用于起动气体燃料内燃机的方法技术

公开了一种用于起动气体燃料内燃机的方法。根据所公开的方法，使用起动装置旋转发动机直到达到第一速度阈值。在达到第一速度阈值之后，向发动机的多个气缸供应引燃燃料以燃烧该燃料。在执行点火健康检查之后，向所有或相对大量的气缸供应气体燃料以开始将发动机加速到第二速度阈值。

Method for Starting Gas Fuel Internal Combustion Engine

【技术实现步骤摘要】
用于起动气体燃料内燃机的方法
本专利技术总体上涉及气体燃料内燃机和其操作方法，特别是涉及一种起动气体燃料内燃机的方法。
技术介绍
通常，气体燃料内燃机在发动机的气缸中燃烧气体燃料与空气的混合物。气体燃料内燃机可以包括例如燃气发动机，其中空气和燃料的混合物使用火花点燃或者使用少量液体燃料(诸如柴油)来点燃。类似地，另一种气体燃料内燃机可以是可在液体燃料模式和气体燃料模式下操作的双燃料发动机。燃烧的特征在于所谓的λ值，其描述空燃比，即，气缸中的空气量与化学计量燃烧所需的空气量的比。在气体燃料内燃机的操作期间，可以通过控制例如空燃比来控制发动机。气体燃料内燃机的各种起动程序是已知的。例如，WO2016/046448A1公开了一种用于起动双燃料发动机的方法。本专利技术至少部分地涉及改进或克服现有系统的一个或多个方面。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，一种用于起动气体燃料内燃机的方法包括使发动机旋转直到达到第一速度阈值，该气体燃料内燃机具有分别与多个气缸相关联的多个进气阀。该方法还包括在达到第一阈值之后通过引燃燃料系统开始向多个气缸供应引燃燃料以发起引燃燃料和进气的燃烧。该方法还包括在向多个气缸供应引燃燃料时确定引燃燃料系统的操作状态。此外，该方法包括经由相关的进气阀向多个气缸供应气体燃料来操作发动机。在本专利技术的另一个方面中，内燃机包括：发动机缸体，其至少部分地限定多个气缸；多个进气阀，其分别与多个气缸相关联；以及起动装置，其配置为使发动机旋转。此外，发动机包括控制单元，其配置为控制起动装置以使发动机旋转直到达到第一速度阈值；在达到第一阈值之后开始向多个气缸供应引燃燃料以发起引燃燃料和进气的燃烧；在向多个气缸供应引燃燃料时确定引燃燃料系统的操作状态，以及通过经由相关的进气阀向气缸供应气体燃料来操作发动机，直到达到高于第一速度阈值的第二速度阈值。在本专利技术的又一方面中，一种计算机程序包括计算机可执行指令，其在计算机上运行时使计算机执行上述方面的方法的各步骤。根据以下描述和附图，本专利技术的其它特征和方面将是显而易见的。附图说明图1是根据本专利技术的示例性内燃机的示意图；图2是根据本专利技术的用于实施起动图1的内燃机的方法的控制系统的示意图；以及图3是根据本专利技术的示出在发动机的起动期间发动机转速、轨压、进气阀打开持续时间和气体压力的行为的图形。具体实施方式下文是本专利技术的示例性实施例的详细说明。本文所述的示例性实施例意图教导本专利技术的原理，使得本领域一般技术人员在许多不同环境中且对于许多不同应用实施并使用本专利技术。因此，示例性实施例不意图并且不应当被视为对保护范围的限制性描述。相反，保护范围应当由所附权利要求限定。本专利技术可以部分地基于以下认识：可能难以通过用于发动机正常操作的控制算法起动奥托发动机，例如微型引燃柴油点火式燃气发动机或火花点火式燃气发动机，以及以气体模式操作的双燃料发动机。具体地，本专利技术可以部分地基于以下认识：可以进行调适和调整以改进发动机的起动。例如，起动程序可以用于检查点火系统和/或进气阀。此外，在起动阶段期间可以改变点火气缸的数量，以实现发动机的更平稳起动。此外，可以使用不同的空燃比(AFR)控制来进一步改进发动机的起动性能。例如，可以控制排放阀和废气门阀或可变几何涡轮以在发动机起动期间调节进气的供应。本专利技术还可以基于以下认识：当双燃料发动机以气体模式起动时，必须在激活气体供应之前测试该双燃料发动机的点火系统。此外，在将气体燃料供应到发动机之前，还必须检查进气阀的正常功能。具体地，通过发动机的压力测量系统进行的气缸压力测量可以用于确定点火系统和进气阀是否完全起作用。另外，本专利技术可以基于以下认识：在起动发动机的第一阶段中，需要大量动力来克服发动机及其部件的惯性以便开始旋转。因此，在该第一阶段期间，发动机的所有气缸或选定数量的气缸可以被点火。在达到速度阈值之后，可能需要较少的动力来将发动机加速到期望的速度，例如发动机的额定速度。因此，可以对较少数量的选定气缸点火。这可以通过例如关闭要跳过的一个或多个气缸的进气阀来实现。在达到期望速度并超过负荷阈值之后，可以激活用于发动机的正常操作的AFR控制，并且可以对所有气缸点火。现在参考附图，图1中示出了内燃机10的示例性实施例。内燃机10可以包括未示出的特征，诸如燃料系统、空气系统、冷却系统、外围设备、传动系部件等。出于本专利技术的目的，内燃机10是燃气发动机。然而，本领域技术人员将认识到，内燃机10可以是任何类型的内燃机，例如双燃料发动机或至少暂时利用气体燃料与空气的混合物进行燃烧的任何其它奥托发动机。内燃机10可以具有任何尺寸，具有任何数量的气缸和任何配置(“V”、“直列式”等)。内燃机10可以用于为任何机器或其它装置供电，该机器或装置包括船舶或其它船舶应用、机车应用、公路卡车或车辆、非公路用机器、土方设备、发电机、航空航天应用、泵、诸如发电厂等固定式设备或其它发动机动力式应用。仍然参考图1，内燃机10包括发动机缸体20，其包括一组气缸26A-26D、至少一个燃料箱(未示出)、与气缸26A-26D相关联的涡轮增压器40、包括进气歧管22的进气系统12，以及排气系统14。发动机缸体20包括曲轴箱(未示出)，曲柄轴6(参见图2)支撑在曲轴箱内。曲柄轴6连接到活塞18(见图2)，该活塞在内燃机10的操作期间可在气缸26A-26D中的每一个内移动。进气歧管22至少暂时流体连接到气缸26A-26D中的每一个。气缸26A-26D中的每一个设置有至少一个进气门35(参见图2)，其适于打开或关闭进气通道24与气缸26A-26D的相应燃烧室16之间的流体连接。排气歧管28连接到气缸26A-26D中的每一个。气缸26A-26D中的每一个设置有至少一个排气门36，其设置在排气通道37(参见图2)中并且配置为打开和关闭气缸26A-26D中的每一个的燃烧室16与排气歧管28之间的流体连接。通常，当内燃机10操作时，气体燃料与空气的混合物(以下称为“混合物”)通过进气道4、进气歧管22和供应压缩进气的进气门35以及供应气体燃料的进气阀38(参见图2)引入多个气缸26A-26D的燃烧室中。通过调节经由进气歧管22供应的进气量和/或经由进气阀38供应的气体燃料量来控制气缸26A-26D的空燃比。在燃烧之后，由燃烧过程产生的排气通过排气歧管28从气缸26A-26D释放。排气传感器29可以设置在排气歧管28中以检测来自内燃机10的排气的成分。在本文描述的示例性实施例中，排气传感器可以是NOx传感器，其配置为检测来自内燃机10的排气中的NOx量。涡轮增压器40配置为使用内燃机10的排气的热量和压力来驱动压缩机44，以在进气供应到发动机之前压缩进气。具体地，通过涡轮增压器40的涡轮42的排气使涡轮42旋转，由此降低压力和温度。压缩机44经由公共轴46可旋转地连接到涡轮42，并由涡轮42驱动。通常，压缩机44的出口经由压缩机连接件21流体地连接到进气歧管22的入口。如图1中所示，压缩机44的出口经由冷却器23连接到进气歧管22的入口。布置在冷却器23下游的节流阀27配置为打开或关闭压缩机连接21与进气歧管22之间的流体连接，由此实现或限制压缩进气从压缩机连接件21流入进气歧管22。在内燃机10的操作期间，进气在被供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于起动气体燃料内燃机的方法，所述气体燃料内燃机具有分别与多个气缸相关联的多个进气阀，所述方法包括：旋转所述发动机直到达到第一速度阈值；在达到所述第一阈值之后通过引燃燃料系统开始向所述多个气缸供应引燃燃料以发起所述引燃燃料和进气的燃烧；在向所述多个气缸供应所述引燃燃料时确定所述引燃燃料系统的操作状态，经由所述相关的进气阀向所述多个气缸供应气体燃料来操作所述发动机。

【技术特征摘要】
2017.12.22 GB 1721719.11.一种用于起动气体燃料内燃机的方法，所述气体燃料内燃机具有分别与多个气缸相关联的多个进气阀，所述方法包括：旋转所述发动机直到达到第一速度阈值；在达到所述第一阈值之后通过引燃燃料系统开始向所述多个气缸供应引燃燃料以发起所述引燃燃料和进气的燃烧；在向所述多个气缸供应所述引燃燃料时确定所述引燃燃料系统的操作状态，经由所述相关的进气阀向所述多个气缸供应气体燃料来操作所述发动机。2.根据权利要求1所述的方法，其中通过确定所述多个气缸的基于气缸压力的数据来确定所述引燃燃料系统的操作状态。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过确定连接到所述气缸的排气口的温度来确定所述引燃燃料系统的所述操作状态。4.根据权利要求1至3所述的方法，其中在开始确定所述引燃燃料系统的所述操作状态之后开始所述供应气体燃料。5.根据权利要求1至4所述的方法，其中所述进气阀打开预定义时间段。6.根据权利要求1至5所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·斯克塞尔，K·施韦特费格尔，D·韦斯特，A·施密特，
申请(专利权)人：卡特彼勒发动机有限及两合公司，卡特彼勒发动机罗斯托克有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE