CN109715921B - 气体输送方法以及气体供应装置 - Google Patents

气体输送方法以及气体供应装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109715921B
CN109715921B CN201780056794.5A CN201780056794A CN109715921B CN 109715921 B CN109715921 B CN 109715921B CN 201780056794 A CN201780056794 A CN 201780056794A CN 109715921 B CN109715921 B CN 109715921B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
valve
engine
pressure
dual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780056794.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109715921A (zh
Inventor
F·维尔茨
T·潘滕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Hamburg TUHH
Original Assignee
Technische Universitaet Hamburg TUHH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Hamburg TUHH filed Critical Technische Universitaet Hamburg TUHH
Publication of CN109715921A publication Critical patent/CN109715921A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109715921B publication Critical patent/CN109715921B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/021Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/022Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel pressure, temperature or composition
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0602Control of components of the fuel supply system
    • F02D19/0605Control of components of the fuel supply system to adjust the fuel pressure or temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/023Valves; Pressure or flow regulators in the fuel supply or return system
    • F02M21/0239Pressure or flow regulators therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0257Details of the valve closing elements, e.g. valve seats, stems or arrangement of flow passages
    • F02M21/0272Ball valves; Plate valves; Valves having deformable or flexible parts, e.g. membranes; Rotatable valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0248Injectors
    • F02M21/0278Port fuel injectors for single or multipoint injection into the air intake system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0602Fuel pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606Fuel temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于燃气发动机或双燃料发动机的气体输送方法,其中,燃烧气体(G)利用燃烧用空气(L)燃烧,其中,在燃气发动机或双燃料发动机上游设置气阀(1),以用于输送燃烧气体(G)到燃烧用空气(L)中,其特征在于,燃烧气体(G)不依赖于燃气发动机或双燃料发动机的运行状态未经调节地输送给气阀(1)。此外,本发明涉及一种用于燃气发动机或双燃料发动机的气体供应装置,其中燃烧气体(G)利用燃烧用空气(L)燃烧,气体供应装置包括受压的气体源和至燃气发动机或双燃料发动机的气体输送装置(10),其中在燃气发动机或双燃料发动机上游在气体输送装置(10)中设置气阀(1),以用于输送燃烧气体(G)到燃烧用空气(L)中,其特征在于,在气阀(1)上游不设置依赖于燃气发动机或双燃料发动机的运行状态的气压调节。

Description

气体输送方法以及气体供应装置
技术领域
本发明涉及一种用于燃气发动机或双燃料发动机的气体输送方法,其中,燃烧气体利用燃烧用空气在燃气发动机或双燃料发动机中燃烧,其中,在燃气发动机或双燃料发动机上游设置气阀,以用于输送燃烧气体到燃烧用空气中。此外本发明涉及一种用于燃气发动机或双燃料发动机的气体供应装置,其中,燃烧气体利用燃烧用空气在燃气发动机或双燃料发动机中被燃烧,所述气体供应装置包括受压的气体源和至燃气发动机或双燃料发动机的气体输送装置,其中,在燃气发动机或双燃料发动机上游在气体输送装置中设置用于输送燃烧气体到燃烧用空气中的气阀。
背景技术
燃气发动机或双燃料发动机除了为每个缸体配置的进气阀和排气阀补充地还具有气阀,借此通过气体管路输送的燃烧气体针对燃烧用空气保持封闭。该气阀例如在吸气行程期间打开并且随后再次闭锁。在打开阶段期间,燃烧气体通过气体管路通过气阀流动到所述一个进气阀或多个进气阀之前的前部空间中,从而在那里形成燃烧气体和燃烧用空气的希望的混合物,所述混合物于是在进气阀的打开期间流入缸体的燃烧室中。在当今的燃气发动机和双燃料发动机中,该需要的气阀通常通过促动器电操纵。
此外对于已知的燃气发动机和双燃料发动机总是设置所谓的气体调节路段,其调节在要供应气体的内燃机的输入管路中的通过气体管路输送的燃烧气体的气压。气体调节路段在此应该这样调节输送的燃烧气体的瞬时的气压,使得在内燃机侧的气阀上的压差尽可能保持恒定,以便确保,在市场上可用的阀在运行中可以按照需求概况操纵。在此为了压差保持恒定需要的是,气体调节路段上的压力调节器将气压连续按照燃气发动机或双燃料发动机的负载情况和加载空气压力适配。在这里需要的是,将通常大容积的气体调节路段尽可能靠近内燃机设置,以便最小化系统的惯性。尤其是在可移动的应用、例如在船驱动中,气体调节路段的定位构成船设计中的显著的限制。此外强制内燃机的制造者,将气体调节路段结合到内燃机的控制装置中,所述气体调节路段经常不来自自身的产品组合。
卸载压力的阀尤其是对于用于机动车的气动的弹簧设备已知,如例如由DE 102007 050 151 B4、DE 36 43 318 A1、WO 2007/118674 A2或EP 2 381 146 A2已知。然而用于机动车中的气动的弹簧张紧的这样的阀的要求与用于发动机的气阀的要求不类似。用于在机动车中的空气弹簧设备中的使用的卸载压力的阀的特别的特征是简单的结构以及抵抗高的压差(直至10巴)打开的能力。这样的阀不可以用于发动机的气体输送,特别是因为其不设计用于非常动态的运行方式(在中速运行的双燃料发动机中大约375切换过程每分钟),所述运行方式例如在活塞式发动机中出现。此外有关的是,是否借助所述实施方式,需要的气体量可以在供使用的时间内输送。
在发动机技术中,例如由DE 197 35 315 A1已知作为凸轮控制的、轴引导的进气阀的卸载压力的阀。借此应该在关闭盘进气阀时避免到阀传动机构上的由发动机的工作室中的高的气压造成的负载。该阀被机械地操控,从而滑动面通过摩擦磨损。亦即利用该进气阀,直接控制燃料/气体/空气混合物从进气通道进入内燃机的工作室中。然而该进气阀不适合用于截止至增压空气道的气体输送,因为开口横截面过小,从而燃烧气体在存在的压差时不可能以足够的量流动。此外DE 10 2009 002 836 A1示出一种用于计量用于燃气发动机或燃料电池驱动装置的气态的燃料、如天然气、液态气体或氢气的压力补偿的气阀。
类似的布置结构由US 8,272,399 B2作为直接在燃料发动机的进入区域之前的燃料输送阀说明,其中,所述阀完全或至少部分地卸载压力。
尽管如此对于燃气发动机或双燃料发动机因此数十年来设置所谓的气压调节路段,所述气压调节路段在燃烧气体的流入中尽可能直接在借助气阀向增压空气部的气体输送部之前设置。这样的气压调节路段除了流入的气体的压力调节之外经常还具有其他的安全功能、例如气体过滤器以及紧急关断。用于船用发动机的典型的气体调节路段具有1至3米的长度。对应困难的是在船体中的这样的设备的合乎事实的空间构造,特别是因为气体调节路段需要通风的外壳。
然而在现有技术中视为不可缺少的气体调节路段除了空间上的困难之外在其定位时也具有调节技术的困难,因为随着与燃烧室距离的增加,系统的惯性增加。此外涉及许多构件,所述构件必须部分地由发动机控制装置操控。对应昂贵并且维护密集的是在现有技术中已知的气压调节路段,以此燃气发动机或双燃料发动机的可靠性也依赖于此。总体上因此要确定,通过气体调节路段借助调节的压差进行的气体配量引起不精确性并且借此没有引起对内燃机的优化的供应。
发明内容
因此,本发明的任务是,简化和改善内燃机的气体配量。
该任务以按照本发明的用于燃气发动机或双燃料发动机的气体输送方法解决。此外该任务以按照本发明的用于该燃气发动机或双燃料发动机的气体供应装置解决。
通过燃烧气体不依赖于燃气发动机或双燃料发动机的运行状态未经调节地输送给气阀,输送燃烧气体的为燃气发动机或双燃料发动机的相关缸体预先确定的质量,而在气体输送中不需要气体调节路段。气体配量仅通过对气阀的精确的控制进行,所述气阀直接设置在燃气发动机或双燃料发动机的进入区域之前,从而不会出现惯性效果并且发动机总是以正好正确的气体量提供。按照装置这由此实现,即,在气阀上游不设置依赖于燃气发动机或双燃料发动机的运行状态对气压的调节。
当输送给气阀的燃烧气体的压力减小或被限制时,过高的输入压力从气体源减少到恒定的值或线性减小到较低的值。这使气阀的运行变得容易,以便在气阀上的出现的不同的气压差尽管如此能够实现气阀的快速打开和关闭。
当在燃气发动机或双燃料发动机的运行期间测量气阀之前和之后的压力以及输送的燃烧气体的温度时,检测发动机运行点并且由此控制气阀的打开持续时间和/或释放的开口横截面积,则输送燃烧气体的对于燃气发动机或双燃料发动机的相关缸体借助测量值和发动机运行点确定的质量。借助测量结果可以再调节对打开持续时间的控制和/或气阀的释放的开口横截面积,从而输送的燃烧气体质量可以还更精确地维持。
在另一种优选的设计中设置为,存储气阀的之前检测的流量特性曲线簇并且气阀的打开持续时间和/或释放的开口横截面积按照当前的测量值、当前的发动机运行点和流量特性曲线簇被控制。阀的流量特性曲线簇在这里优选借助试验台提前确定。
当气阀卸载压力地运行时,减少对于气阀所需要的调节力,这进一步提高可靠性和计量精度。
因此,可以在考虑确定的流量特性曲线簇的情况下将燃烧气体的实际上输送的质量在考虑测量的压力并且还有测量的温度的情况下非常精确地确定。有利地,因此在气阀的上游不实施依赖于燃气发动机或双燃料发动机的瞬时查询到的功率的气压调节,其中,尽管如此仍实现用于内燃机的相对于迄今的现有技术还显著更精确的气体配量。为了在气阀上实现快速的并且独立于相应加载的压力可预测的切换行程,气阀卸载压力地运行。
当在气体输送中有压力限制器或减压器在气阀上游设置时,可以避免在气阀的气体输送侧上的过高的气压。
优选地,气阀能不依赖于在那里存在的压差操纵地构成。通过气阀构成为卸载压力的阀,气阀可以独立于在气阀上存在的压差以基本上总是不变的驱动力操纵。在此“卸载压力的阀”表示具有压力加载的面的阀,其中,阀的有效横截面(面积)这样构成,使得在要切换的阀的两侧加载的压力机制关于作用到阀的轴上的力大致平衡。在此“大致”或“大约”平衡意味着,有效横截面最大具有10%的偏差,优选少于5%的偏差,从而相对于未卸载压力的阀需要的调节力至少减小1/10并且更好地减小1/20或甚至减小到0。
输送的燃烧气体的压力依赖于需要的加载压力至今在气压调节路段中进行的调节借此是多余的。至今压力在下游在气阀后面被测量(加载压力)并且依赖于该测量的压力和发动机运行状态对应地调节在气压调节路段上的压力调节器。借此阻止,过大的压差在要输送的燃烧气体和需要的加载压力之间在气阀上存在,从而必要时气阀的打开不再可能或导致气体配量中的清楚的不精确性。
在此要考虑,加载压力按照在燃气发动机或双燃料发动机上的载荷情况改变并且因此也短期产生强的压力变化和借此在压差中的改变。通过气阀构成为卸载压力的阀,在要输送的气体p1和加载压力p2之间的压差实际上不再起作用,因为通过在阀上的压力卸载,在每种压差情况中,阀的打开以大致相同的调节力实现。
因此尤其是在使用用于包括气体输送装置和至少一个缸体的燃气发动机或双燃料发动机的卸载压力的阀时,可能的是,在气阀之前省略依赖于燃气发动机或双燃料发动机的瞬时查询功率的气压调节,其中,气阀设置在气体输送装置中。
通过气阀具有盘形阀和配合活塞,其中,配合活塞具有与盘形阀的大约相同的有效横截面,卸载压力的结构通过对应构成的配合活塞简单地实现。“大约”在此表示,配合活塞的有效横截面最大10%、优选小于5%地与阀的有效横截面偏离。除了盘形阀之外也可设想同中心的各阀或原则上包括以压力加载的面的阀,从而在这里使用的概念“盘形阀”也应该具有这些变型。
当盘形阀和配合活塞位于轴上时,其中,气阀的盘形阀和配合活塞连同轴在一壳体中引导,压力平衡力直接通过轴从盘形阀引导到配合活塞上或反之。
备选于包括配合活塞的设计同样可能的是,气阀具有盘形阀和压力膜片,其中,压力膜片具有与盘形阀大约相同的有效横截面。在压力膜片上加载有与盘形阀对应的背压,从而确保压力卸载。在这里“大约”也表示最大10%、优选小于5%的偏差。
通过盘形阀和压力膜片位于轴上,其中,盘形阀连同轴在壳体中引导并且压力膜片固定在壳体中,该背压从压力膜片直接通过轴引导到盘形阀上。
当为气阀设置包括辅助阀促动器的辅助阀,其在初始位置中形成至配合活塞的一侧的流体连接并且在激活的位置中提供至下降压力的连接,则卸载压力的阀间接通过辅助阀促动器和与此连接的、例如阀体形式的辅助阀切换。在此,辅助阀在其初始位置中将混合空间与配合活塞的外侧连接,从而仅小的调节力在气阀的轴上朝气阀的关闭位置的方向作用,在所述混合空间中提供燃烧用空气,所述燃烧用空气包括用于吸入燃气发动机或双燃料发动机中的气体和环境空气。利用对辅助阀促动器的操纵,辅助阀调节到激活的位置中,从而通过阀体进行配合活塞上方的空间与下降压力、例如环境空气的连接。借此气阀从其通过卸载压力的阀朝其关闭位置方向轻微的力过盈确定的关闭位置释放,其中因此气阀打开,因为在配合活塞的外侧上缺乏对应的反力。
在一种备选的设计中,为了打开和关闭,设置作用到轴上的促动器,以用于调节气阀。所述促动器例如是电动的、电磁的、气动的或液压的驱动装置,所述驱动装置将轴并且借此将气阀从其关闭位置在操控促动器时调节到其打开位置中。
为了将关闭位置作为静止位置机械地预调节,弹簧设置在气阀上,所述弹簧将阀沿关闭方向预加载。在此所述弹簧可以是压力弹簧、拉力弹簧或扭转弹簧。
附图说明
接着借助附图说明本发明不同的实施例。
其中:
图1示出用于确定气阀的流量特性的试验台构造;
图2示出确定的流量特性曲线簇;
图3示出气阀的第一实施例的剖切的示意性的侧视图;
图4示出气阀的第二实施例;
图5示出气阀的第三实施例;
图6示出气阀的第四实施例以及
图7示出气阀的第五实施例。
具体实施方式
在图1中示出试验台,利用所述试验台,可以确定要使用的气阀1的流量特性。所述试验台包括测量路径,气阀1首先在关闭的状态中装配到所述测量路径中并且随后以确定的源压力和下降压力加载。在这里要注意,源压力和降低压力(亦即在阀上的压力情况)总是对应于如下值,所述值也在实际的发动机驱动的运行中会出现。对应于加载空气压力的降低压力在这里通常处于1巴abs和6巴abs之间的范围中,而源压力对应于气罐的(减小的)罐压力扣除系统压力损耗。通常罐压力为最大10巴abs,当然这也可以变化。对于不同的压力情况、气体温度和打开持续时间,现在阀打开并且流量在测量技术上被确定。阀的打开间隔的变化是重要的,特别是因为尤其是在短的打开持续时间时(例如在部分负荷运行中)相比于在大的打开持续时间在总流经持续时间上的关闭和打开过程的份额明显更大,大的打开持续时间的特征在于,阀在相对长的时间间隔上完全打开并且流经情况因此对应长时间地不改变。因此体积流量在该(部分负载)运行点中非常动态并且借此也是阀特定的,这使计算变得显著困难。此外按照阀结构型式和压力情况理论上可能的是,在最狭窄的横截面中实现流动的介质的局部的音速和借此用于阀的体积通流的界限值。该现象可以影响特性曲线簇的构成。
在确定足够的数量的支持点之后,可以构建阀流量特性曲线簇(图2)。现在经过阀的气体体积依赖于打开持续时间和压力情况在机器的每个理论上可能的工作点中已知。在考虑燃气的温度和密度以及热值的情况下,现在可以确定每工作间隙输送的能流或输送的能量。通过将上述特性曲线簇存储在发动机控制装置中,可设想调节策略,其如何也在柴油机中长时间地使用(提示:在这里输送的能量已知,因为其基于燃料的液体的聚集状态与燃料体积成比例)。
按照本发明的方法能够实现,将原始配置的压力调节器通过简单的减压器代替或完全放弃所述构件。通过取消调节任务不再必要将附加的构件结合到发动机控制装置中。此外不再必要将这时还保留的气体配件定位在紧接的发动机附近。
在按照本发明的方法的实施中,流量特性曲线簇在控制装置中存储,从而气体质量对于每个吹入过程并且借此输送的能量可以以良好的接近或甚至精确(只要气体组成并且借此热值已知)确定。所述方法假定,依赖于在阀上的压差在每个时刻已知通过阀的体积流量。借助温度和压力测量可以确定气体的密度。密度和体积流量的乘积提供气体质量流,所述气体质量流与热值相乘得出输送给发动机的能流。
在图3中在示意的横截面中示出气阀1,包括用于燃烧气体G的气体输送装置10以及混合空间16,其直接在上游属于未进一步示出的燃气发动机或双燃料发动机的缸体。在气体输送装置10中,存在具有气压p1的燃烧气体G。在混合空间16存在有加载压力p2,所述加载压力依赖于燃气发动机或双燃料发动机的相应的瞬时要求的运行点。燃烧用空气L处于混合空间16中,所述燃烧用空气与根据需要通过气阀1输送的燃烧气体G一起在运行燃气发动机或双燃料发动机时通过发动机进气阀(未示出)吸入发动机的燃烧室或缸体中。
气阀1具有基本上圆柱形的壳体14,在所述壳体中,盘形阀11沿气缸轴线通过促动器2可以可移动地从关闭位置调节到打开位置中(在图3中向上移动),如在图3中示出的。在此,盘形阀11通过处于气缸轴线中的轴13与促动器2连接。此外,在轴13上设置配合活塞12,所述配合活塞同样密封地支撑在壳体14中并且在其从关闭位置到打开位置中的移动时在壳体14中密封地引导。然而,气阀1的壳体14这样构成,使得在盘形阀11上从上面加载的气压p1同样在配合活塞下侧作用到配合活塞12上。因为配合活塞12在按照图3的实施例中只轻微小于盘形阀11,所以通过气压p1作用到气阀1上的压力基本上被补偿。在盘形阀11或配合活塞12的对置的侧上,又彼此相对地有加载压力p2的压力加载,从而所述压力也基本上抵消。借此存在卸载压力的阀1。
因此为了打开,促动器2只需要在按照图3的图平面中向上作用到轴13上的相对小的力,以便打开阀。然而通过稍微较小的配合活塞12,不同于盘形阀11总是在打开阀1时要克服朝关闭位置的方向的力,因为气压p1总是大于加载压力p2。在这里卸载压力的阀1在其关闭位置中通过p1>p2轻微加载。
在按照图4的第二实施例中,其中,相同作用的构件以相同的附图标记表示,气阀1同样作为带有配合活塞12的盘形阀11在壳体14中引导地设计。在该实施例中,虽然盘形阀11的直径又稍微大于配合活塞12,尽管如此该阀1除了促动器2之外具有弹簧21,所述弹簧位于轴13上并且作为压力弹簧将轴13连同配合活塞12和盘形阀11以在图4的图平面中向下作用的力预加载。利用该结构保证,也在大致相同的气压p1=空气加载压力p2时,气阀1保持在其关闭位置中。在通过促动器2操纵阀时,促动器通过抬起轴13克服在盘形阀11和配合活塞12上作用的压力(大致平衡的卸载压力)和弹簧21的力引起气阀1的打开。
在图5中示出包括气阀1的本发明的第三实施例,所述气阀具有在两侧穿透气阀1的壳体14的轴13。在此,在壳体14两侧在轴13的向外伸出的端部上分别设置一个促动器2、2',所述促动器可以共同将轴13从关闭位置切换到打开位置中并且再次返回切换。此外,气阀1同样如在按照图3和4的第一和第二实施例中装备有盘形阀11和配合活塞12。
在图6中示出在燃气发动机或双燃料发动机上的气阀1的第四实施例,其中,在气阀1的壳体14中这样设置压力膜片15,使得压力膜片15与盘形阀11对置并且在其外部的圆形的边缘上在壳体14中锚定,反之,压力膜片15在中心与轴13处于连接中。因此,在p1和p2之间的对应的压差,其中p1>p2时,一方面力在盘形阀11上从上向下并且通过压力膜片15从下向上在图4的图平面中作用,所述力基于面积一致性准确地抵消。对应地,在压力膜片15或盘形阀11的对置的侧上,加载压力p2沿彼此对置作用的方向起作用,其同样抵消。因此存在卸载压力的阀1,其中,通过促动器2以相对小的调节力可以调节打开位置或关闭位置。为了实现朝关闭位置方向的预加载,此外,在轴13上在壳体和压力膜片15之间设置压力弹簧21。总体上通过轴13和盘形阀11作用到阀座17上的力因此基本上由压力弹簧21引起。对应地,促动器2的调节力可以与压力弹簧21的反力彼此协调。
在图7中示出在燃气发动机或双燃料发动机上的气阀1的第五实施例,其中,在气阀1的壳体14中也有盘形阀11和配合活塞12设置在一个共同的轴13上,所述轴在阀1上提供处于压力p1下的燃烧气体G和处于较小的压力p2下的燃烧用空气L之间的压力卸载。然而相反于第一、第二和第三实施例,气阀1的轴13不直接由促动器操纵。而是在第五实施例中设置辅助促动器22,所述辅助促动器操纵辅助阀23。辅助阀23具有阀体24,所述阀体在其初始位置中如在图7中示出的那样提供混合空间16连同处于那里的燃烧用空气L至配合活塞12的上侧的流体连接并且因此能够实现在气阀1上的压力卸载。通过盘形阀相比于配合活塞的稍微较大的面,气阀1以小的力处于其关闭位置的位置中。
如果现在辅助促动器22被操控并且辅助阀23以其阀体24向右(在图7的图平面中)移动,则配合活塞12上方的空间通过这时重新给出的至降低压力p3、例如环境压力的流体连接而卸载压力。借此取消在气阀1上的接近的卸载压力,从而气阀1从关闭位置中打开。
如果现在辅助阀23通过辅助促动器22再次调节到其初始位置中,则在配合活塞12的上侧上再次形成瞬时在混合空间16中作用的压力(p2),从而基于盘形阀11相比于配合活塞12的稍微较大的有效的面,阀1再次关闭。必要时气阀1的关闭可以通过压力弹簧、拉力弹簧或扭转弹簧朝关闭位置的方向辅助,然而如在图7中未明确示出的。
在所有五个实施例中,在气体输送装置10中在图上游没有设置气体调节路段。燃烧气体G的气压p1通过气阀1的有效的压力卸载不需要针对总是改变的加载压力p2适配。在这里不需要对用于尤其是以卸载压力的气阀1供应燃气发动机或双燃料发动机的如至今实施的气压调节。在气体输送装置10中可以自然设置气体过滤和必要时安全截止部。在这里虽然可以——按照需要的安全法规和要处理的气体质量——设置气体的预处理和可能的安全截止,然而依赖于在燃气发动机或双燃料发动机中存在的加载压力和运行状态的气压调节是不需要的。这显著简化燃气发动机或双燃料发动机的运行,减少维修费用并且改善在气体运行中燃气发动机或双燃料发动机的可靠性,从而在例如船驱动装置中安全起见可能规定的冗余度不应再需要。
附图标记列表
1 气阀、卸载压力的阀
10 气体输送装置
11 盘形阀
12 配合活塞
13 轴
14 壳体
15 压力膜片
16 混合空间
17 阀座
2、2' 促动器
21 弹簧
22 辅助促动器
23 辅助阀
24 阀体
G 燃烧气体
L 燃烧用空气
p1 气压
p2 空气加载压力
p3 下降压力、环境压力

Claims (13)

1.用于燃气发动机或双燃料发动机的气体输送方法,燃烧气体(G)利用燃烧用空气(L)在燃气发动机或双燃料发动机中燃烧,其中,在燃气发动机或双燃料发动机上游设置气阀(1),以用于输送燃烧气体(G)到燃烧用空气(L)中,其特征在于,以可变的加载空气压力加载燃气发动机或双燃料发动机,其中,燃烧气体(G)不依赖于燃气发动机或双燃料发动机的运行状态未经调节地输送给气阀(1),并且在此气体配量仅通过对气阀的精确的控制进行,即在燃气发动机或双燃料发动机运行期间,测量气阀(1)之前和之后的压力以及输送的燃烧气体的温度,检测发动机运行点并且由此控制气阀(1)的打开持续时间和/或释放的开口横截面积,所述气阀(1)直接设置在燃气发动机或双燃料发动机的进入区域之前。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,存储气阀(1)的之前检测到的流量特性曲线簇并且按照当前的测量值、当前的发动机运行点和所述流量特性曲线簇控制气阀(1)的打开持续时间和/或释放的开口横截面积。
3.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,减小或限制输送给气阀(1)的燃烧气体(G)的压力。
4.按照权利要求1或2所述的方法,其特征在于,气阀(1)卸载压力地运行。
5.用于燃气发动机或双燃料发动机的气体供应装置,其中,燃烧气体(G)利用燃烧用空气(L)燃烧,所述气体供应装置包括受压的气体源和至燃气发动机或双燃料发动机的气体输送装置(10),其中,在燃气发动机或双燃料发动机上游在气体输送装置(10)中设置气阀(1),以用于输送燃烧气体(G)到燃烧用空气(L)中,其中,根据按照上述权利要求之一所述的方法来控制气体供应装置的气阀,以可变的加载空气压力加载燃气发动机或双燃料发动机,其中,气阀(1)构成为能不依赖于在那里存在的压差地被操纵,并且直接设置在燃气发动机或双燃料发动机的进入区域之前,从而在气阀(1)上游不设置依赖于燃气发动机或双燃料发动机的运行状态的对气压的调节。
6.按照权利要求5所述的气体供应装置,其特征在于,在气体输送装置(10)中在气阀(1)上游设置压力限制器或减压器。
7.按照权利要求5或6所述的气体供应装置,其特征在于,气阀(1)构成为卸载压力的阀。
8.按照权利要求7所述的气体供应装置,其特征在于,气阀(1)具有盘形阀(11)和配合活塞(12),其中,配合活塞(12)具有与盘形阀(11)大致相同的有效横截面。
9.按照权利要求8所述的气体供应装置,其特征在于,盘形阀(11)和配合活塞(12)位于轴(13)上,其中,气阀(1)的盘形阀(11)和配合活塞(12)连同轴(13)在壳体(14)中引导。
10.按照权利要求7所述的气体供应装置,其特征在于,气阀(1)具有盘形阀(11)和压力膜片(15),其中,压力膜片(15)具有与盘形阀(11)大致相同的有效横截面。
11.按照权利要求10所述的气体供应装置,其特征在于,盘形阀(11)和压力膜片(15)位于轴(13)上,其中,盘形阀(11)与轴(13)在壳体(14)中引导并且压力膜片(15)在壳体(14)中固定。
12.按照权利要求7所述的气体供应装置,其特征在于,为气阀(1)设置包括辅助阀促动器(22)的辅助阀(23),所述辅助阀促动器在初始位置中形成至配合活塞(12)或压力膜片(15)一侧的流体连接并且在激活位置中提供至下降压力(p3)的连接。
13.按照权利要求9或11所述的气体供应装置,其特征在于,设置作用到轴(13)上的促动器(2),以用于调节气阀(1)。
CN201780056794.5A 2016-08-15 2017-08-15 气体输送方法以及气体供应装置 Active CN109715921B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016115113.0A DE102016115113A1 (de) 2016-08-15 2016-08-15 Gasmotor oder Zweistoffmotor mit Gasventil sowie Verwendung eines druckentlasteten Gasventils hierfür
DE102016115113.0 2016-08-15
PCT/DE2017/100685 WO2018033185A1 (de) 2016-08-15 2017-08-15 Gaszufuhrverfahren für einen gasmotor oder zweistoffmotor sowie gasversorungsvorrichtung dafür

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109715921A CN109715921A (zh) 2019-05-03
CN109715921B true CN109715921B (zh) 2022-02-25

Family

ID=59745679

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780056794.5A Active CN109715921B (zh) 2016-08-15 2017-08-15 气体输送方法以及气体供应装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11143123B2 (zh)
EP (1) EP3497314B1 (zh)
JP (1) JP2019527795A (zh)
KR (1) KR102270746B1 (zh)
CN (1) CN109715921B (zh)
DE (1) DE102016115113A1 (zh)
WO (1) WO2018033185A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3677769B1 (en) * 2018-06-29 2024-02-14 Weichai Power Co., Ltd. Gas control system and gas control method of off-road gas engine
US11236705B2 (en) 2020-06-25 2022-02-01 Caterpillar Inc. Gaseous fuel mixer assembly for engine and engine system operating method
CN115142992B (zh) * 2022-07-05 2024-02-02 上海中船三井造船柴油机有限公司 船用低速柴油机的燃气压力调节装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4535728A (en) * 1984-02-02 1985-08-20 Propane Carburetion Systems, Inc. Fuel feed control system and control valve for dual fuel operation of an internal combustion engine
US5752489A (en) * 1997-02-10 1998-05-19 Cummins Engine Company, Inc. Integrated fuel measurement and control system for gaseous fuels
EP1158149A1 (de) * 2000-05-26 2001-11-28 Jenbacher Aktiengesellschaft Einrichtung zum Einstellen des Verbrennungsgas-Luft-Verhältnisses eines vorzugsweise stationären Gasmotors
CN101189421A (zh) * 2005-03-31 2008-05-28 诺诺克斯私人有限公司 内燃机燃烧室中可燃空气燃料混合物的控制方法
WO2008155280A1 (de) * 2007-06-21 2008-12-24 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine sowie verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine
WO2013099094A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
CN105569874A (zh) * 2014-10-31 2016-05-11 温特图尔汽柴油公司 供气系统、气缸、往复活塞式内燃机及其操作方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2921603A (en) * 1957-02-12 1960-01-19 Chaplin Fulton Mfg Company Double ported poppet valve
US3012573A (en) * 1958-07-17 1961-12-12 Universal Controls Corp Safety device for gas pressure regulator
DE3643318A1 (de) * 1986-12-18 1988-06-30 Mueller Gottfried Druckentlastetes ventil
DE69529120T2 (de) * 1994-06-29 2003-04-24 Honda Motor Co Ltd Steuersystem für Brennkraftmaschinen
JP3382025B2 (ja) 1994-08-01 2003-03-04 本田技研工業株式会社 ガスエンジンの制御装置
DE19735315A1 (de) 1997-08-14 1999-02-18 Bayerische Motoren Werke Ag Heißgas-Kraftmaschine mit einem nockengesteuerten, schaftgeführten Einlaßventil
JP4203183B2 (ja) * 1999-06-03 2008-12-24 パロマ工業株式会社 貯湯式ボイラーのコントロールバルブ
US6918569B2 (en) * 2002-02-28 2005-07-19 Jansen's Aircraft Systems Controls, Inc. Active combustion fuel valve
AU2002950972A0 (en) * 2002-08-23 2002-09-12 Hunt, James Richard Fuel delivery system
US6748932B1 (en) * 2003-02-10 2004-06-15 Chapeau, Inc. Fuel regulator for natural gas fired co-generation unit
WO2007097195A1 (ja) * 2006-02-20 2007-08-30 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha 燃料供給装置
WO2007118674A2 (de) * 2006-04-12 2007-10-25 Miro Gudzulic Schaltventil
DE102006025857A1 (de) * 2006-06-02 2007-12-06 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschinenanordnung
DE102007050151B4 (de) * 2007-10-19 2014-10-30 Miro Gudzulic Druckentlastetes Schaltventil und Federanlage
US8272399B2 (en) 2008-06-13 2012-09-25 Woodward, Inc. Fluid admission system for providing a pressure-balanced valve
DE102009002836A1 (de) * 2009-05-06 2010-11-11 Robert Bosch Gmbh Gasventil
DE102010012413A1 (de) * 2010-03-23 2011-09-29 Miro Gudzulic Ventil
DE102014216874B4 (de) * 2014-08-25 2018-02-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
US20180306329A1 (en) * 2015-11-04 2018-10-25 GM Global Technology Operations LLC Reciprocating expander valve

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4535728A (en) * 1984-02-02 1985-08-20 Propane Carburetion Systems, Inc. Fuel feed control system and control valve for dual fuel operation of an internal combustion engine
US5752489A (en) * 1997-02-10 1998-05-19 Cummins Engine Company, Inc. Integrated fuel measurement and control system for gaseous fuels
EP1158149A1 (de) * 2000-05-26 2001-11-28 Jenbacher Aktiengesellschaft Einrichtung zum Einstellen des Verbrennungsgas-Luft-Verhältnisses eines vorzugsweise stationären Gasmotors
CN101189421A (zh) * 2005-03-31 2008-05-28 诺诺克斯私人有限公司 内燃机燃烧室中可燃空气燃料混合物的控制方法
WO2008155280A1 (de) * 2007-06-21 2008-12-24 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine sowie verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine
WO2013099094A1 (ja) * 2011-12-27 2013-07-04 株式会社デンソー 内燃機関の制御装置
CN105569874A (zh) * 2014-10-31 2016-05-11 温特图尔汽柴油公司 供气系统、气缸、往复活塞式内燃机及其操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102270746B1 (ko) 2021-06-29
KR20190039272A (ko) 2019-04-10
US11143123B2 (en) 2021-10-12
JP2019527795A (ja) 2019-10-03
WO2018033185A1 (de) 2018-02-22
EP3497314A1 (de) 2019-06-19
EP3497314B1 (de) 2021-03-31
DE102016115113A1 (de) 2018-02-15
US20190178176A1 (en) 2019-06-13
CN109715921A (zh) 2019-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2417383B1 (en) Flow sensing shutoff valve
EP1264228B1 (en) High volume electronic gas regulator
JP3857646B2 (ja) ガス流調整システム
CN109715921B (zh) 气体输送方法以及气体供应装置
AU2008206789B2 (en) Pressure regulator
CN109072819B (zh) 用于将气态燃料配量给喷射器的装置
WO2012053191A1 (ja) ガスエンジンの燃料ガス供給システム
US20130255638A1 (en) Gas fuel pressure control device
JPH04259630A (ja) ガスタービンエンジン用燃料制御装置
JP2020525707A (ja) 燃料消費量測定システム用の圧力制御装置及び燃料消費量測定システム
US9850917B2 (en) Pump authority switching apparatus for a fluid distribution system
RU2659119C2 (ru) Регулятор давления для газотопливных установок в двигателях внутреннего сгорания, в частности, для автотранспортной области техники
US11572847B2 (en) Internal combustion engine
US20100089470A1 (en) Combined metering valve and pressure regulating valve
CN108180088B (zh) 用于通过可燃气体运行的内燃机的计量单元
AU2010366018A1 (en) Vaporizer and pressure reducer device in self - propulsion gas systems
US20110114196A1 (en) Electronic pressure regulator
CA2368957C (en) High volume electronic gas regulator
JPS6019909A (ja) デイ−ゼルパテイキユレ−トフイルタのバ−ナエア制御装置
CA2922740A1 (en) Gaseous fluid conditioning module

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant