用于操作大型柴油发动机的方法和大型柴油发动机技术

提出了用于操作大型柴油发动机的方法和大型柴油发动机。具体为双燃料大型柴油发动机的该大型柴油发动机能在将液体燃料引入到气缸中的液体模式下操作，还能在将气体作为燃料引入到气缸中的气体模式下操作，向大型柴油发动机的气缸供应扫气空气以产生空气燃料混合物，扫气空气由具有充注压力的涡轮增压器提供，涡轮增压器由发动机废气驱动并吸入环境空气以提供扫气空气，涡轮增压器的功率能借助排气阀来改变，借此调节驱动涡轮增压器的废气的质量流量，在大型柴油发动机的操作期间确定控制参数，该控制参数是环境空气或扫气空气的温度和/或湿度的特性，并且控制参数的值用于调节排气阀，使得根据环境空气的温度和/或湿度改变涡轮增压器的功率。

Methods for operating large diesel engines and large diesel engines

A method for operating large diesel engines and a large diesel engine are proposed. Specifically for the dual-fuel large diesel engine, the large diesel engine can operate in the liquid mode of introducing liquid fuel into the cylinder, and also in the gas mode of introducing gas as fuel into the cylinder, supplying scavenging air to the cylinder of the large diesel engine to produce air-fuel mixture and scavenging air. The air is supplied by a turbocharger with filling pressure. The turbocharger is driven by engine exhaust gas and sucked into ambient air to provide scavenging air. The power of the turbocharger can be changed by means of exhaust valves to regulate the mass flow rate of the exhaust gas driving the turbocharger, which is determined during the operation of large diesel engines. The control parameters are the characteristics of temperature and/or humidity of ambient air or scavenging air, and the values of the control parameters are used to regulate the exhaust valve so that the power of turbocharger can be changed according to the temperature and/or humidity of ambient air.

【技术实现步骤摘要】
用于操作大型柴油发动机的方法和大型柴油发动机
本专利技术涉及一种用于操作大型柴油发动机(具体涉及双燃料大型柴油发动机)的方法和大型柴油发动机，该双燃料大型柴油发动机可以在液体模式下操作，在该液体模式下，将液体燃料引入到用于燃烧的气缸中，并且该双燃料大型柴油发动机还可以在气体模式下操作，在该气体模式下，将气体作为燃料引入到气缸中。
技术介绍
可以被设计为二冲程或四冲程发动机(例如被设计为纵向扫气的二冲程大型柴油发动机)的大型柴油发动机经常用作用于船舶的驱动单元甚至用于固定操作，例如，驱动用于生成电能的大型发电机。发动机在连续操作中经常运行相当长的时段，这对操作安全性和可用性提出高要求。因此，特别长的维修间隔、低磨损以及操作材料的经济处理是操作员的核心标准。多年来，废气的质量是越来越重要的另一个重要问题，特别是废气中的氮氧化物浓度。这里，越来越强化对应的排放阈值的法律要求和极限值。因此，特别是在二冲程大型柴油发动机中，因为与排放阈值的遵守变得越来越困难、技术上更复杂且由此更昂贵或最终遵守不再有意义的可能，所以受污染物高度污染的传统重燃油的燃烧以及柴油或其他燃料的燃烧变得更成问题。因此，实际上，对所谓的“双燃料发动机”(即，可以用两种不同燃料操作的发动机)的需要已经长时间存在。气体(例如，诸如LNG(液化天然气)的天然气或采取液化石油气或适于驱动内燃发动机的另一种气体的形式的气体)在气体模式下燃烧，而合适的液体燃料(诸如汽油、柴油、重燃油、酒精、石油衍生物及其水混合物、生物燃料或其他合适的液体燃料)可以在液体模式下在同一发动机中燃烧。在这种情况下，发动机可以为二冲程和四冲程发动机这两者，具体还为纵向扫气的二冲程大型柴油发动机。由此，双燃料大型柴油发动机不仅可以在以燃料的自燃为特征的柴油操作中操作，还可以在以燃料的强制点燃(positiveignition)为特征的奥托(Otto)操作中操作。具体地，燃料的自燃还可以用于另一种燃料的强制点燃。在液体模式下，燃料通常直接引入到气缸的燃烧室中，并且根据自燃的原理或根据扩散燃烧的原理燃烧。在气体模式下，已知根据奥托原理将气态的气体与扫气空气混合，以便在气缸的燃烧室中产生可点燃混合物。在该低压方法中，气缸中混合物的点燃通常通过在正确时刻将少量的液体燃料喷射到气缸的燃烧室中或预燃室中来进行，该液体燃料然后导致空气—气体混合物的点燃。当然，空气—气体混合物也可以电气或以本身已知的另一种方法来强制点燃。双燃料发动机在操作期间可以从气体模式切换为液体模式，反之亦然。具体地，在气体模式下，扫气空气与气体的正确比例(所谓的空气—气体比或空气—燃料比)的调节至关重要。实际上，空气与燃料的该比例在液体模式下或在柴油模式下也是重要的，但气体模式下的非最佳空气—燃料比的影响通常比液体模式下更显著。用于大型柴油发动机中的气缸的扫气空气或充注空气(chargingair)通常由涡轮增压器来提供，该涡轮增压器生成扫气空气的质量流量，该扫气空气准备在扫气空气压力或充注压力下引入到气缸中。还被称为废气涡轮增压器的涡轮增压器通常包括涡轮和由涡轮驱动的压缩机，其中，涡轮由来自大型柴油发动机的废气来驱动。压缩机吸入新环境空气并压缩它，以提供扫气空气。通常，充注空气冷却器仍然在涡轮增压器的下游，以在扫气空气被送到气缸之前冷却扫气空气。由涡轮增压器供应的扫气空气的量或所生成的充注压力取决于发动机的负荷，由此取决于发动机的功率或转矩或速度。另外，习惯借助于还被称为废气门阀的排气阀调节涡轮增压器的功率。被送到涡轮的废气的质量流量可以借助于该排气阀来调节。如果排气阀完全或部分打开，则废气的一部分被传递到涡轮增压器的涡轮，使得它不提供其最大可能功率。如果排气阀完全关闭，则废气的整个质量流量被送到涡轮增压器的涡轮，使得涡轮增压器然后提供其最大可能功率，即，它生成扫气空气的最大可能质量流量。已知根据当前操作大型柴油发动机所用的负荷改变排气阀的调节并由此改变被送到涡轮增压器用于驱动的废气的质量流量。预期对于相应负荷条件保持由涡轮增压器生成的充注压力恒定，其中，充注压力本质上为在压缩机的出口处的空气的压力。通常，期望的充注压力随着发动机负荷增大而增大。例如，在较低负荷范围内比在中间或较高负荷范围内需要更低的充注压力。因此，在用于大型柴油发动机的发动机控制单元或检查装置中存放数据，该数据向发动机的各负荷或负荷范围指派充注压力。取决于当前负荷，然后以涡轮增压器提供用于扫气空气的期望充注压力的这种方式调节废气阀。具体地，如果根据奥托原理操作气体模式，则空气—气体比的正确调节对于发动机的优选低排放、高效且经济操作至关重要。如果气体含量太高，则空气—气体混合物变得太富集。混合物的燃烧过快或过早，这可能导致高机械负荷、发动机的爆震以及废气中的污染物的显著增加。因为燃烧过程然后不再与气缸中的活塞移动正确匹配，所以这还尤其导致燃烧部分对活塞的移动不利的事实。即使现代大型柴油发动机在正常操作条件下的空气—气体比的正确调节不再是主要问题，也存在可能导致相当大困难的操作条件。例如，正常操作条件提及大型柴油发动机的技术规范提及的操作条件，诸如其在满负荷下的最大功率、其污染物排放量、其燃料消耗等。排气阀的负荷相关调节通常还涉及正常操作条件。这些技术规范涉及在国际标准(ISO)(例如，ISO3046-1)中指定的操作条件，并且例如，涉及环境温度，更具体地涉及25℃的进气温度。然而，大型柴油发动机经常必须在不再与这些“正常”操作条件对应的操作条件下操作。作为示例，这里提及所谓的热带条件，这些热带条件具体(但不仅)可能引起气体模式操作下的困难。热带条件是以环境空气的非常高的温度和/或以非常高的相对湿度(例如，至少27℃甚至30℃以上的温度或30％、40％甚至多于60％的相对湿度)为特征的那些环境条件。热带条件的示例是60％的相对湿度和45℃的空气温度。由涡轮增压器吸入以为气缸提供扫气空气的空气在这种热带条件下也非常温暖/或非常潮湿。因为温暖空气具有更低密度并因为潮湿空气可能更快地导致充注空气冷却器中的水凝结或蒸汽形成，所以该温暖/潮湿的进入空气可能导致涡轮增压器中的空气质量流量的显著降低。对空气—气体比非常敏感的、特别是在气体模式下空气质量流量的这种降低可能导致以下事实：气体燃烧进入空气不足范围内，即，气缸中的空气—气体比降低，并且空气—气体混合物变得太富集可能发生，使得大型柴油发动机进入过快燃烧的范围内，这导致高机械负荷或非常高的污染物排放。另外，通常作为用于船舶发动机的海水的环境的高温通常还导致以下事实：发动机的冷却水的温度升高，并且被供应到气缸的扫气空气的温度升高。这可能具有以下后果：气缸的燃烧室中的温度升高，这使得大型柴油发动机进入具有已经提及的关联问题的过快燃烧的范围内。本专利技术致力于该问题。
技术实现思路
因此，从该现有技术开始，本专利技术的目的是提出一种用于操作大型柴油发动机(具体为双燃料大型柴油发动机)的方法，该方法允许大型柴油发动机在不引起大型柴油发动机的污染物排放显著增加的情况下即使在不利环境条件下(具体在所述热带条件下)也以最佳可能空燃比操作。此外，本专利技术的目的是提出一种对应的大型柴油发动机。根据本专利技术，提出了一种用于操作大型柴油发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于操作具体为双燃料大型柴油发动机的大型柴油发动机的方法，该双燃料大型柴油发动机能在液体模式下操作，在该液体模式下，将液体燃料引入到用于燃烧的气缸中，并且该双燃料大型柴油发动机还能在气体模式下操作，在该气体模式下，将气体作为燃料引入到气缸中，在该方法中，向所述大型柴油发动机的气缸供应扫气空气，以便产生空气—燃料混合物，该扫气空气由具有充注压力的涡轮增压器来提供，其中，所述涡轮增压器由来自所述大型柴油发动机的废气来驱动，并且其中，所述涡轮增压器吸入环境空气，以便提供所述扫气空气，其中，所述涡轮增压器的功率能借助于排气阀来改变，凭借该排气阀，调节驱动所述涡轮增压器的所述废气的质量流量，该方法的特征在于：在所述大型柴油发动机的操作期间确定控制参数，该控制参数是所述环境空气或所述扫气空气的温度和/或湿度的特性，并且所述控制参数的值用于调节所述排气阀，使得根据所述环境空气的所述温度和/或所述湿度改变所述涡轮增压器的所述功率。

【技术特征摘要】
2017.05.15 EP 17171118.71.一种用于操作具体为双燃料大型柴油发动机的大型柴油发动机的方法，该双燃料大型柴油发动机能在液体模式下操作，在该液体模式下，将液体燃料引入到用于燃烧的气缸中，并且该双燃料大型柴油发动机还能在气体模式下操作，在该气体模式下，将气体作为燃料引入到气缸中，在该方法中，向所述大型柴油发动机的气缸供应扫气空气，以便产生空气—燃料混合物，该扫气空气由具有充注压力的涡轮增压器来提供，其中，所述涡轮增压器由来自所述大型柴油发动机的废气来驱动，并且其中，所述涡轮增压器吸入环境空气，以便提供所述扫气空气，其中，所述涡轮增压器的功率能借助于排气阀来改变，凭借该排气阀，调节驱动所述涡轮增压器的所述废气的质量流量，该方法的特征在于：在所述大型柴油发动机的操作期间确定控制参数，该控制参数是所述环境空气或所述扫气空气的温度和/或湿度的特性，并且所述控制参数的值用于调节所述排气阀，使得根据所述环境空气的所述温度和/或所述湿度改变所述涡轮增压器的所述功率。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述气缸的出口阀在预定关闭时间关闭，以完成所述气缸的扫气，其中所述控制参数的所述值用于确定所述关闭时间。3.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，通过测量来确定被所述涡轮增压器吸入的所述环境空气的所述温度，以确定所述控制参数。4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，通过测量来确定被所述涡轮增压器吸入的所述环境空气的所述湿度，以确定所述控制参数。5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，使用充注空气的温度来确定所述控制参数。6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中，使用第一相互关系来调节所述排气阀，该第一相互关系指示由所述涡轮增压器提供的所述充注压力对由所述涡轮增压器生成的空气质量流量的依赖性。7.根据权利要求2至6中任意一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·阿尔德，
申请(专利权)人：温特图尔汽柴油公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH