操作多缸内燃活塞式发动机的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种操作多缸内燃活塞式发动机的方法。具体地，本发明涉及用至少两种不同燃料操作这样的发动机。
【背景技术】
[0002]往复式活塞发动机是在固定式电厂中以及船舶中用于电气产品的已知功率源。还已知的是通过使用气体燃料来操作这样的发动机。对于使用燃气作为燃料的电厂来说，可能经常要将不同品质(具体来说具有不同热值)的燃气输往电厂。通常来说，为了提供可靠的发动机操作，发动机对燃料品质(也是就热值而言)有一定的要求。
[0003]燃气发动机(这里指的是使用气体燃料运行的活塞式发动机，尤其是船舶发动机)的安全和可靠的使用对于燃料供给系统来讲有着特殊要求，其中最重要的是在任何情况下发动机的意外关停都是无法接受的。因此，作为船舶发动机的燃气发动机在燃料供给系统中包括备用系统。典型地，气体燃料作为燃气发动机中的主要燃料混杂着空气被供给至发动机的燃烧室中。通过喷入非常少量的点火燃料而将气体燃料点燃，该点火燃料因现有条件而被点燃并且因此也点燃所述气体燃料。在此情况下，对于所述气体燃料而言，发动机根据奥托进程运转。为了防止上述提到的操作出现故障而影响发动机运转，可以为发动机配备仅使用液体燃料的备用燃料供给系统。在此情况下，存在从以燃气运行到以液体燃料运行的转换并且发动机是根据迪塞尔进程来运转的。
[0004]在US 2010170470A1中记载了一种用于发动机的燃料输送系统及其操作方法。该燃料输送系统包括用于将第一燃料输送至发动机缸的第一燃料喷射器、用于将第二燃料输送至发动机缸的第二燃料喷射器、布置于第一电势与第一和第二燃料喷射器中的每个之间的继电器系统、布置于第二电势与第一和第二燃料喷射器中的每个之间的电子驱动器系统、以及控制模块。该控制模块配置为在第一和第二位置之间切换继电器系统，以便分别选择第一和第二燃料中的一者。电子驱动器由控制模块关闭，以便将第一和第二燃料中选出的一者经由第一和第二燃料喷射器中的相应一者输往第一缸。在US 2010170470中，分别将用于输送第一燃料的燃料喷射器同时启动或停止，并将用于输送第二燃料的燃料喷射器同时启动或停止。因此，由于这样的设置，一些缺陷仍然存在，尤其是在可控制性和灵活性方面。
[0005]本发明的目的旨在提供一种多缸内燃发动机的操作方法，借助该方法在变换燃料期间，发动机的操作更加可靠。
【发明内容】
[0006]本发明的目标通过一种多缸活塞式发动机的操作方法而基本实现，该发动机包括第一燃料供给系统和第二燃料供给系统，在该方法中，将第二燃料引入到发动机中，并且通过燃烧至少两个缸中的所述第二燃料来操作该发动机；停止将第二燃料引入所述至少两个缸中的第一缸，随后开始将第一燃料引入第一缸；控制并设置第一缸中的第一燃料的燃烧进程的控制参数以达到燃烧的预定条件；并且将第一燃料引入所述至少两个缸中的第二缸中并使其在该第二缸中燃烧。
[0007]这样，每次都只在一个缸中发生燃烧燃料的这种转换而发动机的整体操作是稳定的。这样也使得能立即从柴油(液体燃料)燃烧直接转换到奥托(气体燃料)燃烧以最小化燃烧扰动。
[0008]燃烧进程的控制参数作为用于以第一缸中的第一燃料启动燃烧进程的燃烧进程初始控制参数，可被存储于发动机的控制系统中或者可用于发动机的控制系统。
[0009]根据本发明的一个实施方式，控制并设置第一缸中的第一燃料的燃烧进程的控制参数以达到燃烧的预定条件的步骤至少包括设置增压空气压力。
[0010]根据本发明的一个实施方式，还包括进一步的步骤，在该进一步的步骤中使用与第一缸中的第一燃料的燃烧相关地设置的控制参数来控制第二缸中的第一燃料的燃烧进程。因未知确切所需的气体量，所以快速调节第一转换缸，而后其他缸采用同样的气体量进行转换从而使得能平稳转换。
[0011]根据本发明的一个实施方式，第二燃料被引入发动机并且通过燃烧至少两个缸中的第二燃料来操作发动机；停止将第二燃料引入所述至少两个缸中的第一缸，随后开始将第一燃料引入第一缸；控制并设置第一缸中的第一燃料的燃烧进程以达到燃烧的预定条件；第一燃料被引入所述至少两个缸中的第二缸并使其在该第二缸中燃烧；使用与燃烧第一缸中的第一燃料相关地设置的控制参数来控制第二缸中的第一燃料的燃烧进程并且使用与第一缸相关地设置的控制参数来控制第二缸中的第一燃料的燃烧进程的起始阶段。有利的是，该起始阶段持续所使用的控制系统允许的最短时间，其在缸中仅为一次点火。具体地，因在气体交换阶段喷入气体燃料并且在工作阶段喷入液体燃料，所以在液体燃料点火之后但在随后的气体交换阶段之前即在用于喷射气体燃料的下一可能时窗之前对所使用的燃料进行选择。
[0012]根据本发明的一个实施方式，将第二燃料引入发动机，通过燃烧至少两个缸中的第二燃料来操作发动机；停止将第二燃料引入所述至少两个缸中的第一缸，随后开始将第一燃料引入第一缸；控制并设置第一缸中的第一燃料的燃烧进程的控制参数以达到燃烧的预定条件；将第一燃料引入所述至少两个缸中的第二缸并使其在该第二缸中燃烧；使用与燃烧第一缸中的第一燃料相关地设置的控制参数来控制第二缸中的第一燃料的燃烧进程并且使用与燃烧第一缸相关地设置的控制参数来控制在起始阶段发动机中所有其他缸中的第一燃料的燃烧进程。这样所有后续的燃料变化都在没有不适当的延迟的情况下进行。
[0013]根据本发明的一个实施方式，将液体燃料引入到发动机中，通过在至少两个缸中燃烧所述液体燃料来操作发动机；停止将该液体燃料引入所述至少两个缸中的第一缸，随后开始将气体燃料引入第一缸；控制第一缸中的气体燃料的燃烧进程以达到预定条件，并且将气体燃料引入所述至少两个缸中的第二缸并使其在该第二缸中燃烧。
[0014]根据本发明的一个实施方式，将气体燃料引入到发动机中，通过在至少两个缸中燃烧所述气体燃料来操作发动机；停止将该气体燃料引入所述至少两个缸中的第一缸，随后开始将液体燃料引入第一缸；控制第一缸中的液体燃料的燃烧进程以达到预定条件，并且将液体燃料引入所述至少两个缸中的第二缸并使其在该第二缸中燃烧。
【附图说明】
[0015]以下将参考所附例示性示意图对本发明进行说明，其中图1示出了用于包括根据本发明一个实施方式的控制系统的内燃活塞式发动机的燃料供给系统。
【具体实施方式】
[0016]图1示意性地示出了具有所选数目的缸12、12'、12"的内燃发动机10。该发动机设有两个独立的燃料系统，第一燃料系统20和第二燃料系统30。在该实施方式中第一燃料系统是气体燃料系统，而第二燃料系统是液体燃料系统。
[0017]下面以非常概括的方式来描述燃料系统，仅示出了所涉及到的对于理解根据本发明的该实施方式的发动机的操作来说必要的部件。第一燃料系统20包括气体燃料源21，第一燃料供给管道22从该气体燃料源延伸到发动机10。该供给管道分支到分支管道23至发动机的各个缸12、12^、12"。每个分支管道23均设有专有供给控制单元24。相应地，第二燃料系统30包括液体燃料源31，第二燃料供给管道32从该液体燃料源延伸到发动机10。该供给管道30也分支到分支管道33至发动机的各个缸12、12'、12"。每个分支管道各自设有专有供给控制单元34。
[0018]发动机还配置有控制系统40，该控制系统40配置为控制发动机的操作并且特别地对控制单元的操作进行控制。
[0019]当发动机作为气体发动机操作或者说在燃气模式下操作时，第一燃料即气体燃料经由第一燃料系统20被引入发动机。发动机在正常条件下通过以被认为利用奥托循环的方式燃烧缸中的气体燃料来操作。所述气体燃料可以通过火花点火或者通过第二燃料系统或第三燃料系统(未示出)喷入到缸中的液体引燃燃料点燃。发动机还可以通过以被认为在此期间经由第二燃料系统20将燃料引入发动机中的方式来燃烧其缸中的液体燃料并利用迪塞尔循环即以柴油模式操作来进行操作。
[0020]根据本发明的一个实施方式，发动机可以以如下方式操作，当发动机运行时，燃料被引入发动机并且发动机的缸12、12' ,12"中的至少一个缸通过燃烧该至少一个缸12"中的第一燃料(即气体燃料)来操作。在发动机操作期间，从发动机中获取表示所述缸12"中或者在以燃气模式操作的每个缸中的燃烧进程的情况的控制参数。可以以如下方式操作发动机，即:第一数量的缸通过燃烧气体燃料来操作，第二数量的缸通过燃烧液体燃料来操作，这可被称作燃料共享模式。因此在该发动机中可以根据需要选择到每个缸的燃料。例如选定数量的缸可以在燃气模式下运行而剩下的缸则在柴油模式下运行。从而通过缸的智能启动和控制能够针对不同的燃料进行性能优化。
[0021]在该方法中，从发动机获取的表示所述缸12"中的燃气模式燃烧进程的情况的控制参数被与它们各自的目标值进行对比，在获取的任何一个控制参数与其目标值之差大于预定差值时，停止将气体燃料引入所述缸并随后开始将液体燃料引入该缸，而发动机的其他缸中所使用的燃料的燃烧仍在持续，