CN102472190A

CN102472190A - 多发动机设备及其工作方法

Info

Publication number: CN102472190A
Application number: CN2010800345187A
Authority: CN
Inventors: S.彼得斯
Original assignee: MAN Diesel and Turbo SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2009-08-05
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2030-08-04
Also published as: KR20120052987A; KR101800903B1; KR101780922B1; KR20170099405A; DE102009036277A1; WO2011015198A1; JP2013501186A; FI20125113A; JP5542933B2; CN102472190B; DE112010003207A5; FI126317B

Abstract

多发动机设备及其工作方法，其中多发动机设备具有多个按照驱动属于一个功能单元的内燃机，每个内燃机都有一个适应性的发动机控制装置和对内燃机的至少一个工作参数进行检测的传感器，其中每个发动机控制装置经过设计，使得各相关内燃机以一些运行参数运行，并通过优化使得所述运行参数在内燃机的运行期间与当前运行状况相适应，其中发动机控制装置相互信号连接，使得在它们之间针对其优化确保信息交换，且分别经过设计，使得一个内燃机的优化结果作为至少一个其它的内燃机的优化基础。

Description

多发动机设备及其工作方法

本发明涉及一种多发动机设备和一种用于使得这种多发动机设备工作的方法。

由H. Mohr博士工程师于2009年在不伦瑞克工业大学的内燃机学院所做讲读的讲读稿的第3章可知一些示例性的多发动机设备。

这种多发动机设备具有多个内燃机，其中每个内燃机都可以具有发动机控制装置，该发动机控制装置经过设计，从而它在持续的运行中对内燃机的运行参数进行调节，或者使得所述运行参数适配于内燃机的当前运行状况例如内燃机的环境状况、设备影响和工作参数。

本发明的目的在于，提供一种多发动机设备，其针对各个内燃机在速度和质量方面均有所改进地进行了运行优化。本发明的目的还在于，提供一种用于使得这种多发动机设备工作的方法。

采用一种根据权利要求1的多发动机设备或者一种根据权利要求8的方法，即可实现上述目的。本发明的改进在各从属权利要求中规定。

根据本发明的第一方面，提供一种多发动机设备，其带有多个按照驱动属于一个功能单元的内燃机，其中每个内燃机都有一个适应性的发动机控制装置和对内燃机的至少一个工作参数进行检测的传感器，其中每个发动机控制装置经过设计，使得各相关内燃机以一定的运行参数运行，并通过优化使得这些运行参数在相应内燃机的运行期间与内燃机的当前运行状况相适应，其中这些内燃机的相应的发动机控制装置相互信号连接，使得在这些发动机控制装置之间针对其相应的优化确保信息交换，且这些发动机控制装置经过设计，使得多个内燃机中的一个内燃机的优化结果作为多个内燃机中的至少一个其它的内燃机的优化基础。

相应的内燃机的发动机控制装置通过其按照本发明的组网方式能够相互交换优化结果，由此使得本发明的多发动机设备的各个内燃机在其速度和质量方面的运行优化得到改善。

换句话说，通过在本发明的多发动机设备中的这些内燃机之间的信息交换，可以把一个内燃机的“经验”传递给多发动机设备的一个或多个其它的内燃机，从而所述一个或多个其它的内燃机的运行特性得到优化。

根据本发明的一个实施方式，处于运行中的内燃机的发动机控制装置刚刚例如针对已有的燃油和运行状况如环境状况进行了优化，该内燃机就可以将其优化结果传递给多发动机设备的一个或多个余下的处于待机中或者尚未达到首次提及的那个内燃机的运行状态的内燃机。

根据本发明的多发动机设备的一个实施方式，分别设计这些内燃机的相应的发动机控制装置，使得多个内燃机中的一个内燃机的有关在驱动方面的警报触发和紧急制动的信息作为多个内燃机中的至少一个其它的内燃机的优化基础。

根据本发明的一个实施方式，这特别是具有如下优点，即，若由于特殊的运行状况（例如居高的冷却水温度或恶劣的环境状况如居高的环境温度）而使得处于运行中的内燃机已经产生报警或制动，则该内燃机可以将其“经验”传递给多发动机设备的一个或多个余下的内燃机，从而余下的相关内燃机的相应的发动机控制装置可能防备性地进一步下调介质温度，或者仅允许接通少量负载。

通过这种“经验交换”，避免了多发动机设备中的不必要的运行报警，进而避免了有时牵涉到的紧急制动，由此提高了其运行可靠性或运行耐用性。

根据本发明的多发动机设备的一个实施方式，分别设计这些内燃机的相应的发动机控制装置，使得与每次相关内燃机同时地控制多个内燃机中的至少一个其它的内燃机，如果对所述其它的内燃机的工作参数进行检测的那些传感器中的至少一个传感器具有工作干扰。

根据本发明的一个实施方式，这特别是具有如下优点，即，就一个内燃机而言，若一个或多个传感器或发动机控制装置的部件出现故障，则该有干扰的内燃机例如可能在 “紧急运行”的范畴内按照父子连接方式运行。有干扰的内燃机于是将功率和转速设成与处于运行中的另一内燃机相同，其中该另一内燃机的发动机控制装置于是把全部控制指令都传递给处于“紧急运行”中的内燃机。

于是例如根据本发明的一个实施方式，两个L型内燃机仿佛一个唯一的V型内燃机那样运行，其中每个L型内燃机均代表虚拟的V型内燃机的一侧。

根据本发明的多发动机设备的一个实施方式，该多发动机设备还具有负载控制装置，其中这些发动机控制装置分别双向地与该负载控制装置信号连接，其中该负载控制装置经过设计，使得多发动机设备的当前驱动负载基于相应内燃机的运行参数和/或工作参数有差别地分配到多个内燃机中的一个内燃机或多个内燃机上。

换句话说，根据本发明的一个实施方式，适应性的发动机控制装置与多发动机设备的通过负载控制装置实现的负载管理器耦接，其中各个发动机控制装置通过逻辑器例如上级的程序给负载管理器提供用于内燃机的负载分配的建议。

对特定于发动机的情况例如维护状态和运行状态（例如热运转阶段）加以考虑，由此可以使得多发动机设备在其效率和运行耐用性方面进一步优化地运行。

根据本发明的多发动机设备的一个实施方式，负载控制装置经过设计，使得被多个内燃机中的一个内燃机的发动机控制装置针对相关内燃机识别为相关内燃机的有问题的驱动负载区域空出，且空出的带有相应驱动负载部分的驱动负载区域移位至多个内燃机中的至少一个其它的内燃机。

换句话说，例如若一个内燃机在一定的负载区域内具有问题，则该负载区域就被负载管理器予以避免，且被其它内燃机随之予以覆盖。

根据本发明的多发动机设备的一个实施方式，相应的发动机控制装置分别双向地相互信号连接。

通过这些发动机控制装置的双向的信号连接或耦接，以有利的方式确保了这些发动机控制装置之间的全面的数据交换或信息交换，从而一个内燃机的全部有用信息都有利于连接体（Verbund）的全部其它内燃机。这附加地提高了多发动机设备的运行可靠性和容错可靠性。

根据本发明的多发动机设备的一个实施方式，相应的发动机控制装置分别通过以太网连接线相互信号连接。

一方面，根据多年的经验和规定的传输协议，这种标准化的连接非常可靠、稳定且廉价，另一方面，这种连接提供了对这些发动机控制装置进行另一种组网的可能性，例如通过因特网（万维网）与发动机制造商的和/或多发动机设备的所有者例如船舶所用者的中央计算机组网。

根据本发明的第二方面，提出一种用于使得根据本发明的前述的一种、多种或全部实施方式的采用任一可想到的组合的多发动机设备工作的方法，其中该方法具有：通过优化使得多个内燃机中的一个内燃机的运行用的运行参数与该内燃机的当前运行状况相适应；基于对该内燃机优化的优化结果对多个内燃机中的至少一个其它的内燃机的运行用的运行参数进行优化。

通过根据本发明的组网方式和对优化结果的相互交换，本发明的方法实现了使得多发动机设备的各个内燃机在其速度和质量方面有所改进地优化运行。

换句话说，通过在本发明的多发动机设备中的这些内燃机之间的根据本发明的信息交换，把一个内燃机的“经验”传递给多发动机设备的一个或多个其它的内燃机，从而所述一个或多个其它的内燃机的运行特性得到优化。

根据本发明的方法的一个实施方式，该方法还具有：基于多个内燃机中的一个内燃机的有关在驱动方面的报警触发和紧急制动的信息，对多个内燃机中的至少一个其它的内燃机的运行用的运行参数进行优化。

根据本发明的方法的一个实施方式，该方法还具有：借助两个内燃机之一的发动机控制装置对多个内燃机中的至少两个内燃机同时进行控制，如果就两个内燃机中的另一个内燃机而言，对所述另一个内燃机的工作参数进行检测的那些传感器中的至少一个传感器具有工作干扰。

根据本发明的一个实施方式，这特别是具有如下优点，即，就一个内燃机而言，若一个或多个传感器或发动机控制装置的部件出现故障，则该有干扰的内燃机可能在 “紧急运行”的范畴内按照父子连接方式运行。有干扰的内燃机于是将功率和转速设成与处于运行中的另一内燃机相同，其中该另一内燃机的发动机控制装置于是把全部控制指令都传递给处于“紧急运行”中的内燃机。

根据本发明的方法的一个实施方式，该方法还具有：基于相应内燃机的运行参数和/或工作参数把多发动机设备的当前的驱动负载有差别地分配到多个内燃机中的一个内燃机或多个内燃机上。

换句话说，根据本发明的一个实施方式，适应性的发动机控制装置可以与多发动机设备的通过负载控制装置实现的负载管理器进行数据交换，其中各个发动机控制装置通过逻辑器例如上级的程序给负载管理器提供用于内燃机的负载分配的建议。

根据本发明的方法的一个实施方式，该方法还具有：把被多个内燃机中的一个内燃机的发动机控制装置针对相关内燃机识别为相关内燃机的有问题的驱动负载区域空出，且把空出的带有相应驱动负载部分的驱动负载区域移位至多个内燃机中的至少一个其它的内燃机。

换句话说，若例如一个内燃机在一定的负载区域内具有问题，则该负载区域就被负载管理器予以避免，且被其它内燃机随之予以覆盖。

下面借助优选的实施方式并对照附图详细地阐述本发明。

图1为根据本发明的一个实施方式的多发动机设备的示意性的立体图；

图2为图1的多发动机设备的针对一个内燃机的部分的放大图；

图3为图1的多发动机设备的发动机控制装置的一个实施方式的示意性的方框图。

如图1至3中所示，根据本发明的一个实施方式的多发动机设备1具有多个按照驱动属于一个功能单元的这里被构造为共轨发动机的内燃机10（见图1和图2），其中每个内燃机10都有一个适应性的发动机控制装置20，该发动机控制装置具有传感器21，该传感器检测内燃机10的至少一个工作参数例如转速、功率和温度。

特别是如图2和图3中所示，每个发动机控制装置20还具有控制单元22、喷射控制单元23、本地的或者在相应内燃机10上安置的操作面板24、附加的开关柜25和远程操作面板26。

发动机控制装置20的全部组件都通过系统总线27例如CAN（Controlled Area Network-受控制的现场总线网络）和以太网连接线在电方面相互信号耦接，并与发动机控制装置20的网关模块或接口模块28信号耦接（见图3）。如由图3中的双箭头可见，系统总线27的全部连接线都是双向的连接线。

此外如由图3可见，每个发动机控制装置20的接口模块28还与在线服务模块29如设置在远处的中央计算机信号耦接。为了提高容错可靠性，还可以设置一个备用的操作面板24′。

如由图1可见，多发动机设备1还具有负载控制装置30，为了进行数据交换，该负载控制装置通过双向的信号连接线与每个发动机控制装置20耦接。

具体而言，控制单元22优选特别是承担发动机控制以及对报警和安全系统的控制。此外，接口模块28优选特别是承担网关或网节、尤其是自动的数据检测（例如测量数据检测）和配置-主管单元的功能。本地的操作面板24（或备用的操作面板24′）和远程操作面板26优选特别是承担数据显示和操作的功能，例如由操作者输入数据和控制指令的功能。在线服务模块29优选特别是支持数据诊断和维护的功能。

附加的开关柜25优选特别是实现介质控制例如冷却剂控制和多发动机设备1的泵控制。附加的开关柜25优选还具有用于报警和安全系统的和用于在线服务模块29的数据总线接口。附加的开关柜25优选还具有用于驱动控制系统、传动器、功率或负载管理器如负载控制装置30、发电机控制器、泵启动器、预热单元、喷嘴冷却单元和温度控制阀的标准化的硬件接口。

利用软件和/或硬件和/或固件对每个发动机控制装置20进行设计，使得各相关内燃机10以一定的运行参数（增压压力、燃油喷射量和时刻等）运行，并通过优化（优化算法）使得这些运行参数在相应内燃机10的运行期间与内燃机10的当前运行状况相适应。

如由图1和图3可见，内燃机10的相应发动机控制装置20通过它们的相应接口模块28和双向的以太网连接线相互信号连接，使得在这些发动机控制装置20之间针对其相应的优化确保信息交换。这些发动机控制装置20在此均利用软件和/或硬件和/或固件予以设计，使得多个内燃机10中的一个内燃机10的优化结果作为多个内燃机10中的至少一个其它的内燃机10的优化基础。

换句话说，通过在本发明的多发动机设备10中的这些内燃机10之间的信息交换，可以把一个内燃机10的“经验”传递给多发动机设备1的一个或多个其它的内燃机10，从而所述一个或多个其它的内燃机10的运行特性得到优化。

处于运行中的内燃机10的发动机控制装置20刚刚例如针对已有的燃油和运行状况如环境状况进行了优化，故该内燃机可以将其优化结果传递给多发动机设备1的一个或多个余下的处于待机中或者尚未达到首次提及的那个内燃机10的运行状态的内燃机10。

此外，利用软件和/或硬件和/或固件分别设计这些发动机控制装置20，使得多个内燃机10中的一个内燃机10的有关在驱动方面的警报触发和紧急制动的信息作为多个内燃机10中的至少一个其它的内燃机10的优化基础。

因而例如若由于特殊的运行状况（例如居高的冷却水温度或恶劣的环境状况如居高的环境温度）而使得处于运行中的内燃机10已经产生报警或制动，则该内燃机10可以将其“经验”传递给多发动机设备1的一个或多个余下的内燃机10，从而余下的相关内燃机10的相应的发动机控制装置20可能防备性地进一步下调介质温度，或者仅允许接通少量负载。

此外，利用软件和/或硬件和/或固件分别设计这些发动机控制装置20，使得与每次相关内燃机10同时地控制多个内燃机10中的至少一个其它的内燃机10，如果对所述其它的内燃机10的工作参数进行检测的那些传感器21中的至少一个传感器21具有工作干扰。

因而，就一个内燃机10而言，若一个或多个传感器21或发动机控制装置20的部件出现故障，则该有干扰的内燃机10例如可以在 “紧急运行”的范畴内按照父子连接方式（Vater-Sohn-Verbund）运行。有干扰的内燃机10于是将功率和转速设成与处于运行中的另一内燃机10相同，该另一内燃机10的发动机控制装置20于是把全部控制指令都传递给处于“紧急运行”中的内燃机10。

负载控制装置30利用软件和/或硬件和/或固件被予以设计，使得多发动机设备1的当前驱动负载基于相应内燃机10的运行参数和/或工作参数有差别地分配到多个内燃机10中的一个内燃机10或多个内燃机10上，其中负载控制装置把被多个内燃机10中的一个内燃机10的发动机控制装置20针对相关内燃机10识别为相关内燃机10的有问题的驱动负载区域空出，且把空出的带有相应驱动负载部分的驱动负载区域移位至多个内燃机10中的至少一个其它的内燃机10。

换句话说，适应性的发动机控制装置20与多发动机设备1的通过负载控制装置30实现的负载管理器耦接，其中各个发动机控制装置20通过逻辑器例如上级的程序给负载管理器提供用于内燃机10的负载分配的建议。于是，例如若一个内燃机10在一定的负载区域内具有问题，则该负载区域就被负载管理器予以避免，且被其它内燃机10随之予以覆盖。

下面介绍用于使得本发明的多发动机设备1工作的方法的实施方式。

就本发明的用于使得多发动机设备1工作的方法而言，通过优化至少使得多个内燃机10中的一个内燃机10的运行用的运行参数与该内燃机10的当前运行状况相适应，并基于对该内燃机10优化的优化结果对多个内燃机10中的至少一个其它的内燃机10的运行用的运行参数进行优化。

此外，就本发明的方法而言，可以基于多个内燃机10中的一个内燃机10的有关在驱动方面的报警触发和紧急制动的信息，对多个内燃机10中的至少一个其它的内燃机10的运行用的运行参数进行优化。

另外，就本发明的方法而言，可以借助两个内燃机10、10之一的发动机控制装置20对多个内燃机10中的至少两个内燃机10、10同时进行控制，如果就两个内燃机10、10中的另一个内燃机而言，对所述另一个内燃机10的工作参数进行检测的那些传感器21中的至少一个传感器21具有工作干扰。

此外，就本发明的方法而言，可以基于相应内燃机10的运行参数和/或工作参数把多发动机设备1的当前的驱动负载有差别地分配到多个内燃机10中的一个内燃机10或多个内燃机10上。

最后，就本发明的方法而言，可以把被多个内燃机10中的一个内燃机10的发动机控制装置20针对相关内燃机10识别为相关内燃机10的有问题的驱动负载区域空出，且把空出的带有相应驱动负载部分的驱动负载区域移位至多个内燃机10中的至少一个其它的内燃机10。

附图标记清单

1 多发动机设备

10 内燃机

20 发动机控制装置

21 传感器

22 控制单元

23 喷射控制单元

24 本地的操作面板

24′备用的操作面板

25 附加的开关柜

26 远程操作面板

27 系统总线

28 接口模块

29 在线服务模块

30 负载控制装置

Claims

1. 一种多发动机设备（1），带有多个按照驱动属于一个功能单元的内燃机（10），其中每个内燃机（10）都有一个适应性的发动机控制装置（20），该发动机控制装置具有对内燃机（10）的至少一个工作参数进行检测的传感器（21），

其中每个发动机控制装置（20）经过设计，使得各相关内燃机（10）以一定的运行参数运行，并通过优化使得所述运行参数在相应内燃机（10）的运行期间与该内燃机（10）的当前运行状况相适应，

其中所述内燃机（10）的相应的发动机控制装置（2）相互信号连接，使得在所述发动机控制装置（20）之间针对其相应的优化确保信息交换，且所述发动机控制装置分别经过设计，使得多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）的优化结果作为多个内燃机（10）中的至少一个其它的内燃机（10）的优化基础。

2. 如权利要求1所述的多发动机设备（1），其中分别设计所述内燃机（10）的相应的发动机控制装置（20），使得多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）的有关在驱动方面的警报触发和紧急制动的信息作为多个内燃机（10）中的至少一个其它的内燃机（10）的优化基础。

3. 如权利要求1或2所述的多发动机设备（1），其中分别设计所述内燃机（10）的相应的发动机控制装置（20），使得与每次相关内燃机（10）同时地控制多个内燃机（10）中的至少一个其它的内燃机（10），如果对所述其它的内燃机（10）的工作参数进行检测的那些传感器（21）中的至少一个传感器（21）具有工作干扰。

4. 如权利要求1至3中任一项所述的多发动机设备（1），还具有负载控制装置（30），其中所述发动机控制装置（20）分别双向地与该负载控制装置（30）信号连接，其中该负载控制装置（30）经过设计，使得多发动机设备（1）的当前驱动负载基于相应内燃机（10）的运行参数和/或工作参数有差别地分配到多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）或多个内燃机（10）上。

5. 如权利要求4所述的多发动机设备（1），其中负载控制装置（30）经过设计，使得被多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）的发动机控制装置（20）针对相关内燃机（10）识别为相关内燃机（10）的有问题的驱动负载区域空出，且空出的带有相应驱动负载部分的驱动负载区域移位至多个内燃机（10）中的至少一个其它的内燃机（10）。

6. 如权利要求1至5中任一项所述的多发动机设备（1），其中相应的发动机控制装置（20）分别双向地相互信号连接。

7. 如权利要求1至6中任一项所述的多发动机设备（1），其中相应的发动机控制装置（20）分别通过以太网连接线相互信号连接。

8. 一种用于使得根据权利要求1至7中任一项的多发动机设备（1）工作的方法，具有：

通过优化使得多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）的运行用的运行参数与该内燃机（10）的当前运行状况相适应；和

基于对该内燃机（10）优化的优化结果对多个内燃机（10）中的至少一个其它的内燃机（10）的运行用的运行参数进行优化。

9. 如权利要求8所述的方法，还具有：基于多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）的有关在驱动方面的报警触发和紧急制动的信息，对多个内燃机（10）中的至少一个其它的内燃机（10）的运行用的运行参数进行优化。

10. 如权利要求8或9所述的方法，还具有：借助两个内燃机（10、10）之一的发动机控制装置（20）对多个内燃机（10）中的至少两个内燃机（10、10）同时进行控制，如果就两个内燃机（10、10）中的另一个内燃机而言，对所述另一个内燃机（10）的工作参数进行检测的那些传感器（21）中的至少一个传感器（21）具有工作干扰。

11. 如权利要求9至10中任一项所述的方法，还具有：基于相应内燃机（10）的运行参数和/或工作参数把多发动机设备（1）的当前的驱动负载有差别地分配到多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）或多个内燃机（10）上。

12. 如权利要求11所述的方法，还具有：把被多个内燃机（10）中的一个内燃机（10）的发动机控制装置（20）针对相关内燃机（10）识别为相关内燃机（10）的有问题的驱动负载区域空出，且把空出的带有相应驱动负载部分的驱动负载区域移位至多个内燃机（10）中的至少一个其它的内燃机（10）。