用于确定发动机的燃气消耗量的方法以及控制装置与流程

本发明涉及一种用于确定利用燃气运行的发动机的燃气消耗量的方法。此外，本发明涉及一种用于执行该方法的控制装置。

背景技术：

由利用柴油运行的发动机已知的是，柴油发动机的燃料消耗量、例如船用柴油内燃机的燃料消耗量与柴油发动机运行所处的当前运行条件或当前环境条件相关。因此由柴油发动机已知的是，将在实际运行条件或实际环境条件下检测到的实际燃料消耗量换算成在目标或参考运行条件或目标或参考环境条件下的目标燃料消耗量或参考燃料消耗量。

对于利用燃气运行的发动机、例如对于利用燃气运行的燃气发动机或利用燃气运行的双燃料发动机，迄今从以下出发，即，发动机控制装置可完全控制波动的运行条件或环境条件，尤其波动的环境空气压力、波动的环境空气温度、波动的环境空气湿度、波动的燃气甲烷值、波动的发动机点火时刻、波动的增压空气温度和波动的废气背压，因此，利用燃气运行的发动机的燃料消耗量与利用燃气运行的发动机的这些运行条件或环境条件不相关。

然而实践表明，利用燃气运行的发动机不能完全控制以上提到的运行条件或环境条件，因此，利用燃气运行的发动机的燃气消耗量一定与以上运行条件或环境条件相关。

技术实现要素：

本发明由此出发的目的在于实现一种用于确定利用燃气运行的发动机的燃气消耗量的新式方法以及用于执行该方法的控制装置。

该目的通过根据权利要求1所述的方法实现。根据本发明，使发动机在实际运行条件下运行并且在该实际运行条件下检测实际燃气消耗量，其中，根据实际燃气消耗量并且根据实际运行条件与目标运行条件之间的偏差计算在目标运行条件下所预期的目标燃气消耗量。

利用本发明首次提出，将利用燃气运行的发动机的在实际运行条件下测定的实际燃气消耗量换算到目标或参考运行条件上。那么，本发明基于这样的认识，即，利用燃气运行的发动机的燃气消耗量一定与运行条件或环境条件、如环境空气压力和/或环境空气温度和/或环境空气湿度和/或燃气甲烷值和/或发动机点火时刻和/或增压空气温度和/或废气背压和/或增压压力相关，其中，根据本发明提出，将在实际运行条件下检测到的实际燃气消耗量换算成在目标或参考运行条件下的目标或参考燃气消耗量。

利用本发明，可实现利用燃气运行的发动机的最佳运行。可将在试验台上测定的实际燃气消耗量从在试验台处存在的实际运行条件中准确且可靠地换算到其它运行条件上。

优选地，在计算目标或参考燃气消耗量时，考虑实际环境空气压力与目标环境空气压力之间的偏差和/或实际环境空气温度与目标环境空气温度之间的偏差和/或实际废气背压与目标废气背压之间的偏差和/或实际增压压力与目标增压压力之间的偏差和/或燃气的实际甲烷值与燃气的目标甲烷值之间的偏差和/或发动机的实际点火时刻与发动机的目标点火时刻之间的偏差和/或实际增压空气温度与目标增压空气温度之间的偏差和/或实际环境空气湿度与目标环境空气湿度之间的偏差和/或实际发动机负载。考虑以上运行条件或环境条件中的一个或多个允许尤其有利地将在实际运行条件下检测到的实际燃气消耗量换算成在目标或参考运行条件下的目标或参考燃气消耗量。

根据本发明的有利的改进方案，根据以下等式实现目标或参考燃气消耗量的计算：

V_ZIEL=V_IST*KR1*KR2*KR3*KR4*KR5*KR6*KR7*KR8

KR1=1+k1*(T_U-IST-T_U-ZIEL)

KR2=1-k2*(p_U-IST-p_U-ZIEL)

KR3=1+k3*(p_AG-IST-p_AG-ZIEL)

KR4=1+k41*ML_IST^-k42*(p_LL-IST-p_LL-ZIEL)

KR5=1+k5*(MZ_IST-MZ_ZIEL)

KR6=1+k61*(ZZT_IST²-ZZP_ZIEL²)-k62*(ZZT_IST-ZZP_ZIEL)

KR7=1-k7*(T_LL-IST-T_LL-ZIEL)

KR8=1+k8*(H_U-IST-H_U-ZIEL)

其中，V_ZIEL是发动机的目标或参考燃气消耗量，其中，V_IST是发动机的实际燃气消耗量，其中，T_U是环境空气温度，其中，p_U是环境空气压力，其中，p_AG是废气背压，其中，p_LL是增压压力，其中，MZ是燃气甲烷值，其中，ZZP是发动机点火时刻，其中，T_LL是增压空气温度，其中，H_U是环境空气湿度，并且其中，ML是发动机负载，并且其中，k1,k2,k3,k41,k42,k5,k61,k62,k7,k8是与发动机相关的常数。使用这些等式允许尤其有利地将实际燃气消耗量换算成目标或参考燃气消耗量。

在权利要求15中定义了用于执行该方法的控制装置。

附图简述

由从属权利要求和接下来的说明得到本发明的优选的改进方案。根据附图详细阐述本发明的实施例，而不限于此。其中：

图1示出了利用燃气运行的发动机的方框连接图。

具体实施方式

图1示出了利用燃气运行的发动机10、尤其地燃气发动机或双燃料发动机。利用燃气运行的发动机10包括多个气缸11，燃气G作为燃料在气缸11中燃烧。

为了在发动机10的气缸11中燃烧燃气G，此外将增压空气LL输送给气缸11。在燃气G在发动机10的气缸11中燃烧时产生废气AG。

废气涡轮增压机12与发动机10共同作用。在燃气G在发动机10的气缸11中燃烧时产生的废气AG被输送给废气涡轮增压机12的涡轮13。在此获得的能量用在废气涡轮增压机12的压缩机14中，以便用于压缩待输送给发动机10的气缸11的增压空气LL。

本发明的认识是，利用燃气运行的发动机10、即利用燃气运行的燃气发动机或利用燃气运行的双燃料发动机的燃气消耗量与不同的环境条件或运行条件相关，即与环境空气压力和/或环境空气温度和/或环境空气湿度和/或燃气甲烷值和/或发动机点火时刻和/或增压空气温度和/或增压空气压力和/或废气背压相关。

根据本发明相应地提出，将在发动机10的当前的实际运行条件下检测到的实际燃气消耗量换算成在目标运行条件或参考运行条件下所预期的目标燃气消耗量或参考燃气消耗量，确切地说根据实际运行条件(在该条件下检测实际燃气消耗量)与目标运行条件或参考运行条件(应对于该条件计算目标燃气消耗量或参考燃气消耗量)之间的偏差。出于简化原因，接下来仅仅使用术语目标燃气消耗量和目标运行条件。

图1示出了多个传感器15,16,17,18,19,20和21，借助于这些传感器可在测量技术上检测实际运行条件。如此，传感器15检测实际增压空气压力而传感器16检测实际增压空气温度。传感器17检测燃气G的实际甲烷值。传感器18检测在废气涡轮增压机12的涡轮13下游的实际废气背压。传感器19,20和21检测实际环境空气温度、实际环境空气压力和实际环境空气湿度。由传感器15,16,17,18,19,20和21在测量技术上所检测到的实际运行条件可提供给控制装置22。此外，发动机10为控制装置22提供关于其自身实际点火时刻的数据。控制装置22基于由传感器15至21在测量技术上所检测到的实际运行条件中的一个或多个以及与其相关的目标运行条件来由实际燃气消耗量(其在实际运行条件下被检测到)测定在目标运行条件下的目标燃气消耗量，亦即根据相应的实际运行条件与相应的目标运行条件之间的偏差。

优选地，根据以下等式实现目标燃气消耗量的计算：

V_ZIEL=V_IST*KR1*KR2*KR3*KR4*KR5*KR6*KR7*KR8

KR1=1+k1*(T_U-IST-T_U-ZIEL)

KR2=1-k2*(p_U-IST-p_U-ZIEL)

KR3=1+k3*(p_AG-IST-p_AG-ZIEL)

KR4=1+k41*ML_IST^-k42*(p_LL-IST-p_LL-ZIEL)

KR5=1+k5*(MZ_IST-MZ_ZIEL)

KR6=1+k61*(ZZT_IST²-ZZP_ZIEL²)-k62*(ZZT_IST-ZZP_ZIEL)

KR7=1-k7*(T_LL-IST-T_LL-ZIEL)

KR8=1+k8*(H_U-IST-H_U-ZIEL)

其中，V_ZIEL是发动机的目标燃气消耗量，其中，V_IST是发动机的实际燃气消耗量，其中，T_U-IST是实际环境空气温度，其中，T_U-ZIEL是目标环境空气温度，其中，p_U-IST是实际环境空气压力，其中，p_U-SOLL是理论环境空气压力，其中，p_AG-IST是实际废气背压，其中，p_AG-ZIEL是目标废气背压，其中，p_LL-IST是实际增压压力，其中，p_LL-ZIEL是目标增压压力，其中，MZ_IST是实际甲烷值，其中，MZ_ZIEL是目标甲烷值，其中，ZZP_IST是实际点火时刻，其中，ZZP_ZIEL是目标点火时刻，其中，T_LL-IST是实际增压空气温度，其中，T_LL-ZIEL是目标增压空气温度，其中，H_U-IST是实际环境空气湿度，其中，H_U-ZIEL是目标环境空气湿度，并且其中，ML_IST是实际发动机负载，并且其中，k1,k2,k3,k41,k42,k5,k61,k62,k7,k8是与发动机相关的常数。

常数k1,k2,k3,k41,k42,k5,k61,k62,k7,k8尤其与利用燃气运行的发动机10的λ-调节的类型相关。

在利用燃气运行的发动机10的通过增压空气吹气的λ-调节的情况中，适用的是：k1=0，k2=0，k3=0，0<k41<1，0<k42<1，0<k5<1，0<k61<1，0<k62<1，0<k7<1，0<k8<1。

在利用燃气运行的发动机10的通过废气门或者通过可变涡轮几何结构的λ-调节的情况中，分别适用的是：0<k1<1，0<k2<1，0<k3<1，0<k41<1，0<k42<1，0<k5<1，0<k61<1，0<k62<1，0<k7<1，0<k8<1。

本发明使得将在实际运行条件下测定的实际燃气消耗量可靠且简单地换算成在目标运行条件下的目标燃气消耗量成为可能。

本发明尤其使得为在试验台处测定的实际燃气消耗量测定参考燃气消耗量成为可能，亦即根据在试验台处存在的实际运行条件和相应的参考运行条件。如此，可在不同的试验台处补偿所存在的实际运行条件，那么例如可补偿不同的实际甲烷值和/或不同的实际点火时刻和/或不同的环境空气条件和/或其它运行条件。由此，可提高在试验台处测定的批量测量试验的质量。

优选地，所考虑的实际运行条件分别是在测量技术上检测的运行条件。由此，可简单且可靠地设计实际燃气消耗量到目标燃气消耗量或参考燃气消耗量的换算。