CN107076042A - 用于运行由多个内燃机构成的系统的方法和控制装置 - Google Patents

用于运行由多个内燃机构成的系统的方法和控制装置 Download PDF

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Abstract

用于运行由多个内燃机(2,3)构成的系统(1)的方法，其中，内燃机(2,3)联接成，使得由内燃机(2,3)所提供的驱动功率被至少一个共同的消耗器(4)接收，其中，每个内燃机(2,3)后置有各自的废气后处理装置(11,12)，在其中相应的内燃机的废气经受各自的废气后处理，或多个内燃机后置有共同的废气后处理装置，在其中相应的内燃机的废气经受共同的废气后处理，且其中，为了废气后处理装置(11,12)的再生降低至少一个第一内燃机的驱动功率、提高该或每个第一内燃机的废气的温度且此外如此地提高至少一个第二内燃机的驱动功率，即，在该或每个第一内燃机处的驱动功率的降低至少部分被补偿。

Description

用于运行由多个内燃机构成的系统的方法和控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于运行由多个内燃机构成的系统的方法。此外，本发明涉及一种用于执行该方法的控制装置。
背景技术
由实践已知由多个内燃机构成的系统，多个内燃机联接成，使得由内燃机所提供的驱动功率被至少一个共同的消耗器接收。在此，由系统的内燃机所提供的驱动功率总地提供了被该个或每个共同的消耗器接收的总功率。
此外由实践已知的是，由内燃机构成的这样的系统的每个内燃机后置有各自的废气后处理装置或由内燃机构成的这样的系统的多个内燃机后置有共同的废气后处理装置。当内燃机后置有各自的废气后处理装置时，相应的内燃机的废气在相应的废气后处理装置中经受各自的废气后处理。当多个内燃机后置有共同的废气后处理装置时，该多个内燃机的废气为了共同的废气后处理被汇集且然后被引导经过共同的废气后处理装置。
这样的废气后处理装置可例如是SCR催化转换器，在其中氧化氮在使用还原剂(例如氨)的情形下被转化成氮气和水蒸气。这样的SCR催化转换器可前置有NO氧化催化转换器，以便于在SCR催化转换器的上游将NO转化成NO2且由此提高在SCR催化转换器中的反应速度。额外地或备选地，废气后处理装置还可包括CH4氧化催化转换器，以便于例如降低尤其在燃气发动机的情形中积聚的CH4排放。
在该运行中所存在的问题是，废气后处理装置尤其当其运行温度在较长时间上过低时经受以碳氢化合物和/或以燃料产生的和发动机油产生的硫酸盐和硫化物的焦化，由此使相应的废气后处理装置失效或者其效率损失。此类失效是可逆的且可通过提高废气温度在相应的废气后处理装置的再生的意义上被逆转，由此相应的废气后处理装置又获得其原有的活性。
在运行由多个后置有各自的废气后处理装置或后置有共同的废气后处理装置的内燃机构成的系统的情形中，相应的废气后处理装置的再生引起困难。这此外因为如下，即，为了废气后处理装置的有效再生由多个内燃机构成的系统的至少一个内燃机的驱动功率须被降低。然而当内燃机相应地提供用于至少一个共同的消耗器的驱动功率时这是不可能的，因为对于共同的消耗器而言可供使用的驱动功率于是会被降低且其不再可被完全运行。
发明内容
由此出发本发明的目的在于，实现一种用于运行由多个内燃机构成的系统的新型方法和一种用于执行该方法的控制装置。
该目的通过一种根据权利要求1的方法来实现。根据本发明，为了废气后处理装置的再生降低至少一个第一内燃机的驱动功率、提高该个或每个第一内燃机的废气的温度且此外如此地提高至少一个第二内燃机的驱动功率，即，在该个或每个第一内燃机处的驱动功率的降低至少部分被补偿。
以本文中的本发明所建议的是，当由多个相联接的内燃机构成的系统的废气后处理装置应被再生时，至少一个第一内燃机的驱动功率被降低。此外，该个或每个其驱动功率被降低的第一内燃机的废气的温度被提高。此外，至少一个第二内燃机的驱动功率被提高，以便于至少部分补偿该个或每个第一内燃机的驱动功率的降低。由此可能的是，尽管在至少一个第一内燃机处的驱动功率降低，但是对于由相联接的内燃机构成的系统的相应的共同的消耗器而言所提供的总驱动功率保持恒定。通过降低该个或每个第一内燃机的驱动功率，相应的第一内燃机的废气的废气温度可尤其通过在相应的第一内燃机处的发动机侧的干预来提高，而不存在如下危险，即，在相应的第一内燃机处的临界的构件温度被超出。
备选地或额外地，在该个或每个其驱动功率被降低的第一内燃机处的废气温度还可通过外部热源被提高。所存在的优点是，由于在相应的第一内燃机处的降低的驱动功率积聚较少的废气量，从而使得相对较小的外部热源于是足够用于提高废气温度，该外部热源也仅需要相对较少的能量。由此可降低燃料需求。
当每个内燃机后置有各自的废气后处理装置时，为了至少一个第一内燃机的废气后处理装置的再生降低相应的第一内燃机的驱动功率，且此外如此地提高至少一个其废气后处理装置未被再生的第二内燃机的驱动功率，即，在该个或每个第一内燃机的驱动功率的降低被补偿。在此，待引导经过相应的第一内燃机的待再生的废气后处理装置的废气的温度尤其通过在相应的第一内燃机处的发动机干预来提高，其中，该个或每个第二内燃机的驱动功率被如此地提高，即，由第一和第二内燃机总地提供的总驱动功率保持恒定。当每个内燃机后置有各自的废气后处理装置时，则方法的该设计方案是有利的。
当多个内燃机后置有共同的废气后处理装置时，为了废气后处理装置的再生降低至少一个第一内燃机的驱动功率，且此外如此地提高至少一个其废气被引导经过该废气后处理装置的第二内燃机的驱动功率，即，在该个或每个第一内燃机处的驱动功率的降低被补偿。在此，该个或每个其驱动功率被降低的第一内燃机的废气的温度尤其通过在相应的第一内燃机处的发动机干预来提高，且此外至少一个第二内燃机的驱动功率被如此地提高，即，在该个或每个第一内燃机处的驱动功率的降低被如此地补偿，即，由第一和第二内燃机总地提高的总驱动功率保持恒定。当多个内燃机后置有共同的废气后处理装置时，方法的该设计方案则是有利的。
优选地，驱动功率被降低的相应的第一内燃机的废气的温度通过改变燃料-空气-比且/或通过改变喷射初始时间且/或通过改变喷射压力且/或通过改变压缩比例且/或通过改变阀开启时间且/或通过改变增压空气温度且/或通过改变废气背压来提高。备选地或额外地，驱动功率被降低的相应的第一内燃机的废气的温度通过外部热源来提高。由此，在其驱动功率被降低的相应的第一内燃机处的废气的温度可被特别有利地提高。
根据本发明的控制装置包括用于执行根据本发明的方法的器件。
附图说明
本发明的优选的改进方案由从属权利要求和下面的说明得出。本发明的实施例根据附图作详细阐述且不局限于此。其中：
图1：显示了由多个内燃机构成的第一系统的框图；且
图2：显示了由多个内燃机构成的第二系统的框图。
具体实施方式
本发明涉及一种用于运行由多个内燃机构成的系统的方法和一种用于执行该方法的控制装置。
图1高度示意性地显示了由多个内燃机2,3构成的第一系统1。在图1中所显示的内燃机2,3被如此地联接，即，由其所提供的驱动功率被共同的消耗器4接收。该消耗器4可例如是液压的或电气的或机械的或其余的消耗器，其所需要的驱动功率由两个内燃机2和3被总地提供。两个内燃机2和3相应地提供了用于共同的消耗器4的部分驱动功率。
根据图1，内燃机的每个一方面被供应燃料5或者6且另一方面被供应燃烧空气7,8，其中，在相应的内燃机2,3中燃料5,6被燃烧且废气9,10从相应的内燃机2,3中被排出。
在图1的系统1的情形中，每个内燃机2,3关联有各自的废气后处理装置11,12，在其中相应的内燃机2,3的相应的废气9,10经受各自的废气后处理。相应地，经净化的废气13,14离开废气后处理装置11,12。
如果此时例如后置于内燃机2的废气后处理装置12应被再生，则根据本发明为了该废气后处理装置12的再生降低内燃机2的驱动功率、提高该在驱动功率上被降低的内燃机2的废气10的温度且此外(更确切地说如此地)提高其废气后处理装置11未被再生的内燃机3的驱动功率，即，在内燃机2处的驱动功率的降低至少部分、优选完全被补偿，以便于因此对于共同的消耗器4而言总地提供恒定的总驱动功率。
为了图1的系统的废气后处理装置中的其中一个的再生，相应地在前置于待再生的废气后处理装置的第一内燃机处降低驱动功率。在其废气后处理装置未被再生的第二内燃机处提高驱动功率，以便于补偿第一内燃机的降低的驱动功率。此外，其驱动功率被降低的该第一内燃机的废气的温度被提高，以便于由于提高的废气温度再生后置于该第一内燃机的废气后处理装置。在此，由内燃机所提供的总驱动功率保持恒定，从而尽管在第一内燃机处的驱动功率降低，由于在第二内燃机处的驱动功率的提高可一如既往地完全运行共同的消耗器。
其驱动功率被降低的该第一内燃机的废气的废气温度的提高优选通过在相应的、在驱动功率上被降低的第一内燃机处的发动机侧干预实现。
这样的发动机侧干预可例如通过改变燃料-空气-比且/或通过改变喷射初始时间且/或通过改变喷射压力且/或通过改变压缩比例且/或通过改变阀开启时间且/或通过改变增压空气温度且/或通过改变废气背压在相应的在驱动功率上被降低的内燃机处实现。
根据一有利的改进方案设置成，图1的系统1的每个废气后处理装置11,12相应地关联有至少一个传感器15,16，借助于其可自动地探测对于相应的废气后处理装置11,12而言再生是否是必要的。这可例如经由NOX传感器或NH3传感器或煤烟传感器实现。
由传感器15,16所提供的测量信号被提供给控制装置17，当探测到在废气后处理装置11,12的一个处需要再生时，其以如下方式自动实施上述方法，即，在前置于待再生的废气后处理装置的该内燃机处降低驱动功率、提高该内燃机的废气温度且此外提高其废气后处理装置不应被再生的其它内燃机的驱动功率，以便于在其它内燃机处补偿驱动功率的降低。
控制装置17包括用于执行根据本发明的方法的器件。这些器件是硬件方面的器件和软件方面的器件。
控制装置17的硬件方面的器件是数据接口，以便于与参与执行根据本发明的方法的部件交换数据。此外，控制装置17的硬件方面的器件是用于数据处理的处理器和用于存储数据的存储器。控制装置17的软件方面的器件是程序模块，其用于实施根据本发明的方法。
虽然在图1中未示出，然而可能的是，备选或额外于在相应的内燃机处的发动机侧的干预还经由外部热源提高用于鉴于其驱动功率被降低的内燃机的废气的废气温度。由相应的内燃机的驱动功率的降低引起在其处积聚较少的废气量，从而使得在驱动功率上被降低的内燃机的废气于是可经由需要相对较少能量的相对较小的外部热源提高到用于相应的废气后处理装置的再生所必要的温度上。
图2显示了由多个相联接的内燃机22,23构成的备选的系统21，其驱动功率又被由共同的消耗器24接收。同样地在内燃机22和23中，在存在增压空气27或者28下，在产生相应的废气29或者30的情形下，燃料25或者26燃烧，其中，然而区别于图1的系统1在图2的系统21的情形中两个内燃机22,23的废气29,30被引导经过共同的废气后处理装置31且经受共同的废气后处理。两个内燃机22,23的废气29,30相应地在图2中被引导经过共同的废气后处理装置31，其中，经净化的废气32离开该废气后处理装置。
那么，当废气后处理装置31应被再生时，这例如可经由关联于废气后处理装置31的传感器33被检测，系统21的第一内燃机的驱动功率被降低，该在驱动功率上被降低的第一内燃机的废气的温度被提高且另外的第二内燃机的驱动功率被提高，以便于补偿另一内燃机的驱动功率的降低。
如此，例如在图2中内燃机22的驱动功率可被降低，该内燃机22的废气30的温度被提高且另一内燃机23的驱动功率被提高，从而使得两个内燃机22和23又总地为共同的消耗器24提供恒定的总驱动功率。
在此，在其驱动功率上被降低的内燃机22处的废气30的废气温度的提高可相对图1的实施例一致地又经由上述发动机侧的干预中的至少一个且/或经由外部热源实现。在图2中，在每个内燃机22,23的下游定位有此类外部热源34或者35，相应的内燃机的相应的废气29或者30可经由其被加热。
在图2的在其中两个内燃机22,23的废气被引导经过共同的废气后处理装置31的实施例中，可设置成，其再生分段地或者逐段地以如下方式实现，即，例如在功率上被降低的内燃机22的鉴于其温度被提高的废气被引导经过废气后处理装置31的第一段且鉴于其驱动功率被提高的内燃机23的废气被引导经过废气后处理装置31的第二段。
同样地可设置成，两个内燃机22,23的废气被预先混合且紧接着混合物仅被引导经过废气后处理装置的一段。
通过废气后处理装置31的分段地产生可改善其再生，然而为此如下是必要的，即，废气后处理装置31的各个部分例如通过阀门或其它截闭元件为了再生可被彼此分开或者分离。
在图2中又显示了控制装置36，其用于实施根据本发明的方法且具有用于其执行的器件。
在图1和2中所显示的废气后处理装置11,12,31可包括带有必要时前置的NO氧化催化器的SCR催化转换器。此外，废气后处理装置11,12,31还可包括CH4氧化催化器和/或CH2O氧化催化器和/或NOX存储器催化转换器等，其可通过温度提升被再生。
在具体的数据实例处例如对于图1的实施例而言应由以下出发，即，两个内燃机2和3对于共同的消耗器4提供5MW的驱动功率，从而使得其相应地总地提供10MW的总驱动功率。在正常运行中，废气9,10的温度相应地为大约320℃，构造成NOX传感器的传感器15,16在经净化的废气13,14中测得大约400mg/Nm3的NOX浓度。
此外应由以下出发，即，例如传感器16确定在经净化的废气流14中的NOX浓度到700mg/Nm3上的提高。控制装置17然后基于该经提高的NOX浓度推断出，废气后处理装置12应再生。
为此，内燃机2的驱动功率然后自动地被例如降低到2MW上且为了补偿该降低将在内燃机3处的驱动功率提高到8MW，从而使得两个内燃机2,3于是又总地提供10MW的用于共同的消耗器4的总驱动功率。同样地，离开内燃机2的废气10的温度被提高(例如到380℃上)，更确切地说如上面示出的那样，通过至少一个发动机侧的干预且/或经由至少一个外部热源。
为了相应的废气后处理装置的再生所采取的上述措施，即至少一个第一内燃机的驱动功率的降低、该个或每个第一内燃机的废气的温度的提高和此外为了补偿在该个或每个第一内燃机处的驱动功率的降低的至少一个第二内燃机的驱动功率的提高，可例如受时间控制地对于固定的时间间隔而言被采用，以便于在时间控制的意义上再生相应的废气后处理装置。在结束该时间间隔之后，在鉴于其驱动功率被降低的第一内燃机处的废气温度于是又被降低，鉴于其驱动功率被降低的第一内燃机在其驱动功率上被提高且相应地另一内燃机在其驱动功率上被降低，从而在废气后处理装置的再生之后两个内燃机总地又提供恒定的驱动功率。
备选地，上述用于相应的废气后处理装置的再生所采取的措施，即至少一个第一内燃机的驱动功率的降低、该个或每个第一内燃机的废气的温度的提高和此外用于补偿在该个或每个第一内燃机处的驱动功率的降低的至少一个第二内燃机的驱动功率的提高，也可在调节的意义中随时间变化地被采用，以便取决于再生程度或者再生效果再生相应的废气后处理装置。在该情况中，尤其当例如取决于相应的废气后处理装置的至少一个传感器的测量信号确定相应的废气后处理装置的再生不再为必要时，结束相应的废气后处理装置的再生。
附图标记清单
1 系统
2 内燃机
3 内燃机
4 消耗器
5 燃料
6 燃料
7 增压空气
8 增压空气
9 废气
10 废气
11 废气后处理装置
12 废气后处理装置
13 废气
14 废气
15 传感器
16 传感器
17 控制装置
21 系统
22 内燃机
23 内燃机
24 消耗器
25 燃料
26 燃料
27 增压空气
28 增压空气
29 废气
30 废气
31 废气后处理装置
32 废气
33 传感器
34 热源
35 热源
36 控制装置。

Claims (12)

1.用于运行由多个内燃机(2,3;22,23)构成的系统(1;21)的方法，其中，所述内燃机(2,3;22,23)被联接成，使得由所述内燃机(2,3;22,23)所提供的驱动功率被至少一个共同的消耗器(4;24)接收，且其中，每个内燃机(2,3)后置有各自的废气后处理装置(11,12)，在其中所述相应的内燃机的废气经受各自的废气后处理，或多个内燃机(22,23)后置有共同的废气后处理装置(31)，在其中所述相应的内燃机的废气经受共同的废气后处理，其特征在于，为了废气后处理装置(11,12;31)的再生降低至少一个第一内燃机的驱动功率、提高所述或每个第一内燃机的废气的温度且此外如此地提高至少一个第二内燃机的驱动功率，即，在所述或每个第一内燃机处的驱动功率的降低至少部分被补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当每个内燃机(2,3)后置有各自的废气后处理装置(11,12)时，为了至少一个第一内燃机(2,3)的废气后处理装置(11,12)的再生降低所述相应的第一内燃机(2,3)的驱动功率，且此外如此地提高至少一个其废气后处理装置(11,12)未被再生的第二内燃机(2,3)的驱动功率，即，在所述或每个第一内燃机(2,3)处的驱动功率的降低被补偿。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为了所述相应的第一内燃机(2,3)的废气后处理装置(11,12)的再生降低所述相应的第一内燃机(2,3)的驱动功率且提高待引导经过所述相应的第一内燃机(2,3)的待再生的废气后处理装置(11,12)的废气的温度，且所述或每个第二内燃机(2,3)的驱动功率被如此地提高，即，由所述第一和第二内燃机(2,3)总地提供的总驱动功率保持恒定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当多个内燃机(22,23)后置有共同的废气后处理装置(31)时，为了所述废气后处理装置(31)的再生降低至少一个第一内燃机(22,23)的驱动功率，且此外如此地提高至少一个其废气被引导经过同一个废气后处理装置(31)的第二内燃机(22,23)的驱动功率，即，在该个或每个第一内燃机(22,23)处的驱动功率的降低被补偿。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在此所述或每个其驱动功率被降低的第一内燃机(22,23)的废气的温度被提高，且此外至少一个第二内燃机(22,23)的驱动功率被如此地提高，即，在所述或每个第一内燃机(22,23)处的驱动功率的降低被如此地补偿，即，由所述第一和第二内燃机(22,23)总地提供的总驱动功率保持恒定。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述待再生的废气后处理装置(31)仅分段地被所述废气流经。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，借助于至少一个传感器(15,16;33)监控废气后处理装置(11,12;31)的再生是否是必要的，且当确定废气后处理装置的再生是必要时，自动执行该废气后处理装置的再生。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述相应的废气后处理装置(11,12;31)的再生被受控地或受时间控制地执行。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述或每个其驱动功率被降低的第一内燃机(2,3;22,23)的废气的温度通过在所述相应的第一内燃机处的发动机干预来提高。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述相应的第一内燃机(2,3,22,23)的废气的温度通过改变燃料-空气-比且/或通过改变喷射初始时间且/或通过改变喷射压力且/或通过改变压缩比例且/或通过改变阀开启时间且/或通过改变增压空气温度且/或通过改变废气背压来提高。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述相应的第一内燃机(2,3;22,23)的废气的温度通过外部热源(34,35)来提高。
12.控制装置，其特征在于用于执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法的器件。
CN201580053528.8A 2014-10-01 2015-09-30 用于运行由多个内燃机构成的系统的方法和控制装置 Active CN107076042B (zh)

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