CN115680944A - 大型二冲程涡轮增压单流扫气式内燃发动机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一种大型二冲程涡轮增压式内燃发动机和相应的方法，该发动机包括控制器(60)，该控制器配置成：‑对操作条件进行监测并且对发动机何时在稳态操作条件下操作进行确定，并且当处于稳态条件时配置成：‑分别将每个燃烧室的空燃比根据操作条件而控制至下述空燃比值：该空燃比值相比于已知的与操作条件相关的临界水平小了最初设置为第一值(p1)的裕度；‑分别将每个燃烧室的该裕度从实际值向第二值(p2)以减量的方式随时间推移地减小；分别对每个燃烧室的部分失火事件、失火事件和提前点火事件进行监测；以及当检测到这些事件时，将该裕度从实际值向所述第一值(p1)以增量的方式增大，直到不再检测到这些事件。

Description

大型二冲程涡轮增压单流扫气式内燃发动机及其操作方法

技术领域

本公开涉及大型二冲程气态燃料内燃发动机，特别地涉及具有十字头的大型二冲程单流扫气式内燃发动机，该发动机借助于在活塞从BDC至TDC的冲程期间从燃料阀进入的气态燃料来运行。

背景技术

具有十字头的大型二冲程涡轮增压单流扫气式内燃发动机例如用于对大型远洋航行的船舶进行推进或者用作发电厂中的初级原动机。不仅由于庞大的尺寸，而且这些二冲程柴油发动机构建成不同于任何其他内燃发动机。大型二冲程涡轮增压单流型扫气内燃发动机的排出阀可以重达400kg，活塞的直径达100cm，并且在燃烧室中的最大操作压力通常为数百bar。在这些高的压力水平和活塞尺寸处所涉及的力是巨大的。

利用通过沿着气缸套(liner)的长度或在气缸盖中居中布置的燃料阀而准许进入的气态燃料操作的大型二冲程涡轮增压内燃发动机——即，在刚好在排气阀关闭前启用的活塞的向上冲程期间准许气态燃料进入的发动机——对燃烧室中的气态燃料与扫气空气的混合物进行压缩，并且通过定时点火装置、比方说例如先导油喷射件在上止点(TDC)处或在上止点(TDC)附近对经压缩的混合物进行点火。

使用布置在气缸套中或气缸盖中的燃料阀(气体准许进入阀)的这种类型的气体准许进入具有可以使用低得多的燃料喷射压力的优点，这是因为当与在活塞接近活塞的上止点(TDC)时、即燃烧室中的压缩压力处于其最大值或接近其最大值时喷射气态燃料的大型二冲程涡轮增压内燃发动机相比时，气态燃料是在压缩压力相对较低时被喷射的。后一类型的发动机需要的燃料喷射压力显著高于已经较高的最大燃烧压力。能够在这些极高压力处对气态压力进行处理的燃料系统是昂贵且复杂的，这是由于气态燃料的挥发性质以及气态燃料在这种高压下的行为，该行为包括扩散进入燃料系统的钢部件中并穿过燃料系统的钢部件。

因此，当与在活塞接近TDC时在较高压力处喷射气态燃料的发动机相比时，用于在压缩冲程期间喷射气态燃料的发动机的燃料供给系统显著更便宜。

然而，当在压缩冲程期间喷射气态燃料时，活塞对气态燃料与扫气空气的混合物进行压缩，并且因此存在提前点火的风险。提前点火的风险可以通过用非常稀的混合物操作而被降低，但是稀的混合物使失火(misfire)或部分失火以及由此产生的燃料泄露(slip)的风险增加。

因此，需要改进对在这种大型二冲程涡轮增压内燃发动机中的压缩期间燃烧室中的条件的控制，以克服与失火和提前点火/柴油机爆震(diesel-knock)有关的问题或至少部分地使与失火和提前点火/柴油机爆震有关的问题减少。为了防止提前点火和失火发生，需要对燃烧室中的条件进行非常精确地控制。

在发动机的稳态运行期间，发动机的性能布设通常确保避免提前点火。这是通过对燃烧室设计、燃料喷射正时和排气阀正时进行仔细选择来实现的。然而，这需要在与具有发生失火或部分失火或提前点火的较高可能性的燃烧条件相距的安全距离处进行操作。这种较大的安全距离导致燃烧条件不是最佳的、特别是在燃油效率方面。

DK201970370公开了一种大型二冲程涡轮增压单流扫气操作式内燃发动机，该发动机具有多个燃烧室、与该发动机相关联的至少一个控制器，控制器配置成对燃烧开始时燃烧室中的平均压缩空燃比和整体圧缩温度进行确定，该控制器配置成：

-当所确定的或所测量的平均压缩空燃比低于压缩空燃比下限阈值时，执行至少一个压缩空燃比增大措施，

-当所确定的或所测量的平均压缩空燃比在压缩空燃比上限阈值以上时，执行至少一个压缩空燃比减小措施，

-当所确定的或所测量的整体圧缩温度低于整体圧缩温度下限阈值时，执行至少一个整体圧缩温度增大措施，以及

-当所确定的或所测量的整体圧缩温度在整体圧缩温度上限阈值以上时，执行至少一个整体圧缩温度减小措施。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服以上所指出的问题或至少部分地减少以上所指出问题的发动机和方法。

前述及其他目的通过独立权利要求的特征来实现。另外的实施形式通过从属权利要求、描述和附图而是明显的。

根据第一方面，提供了大型二冲程涡轮增压单流扫气式内燃发动机，该发动机构造成在气态操作模式下以气态燃料作为主要燃料操作。该发动机包括：

多个燃烧室，每个燃烧室是由气缸套、往复运动的活塞和气缸盖限界的；

扫气端口，该扫气端口布置在气缸套中以用于准许扫气进入到燃烧室中；

排气出口，该排气出口布置在气缸盖中并且是由排气阀控制的；

可变正时排气阀致动系统，该可变正时排气阀致动系统允许分别对每个燃烧室的排气阀正时进行控制；

一个或更多个气态燃料准许进入开口，该气态燃料准许进入开口布置在气缸套或气缸盖中，该气态燃料准许进入开口构造成在活塞朝向气缸盖的冲程期间准许气态燃料进入；

至少一个控制器，所述至少一个控制器是与发动机相关联的；

所述至少一个控制器配置成分别对每个燃烧室的排气阀的打开正时及关闭正时进行确定和控制，并且配置成分别对被准许经由每个燃烧室的气态燃料准许进入开口而进入至燃烧室的气态燃料的量进行控制；

所述至少一个控制器配置成对发动机的操作条件进行监测并且对发动机何时在稳态的操作条件下操作进行确定；

所述至少一个控制器配置成：当所述至少一个控制器已经确定发动机在稳态条件下操作时，所述至少一个控制器以稳态模式操作；

燃烧室具有至少对于稳态操作而言已知的不希望的燃烧状态，在该燃烧状态中，当空燃比超出已知的与操作条件相关的临界水平时，可能发生部分失火事件、失火事件和/或提前点火；

处于稳态操作模式下的所述至少一个控制器配置成：

分别对每个燃烧室，将空燃比根据操作条件控制至下述空燃比值：

该空燃比值相比于已知的与操作条件相关的临界水平小了最初设置为第一值的裕度；

分别对每个燃烧室，将裕度从实际值向第二值以减量的方式随时间推移地减小，该第二值小于第一值并且大于零；

分别对每个燃烧室的部分失火事件、失火事件和提前点火事件进行监测；

在检测到部分失火事件、失火事件和/或提前点火事件时，将裕度从实际值向第一值以增量的方式增大，直到不再检测到部分失火事件、失火事件和提前点火事件。

通过允许裕度相对于正常稳态操作条件的裕度而被减小，比如(最大化)燃料效率(能效)、(最小化)氮氧化物排放物或(最小化)碳氢化合物泄露(HC slip)(未燃烧的或部分燃烧的燃料)、以此类参数等的发动机操作参数可以以与临界水平更接近的值安全地使用，从而增加使发动机操作和燃烧过程优化的可能性。因此，发动机可以设计成用于使这些操作参数中的任何一个操作参数优化。

优化规定了致动器的设定点应当如何从其正常稳态操作条件的值偏离，以便将燃烧过程向优化推进。因为不可控因素(如，环境条件和部件维护)决定可能的优化程度，因此优化方法仅规定了偏离规则，并且优化方法当检测到不希望的燃烧状态时至少部分地反转。因此，不可控因素将决定能够将规则(致动器设定点的偏差大小)应用至何种程度。

不希望的燃烧状态为发生失火事件、部分失火事件或提前点火事件的燃烧状态。

与稳态操作的操作条件相关的空燃比的临界水平是在发动机设计期间以及/或者在测试运行和/或计算机模拟的基础上确定的。

裕度的第一值也是在发动机设计期间以及/或者在测试运行和/或计算机模拟的基础上确定的。根据操作条件的裕度的值存储为查找表或者在算法中实现。

将裕度从最初设定的第一值减小的过程是在控制器确定发动机正在以稳态条件操作时立即开始或者以预定的延迟(预定的时间长度)开始的。

在第一方面的可能实施形式中，所述至少一个控制器被告知不希望的燃烧状态和已知的与操作条件相关的临界水平。

在第一方面的可能实施形式中，控制器配置成：当自数值的上一次增加以来已经过预定时间长度并且该数值不等于第二数值时，分别恢复将每个燃烧室的裕度从实际值以小减量的方式随时间推移地减小。

在第一方面的可能实施形式中，控制器配置成：通过使排气阀关闭正时提前而将裕度以减量的方式减小；优选地，控制器配置成通过使排气阀关闭正时以步长的方式提前而将裕度以减量的方式减小。

在第一方面的可能实施形式中，控制器配置成：通过使排气阀关闭正时延迟而将裕度以增量的方式增大；优选地，控制器配置成通过使排气阀关闭正时以步长的方式延迟而将裕度以增量的方式增大。

在第一方面的可能实施形式中，发动机包括具有排气旁路控制阀的排气旁路，并且控制器配置成：通过将排气旁路控制阀关闭或将排气旁路控制阀的节流增大，将裕度以减量的方式减小。

在第一方面的可能实施形式中，发动机包括具有排气旁路控制阀的排气旁路，并且控制器配置成：通过将排气旁路控制阀打开或将排气旁路控制阀的节流减小，将裕度以增量的方式增大。

在第一方面的可能实施形式中，发动机包括排气再循环导管，该排气再循环导管具有在该排气再循环导管中的排气再循环鼓风机，并且控制器配置成：通过将排气再循环鼓风机启用或将排气再循环鼓风机的速度增大，将裕度以增量的方式增大。

在第一方面的可能实施形式中，发动机包括排气再循环导管，该排气再循环导管具有在该排气再循环导管中的排气再循环鼓风机，其中，控制器配置成：通过将排气再循环鼓风机停用或将排气再循环鼓风机的速度减小，将裕度以减量的方式减小。

在第一方面的可能实施形式中，发动机包括在主扫气空气冷却器的上游的气缸旁路，并且控制器配置成：通过将热气缸旁路导管打开或将热气缸旁路导管中的控制阀的节流减小，将空燃比增大，以及通过将热气缸旁路导管关闭或将热气缸旁路导管中的控制阀的节流增大，将空燃比减小。

在第一方面的可能实施形式中，控制器配置成当操作条件需要时将液态燃料喷射启动，并且控制器配置成在液态燃料、例如柴油的喷射被启动的情况下将裕度重置为第一值。

在第一方面的可能实施形式中，增量是小增量，减量是小减量，以及步长是小步长。

在第一方面的可能实施形式中，发动机包括用于分别对每个气缸的气缸压力进行感测的传感器，其中，控制器配置成分别对每个气缸的所感测到的气缸压力进行监测，并且其中，控制器配置成分别为每个气缸确定相关的气缸中是否已经发生失火事件、部分失火事件和/或提前点火事件。

在第一方面的可能实施形式中，控制器配置成：通过对气缸压力的进展与在未发生失火事件、部分失火事件和/或提前点火事件时气缸压力的预期进展的偏差，对失火事件、部分失火事件和/或提前点火事件进行确定。

在第一方面的可能实施形式中，控制器配置成：当期望的发动机速度与实际的发动机速度之间的差值低于偏差阈值并且同时发动机负载在发动机负载阈值以上时，确定发动机稳态操作。

在第一方面的可能实施形式中，气态燃料准许进入开口中的一个或更多个气态燃料准许进入开口构造成准许从加压气态燃料的供应装置接收的气态燃料经由燃料准许进入阀而进入到燃烧室中。

根据第二方面，提供了使具有多个燃烧室的大型二冲程涡轮增压单流扫气式内燃发动机在气态操作模式下操作的方法，其中，具有空燃比的空气-燃料混合物在点火前存在于燃烧室中，

燃烧室具有至少对于稳态操作而言已知的不希望的燃烧状态，在该燃烧状态中，当空燃比超出已知的与操作条件相关的临界水平时，可能发生部分失火事件、失火事件和/或提前点火，

该方法包括：

对发动机的操作条件进行监测并且对发动机何时在稳态操作条件下操作进行确定，

当已经确定稳态操作条件时：

分别将每个燃烧室的空燃比根据操作条件而控制至下述空燃比值：该空燃比值相比于已知的与操作条件相关的临界水平小了最初设置为第一值的裕度，

分别将每个燃烧室的裕度从实际值向第二值以减量的方式随时间推移地减小，该第二值小于第一值并且大于零，

分别对每个燃烧室的部分失火事件、失火事件和提前点火事件进行监测，以及

在检测到部分失火事件、失火事件和/或提前点火事件时，将裕度从实际值向第一值以增量的方式增大，直到不再检测到部分失火事件、失火事件和提前点火事件。

这些和其他方面将通过以下所描述实施方式而变得明显

附图说明

在本公开的以下详细部分中，将参照附图中所示的示例性实施方式对各个方面、实施方式和实施形式进行详细地说明，在附图中：

图1是根据示例性实施方式的大型二冲程柴油发动机的前视图，

图2是图1的大型二冲程发动机的侧视图，

图3是根据图1的大型二冲程发动机的第一示意图，

图4是图1的发动机的气缸架和气缸套的截面图，其中，示出了气缸盖、配装至气缸盖的排气阀、以及示出为处于TDC和BDC两者的活塞，

图5是图1的发动机的第二示意图，

图6是压缩温度观测器和压缩空燃比观测器的示意图，

图7是用在竖向轴线上的压缩空燃比和在水平轴线上的整体气缸温度示出的图，该图示出了安全区域，该安全区域由需要采取动作以返回至该安全区域的区域包围，

图8是示出了对大型二冲程发动机进行控制的方法的实施方式的过程，以及

图9是示出了对每个气缸进行单独优化的过程的图。

具体实施方式

在以下详细描述中，将参照示例性实施方式中的带十字头的大型二冲程低速涡轮增压内燃发动机对内燃发动机进行描述。图1、图2和图3示出了具有曲轴8和十字头9的大型二冲程低速涡轮增压柴油发动机的实施方式。图1和图2分别是前视图和侧视图。图3是图1和图2的大型二冲程低速涡轮增压柴油发动机的示意图，该发动机具有其进气系统和排气系统。在该示例性实施方式中，发动机具有直列(in line)的四个气缸。大型二冲程低速涡轮增压内燃发动机通常具有由发动机框架11承载的直列的四个至十四个气缸。该发动机可以例如用作航海船舶中的主发动机或者用作发电站中用于对发电机进行操作的固定发动机。该发动机的总输出可以例如在从1,000kW至110,000kW的范围内。

该示例性实施方式中的发动机是二冲程单流扫气型的发动机，该发动机具有位于气缸套1的下部区域中的扫气端口18和位于气缸套1的顶部处的中央排气阀4。当活塞10在扫气端口18下方时，扫气空气从扫气空气接收器2穿过各个气缸套1的扫气端口18。当活塞处于其向上运动中时并且在活塞经过燃料阀30(气体进入阀)之前，气态燃料在电子控制器60的控制下被准许从气态燃料喷射阀30进入。气体是被准许以相对较低的压力进入的，该相对较低的压力低于30bar，优选地低于25bar，更优选地低于20bar。燃料阀30优选地围绕气缸套的圆周部均匀分布并且置于气缸套1的长度的中央区域中的某处。因此，气态燃料的准许进入发生在压缩压力相对较低、即远低于活塞到达TDC时的压缩压力时，因此允许在相对较低的压力下进入。

气缸套1中的活塞10对气态燃料和扫气空气的充填物进行压缩，压缩发生在TDC点火处或在TDC点火附近，并且压缩是由例如来自优选地布置在气缸盖22中的先导油燃料阀50的先导油(或任何其他合适的点火液体)的喷射而被触发的，随后燃烧并且产生排气。代替先导油燃料阀50或者除了先导燃料阀50之外，可以使用点火系统的替代性形式、比方说例如预燃室(未示出)、激光点火(未示出)或电热塞(未示出)来启动点火。

当排气阀4打开时，排气穿过与气缸1相关联的排气管道而流动到排气接收器3中，并且继续穿过第一排气导管19而流动至涡轮增压器5的涡轮6，排气从该涡轮6穿过第二排气导管经由节能器20而流动至出口21，并且然后进入大气。涡轮6通过轴而对经由空气进口12被供以新鲜空气的压缩机7进行驱动。压缩机7将加压扫气空气输送至通向扫气空气接收器2的扫气空气导管13。导管13中的扫气空气穿过中间冷却器14以用于对扫气空气进行冷却。

经冷却的扫气空气经过由电动马达17驱动的辅助鼓风机16，当涡轮增压器5的压缩机7没有为扫气空气接收器2输送足够的压力、即在发动机的低负载或部分负载状态时，该辅助鼓风机16对扫气空气进行加压。在较高发动机负载处，涡轮增压器的压缩机7输送经充分压缩的扫气空气，并且然后经由单向阀15而绕过辅助鼓风机16。

图4示出了通常指定用于带十字头的大型二冲程发动机的气缸套1。根据发动机的尺寸，气缸套1可以以不同的尺寸制造，其中，气缸孔通常在250mm至1000mm的范围内，并且对应的典型长度在1000mm至4500mm的范围内。

在图4中，气缸套1被示出为安装在气缸架23中，其中，气缸盖22安置在气缸套1的顶部上，其中，气缸盖22与气缸套1之间具有气密性接合部。在图4中，活塞10是由在下止点(BDC)和上止点(TDC)中的虚线而被示意性地示出的，但当然明显的是，这两个位置不会同时发生并且是由曲轴8的180度旋转而被分开的。气缸套1设置有气缸润滑孔25和气缸润滑管路24，当活塞10经过润滑管路24时，该气缸润滑管路24提供对气缸润滑油的供应，随后活塞环(未示出)将气缸润滑油分布在气缸套1的运行表面上。发动机通常具有介于8与15之间的几何压缩比，然而，在被提供以从气缸盖中的将气态燃料以高压在TDC处或在TDC附近喷射的燃料喷射阀喷射的高压气体的发动机中，几何压缩比可以大于20。

先导燃料阀50(通常每个气缸多于一个)或者具有先导油阀50的预燃室安装在气缸盖22中并且连接至先导油源(未示出)。先导油喷射的正时是由电子控制单元60控制的。

燃料阀30安装在气缸套1中(或者安装在气缸盖22中)，其中，燃料阀的喷嘴是与气缸套1的内表面大致齐平的并且燃料阀30的后端部从气缸套1的外部壁伸出。通常，在每个气缸套1中设置有围绕气缸套1沿周向分布(优选地，沿周向均匀分布)的一个或两个燃料阀30，但可能多达三个或四个燃料阀30。在实施方式中，燃料阀30是沿着气缸套1的长度大致居中地布置的。

另外，图4示意性地示出了包括加压气态燃料源40的气态燃料供应系统，该加压气态燃料源40经由气态燃料供应导管41而连接至气态燃料阀30中的每个气态燃料阀的入口。

图5示出了类似于图2的发动机的示意图，但具有关于发动机的气体交换基础结构的更多细节。环境空气是以环境空气压力和温度而进入的并且是通过空气入口12被输送至涡轮增压器5的压缩机7的。来自压缩机7的经压缩的扫气空气通过空气导管32被输送至分布点28。

分配点28允许将扫气空气通过热气缸旁路导管29而分支至第一排气导管19中的涡轮连接件32。通过热气缸旁路导管29的流(flow)是由热气缸旁路控制阀31来调节的。热气缸旁路控制阀31是由控制器60电子控制的。使热气缸旁路导管29打开或者使热气缸旁路中的控制阀31的节流减少的效果是使空燃比增大以及使整体圧缩温度增大，以及使热气缸旁路导管29关闭或者使热气缸旁路中的控制阀31的节流增大的效果是使空燃比减小以及使整体圧缩温度减小。

空气导管13还包括在中间冷却器14的上游的第一扫气空气控制阀33。第二扫气空气控制阀34布置在中间冷却器14的下游。空气导管13延续至扫气空气接收器2。包括辅助鼓风机16的导管是从中间冷却器14分支出来的。

冷气缸旁路导管35将扫气空气接收器2连接至第一排气导管19中的涡轮连接件32。通过旁路35中的通道(courts)的流是由冷气缸旁路控制阀36调节的。冷气缸旁路控制阀36是由控制器60电子控制的。使冷气缸旁路35打开或使冷气缸旁路阀36的节流减少的效果是使整体圧缩温度增大。

冷扫气旁路导管37允许扫气空气从扫气空气接收器26逸出至环境。通过冷扫气旁路导管37的流是由冷扫气旁路控制阀38控制的。冷扫气旁路控制阀38是由控制器60电子控制的。使冷扫气旁路控制阀38打开或使冷扫气旁路控制阀38的节流减少的效果是使扫气空气压力减小并且使空燃比减小，以及，使冷扫气旁路控制阀38关闭或使冷扫气旁路控制阀38的节流增大的效果是使扫气空气压力增大并且使空燃比增大。冷扫气旁路导管37不需要从扫气空气接收器2分支出来，而是还可以在中间冷却器14的下游的任何位置处从空气导管13分支出来。

排气再循环导管42将排气接收器3连接至扫气空气接收器2，并且排气再循环导管42包括排气再循环控制阀45、排气再循环冷却器44和排气再循环鼓风机43。排气再循环鼓风机43和排气再循环控制阀45两者都用于在控制器60的电子控制下对通过排气再循环导管42的流进行调节。在正常操作条件下，除非排气再循环鼓风机43被启用，否则不会出现通过排气再循环导管42的流，这是因为排气接收器42中的压力通常低于扫气空气接收器2中的压力(因此，当排气再循环鼓风机43未启用时，需要将排气再循环控制阀45关闭)。排气再循环导管42不需要从排气接收器3连接，而是还可以在任意点处连接至第一排气导管19，并且排气再循环导管42不需要连接至扫气空气接收器2，而是还可以连接至中间冷却器14的下游的空气导管13上的任意位置。

将排气再循环导管42中的排气再循环鼓风机43启用或者将排气再循环导管42中的排气再循环鼓风机43的速度增大使得压缩空燃比减小并且使整体圧缩温度略微减小，以及将排气再循环导管42中的排气再循环鼓风机43停用或者将排气再循环导管42中的排气再循环鼓风机43的速度减小使得压缩空燃比增大并且使整体圧缩温度略微增大。

排气旁路39从排气接收器3或第一排气导管19分支出来并且在给定背压(backpressure)处连接至大气27。排气旁路控制阀49在控制器60的电子控制下对通过排气旁路导管39的流进行调节。

将排气旁路控制阀49打开或者使排气旁路控制阀49的节流减少使得气缸中的压缩空燃比减小，以及，将排气旁路控制阀49关闭或者使排气旁路控制阀49的节流增大使得气缸中的压缩空燃比增大。

在设置有选择性催化接收器(SVR)反应器的发动机中，反应器旁路阀(RVB)在控制器60的电子控制下对从扫气空气接收器3到涡轮增压器5的涡轮6的流中的穿过SCR反应器的份额(fraction)进行调节。

所有以上提到的部件都是由通过在图5中用虚线表示的信号线连接至这些部件的控制器60控制的。

图6示出了空燃比观测器46和整体压缩温度观测器47。

空燃比观测器46是计算机实现的算法，该算法拥有关于扫气空气压力、排气阀关闭正时、气缸几何结构、化学计量的空燃比、以及所喷射气体的量的信息。压缩空燃比观测器46可以是控制器60的一部分或者可以是单独的计算机或控制器。压缩空燃比观测器46提供作为对经(完全)压缩的空气-燃料混合物(当活塞10位于TDC处时)的压缩空燃比的估计值的输出并且将该输出发送至控制器60。该估计值是基于下述比率的：当排气阀4落在该排气阀4的坐置部上时在燃烧室中所捕获的新鲜空气质量除以对总喷射气体质量的化学计量的燃烧所需的新鲜空气的质量的比率。

整体压缩温度观测器47是计算机实现的算法，该算法拥有关于扫气空气压力、扫气空气温度、排气阀关闭正时和曲轴速度的信息。整体压缩温度观测器47可以是控制器60的一部分或者可以是单独的计算机或控制器。整体压缩温度观测器47提供作为对Tcomp(Tc)的估计值的输出；从气体喷射开始到先导喷射时的时间窗口内燃烧室中的最大整体压缩温度。整体压缩温度观测器47将该估计值发送至控制器60。在实施方式中，Tcomp的估计值指的是活塞10位于TDC处。

图7是示出了整体压缩温度Tcomp对空燃比(λ)的图表。稳态默认区域51落在由空燃比下限阈值、空燃比上限阈值、整体压缩温度下限阈值和整体压缩温度上限阈值限定的边界内。在该稳态默认区域51中，控制器60为每个气缸分别提供当前发动机负载所需的燃料量，并且控制器60不采取使整体压缩温度改变的任何措施，并且将每个气缸的空燃比根据发动机操作条件分别控制到这样的水平：该水平具有与已知的不希望燃烧状态相距的呈裕度形式的安全距离，在该已知的不希望燃烧状态下，当空燃比超过已知的与操作条件相关的临界水平时可能发生部分失火事件、失火事件和/或提前点火。第一裕度的水平具有大于0的第一值。

当气缸套1中的燃烧条件预示会离开正常运行区域51且进入动作区域(actionzone)52时，控制器60将采取措施以防止这种情况发生。

对此，控制器60分别针对每个气缸配置成：

-当所确定或测量的平均压缩空燃比低于压缩空燃比下限阈值时，执行至少一个压缩空燃比增大措施(CAFRIM)，

-当所确定或测量的平均压缩空燃比在压缩空燃比上限阈值以上时，执行至少一个压缩空燃比减小措施(CAFRDM)，

-当所确定或测量的整体压缩温度低于整体压缩温度下限阈值时，执行至少一个整体压缩温度增大措施(BCTIM)，以及

-当所确定或测量的整体压缩温度在整体压缩温度上限阈值以上时，执行至少一个整体压缩温度减小措施(BCTDM)。

通过执行这些措施，控制器60将气缸套1中的每个气缸套的条件保持在正常运行区域51内，并且至少仅临时允许所述条件移至正常运行区域51外并进入动作区域52。动作区域52被临界区域53包围，在临界区域53中非常可能发生提前点火和/或失火事件。

区域51、区域52、和区域53的边界可以由整体压缩温度的上限阈值和下限阈值以及压缩空燃比的上限值和下限值来限定。对于特定的发动机，这些阈值可以通过反复实验凭经验地确定或者通过对发动机循环进行计算机模拟来确定。

当观测器指示压缩空燃比和整体压缩温度两者都在正常运行区域51之外时，控制器60将采取分别对每个气缸的压缩空燃比和整体压缩温度进行调节的两种措施，以将气缸套1中的条件移回至正常运行区域51。

通过对排气旁路控制阀49进行调节(将排气旁路控制阀49移动至更大程度地打开的位置)而将排气旁路(EGB)导管39打开(从TC涡轮入口至涡轮出口或环境的流)使得扫气空气压力减小，并且因此使得燃烧室中捕获的空气质量减小。因此，该措施适于使压缩空燃比减小，而对整体压缩温度仅有微小的影响。在发动机具有更多涡轮增压器的情况下，仍可以使用来自排气接收器的单个EGB，只要该EGB的位置是根据从其他流至排气接收器的其他潜在混合点来选择的即可。

将热气缸旁路控制阀31打开(从TC压缩机出口至TC涡轮入口的流)使得燃烧室中的压缩空燃比和整体压缩温度增大。

将扫气旁路控制阀38打开形成从扫气空气接收器2至压缩机入口或从扫气空气接收器2至环境的流，并且这种打开对压缩空燃比具有与排气旁路类似的定性影响，但对扫气过程有不同的影响(并且因此对燃烧室中的整体压缩温度有不同的影响)。当与排气旁路相比较时，将扫气旁路控制阀38打开对燃烧室条件的影响是更快的。

将冷气缸旁路阀36打开使得从扫气空气接收器至TC涡轮入口的流增加并且使得整体压缩温度增大，而对压缩空燃比具有非常小的影响。

排气阀关闭正时决定燃烧室中压缩空气压力与扫气空气压力之间的比率。将正时改变对燃烧室中的压缩空燃比和整体压缩温度两者都具有显著的影响。

排气阀打开正时对燃烧室的扫气过程的第一阶段产生影响：将正时改变将对发动机效率和扫气过程产生影响。随着扫气过程改变，所产生的整体温度也会改变。通过将排气阀4过早地打开，当活塞10随后将扫气端口18打开时，没有至扫气空气接收器2的流。当排气阀4过晚地打开时，在活塞随后将扫气端口18打开时，存在至扫气空气接收器2的较大流。这些措施使扫气过程改变，并且因此使来自前一次燃烧的参与下一压缩冲程的“污热”气体的份额改变。

因此，通过将排气阀4较晚地打开，将存在来自前一次燃烧的更多的“污热”气体并且因此压缩空燃比将减小且整体压缩温度将增大。将排气阀4过晚地关闭将存在来自前一次燃烧的更少的“污热”气体并且因此压缩空燃比将增大且整体压缩温度将减小。当通过将排气阀4更早地关闭来使压缩增大时，更少的气体通过排气阀4逸出，并且因此更多的气体被捕获在燃烧室中。这使空燃比增大。此外，将压缩增大导致活塞10对燃烧室中的气体做更多的压缩功。这导致燃烧室中的气体温度更高。

通过将排气再循环鼓风机43启用或通过将排气再循环鼓风机43的速度增加来将排气再循环流增加，更多的排气从排气接收器3流动至涡轮增压器压缩机的出口或扫气空气接收器2，并且这将使压缩空燃比减小。

将辅助鼓风机16的速度增加将使得压缩空燃比略微增大。

对于具有喷水件的发动机而言，在压缩期间将水喷射到燃烧室中将使整体压缩温度降低。

扫气空气冷却器旁路(未示出)：绕过中间冷却器14将使燃烧室中的整体压缩温度显著增大，而对压缩空燃比具有微小的影响。

对于设置有可变几何形状的涡轮6的发动机而言，将涡轮流动面积减少的影响是使扫气空气压力增大，并且因此使捕获在燃烧室中的空气质量增加。因此，这种措施适于将压缩空燃比减小，而对整体压缩温度仅具有微小的影响。

对于设置有涡轮增压器辅助装置的发动机而言，通过增加辅助装置将涡轮增压器5加速将使得压缩空燃比增大，而对压缩温度具有微小的影响。

另一种措施是将气态燃料与液态燃料(例如，柴油或船用柴油)之间的比率改变。将总喷射燃料能量的气体燃料的份额降低使得压缩期间的压缩空燃比增加。液态燃料的份额相应地增加，从而确保曲轴扭矩得以维持。

对于在排气接收器中安装有热交换器(或者具有对排气中的部分排气进行接收的热交换器)的发动机而言，将穿过热交换器的排气的份额增加、即从排气提取更多的热使得扫气空气压力减小，并且因此使捕获在燃烧室中的空气质量减小。因此，这种措施适于使压缩空燃比减小，而对整体压缩温度仅具有微小的影响。热交换器可以用于产生蒸汽。

对于具有热扫气旁路的发动机而言，将热扫气旁路控制阀打开建立从压缩机出口至环境或从压缩机出口至压缩机入口的流或使从压缩机出口至环境或从压缩机出口至压缩机入口的流增加，从而使扫气空气压力显著减小，并且因此使捕获在燃烧室中的空气质量减小。因此，这种措施适于使压缩空燃比减小。

在实施方式中，压缩空燃比下限阈值、压缩空燃比上限阈值、整体压缩温度下限阈值、整体压缩温度上限阈值是与发动机操作条件相关的参数。发动机操作条件是由比如发动机负载、环境温度、环境湿度、发动机速度等的参数来确定的。这些与操作条件相关的参数的值可以通过例如查找表或算法或者查找表和算法的组合而用于控制器60。

在实施方式中，控制器60配置成：

当所确定或测量的平均压缩空燃比低于压缩空燃比最小阈值——该压缩空燃比最小阈值低于压缩空燃比下限阈值——时，执行另外的压缩空燃比增大措施(例如，从上述措施中选择)，

当所确定或测量的平均压缩空燃比在压缩空燃比最大阈值以上——该压缩空燃比最大阈值高于压缩空燃比最大上限阈值——时，执行另外的压缩空燃比减小措施，

当所确定或测量的整体压缩温度低于整体压缩温度最小阈值——该整体压缩温度最小阈值低于整体压缩温度下限阈值——时，执行至少一个另外的整体压缩温度增大措施，以及

当所确定或测量的整体压缩温度在整体压缩温度最大阈值以上——该整体压缩温度最大阈值高于整体压缩温度上限阈值——时，执行至少一个另外的整体压缩温度减小措施。

当燃烧室中的条件已经移出动作区域52而进入到围绕动作区域52的临界区域53中，采取这些另外的措施。因此，控制器60配置成采取将过程移回到动作区域52中并且进一步移回到正常运行区域51中所需的尽可能多的动作。

控制器60配置成使约束因素、即上述措施最小化，以将发动机移回至正常区域51内的操作条件。因此，控制器配置成：当燃烧室中的条件已经返回至正常运行区域时，结束上述措施中的所有措施。

图8是示出了根据控制器60的上述配置对发动机进行操作的过程的流程图。

在该过程开始后，控制器检查压缩空燃比是否低于下限阈值。如果答案为否，则控制器转至检查发动机是否在稳态下运行。如果答案为是，则控制器转至运行空燃比优化过程。该过程参照图9进行了详细描述。如果答案为否，则控制器60检查是否超出压缩空燃比上限阈值，以及如果答案为是，则控制器60采取来自上述措施中的一个措施的压缩空燃比增大措施。接下来，控制器60检查压缩空燃比是否低于最小阈值。如果答案为否，则控制器转至检查是否超出压缩空燃比上限阈值，以及如果答案为是，则控制器60采取来自上述措施中的另外的压缩空燃比增大措施，并且转至对压缩空燃比是否在上限阈值以上进行检查的步骤。

控制器60检查压缩空燃比是否在上限阈值以上。如果答案为否，控制器转至检查是否超出整体压缩温度下限阈值，以及如果答案为是，则控制器60采取来自上述措施中的一个措施的压缩空燃比减小措施。接下来，控制器60检查压缩空燃比是否在最大阈值以上。如果答案为否，则控制器转至检查是否超出整体压缩温度下限阈值，以及如果答案为是，则控制器60采取来自上述措施中的另外的压缩空燃比减小措施，并且此后转至对整体压缩温度是否低于下限阈值进行检查的步骤。

控制器60检查整体压缩温度是否低于下限阈值。如果答案为否，则控制器60转至对整体压缩温度是否在上限阈值以上进行检查的下一步骤，以如果答案为是，则控制器60采取整体压缩温度增大措施。此后，控制器60检查整体压缩温度是否低于最小阈值，并且如果答案为否，则控制器60转至对整体压缩温度是否在上限阈值以上进行检查的步骤，以及如果答案为是，则控制器60采取来自上述措施中的另外的整体温度增大措施，并且此后转至对是否超出整体压缩温度阈值进行检查的步骤。

控制器60检查是否超出整体压缩温度阈值，并且如果答案为否，则控制器60转回至对压缩空燃比是否低于下限阈值进行检查的步骤，以及如果答案为是，则控制器60采取来自上述措施中的一个措施的整体温度减小措施。接下来，控制器60检查整体压缩温度是否在最大阈值以上，并且如果答案为“否”，则控制器60转回至对压缩空燃比是否低于下限阈值进行检查的步骤，以及如果答案为是，则控制器60采取来自上述措施中的另外的整体温度减小措施，并且此后转至对压缩空燃比是否低于下限阈值进行检查的步骤。

在实施方式中，控制器60设置有算法、查找表或其他信息，以决定用于使空燃比增大或减小的可用措施中的哪种措施是在发动机的当前操作条件下最适合的措施。

图9示出了用于单个气缸的空燃比优化，发动机的每个气缸设置有单独的空燃比优化单元。在实施方式中，空燃比优化单元和相关单元集成到控制器60中。在另一实施方式中，这些单元是与控制器60相关联的控制器(未示出)的一部分。

用于单个气缸的空燃比优化单元的输出是独立受控的，即，每个气缸具有其自己的单独的气缸控制单元，该气缸控制单元接收来自特定气缸的空燃比优化单元的信号。

用于空燃比的稳态默认模式值被发送至求和点，并且求和点的结果被发送至用于相关气缸的单独的气缸控制单元。来自空燃比优化单元(λ优化单元)的输出也增加至求和点。

空燃比优化单元至少接收表示以下各者的信号：发动机负载；速度误差(所需的发动机速度(RPM)与实际的发动机速度(RPM)之间的差值)；以及FRC(用于使燃烧过程稳定的液态燃料(例如柴油或船用柴油)在TDC处或在TDC附近的高压喷射被启用的信号)。

另外，气缸压力变化估计模块接收用于相关单个气缸的所测量的气缸压力。气缸压力变化估计模块确定是否发生不希望的燃烧事件、比如失火事件、部分失火事件和/或提前点火事件(提前点火是通过偏差而不是通过变化来确定的)。气缸压力变化估计模块对气缸压力的预期进展与气缸压力的实际(测量)进展之间的偏差进行确定，并且基于与估计值的变化和/或偏差，对不希望的燃烧事件的发生进行确定。

优化单元将裕度值从初始的第一水平p1向最小值p2(p2等于或大于0)以小减量的方式整合(随时间推移地减小)。当达到值p2时，保持该裕度值，直到迫使事件改变。将裕度值从第一水平p1整合至最小水平p2的过程是相对较慢的，并且将通常需要至少几分钟且可能需要多达10分钟到15分钟。

将裕度从初始设定的第一值减少的过程是在控制器60确定发动机在稳态条件下操作时立即开始或者以预定的延迟(预定的时间长度)开始的。

如上所述，裕度是与用于已知在可能发生不希望的燃烧事件的区域中的实际操作条件下的空燃比水平相距的裕度。裕度可以被视为安全裕度。

只要发动机处于稳态操作中并且控制器60可以验证确实如此，优化单元将随着时间的推移而将裕度值以小增量的方式朝向最小水平p2整合。

然而，如果负载信号表示负载低于负载阈值或者速度误差在速度误差阈值以上，则处理器60将断定发动机不再在稳态下运行，并且取消优化过程并且将裕度值设置为水平p1。

另外，如果气缸压力估计单元检测到不希望的燃烧事件、比如失火事件、部分失火事件和/或提前点火事件，则空燃比优化过程反转(reversed)并且空燃比优化单元将裕度值向第一水平p1以小增量的方式整合，直至检测不到失火事件或者达到第一水平p1。

在实施方式中，控制器60配置成：当自裕度值的上一次增加以来已经经过预定的时间长度并且裕度值不等于第二值时，分别恢复将每个燃烧室的裕度从实际值以小减量的方式随时间推移地减小。预定的时间长度是预定时间段。该预定的时间段可以在秒或分的范围内。

在实施方式中，控制器60配置成：通过将排气阀关闭正时提前、优选通过将排气阀关闭正时以小步长的方式提前，将裕度以减量的方式减小。

在实施方式中，控制器60配置成：通过将排气阀关闭正时延迟、优选通过将排气阀关闭正时以小步长的方式延迟，将裕度以增量的方式增大。

在实施方式中，控制器60配置成：通过将排气旁路控制阀49关闭或将排气旁路控制阀49的节流增大，将裕度以减量的方式减小。

在实施方式中，控制器60配置成：通过将排气旁路控制阀49打开或将排气旁路控制阀49的节流减小，将裕度以增量的方式增大。

在实施方式中，控制器60配置成：通过将排气再循环鼓风机43启用或将排气再循环鼓风机43的速度增大，将裕度以增量的方式增大。

在实施方式中，控制器60配置成：通过将排气再循环鼓风机43停用或将排气再循环鼓风机43的速度减小，将裕度以减量的方式减小。

在实施方式中，控制器60配置成当操作条件需要(例如，需要防止不可靠的点火或一系列失火)时将液态燃料喷射(FRC)启用，并且控制器60配置成：当液态燃料喷射被启用时，将裕度重置为第一值p1。液态燃料例如是柴油、船用柴油或者已知对于压缩点火而言具有良好且可靠的点火性质的任何其他液态燃料。

已经结合本文的各种实施方式对各种方面和实施方案进行了描述。然而，本领域技术人员在实践所要求保护的主题时通过研究附图、本公开内容和所附权利要求可以理解和实现对所公开的实施方式的其他变型。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，以及不定冠词“一”或“一种”并不排除复数。单个处理器、控制器或其他单元可以实现权利要求中列举的多个项目的功能。在相互不同的从属权利要求中所列举的某些措施的仅有事实并不表示这些措施的组合不能用于获益。

权利要求中所使用的附图标记不应当被解释为对范围进行限制。

Claims (17)

1.一种大型二冲程涡轮增压单流扫气式内燃发动机，所述发动机构造成在气态操作模式下以气态燃料作为主要燃料进行操作，所述发动机包括：

多个燃烧室，每个燃烧室是由气缸套(1)、往复运动的活塞(10)和气缸盖(22)进行限界的，

扫气端口(18)，所述扫气端口(18)布置在所述气缸套(1)中以用于准许扫气空气进入到所述燃烧室中，

排气出口，所述排气出口布置在所述气缸盖(22)中并且所述排气出口是由排气阀(4)控制的，

可变正时排气阀致动系统，所述可变正时排气阀致动系统允许对每个燃烧室的排气阀正时进行控制，

一个或更多个气态燃料准许进入开口，所述气态燃料准许进入开口布置在所述气缸套(1)或所述气缸盖(22)中，所述气态燃料准许进入开口构造成在所述活塞(10)的朝向所述气缸盖(22)的冲程期间准许气态燃料进入，以及

至少一个控制器(60)，所述至少一个控制器(60)是与所述发动机相关联的，

所述至少一个控制器(60)配置成：对每个燃烧室的所述排气阀(4)的打开正时和关闭正时进行确定和控制，以及，对被准许经由每个燃烧室的所述气态燃料准许进入开口而进入所述燃烧室的气态燃料的量进行控制，

所述至少一个控制器(60)配置成：对所述发动机的操作条件进行监测，以及，对所述发动机何时在稳态操作条件下操作进行确定，

所述燃烧室具有至少对于稳态操作而言已知的不希望的燃烧状态，在所述不希望的燃烧状态中，当空燃比超过已知的与操作条件相关的临界水平时，可能发生部分失火事件、失火事件和/或提前点火，

所述可变正时排气阀致动系统允许对每个燃烧室的所述排气阀正时进行单独控制，

所述至少一个控制器(60)配置成：分别对每个燃烧室的所述排气阀(4)的所述打开正时和所述关闭正时进行确定和控制，并且分别对被准许经由每个燃烧室的所述气态燃料准许进入开口而进入到所述燃烧室的气态燃料的量进行控制，

所述至少一个控制器(60)配置成：当所述至少一个控制器(60)已经确定所述发动机在稳态条件下操作时，所述至少一个控制器(60)在稳态操作模式下操作，

处于所述稳态操作模式下的所述至少一个控制器(60)配置成：

分别将每个燃烧室的所述空燃比根据操作条件而控制至下述空燃比值：所述空燃比值相比于所述已知的与操作条件相关的临界水平小了最初设置为第一值(p1)的裕度，

分别将每个燃烧室的所述裕度从实际值向第二值(p2)以减量的方式随时间推移地减小，所述第二值(p2)小于所述第一值(p1)并且大于零，

分别对每个燃烧室的部分失火事件、失火事件和提前点火事件进行监测，以及

当检测到部分失火事件、失火事件和/或提前点火事件时，将所述裕度从实际值向所述第一值(p1)以增量的方式增大，直到不再检测到部分失火事件、失火事件和提前点火事件。

2.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述至少一个控制器(60)配置成被通知所述不希望的燃烧状态和所述已知的与操作条件相关的临界水平。

3.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述控制器(60)配置成：当自实际值的上一次增加以来已经经过预定时间长度并且所述值不等于所述第二值(p2)时，分别恢复将每个燃烧室的所述裕度从实际值以小减量的方式随时间推移地减小。

4.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述控制器(60)配置成通过使排气阀关闭正时提前而将所述裕度以减量的方式减小；优选地，所述控制器(60)配置成通过使排气阀关闭正时以步长的方式提前而将所述裕度以减量的方式减小。

5.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述控制器(60)配置成通过使排气阀关闭正时延迟而将所述裕度以增量的方式增大；优选地，所述控制器(60)配置成通过使排气阀关闭正时以步长的方式延迟而将所述裕度以增量的方式增大。

6.根据权利要求1所述的发动机，包括具有排气旁路控制阀(49)的排气旁路(39)，其中，所述控制器(60)配置成：通过将所述排气旁路控制阀(49)关闭或将所述排气旁路控制阀(49)的节流增大，将所述裕度以减量的方式减小。

7.根据权利要求1所述的发动机，包括具有排气旁路控制阀(49)的排气旁路(39)，其中，所述控制器(60)配置成：通过将所述排气旁路控制阀(49)打开或将所述排气旁路控制阀(49)的节流减小，将所述裕度以增量的方式增大。

8.根据权利要求1所述的发动机，包括排气再循环导管(42)，所述排气再循环导管(42)具有在所述排气再循环导管(42)中的排气再循环鼓风机(43)，其中，所述控制器(60)配置成：通过将所述排气再循环鼓风机(43)启用或将所述排气再循环鼓风机(43)的速度增大，将所述裕度以增量的方式增大。

9.根据权利要求1所述的发动机，包括排气再循环导管(42)，所述排气再循环导管(42)具有在所述排气再循环导管(42)中的排气再循环鼓风机(43)，其中，所述控制器(60)配置成：通过将所述排气再循环鼓风机(43)停用或将所述排气再循环鼓风机(43)的速度减小，将所述裕度以减量的方式减小。

10.根据权利要求1所述的发动机，包括在主扫气空气冷却器的上游的气缸旁路，并且所述控制器(60)配置成：通过将热气缸旁路导管(29)打开或将所述热气缸旁路导管(29)中的控制阀(31)的节流减小，将所述空燃比增大，以及，通过将热气缸旁路导管(29)关闭或将所述热气缸旁路导管(29)中的控制阀(31)的节流增大，将所述空燃比减小。

11.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述控制器配置成当操作条件需要时将液态燃料喷射(FRC)启动，以及所述控制器配置成在液态燃料喷射被启动的情况下将所述裕度重置为所述第一值(p1)。

12.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述增量是小增量，所述减量是小减量，以及所述步长是小步长。

13.根据权利要求1所述的发动机，包括用于分别对每个气缸的气缸压力进行感测的传感器，其中，所述控制器配置成分别对每个气缸的感测到的气缸压力进行监测，以及其中，所述控制器配置成分别为每个气缸确定相关的气缸中是否已经发生失火事件、部分失火事件和/或提前点火事件。

14.根据权利要求13所述的发动机，其中，所述控制器(60)配置成：通过对气缸压力的进展与在未发生失火事件、部分失火事件、和/或提前点火事件时的气缸压力的预期进展的偏差进行确定，对失火事件、部分失火事件和/或提前点火事件进行确定。

15.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述控制器(60)配置成：当期望的发动机速度与实际的发动机速度之间的差值低于偏差阈值并且同时发动机负载在发动机负载阈值以上时，确定所述发动机在稳态条件下操作。

16.根据权利要求1所述的发动机，其中，所述至少一个控制器(60)包括压缩空燃比观测器(46)或者连接至压缩空燃比观测器(46)，所述压缩空燃比观测器(46)用于对在所述燃烧室中的瞬时平均压缩空燃比进行确定。

17.一种使具有多个燃烧室的大型二冲程涡轮增压单流扫气式内燃发动机在气态操作模式下操作的方法，其中，具有空燃比的空气-燃料混合物在点火前存在于所述燃烧室中，

所述燃烧室具有至少对于稳态操作而言已知的不希望的燃烧状态，在所述不希望的燃烧状态中，当所述空燃比超过已知的与操作条件相关的临界水平时，可能发生部分失火事件、失火事件和/或提前点火，

所述方法包括：

对所述发动机的操作条件进行监测并且对所述发动机何时在稳态操作条件下操作进行确定，以及

当已经确定稳态操作条件时：

分别将每个燃烧室的所述空燃比根据操作条件而控制至下述空燃比值：所述空燃比值相比于所述已知的与操作条件相关的临界水平小了最初设置为第一值(p1)的裕度，

分别将每个燃烧室的所述裕度从实际值向第二值(p2)以减量的方式随时间推移地减小，所述第二值(p2)小于所述第一值(p1)并且大于零，

分别对每个燃烧室的部分失火事件、失火事件和提前点火事件进行监测，以及

当检测到部分失火事件、失火事件和/或提前点火事件时，将所述裕度从实际值向所述第一值(p1)以增量的方式增大，直到不再检测到部分失火事件、失火事件和提前点火事件。

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