CN106687676A - 用于起动双燃料发动机的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于起动双燃料活塞式内燃发动机的方法，该方法至少包括以下步骤：‑由启动辅助装置使所述发动机旋转；‑激活引燃喷射器并且将一定量的引燃燃料喷射到气缸；‑在所述气缸中压缩喷射的引燃燃料/空气混合物并且点火；‑所述气缸中的压力传感器测量气缸压力；‑根据引燃喷射的燃烧来计算指示的平均有效压力(IMEP)；‑将计算的IMEP与由喷射到所述气缸的所述引燃燃料导致的预定压力值(PPV)比较；以及‑如果计算的IMEP在PPV极限内，则认为所述引燃喷射器工作正常。
Description
技术领域
本发明总体涉及既可燃烧液体燃料又可燃烧气体燃料的双燃料柴油发动机的技术。具体地，本发明涉及发动机起动阶段以及如何验证发动机的成功起动。
背景技术
双燃料柴油发动机可使用液体燃料(诸如燃料油)和气体燃料(诸如天然气)两者。确保发动机的可靠运行需要在发动机启动阶段进行一些预防措施。
根据现有技术文件EP2136059A1已知一种微型引燃喷射类型的气体发动机，在启动发动机时，发动机的运行状况进入间歇运行以准确地控制发动机启动时的空气燃料之比；并且减少或消除了预热运行所需要的时间段。气体发动机具有：开关气阀，该开关气阀适于能够改变通向每个气缸的燃料气体路径的面积以及打开并闭合燃料气体路径的时间段；旋转速度检测器，该旋转速度检测器用于检测发动机的速度；燃烧诊断装置，该燃烧诊断装置用于根据气缸的压力来检测发动机的每个气缸的燃烧状况；以及间歇阀运行控制装置，该间歇阀运行控制装置根据发动机的速度运行。
EP2136059A1进一步公开的是，在启动气体发动机时，间歇阀运行控制装置根据发动机速度的检测值间歇地打开和闭合开关气阀，并且基于从燃烧诊断装置获得的每个气缸的被检测燃烧状况的值的检测波形，间歇阀运行控制装置以打开/闭合间隔间歇地打开并闭合开关气阀，导致空气燃料之比成为目标值。
在本说明书中，使用以下术语：
-术语“起动(start up)”在此指的是将发动机的状态从曲轴不旋转的静止发动机改变到以主燃料运行的发动机状态或就在实现稳定状态运行模式之前的事件链。
-术语“启动(start)”指的是比起动更短的事件，例如启动曲轴的旋转、启动引燃燃料喷射、启动主燃料喷射，等。因此，这里一般将其用作某一阶段或事件的开始。
如今，当以柴油或气体模式起动双燃料发动机时，进行引燃喷射器的功能检查。这在当前是基于排放气体温度如何由于施加的燃料量而改变的研究。因为传感器元件需要加热并且这导致实现可靠测量值会有一些延迟，所以温度测量值具有一定的死区时间。当使用排放气体温度的该测量值时，大型发动机可能需要具有大约60-90秒的温度稳定时间，以消除源自除气体燃料之外的其它源(比如源自致动器启动辅助)的热。此后，可以启动引燃喷射器的实际检查并且需要5-30秒。所以，在所有这种燃烧中，检查可能需要约2分钟。
发明内容
特别是在发电厂方案中，关于发动机起动时间的要求变得更严格。实际生产运行之前的所有这些准备都降低了发电厂的效率。由此，本发明的目的是减少起动时或者切换到主燃料之前的准备时间，由此提高发动机的效率。目的还在于减少切换到主燃料之前发动机进行引燃燃料的时间。
本发明其特征在于，进行引燃喷射器的操作性检查，使之基于计算出的指示平均有效压力(IMEP)。更详细地，一种用于起动双燃料活塞式内燃发动机的方法，该方法至少包括以下步骤：
-由启动辅助装置使所述发动机旋转；
-激活引燃喷射器并且将一定量的引燃燃料喷射到气缸；
-在所述气缸中压缩喷射的引燃燃料/空气混合物并且点火；
-所述气缸中的压力传感器测量气缸压力；
-根据引燃喷射的燃烧来计算指示的平均有效压力(IMEP)；
-将计算的IMEP与由喷射到所述气缸的所述引燃燃料导致的预定压力值(PPV)比较；以及
-如果计算的IMEP在PPV极限内，则认为所述引燃喷射器工作正常。
由此，本发明提出了另一种可行性方式来检测引燃喷射是否工作正常，这种检测通过使用来自每个气缸的气缸压力传感器的计算的IMEP来完成。使用IMEP作为控制输入给出的好处在于，仅测量由气缸完成的“工作”，即，0的信号表示在引燃喷射器单独起作用的时间段里不喷射引燃燃料，并且借此识别有故障的引燃喷射器。
根据本发明的一个实施方式，根据每个发动机气缸来计算IMEP。如果计算的IMEP对应于给定引燃燃料燃烧的预定压力值(PPV)，则认为气缸在进行引燃。所以当必要数量的气缸在进行引燃时，发动机可被切换到主气体燃料模式。使用本方法，以前使用的用于引燃喷射器功能检查的温度稳定时间被完全消除，并且在几秒钟内完成IMEP读数的检查。由此，特别是，比如发电厂方案中的大型发动机将在起动时间中获得。因为本方法明显快于目前使用的方法，所以本发明明确地满足本发明的目的。
附图说明
图1示出了说明发动机启动过程的一部分的流程图。
具体实施方式
本方法用于起动双燃料活塞式内燃发动机，本方法至少包括以下步骤：
-由启动辅助装置使发动机旋转，该启动辅助装置可以例如是气动或电动装置或将加压器空气递送到发动机气缸的系统。
-激活引燃喷射器并且将一定量的引燃燃料喷射到气缸。引燃燃料可以是柴油或其它对应燃料，优选是液体形式燃料。
-在气缸中压缩喷射的引燃燃料/空气混合物并且点火。该步骤在气缸的压缩冲程里进行。
-气缸中的压力传感器测量气缸压力。压力传感器的实际位置和类型是发动机制造商的选择事宜。为此存在许多合适的传感器，并且确切的位置取决于燃烧室和气缸盖的构造。
-根据引燃喷射的燃烧来计算指示的平均有效压力(IMEP)。这在多数情况下由发动机控制系统完成。
-将计算的IMEP与由喷射到气缸的引燃燃料导致的预定压力值(PPV)比较。再次，这是在发动机控制系统中完成的内部过程。
-如果计算的IMEP在PPV极限内，则认为引燃喷射器工作正常。
PPV的极限是分别确定的，这些极限基于：发动机制造商对于所讨论的发动机的知识、它对某种引燃喷射的反应以及当转换到IMEP时应该会产生的压力程度，因为IMEP需要与一些参考值比较，另外不会显示发生故障的引燃喷射器。优选地，预定压力值(PPV)被确定为喷射到气缸的引燃燃料的量的函数。极限确定还给出对引燃喷射器的功能的理解。由此，根据一个实施方式，预定压力值(PPV)是具有公差的范围值，其中下限为PPVmin并且上限为PPVmax。在下限处，存在引燃由于一些故障不喷射足够燃料的值；并且在上限上，引燃燃料的量太大或者存在一些其它故障，比如主燃料系统泄漏。由此，优选的是，比较满足标准PPVmin<IMEP<PPVmax。下限PPVmin和上限PPVmax两者均由发动机制造商基于模拟、其它理论计算或实际发动机实验结果来确定。
根据一个实施方式，压力传感器被布置成以连续的方式测量气缸压力。由此，测量数据可以例如用于准确地确定引燃喷射启动时的时刻，这可以从压力曲线中看出。由此，甚至可以根据压力传感器的测量来确定引燃喷射正时。还可以看出压缩燃料/空气混合物实际点火的时间。
在图1中，简要地以流程图呈现了起动发动机的本方法的主要特征：
1、起动发动机，发动该过程；
2、旋转曲轴；
3、激活引燃喷射；
4、压缩燃料/空气混合物；
5、测量点火时的气缸压力；
6、计算IMEP；
7、比较PPVmin<IMEP<PPVmax；
8、气缸在进行引燃。
所以如果一切根据该过程进行并且步骤7的状态为真，则发动机控制系统给出以下状态信息，即，该特定气缸现在正在进行引燃，如应该做的那样。然而，如果最后的比较为假，则该过程返回到步骤3，尝试再次激活引燃。在针对要起动的每个发动机气缸重复相同过程并且都显示状态“在进行引燃”之后，发动机可以启动切换到主燃料模式的过程。
如可以注意到的，该呈现过程不取决于将要稳定的温度等，只是压力水平在期望的范围内。状态“在进行引燃”可以最小甚至在发动机的一次循环中实现，但在实践中，几次循环来确保稳定地进行引燃将是切换到主气体燃料模式之前的正常过程。
前述实施方式仅提供了一些选项，特别是流程图可以布置成执行各种子步骤，上述说明仅是一个示例。由此对本领域技术人员显而易见的是，本发明及其实施方式不限于上述实施方式示例。表示特征的存在的表达是非限制性的，使得特征的说明不排除或先决具备未在独立或从属权利要求中提出的这样的其它特征的存在。
Claims (10)
1.一种用于起动双燃料活塞式内燃发动机的方法，该方法至少包括以下步骤：
-由启动辅助装置使所述发动机旋转；
-激活引燃喷射器并且将一定量的引燃燃料喷射到气缸；
-在所述气缸中压缩喷射的引燃燃料/空气混合物并且点火；
-所述气缸中的压力传感器测量气缸压力；
其特征在于，
-根据引燃喷射的燃烧来计算指示的平均有效压力，即，IMEP；
-将计算的IMEP与由喷射到所述气缸的所述引燃燃料导致的预定压力值，即，PPV，比较；以及
-如果计算的IMEP在PPV极限内，则认为所述引燃喷射器工作正常。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据每个发动机气缸来计算IMEP。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果计算的IMEP对应于给定引燃燃料燃烧的预定压力值，即，PPV，则认为所述气缸在进行引燃。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，如果必要数量的气缸在进行引燃，则所述发动机可被切换到主气体燃料模式。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压力传感器被布置成以连续的方式测量所述气缸压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述压力传感器的测量来确定引燃喷射正时。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述预定压力值，即，PPV，确定为喷射到所述气缸的所述引燃燃料的量的函数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定压力值，即，PPV，是具有公差的范围值，其中下限为PPVmin并且上限为PPVmax。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于模拟、其它理论计算或实际发动机实验结果来确定所述下限PPVmin。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，基于模拟、其它理论计算或实际发动机实验结果来确定所述上限PPVmax。
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