[发明专利]具有可变燃料气体喷射压力和持续时间的内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机，诸如两冲程十字头柴油机，包括燃料气体供给系统、气缸以及发动机控制单元，所述气缸设置有用于将燃料气体直接喷射到气缸的燃烧室中的燃料气体喷射器，所述发动机控制单元根据发动机负载指数控制到气缸中的燃料气体喷射，其中到气缸的燃料气体喷射通过调节燃料气体喷射长度而被控制。

背景技术

在降低来自内燃机的运行的二氧化碳、一氧化氮以及硫排放上具有不断增加的兴趣，因此已经研究了对传统的燃料油的替代物。诸如MANDiesel 12K80MC-GI-S的大型两冲程柴油机的运行已经表明用燃料气体作为主燃料的运行可以既是安全可靠的，又是与传统的燃料油相比对于排放在环境方向是期望的。关于海运市场的大型两冲程柴油机，使用燃料气体的发动机正在变得越来越感兴趣，尤其是对于液化天然气运输器(LNG carrier)，其中来自气罐的汽化气体必须在运输期间被处理。

通常，通过命令较短的燃料喷射长度以用于降低发动机负载、或通过命令较长的燃料喷射长度进行较长的喷射长度以用于增加发动机负载来控制这种内燃机的发动机负载。这基于在发动机负载和燃料喷射长度之间存在简单的线性关系并且燃料消耗通常针对于高发动机负载进行优化的假定。

US 5,533,492公开了一种用于补偿通过低压燃料气体供给系统将燃料气体提供至内燃机的气缸的压力的变化的方法。到气缸中的燃料气体喷射的持续时间依赖于燃料气体压力的测量到的变化的起伏的平均值被调节。

发明内容

本发明的目的是提供一种内燃机，该内燃机的燃料气体燃烧在全发动机负载下具有更优化的运行。

鉴于此，本发明的特征在于，到气缸中的燃料气体喷射通过调节燃料气体喷射长度和燃料气体喷射压力来控制，发动机控制单元通过调节燃料气体喷射长度使燃料气体喷射适应于发动机负载的突然变化，燃料喷射长度和燃料气体喷射压力依赖于发动机负载指数，以及发动机控制单元调节燃料气体喷射压力且相反地调节燃料气体喷射长度以符合发动机负载指数。

通过独立于发动机负载指数调节燃料气体喷射长度，可以立即调节喷射到气缸中的能量的量，以使燃料气体喷射适应于发动机负载的变化。这有利于海运柴油机，其中例如作用到船上的演习(manoeuvre)、波浪、海流以及风暴可能导致发动机负载的突然变化。沿着螺旋桨曲线为在不同的发动机负载的运行限定燃料气体喷射长度和燃料气体喷射压力的预定的发动机负载指数的设置提供了在发动机效率上提供了相当大的改进。

由于可以比燃料气体喷射压力更快地改变命令的燃料气体喷射长度，所以调节发动机负载以符合发动机负载的突然变化通过以下实现：首先调节燃料气体喷射长度，然后其次燃料气体喷射压力被调节，同时相反地调节燃料气体喷射长度直到燃料气体喷射长度和燃料气体喷射压力两者符合预定的发动机负载指数为止。这使得发动机的调节在更宽的发动机负载下非常灵活且非常有效，这是因为燃料气体喷射压力的调节使得可以沿着螺旋桨曲线在宽范围的发动机负载下优化燃料气体喷射长度和燃料气体喷射压力两者。

发动机负载的灵活地调节在燃料气体喷射压力可以仅被燃料气体供给系统非常缓慢地改变时也是有利的。如果需要期望的发动机负载的显著变化，则期望的发动机负载可以容易地通过以较不有效地运行发动机为代价调节燃料气体喷射长度的持续时间直到燃料气体供给系统可以根据发动机负载指数提供燃料气体喷射压力来实现。在燃料气体喷射压力接近基于发动机负载指数的水平时，燃料气体喷射长度的持续时间被相反地调节，直到基于发动机负载指数的期望的运行点被实现为止。

在优选的实施例中，气缸设置有燃料油供给系统和将燃料油直接喷射到气缸的燃烧室中的燃料油喷射器。

在本发明优选的实施例中，燃料气体供给系统是共轨燃料气体供给系统。

在本发明优选的实施例中，燃料气体喷射压力在150巴至300巴的范围内。因此，燃料气体供给系统是高压燃料气体供给系统，燃料喷射压力的调节可以由所述高压燃料供给系统通过发动机控制单元命令。

在本发明优选的实施例中，在100％的发动机负载下，发动机速度在45rpm至175rpm的范围内。

在本发明的另外的实施例中，提供燃料气体至气缸的燃料气体供给系统连接至液化天然气运输器的液化天然气罐。显然，燃料气体供给系统可以连接至专门的燃料气体罐，即，货船与燃料气体分隔开。

附图说明

参考高度示意的附图在下文更加详细地描述本发明的示例和其的实施例，在附图中：