定限值进行比较的装置(11)。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，所述装置包括用于在所述排气成分的浓度的所述预定限值被超过时触发警报的装置(11)。
10.根据权利要求6-9中的任一项的装置，其特征在于，其浓度被测量的所述排气成分是SO2。
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