用于内燃机的燃料供应系统和相关燃料转换程序的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将至少两种燃料供应到内燃机中的系统，以及所述燃料的转 换程序。
【背景技术】
[0002] 针对环境保护的不断变严的标准导致了调节由内燃机产生的污染排放。在海运领 域中，国际海事组织（頂〇)也引入了针对防止大气污染的其自有的标准。这些标准需要船舶 发动机中的频繁燃料转换程序。
[0003] 船用发动机中的转换程序按照发动机中使用的燃料类型的改变来执行，例如，这 在所谓的〃双燃料〃汽车汽油/GPL或汽油/甲烷）中发生。例如，为了遵守指定地理区域中的 当前标准，船舶可能需要从由重油（大体上称为HF0(〃重燃料油〃的缩写），通常具有高硫含 量)构成的第一燃料转换至在称为ECA(〃排放控制区域〃的缩写）的某些地理区域中航行期 间或在停靠在港口期间所需的第二燃料(大体上称为MG0("船用轻柴油"的缩写），通常具有 低硫含量）。
[0004] 各次独立转换程序涉及当前用于推进的第一燃料与必须替换第一燃料的第二燃 料之间的化学物理参数的变化。这些参数通常由各种燃料的粘性和喷射温度构成。大体上， 液体的粘性是液体自身的相邻之间的摩擦力引起的流动的阻力。粘性随温度升高而降低， 且其确定了燃料的栗送、雾化和润滑的可能性。
[0005] 为了保护发动机和相关附属构件免受热冲击和其它可能的缺陷，转换程序必须尽 可能平缓和小心的方式发生。例如，使用中的燃料的粘性和温度的变化必须不超过一定的 阈值，以避免破坏发动机供应装置。在一些情况下，辅助冷却系统用于降低温度且将燃料最 佳地输送至发动机。
[0006] 每个发动机制造商一般都指明了可认为在转换步骤期间对于特定发动机的正确 操作可接受的每分钟的最大温差。粘性也必须保持在一定设计极限内，以便从一种燃料到 另一种的过渡正确地发生。
[0007] 在已知的转换程序中，例如，如文献DE 198 28 772 B4，EP 2 336 529 A2，US 2011/0000549 Al, TO 2007/109914 Al, TO 2011/088830 Al, TO 2012/117152 A1和TO 2012/136208 A1中公开的那些，特别注意了燃料的温度变化。相比之下，这些已知转换程序 并未在某些转换条件下总是确保燃料的粘性不超过其极限值。
[0008] 文献JP 2010 270719 A也公开了一种用于向内燃机供应燃料的装置，其中转换程 序通过主要控制内燃机中供应的两种燃料和/或其混合物(限定为混合燃料)的温度值来执 行。所述燃料的粘性的控制操作实际上认作是次要操作。
【发明内容】
[0009] 因此，本发明的目的在于提供一种用于将至少两种燃料供应到内燃机中的系统， 以及所述燃料的转换程序，其能够以极为简单、成本效益合算且特别起效的方式克服现有 技术的前述缺陷。
[0010] 详细而言，本发明的目的在于提供一种将至少两种燃料供应到内燃机中的系统， 以及所述燃料的转换程序，其在从一种燃料到另一种的过渡步骤期间确保了粘性不会超过 一定的极限值。
[0011] 本发明的另一个目的提供了一种用于将至少两种燃料供应到内燃机中的系统，以 及所述燃料的转换程序，其保护发动机和相关构件免受转换程序自身引起的潜在破坏。
[0012] 根据本发明的该目标和这些目的通过提供如对独立权利要求中提出的用于将至 少两种燃料供应到内燃机中的系统和所述燃料的转换程序实现。
[0013] 本发明的其它特征由作为本发明的组成部分的从属权利要求突出。
【附图说明】
[0014] 根据本发明的用于将至少两种燃料供应到内燃机中的系统和所述燃料的转换程 序的特征和优点将从参照附图的作为实例给出且不用于限制目的的以下描述变得更清楚， 在附图中： 图1为根据本发明的用于将至少两种燃料供应到内燃机中的系统的简图； 图2为示出随时间变化的过渡步骤期间的燃料或燃料混合物的温度梯度的图表； 图3为示出随时间变化的过渡步骤期间的燃料或燃料混合物的粘性梯度的图表； 图4为示出随时间变化的过渡步骤期间供应普通发动机的两种给定燃料的百分比的图 表。
【具体实施方式】
[0015] 参看附图，示出了根据本发明的用于将至少两种燃料供应到内燃机中的系统（由 参考标号10指出），以及所述燃料的转换程序。
[0016]系统包括用于不同于彼此的对应燃料(例如，重燃料流(HF0)、船用柴油(MD0)或船 用轻柴油(MG0)或它们的混合物)的两个或更多个储存罐12。各个储存罐12均具有与其相关 联的相应开关阀14,开关阀14能够有选择地管理一种或更多种预定燃料发送至具有相关过 滤器18的一个或更多个供应栗16。
[0017] 供应栗16操作成将燃料或多种燃料发送至混合/脱气室20。燃料或燃料混合物从 混合/脱气室20经由其它栗22发送至发动机10。
[0018] 在用于将燃料或燃料混合物供应至发动机10的导管上，以下可布置在混合/脱气 室20与发动机10自身之间： 一个或更多个加热器件24; 一个或更多个冷却器件26; 至少一个温度传感器28;以及 至少一个粘性传感器30。
[0019] 在转换程序中，燃料或燃料混合物的目标温度T，换言之，此燃料或燃料混合物在 引入发动机10中的步骤中应当具有的温度T，可由操作者选择，或其可利用ASTM D341方程 由粘性的预定值计算：
(2) 其中： 其中： υ为燃料或燃料混合物在引入发动机10中的步骤中应当具有的粘性的目标值； Α和Β为随粘性变化且在预定温度下的针对各种燃料计算的ASTM D341常数：
其中u@5tfc为50°C下的给定燃料的粘性，而u@14(fc是140°C下给定燃料的粘性。应当认为 迄今使用的参考温度是实例:实际上，不同温度也可根据要求使用。
[0020]在转换程序期间，系统必须保持一定的热梯度（图2)，以避免发动机10上的热冲 击。燃料ST的温度的变化由操作者限定为参数。一般而言，其等于每分钟2°C。初始温度To等 于供有开始转换程序之前使用的燃料的发动机10的当前温度。另一方面，目标温度T在上文 给出的方程(2)中限定。
[0021 ]结果，温度过渡步骤所需的时间t (秒)限定为：
转换程序期间，引入发动机10中的燃料或燃料混合物的粘性必须受控制，以避免喷射 器和/或发动机10的供应栗22的堵塞、粘住或其它问题。因此，系统必须将粘性值保持在工 程师设置的极限内。为此，系统将设置一定的粘性梯度，在图3中限定为：
其中： &为粘性变化或梯度； u为粘性的目标值； 为开始转换程序之前的燃料的粘性； t为上文给出的方程(5)中限定的时间。
[0022] 因此，系统将保持燃料或燃料混合物的粘性接近由此产生的函数。粘性梯度δυ也 可不是常数，且因此在转换程序期间生成非线性函数。
[0023] 粘性过渡步骤可相对于温度过渡步骤延迟或提前几分钟，以便使得转换程序均 〇
[0024] 为了保持控制迄今描述的温度和粘性过渡步骤，所需的是控制转换程序期间生成 的燃料混合物的成分（图4)。能够遵守给定温度和给定粘性的某些燃料混合物的成分由 Refutas方程限定：
其中： VBN限定为〃粘性混合数〃，且为仅取决于燃料或燃料混合物的粘性的参数； %F1为构成燃料混合物的第一燃料F1或发动机10中之前使用的燃料的百分比； %F2为构成燃料混合物的第二燃料F2或发动机10中目前使用的燃料的百分比。
[0025]在转换程序期间，第一燃料F1和第二燃料F2中的各个的粘性和VBN值的计算利用 以下方程执行：
其中： 为随时间t变化的给定温度T下的第一燃料F1的粘性； 随时间t变化的给定温度T下的第二燃料F2的粘性； 在转换程序期间，还计算包括第一燃料F1和第二燃料F2的燃料混合物的VBN值： \r8Nm：·^ 14.S34 * ^ 0.S}] ?· 10,975 (13) 其中〇?为基于上文给出的方程(6)，燃料在引入内燃机10中的步骤中应当具有的随时 间t变化的粘性。
[0026] 因此，第一燃料F1和第二燃料F2中的每一个在各种情况