[發明專利]用于運行發動機的方法和控制裝置

有效

• 申請號: 201611053331.7
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN106968776B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: C.孔克爾;M.鮑爾
• 申請（專利權）人: 曼恩能源方案有限公司
• 主分類號: F02D19/02
• 分類號: F02D19/02;F02B7/06;F02B43/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;胡斌

一種用于運行設計為氣體發動機或雙燃料發動機的發動機的方法，其包括多個氣缸（2），其中，為了燃燒來自氣體燃料和空氣的氣體/空氣混合物，氣體/空氣混合物在氣缸（2）中使用點火流體點火，其中，根據要遵循的廢氣排放規定，氣體發動機或雙燃料發動機或者在具有氣體/空氣混合物擴散燃燒的第一運行模式中運行或者在具有氣體/空氣混合物均質燃燒的第二運行模式中運行。

技術領域

本發明涉及用于運行發動機的一種方法和用于實施所述方法的控制裝置。

背景技術

所謂的雙燃料發動機從拖拉機中已知，其中一方面在液體燃料運行模式中，液體燃料（例如柴油）可以被燃燒，另一方面在氣體燃料運行模式中，氣體燃料（例如天然氣）可以被燃燒。此外，已知作為主要能量載體的氣體發動機燃燒氣體燃料。下文中，氣體燃料以簡化形式被描述為“氣體”。在雙燃料發動機的氣體燃料運行模式中和在氣體發動機情況下，氣體/空氣混合物通常被引入發動機的氣缸并通過將點火能量引入氣缸被點火。在此情況下，點火能量可以（例如但不排他地）以電能的形式或以點火流體的形式被引入氣缸。點火流體可以是點火油或柴油燃料。此外，根據擴散燃燒原理運行的氣體燃燒方法是已知的。通過這些燃燒方法，沒有氣體/空氣混合物而是純空氣（柴油發動機就是如此）被引入氣缸。燃燒氣體隨后在高壓下被噴射進入少量已經過熱的點火流體，因此過熱并擴散燃燒。由于擴散燃燒方法不會爆震（在最終氣體范圍內不受控制的反應），相對于可實現的發動機輸出的甲烷數是無關緊要的。

對于運行雙燃料發動機和氣體發動機，越來越多地必須要保持更加嚴格的廢氣排放規定。特別地，這也適用于應用在船只上作為驅動單元的雙燃料發動機和氣體發動機。相應地，已知靠近海岸比在遠海上適用于更加嚴格的排放規定。在航運中適用更加嚴格的排放規定的這些區域也被描述為排放控制區域（ECAs）。位于排放控制區域之外的區域也被稱為非排放控制區域（NECAs）。為了能夠特別地在所謂的排放控制區域保持嚴格的排放規定，船只上越來越多地需要昂貴的廢氣后處理裝置。

因此需要用于運行發動機的方法和用于實施所述方法的控制裝置，借助于所述方法和控制裝置，即使沒有昂貴和復雜的廢氣后處理，也可以保持可適用的排放規定。

發明內容

由此出發，本發明基于產生用于運行發動機的新型方法和控制裝置的目標。

此目標通過根據本發明一個方面的方法實現。根據本發明并根據要保持的廢氣排放規定，內燃發動機被實施為往復式活塞發動機，或者在具有氣體擴散燃燒的第一運行模式中運行，或者在具有氣體/空氣混合物預混燃燒的第二運行模式中運行。通過本發明，第一次提出根據要保持的廢氣排放規定，或者在具有氣體擴散燃燒的第一運行模式中或者可替代地在具有氣體/空氣混合物預混燃燒的第二運行模式中運行內燃發動機，所述內燃發動機以氣體（存儲在容器中的液體或氣體）作為主要能量載體運行。

特別地當必須要保持嚴格的排放規定時，發動機在具有氣體/空氣混合物預混稀燃燃燒的第二運行模式中運行，從而特別減少氮氧化物的排放。

特別地當必須要保持較不嚴格的廢氣排放限制值時，特別在所謂的非排放控制區域，發動機在具有氣體擴散燃燒的第一運行模式中運行，從而以盡可能高的效率運行發動機而不受爆震的限制。

在發動機的第一運行模式中，在氣體的擴散燃燒期間，點火流體在每個氣缸的每個工作沖程中被引入每個氣缸，所述點火流體在熱氣缸充氣（空氣、殘余氣體和（如果適用的）AGR）上過熱，氣體燃料隨后被引入此過熱點火流體量。優選地，在第一運行模式中的氣體擴散燃燒的情況下，點火流體在相應氣缸的點火上止點之前被引入相應氣缸，隨后，氣體燃料在點火上止點之前和部分地在相應氣缸的點火上止點之后被引入相應氣缸。特別地也在氣體量波動時，這種具有氣體擴散燃燒的該第一運行模式允許氣體類似于柴油機原理高效燃燒，而沒有爆震趨勢。然而會引起相對高的廢氣排放，特別是高氮氧化物排放，從而當適用較不嚴格的廢氣排放限制值時，特別在所謂的非排放控制區域，應用這種運行模式。