具有起動空氣系統的內燃發動機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及內燃發動機和用于使內燃發動機運轉的方法。具體地，本發明涉及一種具有起動空氣系統的內燃發動機和一種用于使內燃發動機運轉并監視起動空氣系統的工作性能的方法。
【背景技術】
[0002]內燃發動機如雙燃料內燃發動機或依靠重燃料油、柴油或氣態燃料油來工作的內燃發動機可用來為任何機器或其它設備一一包括船或其它海洋應用、機車應用、公路卡車或車輛、野外機器、土方設備、發電機、航空應用、泵、靜止設備如發電設備或其它由發動機提供動力的應用提供動力。為了使內燃發動機加速這意味著起動內燃發動機，已知經由起動空氣系統向內燃發動機的至少一個氣缸內提供加壓起動空氣，所述起動空氣系統包括主起動閥和對于至少一個氣缸而言向相應氣缸提供起動空氣的氣缸起動閥。起動空氣的壓力使活塞移動并且因而開始曲軸的旋轉和內燃發動機的運轉。主起動閥控制加壓起動空氣源經由起動空氣歧管與氣缸起動閥的流體連接。
[0003]在使內燃發動機運轉時，發生故障的氣缸起動閥可能泄漏。這種情況下，例如，至少一定量的供給到氣缸用于燃燒的燃料/空氣混合物可能經發生故障的氣缸起動閥泄漏到起動空氣歧管內。因此，泄漏的空氣/燃料混合物例如可能進一步流經主起動空氣閥并且可能蓄積在例如安放內燃發動機的發動機房內。這種情況下，可能存在潛在的爆炸危險。
[0004]本發明至少部分針對于改善或克服現有技術系統的一個或多個方面。
【發明內容】
[0005]根據本發明的一方面，一種內燃發動機可包括用于燃燒其中的燃料和空氣的混合物的至少一個氣缸以及構造成向該至少一個氣缸提供加壓起動空氣并且構造成用于監視起動空氣系統的操作性能的起動空氣系統。該起動空氣系統可包括與構造成儲存加壓起動空氣的加壓起動空氣源流體連接的起動空氣歧管、與起動空氣歧管流體連接并且構造成泄放起動空氣系統的起動空氣泄放閥和構造成檢測作為起動空氣系統的充填特性的參數的感測裝置。
[0006]根據本發明的另一方面，公開了一種用于使內燃發動機運轉的方法，所述內燃發動機包括用于燃燒其中的燃料和空氣的混合物的至少一個氣缸，和構造成向至少一個氣缸提供加壓起動空氣并且包括與該至少一個氣缸相關的至少一個氣缸起動閥的起動空氣系統。該方法可包括在內燃發動機的基于燃料的運轉期間在至少一個氣缸起動閥上游在起動空氣系統中提供封閉空間。該方法還可包括檢測作為封閉空間的充填特性并且偏離指示起動空氣系統如氣缸起動閥的適當操作性能的預期參數的參數，并輸出指示起動空氣系統泄漏的信號。
[0007]在一些實施例中，該內燃發動機還可包括與感測裝置通信的控制單元。該控制單元可構造成在檢測到的參數偏離預定的閾值時指示起動空氣系統的故障的信號。例如，該參數可以是指示封閉空間內的壓力變化的瞬時壓力變化、指示封閉空間內的甲烷濃度的甲烷濃度和/或指示封閉空間內的C02濃度的C02濃度。在一些實施例中，所檢測到的參數可以是瞬時甲烷濃度變化、瞬時C02濃度變化和/或瞬時溫度變化。
[0008]該封閉空間可以是在氣缸起動閥上游設置在起動空氣系統中的隔絕空間。例如，該封閉空間可以是例如起動空氣歧管和/或將起動空氣歧管與氣缸起動閥流體連接的起動空氣管道的空間。此外，如文中所用，指示起動空氣系統、具體而言封閉空間的充填的參數可涉及起動空氣系統、特別是封閉空間內的壓力、甲烷濃度、C02濃度和/或溫度。
[0009]在一些實施例中，感測裝置可包括構造成測量起動空氣系統內、特別是封閉空間內的壓力的壓力傳感器。在又一些實施例中，感測裝置可以是構造成測量起動空氣系統內、特別是封閉空間內的甲烷濃度的甲烷傳感器，和/或構造成測量起動空氣系統內、特別是封閉空間內的C02濃度的C02傳感器。在又一些實施例中，感測裝置可包括構造成檢測起動空氣系統內、特別是封閉空間內的溫度的溫度傳感器。
[0010]本發明的其它特征和方面將從下文的描述和附圖而顯而易見。
【附圖說明】
[0011]圖1是具有起動空氣系統的渦輪增壓式內燃發動機的示意圖；以及
[0012]圖2是用于使內燃發動機運轉的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]以下是對本發明的示例性實施例的詳細描述。文中所述和附圖所示的示范性的實施例旨在教導本發明的原理，從而使本領域的普通技術人員能夠在許多不同的環境中并針對許多不同應用實施并使用本發明。因此，示例性實施例并非旨在成為且不應該被認為是對專利保護范圍的限制性說明。相反，專利保護范圍應該通過所附權利要求來限定。
[0014]如文中所用，內燃發動機的術語“起動模式”涉及這樣的狀態，即在狀態下內燃發動機從零發動機轉速起動為例如預定的發動機轉速，例如足以使內燃發動機依靠空氣/燃料混合物工作的點火發動機轉速。在一些實施例中，點火發動機轉速可以是例如在從80rpm到約120rpm的范圍內的發動機轉速。在起動模式期間，通過從起動系統向氣缸提供加壓起動空氣來驅動內燃發動機。加壓起動空氣使活塞移動以允許起動內燃發動機。
[0015]同樣如文中所用，內燃發動機的術語“通常運轉模式”涉及內燃發動機已加速至預定的發動機轉速并依靠燃料工作之后的狀態。在達到預定的發動機轉速之后，加壓起動空氣的供給被切斷。
[0016]本發明可至少部分基于這樣的認識，即監視起動閥的操作性能可允許避免發動機在氣缸起動閥泄漏的情況下運轉。還認識到的是，在內燃發動機的通常運轉模式期間關閉主起動閥并在主起動閥與氣缸起動閥之間提供封閉空間可允許觀察氣缸起動閥。例如，連續檢測和監視起動空氣系統內的壓力可指示至少一個氣缸起動閥的任何泄漏。例如，當檢測到的起動空氣系統內的壓力處于預定的壓力范圍之外時，可輸出對應的信號。在一些實施例中，內燃發動機可以例如在檢測到的起動空氣系統內的壓力處于預定的壓力范圍之外時停止，或者可輸出指示起動空氣系統或氣缸起動閥的不可操作性的警告信號。
[0017]在一些實施例中，氣缸起動閥的操作性能的評估可基于在預定的時間段檢測到的壓力變化。當檢測到至少一個氣缸起動閥的不可操作性時，控制單元可將內燃發動機切換到例如構造成使發動機以低功率模式工作的應急模式。
[0018]在雙燃料內燃發動機和在氣態燃料模式期間檢測到至少一個氣缸起動閥的泄漏的情況下，雙燃料內燃發動機可切換到液態燃料模式。此外，在液態燃料模式期間檢測到雙燃料內燃發動機的至少一個氣缸起動閥的泄漏的情況下，可阻止雙燃料內燃發動機切換到氣態燃料模式，使得雙燃料內燃發動機的運轉保持在液態燃料模式下。
[0019]本發明還可至少部分基于這樣的認識，即監視氣缸起動閥的操作性能并輸出指示其的信號可降低發動機的環境中蓄積未燃燒的空氣/燃料混合物的風險。因此，可降低潛在的爆炸風險。
[0020]現在參照附圖，在圖1中示出了內燃發動機10的一個示例性實施例。內燃發動機10可包括未示出的部件，例如燃料系統、空氣系統、冷卻系統、周邊設備、傳動系構件等。出于本發明的目的，內燃發動機10被構造成依靠氣態燃料如天然氣工作的氣態燃料內燃發動機。但本領域的技術人員將認識到，內燃發動機10可為任何類型的內燃發動機，例如雙燃料發動機或利用燃料和空氣的混合物用于燃燒的任何其它奧托或柴油燃料內燃發動機。
[0021]內燃發動機10可具有任何尺寸、具有任何數量的氣缸并