【技术实现步骤摘要】
大型低速涡轮增压二冲程单流扫气内燃发动机及操作方法
[0001]本专利技术涉及具有十字头并且具有多个气缸的大型低速涡轮增压二冲程单流扫气内燃发动机,以及对这种发动机进行操作的方法。
技术介绍
[0002]具有十字头的大型低速涡轮增压二冲程单流扫气内燃发动机通常用于大型船舶的推进系统或用作发电厂的原动机。
[0003]这种类型的现代发动机是完全地电子地控制的,即在发动机运行期间,可以通过电子控制系统既对燃料的进入/喷射进行控制又对排气阀的打开和关闭进行控制,以确保发动机在给定的运行条件下最佳地运行。
[0004]在出厂前对发动机进行校准,以确保发动机满足所有性能要求,比如说例如功率、燃料效率、排放、噪音/振动水平和可靠性。
[0005]因此,在出厂时,发动机发挥最佳性能并满足性能要求。然而,因为发动机、或者至少是发动机的气缸偏离了出厂规格、即需要重新校准,因此随着时间的流逝发生磨损和损耗。
[0006]近来,存在大型涡轮增压二冲程压缩点火发动机能够处理替代类型的燃料的需要,替代类型的燃料比如天然气、石油气、甲醇、煤泥、水油混合物、石油焦等。
[0007]这些替代燃料中的若干燃料具有降低成本和排放的潜力。
[0008]通常使用大型低速单流扫气涡轮增压二冲程内燃发动机来推进大型远洋货轮,因此可靠性至关重要。这些使用替代燃料的发动机的运行仍处于相对较新的发展,并且与使用常规燃料运行时相比,使用气体燃料运行的冗余性处于较低的可靠性水平。在有意使用气体燃料时,双燃料发动机的正常运行 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具有十字头(9)的大型低速二冲程单流扫气涡轮增压内燃发动机,所述发动机包括:多个气缸(1),所述气缸(1)具有:-排气阀(4),-排气阀致动系统(46),所述排气阀致动系统(46)用于对所述排气阀(4)进行致动,-燃料输送系统(30),所述燃料输送系统(30)用于将一定量的第一燃料输送至相关的所述气缸(1),-压力传感器(42),所述压力传感器(42)用于产生特定气缸的压力信号,所述特定气缸的压力信号表示相关的所述气缸(1)中的压力,排气驱动的涡轮增压器(5),所述排气驱动的涡轮增压器(5)对用于所述气缸(1)的扫气进行加压,控制器(55),所述控制器(55)接收所述发动机的如下实际运行状态,或者所述控制器(55)配置成确定所述发动机的如下实际运行状态:表示要由所述发动机传递的扭矩的公共扭矩信号,表示要在所述气缸(1)中实现的峰值气缸压力的公共峰值压力信号,表示要在所述气缸(1)中实现的压缩压力的公共压缩压力信号,所述控制器(55)对所述特定气缸的压力信号进行接收,其中:a)所述控制器(55)配置成:从所述特定气缸的压力信号得出表示由相关的所述特定气缸(1)传递的扭矩的实际特定气缸的扭矩信号;以及根据所述公共扭矩信号与所述实际特定气缸的扭矩信号的偏差来对所述公共扭矩信号进行调节,以获得特定气缸的扭矩信号;以及根据所述特定气缸的扭矩信号向相关的所述特定气缸(1)输送一定量的燃料,以及b)所述控制器(55)配置成:从所述特定气缸的压力信号得出表示相关的所述气缸(1)中的峰值压力的实际特定气缸的峰值压力信号;根据所述公共峰值压力信号与所述实际特定气缸的峰值压力信号的偏差来对所述公共峰值压力信号进行调节,以获得特定气缸的峰值压力信号;以及根据所述特定气缸的峰值压力信号,确定开始将所述一定量的燃料输送至相关的所述特定气缸(1)的时间,以及c)所述控制器(55)被配置成:从所述特定气缸的压力信号得出表示相关的所述气缸(1)中的压缩压力的实际特定气缸的压缩压力信号;根据所述公共压缩压力信号与所述实际特定气缸的压缩压力信号的偏差对所述公共压缩压力信号进行调节,以获得特定气缸的压缩压力信号;以及根据所述特定气缸的压缩压力信号来确定关闭相关的所述特定气缸的所述排气阀的时间。2.根据权利要求1所述的发动机,其中,所述发动机是燃料驱动或者空气驱动的。3.根据权利要求1所述的发动机,其中,所述发动机是部分燃料驱动和部分空气驱动的。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的发动机,其中,所述发动机是双燃料发动机,并且其中,所述燃料输送系统(30)配置成处理至少两种不同的燃料,并且所述气缸(1)各自设
置有用于输送第一燃料的至少一个燃料阀(50)和用于输送第二燃料的至少一个燃料阀(50)。5.根据权利要求4所述的发动机,其中,所述发动机在以所述第一燃料运行时为燃料驱动的,而在以所述第二燃料运行时为空气驱动的。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的发动机,其中,所述控制器(50)接收期望的发动机速度并且接收经测量的发动机速度,并且其中,所述控制器(55)包括调节器,所述调节器被配置成根据所述期望的发动机速度与所述经测量的发动机速度的偏差来确定燃料指标信号。7.根据权利要求6所述的发动机,其中,所述控制器(55)被配置成通过将所述燃料指标信号应用于第一预定图来将所述燃料指标信号转换成所述公共扭矩信号。8.根据权利要求6或7所述的发动机,其中,所述控制器(55)包括功率计算模块,所述功率计算模块被配置成对指示发动机负载的发动机负载信号进行计算,所述功率计算模块优选地对所述燃料指标信号和所述经测量的发动机速度进行接收。9.根据权利要求8所述的发动机,其中,所述控制器(55)被配置成:-通过将所述发动机负载信号应用于第二预定图来确定所述公共峰值压力信号,和/或-通过将所述发动机负载信号应用于第三预定图来确定所述公共压缩压力。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的发动机,其中,所述控制器(55)包括燃料指标信号至分布持续时间模块,所述分布持续时间模块被配置成将所述燃料指标信号转换为公共燃料输送持续时间信号。11.根据权利要求10所述的发动机,其中,所述控制器(55)被配置成根据所述公共燃料输送持续时间信号与所述特定气缸的扭矩信号的偏差来对所述公共燃料输送持续时间信号进行调节,以获得特定气缸的燃料输送持续时间信号。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的发动机,其中,所述控制器(55)配置成根据所述特定气缸的扭矩信号或根据所述特定气缸的燃料输送持续时间信号来确定特定气缸的喷射分布,并且其中,所述燃料输送系统(30)通过根据所述特定气缸的喷射分布来打开一个或更多个燃料阀(50)而将所述一定量的燃料输送至相关的所述特定气缸(1)。13.根据权利要求1至12中的任一项所述的发动机,其中,所述燃料输送系统(30)通过根据由所述控制器(55)确定的所述一定量的燃料的输送的开始时机来打开一个或更多个燃料阀(50)而开始将所述一定量的燃料输送至相关的所述特定气缸(1)。14.根据权利要求1至13中的任一项所述的发动机,其中,所述控制器(55)被配置成:-在对于其他气缸(1)的调节是处于相同方向时,将所述公共扭矩信号的调节的幅值限制到第一阈值,并且其中,所述控制器(55)配置成在对于其他气缸(1)的调节是处于相反方向时将所述公共扭矩信号的调节的幅值限制到第二阈值,以及/或者在对于其他气缸(1)的调节是处于相同方向时,将所述公共峰值压力信号的调节的幅值限制到第一阈值,并且其中,在所述发动机具有元件b)的情况下,所述控制器(55)配置成在对于其他气缸(1)的调节是处于相反方向时将所述公共峰值压力信号的调节的幅值限制到第二阈值,以及/或者
在对于其他气缸(1)的调节是处于相同方向时,将所述公共压缩压力信号的调节的幅值限制到第一阈值,并且其中,在所述发动机具有元件c)的情况下,所述控制器(55)配置成在对于其他气缸(1)的调节是处于相反方向时将所述公共压缩压力信号的调节的幅值限制到第二阈值。15.根据权利要求14所述的发动机,其中,所述第二阈值低于所述第一阈值。16.根据权利要求7至15中的任一项所述的发动机,其中,所述第一预定图、第二预定图和/或第三预定图优选地是在发动机工厂根据相关的所述发动机或相同的或相当的发动机的测试而预先设定的,所述第一预定图、第二预定图和/或第三预定图优选地包括算法和/或表。17.根据权利要求1至16中的任一项所述的发动机,其中,所述公共扭矩信号对应于对于所有所述气缸的平均指示气缸压力,并且其中,所述特定气缸的扭矩信号对应于相关的所述特定气缸的平均指示气缸压力。18.根据权利要求1至17中的任一项所述的发动机,其中,所述控制器(55)包括用于每个气缸的特定气缸的气缸补偿模块,所述特定气缸的气缸补偿模块被配置成用于对相对于相关的特定气缸而言的所述公共扭矩信号、所述公共峰值压力信号、和/或所述公共压缩压力信号进行补偿。19.根据权利要求1至18中的任一项所述的发动机,其中,所述特定气缸的补偿模块是手动控制或自动控制的。20.根据权利要求1至19中的任一项所述的发动机,其中,所述控制器(55)被配置成在不考虑...
【专利技术属性】
技术研发人员:汉斯,
申请(专利权)人:曼能解决方案曼能解决方案德国股份公司分公司,
类型:发明
国别省市:
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