具有起动空气系统的内燃发动机技术方案

本发明专利技术涉及一种内燃发动机(10)，其包括用于燃烧其中的燃料和空气的混合物的至少一个气缸(26A至26D)以及构造成向该至少一个气缸(26A至26D)提供加压起动空气并且构造成用于监视起动空气系统(90)的操作性能的起动空气系统(90)。该示例性公开的起动空气系统(90)可包括与构造成储存加压起动空气的加压起动空气源(91)流体连接的起动空气歧管(95)、与起动空气歧管(95)流体连接并且构造成泄放起动空气系统(90)的起动空气泄放阀(99)和构造成检测作为起动空气系统(90)的充填特性的参数的感测装置(100)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及内燃发动机和用于使内燃发动机运转的方法。具体地，本专利技术涉及一种具有起动空气系统的内燃发动机和一种用于使内燃发动机运转并监视起动空气系统的工作性能的方法。
技术介绍
内燃发动机如双燃料内燃发动机或依靠重燃料油、柴油或气态燃料油来工作的内燃发动机可用来为任何机器或其它设备一一包括船或其它海洋应用、机车应用、公路卡车或车辆、野外机器、土方设备、发电机、航空应用、泵、静止设备如发电设备或其它由发动机提供动力的应用提供动力。为了使内燃发动机加速这意味着起动内燃发动机，已知经由起动空气系统向内燃发动机的至少一个气缸内提供加压起动空气，所述起动空气系统包括主起动阀和对于至少一个气缸而言向相应气缸提供起动空气的气缸起动阀。起动空气的压力使活塞移动并且因而开始曲轴的旋转和内燃发动机的运转。主起动阀控制加压起动空气源经由起动空气歧管与气缸起动阀的流体连接。在使内燃发动机运转时，发生故障的气缸起动阀可能泄漏。这种情况下，例如，至少一定量的供给到气缸用于燃烧的燃料/空气混合物可能经发生故障的气缸起动阀泄漏到起动空气歧管内。因此，泄漏的空气/燃料混合物例如可能进一步流经主起动空气阀并且可能蓄积在例如安放内燃发动机的发动机房内。这种情况下，可能存在潜在的爆炸危险。本专利技术至少部分针对于改善或克服现有技术系统的一个或多个方面。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，一种内燃发动机可包括用于燃烧其中的燃料和空气的混合物的至少一个气缸以及构造成向该至少一个气缸提供加压起动空气并且构造成用于监视起动空气系统的操作性能的起动空气系统。该起动空气系统可包括与构造成储存加压起动空气的加压起动空气源流体连接的起动空气歧管、与起动空气歧管流体连接并且构造成泄放起动空气系统的起动空气泄放阀和构造成检测作为起动空气系统的充填特性的参数的感测装置。根据本专利技术的另一方面，公开了一种用于使内燃发动机运转的方法，所述内燃发动机包括用于燃烧其中的燃料和空气的混合物的至少一个气缸，和构造成向至少一个气缸提供加压起动空气并且包括与该至少一个气缸相关的至少一个气缸起动阀的起动空气系统。该方法可包括在内燃发动机的基于燃料的运转期间在至少一个气缸起动阀上游在起动空气系统中提供封闭空间。该方法还可包括检测作为封闭空间的充填特性并且偏离指示起动空气系统如气缸起动阀的适当操作性能的预期参数的参数，并输出指示起动空气系统泄漏的信号。在一些实施例中，该内燃发动机还可包括与感测装置通信的控制单元。该控制单元可构造成在检测到的参数偏离预定的阈值时指示起动空气系统的故障的信号。例如，该参数可以是指示封闭空间内的压力变化的瞬时压力变化、指示封闭空间内的甲烷浓度的甲烷浓度和/或指示封闭空间内的C02浓度的C02浓度。在一些实施例中，所检测到的参数可以是瞬时甲烷浓度变化、瞬时C02浓度变化和/或瞬时温度变化。该封闭空间可以是在气缸起动阀上游设置在起动空气系统中的隔绝空间。例如，该封闭空间可以是例如起动空气歧管和/或将起动空气歧管与气缸起动阀流体连接的起动空气管道的空间。此外，如文中所用，指示起动空气系统、具体而言封闭空间的充填的参数可涉及起动空气系统、特别是封闭空间内的压力、甲烷浓度、C02浓度和/或温度。在一些实施例中，感测装置可包括构造成测量起动空气系统内、特别是封闭空间内的压力的压力传感器。在又一些实施例中，感测装置可以是构造成测量起动空气系统内、特别是封闭空间内的甲烷浓度的甲烷传感器，和/或构造成测量起动空气系统内、特别是封闭空间内的C02浓度的C02传感器。在又一些实施例中，感测装置可包括构造成检测起动空气系统内、特别是封闭空间内的温度的温度传感器。本专利技术的其它特征和方面将从下文的描述和附图而显而易见。【附图说明】图1是具有起动空气系统的涡轮增压式内燃发动机的示意图；以及图2是用于使内燃发动机运转的示例性方法的流程图。【具体实施方式】以下是对本专利技术的示例性实施例的详细描述。文中所述和附图所示的示范性的实施例旨在教导本专利技术的原理，从而使本领域的普通技术人员能够在许多不同的环境中并针对许多不同应用实施并使用本专利技术。因此，示例性实施例并非旨在成为且不应该被认为是对专利保护范围的限制性说明。相反，专利保护范围应该通过所附权利要求来限定。如文中所用，内燃发动机的术语“起动模式”涉及这样的状态，即在状态下内燃发动机从零发动机转速起动为例如预定的发动机转速，例如足以使内燃发动机依靠空气/燃料混合物工作的点火发动机转速。在一些实施例中，点火发动机转速可以是例如在从80rpm到约120rpm的范围内的发动机转速。在起动模式期间，通过从起动系统向气缸提供加压起动空气来驱动内燃发动机。加压起动空气使活塞移动以允许起动内燃发动机。同样如文中所用，内燃发动机的术语“通常运转模式”涉及内燃发动机已加速至预定的发动机转速并依靠燃料工作之后的状态。在达到预定的发动机转速之后，加压起动空气的供给被切断。本专利技术可至少部分基于这样的认识，即监视起动阀的操作性能可允许避免发动机在气缸起动阀泄漏的情况下运转。还认识到的是，在内燃发动机的通常运转模式期间关闭主起动阀并在主起动阀与气缸起动阀之间提供封闭空间可允许观察气缸起动阀。例如，连续检测和监视起动空气系统内的压力可指示至少一个气缸起动阀的任何泄漏。例如，当检测到的起动空气系统内的压力处于预定的压力范围之外时，可输出对应的信号。在一些实施例中，内燃发动机可以例如在检测到的起动空气系统内的压力处于预定的压力范围之外时停止，或者可输出指示起动空气系统或气缸起动阀的不可操作性的警告信号。在一些实施例中，气缸起动阀的操作性能的评估可基于在预定的时间段检测到的压力变化。当检测到至少一个气缸起动阀的不可操作性时，控制单元可将内燃发动机切换到例如构造成使发动机以低功率模式工作的应急模式。在双燃料内燃发动机和在气态燃料模式期间检测到至少一个气缸起动阀的泄漏的情况下，双燃料内燃发动机可切换到液态燃料模式。此外，在液态燃料模式期间检测到双燃料内燃发动机的至少一个气缸起动阀的泄漏的情况下，可阻止双燃料内燃发动机切换到气态燃料模式，使得双燃料内燃发动机的运转保持在液态燃料模式下。本专利技术还可至少部分基于这样的认识，即监视气缸起动阀的操作性能并输出指示其的信号可降低发动机的环境中蓄积未燃烧的空气/燃料混合物的风险。因此，可降低潜在的爆炸风险。现在参照附图，在图1中示出了内燃发动机10的一个示例性实施例。内燃发动机10可包括未示出的部件，例如燃料系统、空气系统、冷却系统、周边设备、传动系构件等。出于本专利技术的目的，内燃发动机10被构造成依靠气态燃料如天然气工作的气态燃料内燃发动机。但本领域的技术人员将认识到，内燃发动机10可为任何类型的内燃发动机，例如双燃料发动机或利用燃料和空气的混合物用于燃烧的任何其它奥托或柴油燃料内燃发动机。内燃发动机10可具有任何尺寸、具有任何数量的气缸并当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机(10)，包括：至少一个气缸(26A至26D)，其用于燃烧气缸中的燃料和空气的混合物；和起动空气系统(90)，其构造成向所述至少一个气缸(26A至26D)提供加压起动空气并且配置成用于监视所述起动空气系统(90)的操作性能，所述起动空气系统(90)包括：起动空气歧管(95)，其与构造成储存加压起动空气的加压起动空气源(91)流体连接；起动空气泄放阀(99)，其与所述起动空气歧管(95)流体连接并且构造成泄放所述起动空气系统(90)；和感测装置(100)，其配置成检测表现所述起动空气系统(90)的充填特性的参数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·布莱尔，
申请(专利权)人：卡特彼勒发动机有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE