【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于检测大型发动机中的提前点火的方法，并且涉及一种大型发动机。
技术介绍
1、大型发动机可以被配置为通常在燃料自燃的情况下操作的大型柴油发动机，或者被配置为通常在诱导点火(例如火花点火)的情况下操作的大型奥托发动机。此外，已知在混合模式下(即在燃料的自燃和燃料的诱导点火两种情况下)操作的大型发动机。
2、大型发动机可以被设计为二冲程或四冲程发动机，例如被设计为纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，该大型发动机通常被用作船舶的驱动单元或用于静止操作中，例如用于驱动大型发电机以产生电能。该发动机通常在连续操作中运转相当长的一段时间，这对操作安全性和可用性提出了很高的要求。因此，特别长的维护间隔、低磨损以及操作材料的经济处理对于操作员来说是重要标准。大型发动机通常具有内径(孔径)至少为200mm的气缸。如今，具有孔径高达960mm甚至更大的大型发动机得以使用。在本申请的框架内，术语“大型发动机”指的是具有气缸孔径至少是200mm且优选至少是300mm的内燃发动机。
3、传统上，大型柴油发动机使用重质燃油来操作。在经济且高效操作、遵守废气限值和资源可用性方面，现也在为大型柴油发动机寻找燃料重质燃油的替代品。在此方面，既使用了液体燃料(即，以液体状态引入到燃烧室中的燃料)，也使用了气体燃料(即，以气体状态引入到燃烧室中的燃料)。
4、液体燃料作为重质燃油的已知替代品的示例是其他重质烃，该重质烃特别是作为炼油的残留物、醇类(特别是甲醇或乙醇)、汽油、柴油或者乳液或悬浮液遗留下来的。例如，已知使
5、特别地，大型柴油发动机也是已知的，其可以用至少两种不同的燃料来操作，由此，发动机根据操作情况或环境而用一种燃料或用另一种燃料来操作。
6、大型柴油发动机能够用两种不同燃料操作的一个示例是被配置为双燃料大型柴油发动机的大型柴油发动机。该发动机能够在液体模式和气体模式下操作，在液体模式下，液体燃料被引入到汽缸中用于燃烧，而在气体模式下气体作为燃料被引入到汽缸中。
7、可以使用至少两种甚至更多种不同的液体或气体燃料来操作的大型柴油发动机，通常根据当前使用的燃料在不同的操作模式下操作。在通常被称为柴油机操作的操作模式下，燃料的燃烧大致根据燃料的压燃或自燃的原理发生。在通常被称为奥托操作的模式下，燃烧通过可点燃的预混合空气-燃料混合物的诱导点火而发生。这种诱导点火可以例如通过电火花(例如用火花塞)发生，或者也可以通过少量喷射燃料的自燃，然后引起另一种燃料的诱导点火而发生。用于自燃的少量燃料通常被喷射到连接到燃烧室的预燃室中。
8、此外，使用奥托操作和柴油操作这二者的混合形式也是已知的。
9、在本申请的框架内，术语“大型柴油发动机”是指至少可以在柴油操作中操作的这样的发动机。因此，特别地，术语“大型柴油发动机”还包括除了柴油操作之外，还可以在另一种模式下操作(例如奥托操作)的这样的双燃料大型发动机。
10、因此，术语“大型发动机”包括大型柴油发动机(如前所述)、大型奥托发动机，即仅能用奥托操作来操作的大型发动机(例如用气体燃料操作的大型燃气发动机)以及可以在混合模式下操作的大型发动机。混合模式是发动机同时用柴油操作和奥托操作来操作的模式。
11、在本申请的框架内，术语“气体模式”或“气体模式下的操作”是指仅使用用于产生扭矩的燃烧的气体或气体燃料作为燃料。如前所述，在用于预混合的空气-燃料混合物的诱导点火的气体模式下，喷射少量的自燃液体燃料(例如重燃油)以进行诱导点火是可能的并且是非常常见的，但是尽管如此，产生转矩的燃烧过程是完全用气体或气体燃料来操作的。
12、这种通过少量液体燃料的自燃的诱导点火过程有时被称为引燃喷射。当大型发动机在液体模式下操作时，该引燃喷射与将液体燃料喷射到燃烧室中无关。与液体模式下的液体燃料的喷射相比，不同的喷射装置通常但不一定用于引燃喷射。此外，在引燃喷射中，少量的液体燃料也经常不直接喷射到燃烧室中，而是喷射到经由通道连接到燃烧室的至少一个预燃室中。
13、特别地，在气体模式下，关于经济、高效、可靠以及低污染的操作，非常重要的是避免异常燃烧过程，该异常燃烧过程特别是当扫气空气与气体的比率(即空燃比)不在一定范围内时发生。
14、如果气体含量过高，则空气-燃料混合物变得过浓。混合物的燃烧发生得太快或太早，例如通过自燃，这可能导致发动机爆震。这种不希望的自燃也被称为提前点火，因为空气-燃料混合物在活塞的工作循环中过早点火。如果空气含量过高，则空气-燃料混合物过稀，可能会发生缺火(misfiring)，这当然也会对发动机的高效和低污染操作产生负面影响。特别地，气体含量过高和空气含量过高的这两种状态被指定为异常燃烧过程。因此，在气体模式下，人们努力实现没有空气-气体混合物的自燃或提前点火的燃烧过程。燃烧过程应在空气-气体混合物既不太浓也不太稀的极限之间进行。
15、如果对于大发动机的给定负载，所产生的扭矩相对于空燃比进行绘制，则给出了介于高质量燃烧和异常燃烧之间的极限，例如通过两个极限曲线(即爆震极限和缺火极限)，其中，高质量燃烧位于这两个极限线曲线之间。在超过爆震极限的操作状态下，空气-气体混合物太浓，即混合物中的空气太少。太浓的混合物可能会导致各种问题，使得燃烧发生得太快(快速燃烧)或者发动机开始爆震或者气缸中的混合物通常由于气体含量过多而过早地(与工作循环有关)通过自燃开始燃烧(提前点火)。在超过缺火极限的操作状态下，空气-气体混合物过稀，使得燃烧室内没有足够的气体和/或过多的空气以用于最佳燃烧。
16、因此，特别是当在气体模式下操作大型发动机例如配置为双燃料发动机的大型柴油发动机时，需要检测空气-气体混合物的提前点火，这是由在空气-气体混合物的预期诱导点火之前发生的空气-气体混合物的自燃引起的。
17、因此，起始于现有技术的这种状态，本专利技术的目的是旨在提出一种用于检测在气体模式下操作的大型发动机中的提前点火的方法。此外，本专利技术的目的是旨在提出一种用该方法操作的大型发动机。
技术实现思路
1、因此，根据本专利技术，提出了一种用于检测具有至少一个气缸的大型发动机中的提前点火的方法，在该气缸中，活塞被布置成可在下止点和上止点之间沿轴向方向来回运动，其中，所述大型发动机可以至少在气体模式下操作，在该气体模式下，一定量的气体作为燃料被引入到该气缸中，所述气体与扫气空气混合并以空气-气体比进行燃烧，其中，在所述气体模式下的操作期间，在所述活塞的第一位置处测量所述气缸中的第一压力，并且在所述活塞的第二位置处测量所述气缸中的第二压力，其中，所述第一位置和所述第二位置是位于所述下止点之后且在所述上止点之前。根据所述第一压力和所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于检测大型发动机中的提前点火的方法，所述大型发动机具有至少一个气缸，在所述至少一个汽缸中，活塞被布置成能在下止点与上止点之间沿轴向方向来回运动，其中，所述大型发动机能够至少在气体模式下操作，在所述气体模式下，一定量的气体作为燃料被引入到所述气缸中，所述气体与扫气空气混合并以一空气-气体比进行燃烧，其中，在所述气体模式下的操作期间，在所述活塞的第一位置(KW1)处测量所述气缸中的第一压力(P1，P1’)，并且在所述活塞的第二位置(KW2)处测量所述汽缸中的第二压力(P2，P2’)，其特征在于，所述第一位置(KW1)和所述第二位置(KW2)位于所述下止点之后并且在所述上止点之前，根据所述第一压力(P1，P1')和所述第二压力(P2，P2')计算峰值压力(PC，PC')，并且通过将所述峰值压力(PC，PC')与阈值进行比较来检测提前点火。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二位置(KW2)比所述第一位置(KW1)更靠近于所述上止点。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述峰值压力(PC，PC’)是在所述上止点处的压力。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阈值大于所述气缸的机械压缩曲线的最大值。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述阈值是所述机械压缩曲线的最大值的至少1.5倍。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的方法，其中，所述阈值是所述机械压缩曲线的最大值的至少两倍。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述活塞到达所述第二位置(KW2)时，所述气体已被引入到所述气缸中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述活塞到达所述第一位置(KW1)时，所述气体已被引入到所述气缸中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在已经检测到提前点火之后，将所述大型发动机切换到柴油操作。
11.一种大型发动机，其特征在于，所述大型发动机利用根据前述权利要求中任一项所述的方法来操作。
12.根据权利要求11所述的大型发动机，所述大型发动机被设计为纵向扫气的二冲程大型柴油发动机，所述二冲程大型柴油发动机被配置为双燃料大型柴油发动机，所述双燃料大型柴油发动机能够在液体模式下操作，在所述液体模式下，液体燃料被引入到气缸中以用于燃烧，并且所述双燃料大型柴油发动机还能够在气体模式下操作，在所述气体模式下，一定量的气体作为燃料被引入到所述气缸中。
...【技术特征摘要】
1.一种用于检测大型发动机中的提前点火的方法，所述大型发动机具有至少一个气缸，在所述至少一个汽缸中，活塞被布置成能在下止点与上止点之间沿轴向方向来回运动，其中，所述大型发动机能够至少在气体模式下操作，在所述气体模式下，一定量的气体作为燃料被引入到所述气缸中，所述气体与扫气空气混合并以一空气-气体比进行燃烧，其中，在所述气体模式下的操作期间，在所述活塞的第一位置(kw1)处测量所述气缸中的第一压力(p1，p1’)，并且在所述活塞的第二位置(kw2)处测量所述汽缸中的第二压力(p2，p2’)，其特征在于，所述第一位置(kw1)和所述第二位置(kw2)位于所述下止点之后并且在所述上止点之前，根据所述第一压力(p1，p1')和所述第二压力(p2，p2')计算峰值压力(pc，pc')，并且通过将所述峰值压力(pc，pc')与阈值进行比较来检测提前点火。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二位置(kw2)比所述第一位置(kw1)更靠近于所述上止点。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述峰值压力(pc，pc’)是在所述上止点处的压力。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述峰值压力(pc，pc’)是通过所述第二压力(p2，p2’)与所述第一压力(p1，p1’)之间的差除以所述第二位置(kw2)与所述第一位置(kw1)之间的...
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