[發明專利]具有燃料氣體性質測量系統的內燃機

有效

• 申請號: 201710288169.5
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107339159B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: S·梅耶
• 申請（專利權）人: 曼能解決方案（曼能解決方案德國股份公司）分公司
• 主分類號: F02D19/02
• 分類號: F02D19/02;F02D41/18;F01N11/00
• 代理公司: 北京市中倫律師事務所 11410
• 代理人: 石寶忠

本發明涉及一種具有燃料氣體性質測量系統的內燃機。所述一種內燃機包括：一個或多個氣缸(1)；燃燒室(40)；以及燃料氣體供應系統(30)，其被配置為向氣缸(1)供應給定壓力和溫度的燃料氣體流且被配置為向燃燒室(40)供應相同的給定壓力和溫度的燃料氣體流。一個或多個氣缸(1)各自設置有至少一個進氣閥(31)，燃燒室(40)設置有噴嘴(49)，用于將來自燃料氣體供應系統(30)的燃料氣體流噴入燃燒室(40)。內燃機還包括用于向燃燒室(40)供應氧化劑氣體流的供應管線(42)、用于將燃燒氣體流從燃燒室(40)輸出的排氣管道(47)、以及用于測量燃燒氣體流中的氧氣比例的傳感器(48)。

技術領域

本發明涉及一種基于燃料氣體運行的內燃機。

背景技術

使用奧托(Otto)或柴油原理的內燃機(例如二沖程內燃機、四沖程內燃機)可以用液體燃料或氣態燃料來運行。為了使現代內燃機正確運行，需要準確知道內燃機的負荷。需要該信息來控制各種參數，例如噴射定時和長度排氣閥打開定時和長度、可變渦輪增壓器設置、SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原法)設置、EGR(exhaust gasrecirculation，排氣再循環)設置、注入的氣體壓力、液壓系統壓力、排氣旁路開度、冷卻風扇速度、冷卻液泵設置。這不是窮舉的，并取決于內燃機類型。然而，所有內燃機的共同之處在于：為了正常運行需要準確確定負荷。

在本領域中，已知測量曲軸的轉矩和轉速并根據該信息得出內燃機負荷。還已知測量所消耗的燃料量以確定負荷。然而，這要求燃料的性質，特別是發熱性質和密度是已知的或能夠準確地確定。對于氣態燃料，由于壓力、溫度的變化而導致更加難以確定所輸送的燃料的密度，并且由于輸送到內燃機中的燃燒室的氣體的組成的變化而導致通常更加難以確定發熱性質。

一種確定氣態燃料性質的方法是使用氣相色譜儀，并以定時的間隔取樣。通過分析氣體組成，可以計算關于氣體性質的必要信息。然而，用例如氣相色譜儀以定時間隔取樣是昂貴和耗時的，并且不會提供即時結果，使得內燃機總是基于已經延時的信息運行，通常至少有幾分鐘的延時。實際氣體采樣與測量結果輸出之間的延遲降低了內燃機運行的準確性。

其它可用的儀器測量或輸出標準的沃泊指數(沃泊index)。沃泊指數是燃料氣體互換性的指標。沃泊指數I_W被定義為：I_W＝V_C/(sqrt G_S)，其中V_C是較高的熱值，G_S是比重。

沃泊指數用于比較裝置中不同組成燃料氣體的燃燒能量輸出。如果兩種燃料具有相同的沃泊指數，那么對于給定的壓力和閥門設置，能量輸出也將是相同的。

然而，沃泊指數并不是準確確定內燃機負荷所需的精確信息，因為沃泊指數僅會提供氣體質量/性質之間的比較。

因此，當準確輸送到內燃機且不存在明顯的延遲時，需要確定燃料氣體性質及其狀態，以能夠改善對基于燃料氣體運行的內燃機的控制。

JP2005226621公開了基于第一氣體運行的內燃機，其具有用于確定供應到內燃機的氣體的性質的儀器。一個或多個其它內燃機利用來自與基于第一氣體運行的內燃機相同來源的相同氣體供應運行。第一內燃機的設置基于其儀器，并且所述設置用于其它內燃機以基于氣體供應正常運行。因此，僅一臺內燃機需要設置有儀器，而其它內燃機能夠使用第一臺內燃機獲得的信息而無需儀器即可運行。然而，這并不能提供用于那些只有一臺基于單一氣體運行的內燃機的情況的解決方案，該情況通常是在海洋船舶中使用大型二沖程柴油內燃機的情況。

發明內容

本發明的目的是提供一種克服或至少減少上述問題的系統。

上述和其它目的通過第一方面的特征來實現。根據說明書和附圖中，進一步的實施形式是顯而易見的。