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CN107420188A - 用于运行两冲程发动机系统的方法 - Google Patents

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CN107420188A CN201710366576.3A CN201710366576A CN107420188A CN 107420188 A CN107420188 A CN 107420188A CN 201710366576 A CN201710366576 A CN 201710366576A CN 107420188 A CN107420188 A CN 107420188A
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Abstract

本发明涉及一种用于产生两冲程发动机系统的方法，所述两冲程发动机系统具有发动机数据、被进给有扫气并且产生排气的两冲程内燃机和用于净化所述排气的气体净化装置，所述方法包括如下步骤：测量气体净化装置的入口上游的第一温度；提供目标温度；将第一温度与目标温度进行比较以提供温度差；和基于所述温度差调节气缸旁通阀来打开或关闭，以使得更多或更少的扫气进入到涡轮增压器的涡轮上游的排气中，以抑制温度振荡。

Description

用于运行两冲程发动机系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于产生两冲程发动机系统的方法，该两冲程发动机系统具有发动机数据、进给有扫气并且产生排气的两冲程内燃机和用于净化所述排气的气体净化装置。
背景技术
在例如从JP 2014-196745中已知的已有技术中的两冲程内燃机系统中，调节温度以保证温度不降低到对于气体净化系统正常工作太低的水平，以优化在发动机中的内部燃烧或驱动压缩机以充分将扫气输送到发动机。在这种大型两冲程内燃机系统中的温度会振荡，调节温度变化的一种方式是通过致动鼓风机。但为了在所有载荷下工作，鼓风机的性能必须很高，这需要高容量的电动马达。这种鼓风机因此很贵并且占据大量的空间，显著地增大了内燃机系统的整体体积，由此降低了船舶上用于装载其它物品(例如集装箱)的可用空间。
发明内容
本发明的一个目的是全部或部分地克服现有技术的上述不利之处和缺点。更具体地，本发明的一个目的是提供一种用于运行两冲程内燃机系统的改进的方法，所述方法能够在不使用大的鼓风机的情况下调节温度。
将从下面的描述中变得显而易见的上述目的以及许多其它目的、优点和特征将通过根据本发明的解决方案实现，所述解决方案涉及用于产生两冲程发动系统的方法，所述两冲程发动系统具有发动机数据、被进给扫气且产生排气的两冲程内燃机和用于净化排气的气体净化装置，所述方法包括如下步骤：
–测量气体净化装置的入口上游的第一温度，
–提供目标温度，
–将所述第一温度和所述目标温度进行比较以提供温度差，和
–基于所述温度差来调节气缸旁通阀打开或关闭，以使得更多或更少的扫气进入到涡轮增压器的涡轮上游的排气中以抑制温度振荡，使得第一温度和目标温度可以靠拢。
在一个实施例中，当第一温度高于目标温度时，气缸旁通阀可以关闭或至少节流。
在另一个实施例中，当第一温度低于目标温度时，气缸旁通阀可以打开或者更大程度地打开。
另外，可以仅在气体净化装置的上游测量第一温度。
因此，可以仅在气体净化装置的上游布置温度传感器。
另外，气体净化装置可以布置在涡轮增压器的上游。
在一个实施例中，温度传感器可以布置在热交换器的上游。
所述目标温度可以在气体净化装置的下游测量。
在另一实施例中，如果第一温度和目标温度之间的温度差增大，则可以调节气缸旁通阀以提供更大的流量。
如果第一温度和目标温度之间的温度差减小，可以进一步调节如上所述的气缸旁通阀以提供更小的流量。
在一个实施例中，目标温度可通过修改来自两冲程发动机系统的发动机数据的第一温度来获得。
另外，目标温度可以通过在一阶滤波器中借助源自两冲程发动机系统的发动机数据的时间常量对第一温度进行滤波而获得。
在另一实施例中，提供目标温度的步骤可以通过测量气体净化装置下游的第二温度来执行。
另外，气缸旁通阀可以被连续地调节。
同样，第一温度可以被连续地测量。
另外，第二温度可以被连续地测量。
此外，当气缸旁通阀使得部分扫气进入涡轮上游的排气中时，排气的温度可升高。
另外，当气缸旁通阀阻止部分扫气绕过两冲程内燃机的气缸时，排气的温度可降低。
所述两冲程发动机系统可以是大型两冲程柴油发动机。
另外，调节气缸旁通阀的步骤可以基于在气体净化装置的入口处的排气的预定最小温度。执行这点以保证在气体净化装置中的一定的最小温度。
附图说明
本发明及其很多优点将在下面参照示意性附图来更详细地描述，所述附图用于示意性地示出一些非限制性的实施例的目的，图中：
图1示出了两冲程发动机系统的框图，
图2示出了另一两冲程发动机系统的框图，
图3示出了气缸旁通阀的位置和气体净化装置入口处温度的曲线图，
图4示出了气体净化装置入口处温度和目标温度的曲线图，和
图5示出了气体净化装置入口处的温度和目标温度的另一曲线图。
所有视图是高度示意性的并且不必然成比例的，并且它们仅仅示出为了阐释本发明所必需的那些部分，其它部分被省略或仅仅被提及。
具体实施方式
图1示出了一种具有两冲程内燃机2的两冲程发动机系统1，所述两冲程内燃机2具有被进给有来自扫气接收器10的扫气的气缸9。两冲程内燃机2产生排气，所述排气在排气接收器11中接收。排气在排气路径12中流动并且在气体净化装置3中被净化。在气体净化装置3的下游，排气驱动涡轮6，所述涡轮6驱动涡轮增压器8的压缩机7。两冲程发动机系统1还包括布置在压缩机7下游的冷却器14，以用于冷却扫气。两冲程发动机1还包括气缸旁通阀(CBV)5，所述气缸旁通阀允许扫气路径16中的扫气进入位于涡轮6的上游且位于气体净化装置3的下游的排气路径12中的排气。两冲程发动机系统1具有用于测量气体净化装置3的入口18上游的第一温度的温度传感器17。温度传感器17通过信号线19传递信号到测量第一温度的控制单元20。控制单元20借由第二信号线21来控制气缸旁通阀5的致动来更大或更小地打开，即允许扫气路径16中的更多或更少的扫气进入排气路径12中的排气中，或关闭。
测试已经显示出当一些大型两冲程内燃机2运行时，两冲程发动机系统1中的温度以非常类似于正弦曲线的可识别模式振荡，并且对于一个发动机系统，在正弦曲线中从峰值到峰值的时间似乎振荡非常恒定。时间常数c是从发动机系统1到发动机系统1变化的时间周期c，但是对于一个发动机系统1，时间常数c在特定载荷时是基本恒定的。对于具有设有大型催化反应器15的非常大的净化装置3的大型两冲程发动机1的情况尤其如此。在图3中，当气缸旁通阀(CBV)5关闭时，在气体净化装置3的入口18处在第一时段测量第一温度，并且出现具有时间常数c的正弦曲线。测试已经显示出当气缸旁通阀5打开时，第一温度不像当气缸旁通阀5关闭时变化得那么多。但是，通过打开气缸旁通阀5，两冲程发动机系统1不能以希望的效率运行，因此，优选的是气缸旁通阀5打开至可能的最小程度。
因此，为了抑制两冲程发动机系统1中的温度振荡，测量气体净化装置3的入口18上游的第一温度，并且设置目标温度。随后，将第一温度与目标温度比较，提供温度差，基于所述温度差，调节气缸旁通阀5打开或关闭来使更多或更少的扫气进入到涡轮增压器8的涡轮6上游的排气中以抑制温度振荡，如在图3中示出的，因此，第一温度和目标温度靠拢，并且温度振荡几乎不存在。当第一温度低于目标温度时，气缸旁通阀5打开，并且当第一温度高于目标温度时，气缸旁通阀5再次关闭，如在图4中示出的。在图4的第一时段，不调节气缸旁通阀5并且该气缸旁通阀关闭，因此在气体净化装置3的入口18处的第一温度以正弦曲线形状振荡。
如在图3中看到的，气缸旁通阀(CBV)5在第二时段开始时打开得更多，并且然后气缸旁通阀5略微地节流到排气路径12的扫气流，其中，气缸旁通阀5更少地打开并且最后完全关闭。因此，调节气缸旁通阀5以在当第一温度和目标温度之间的温度差增加时提供更大的流量，并且在第一温度和目标温度之间的温度差降低时提供更小的流量。以这种方式，通过基于连续地测量的第一温度来打开、更大地打开、节流或关闭气缸9的旁路，来连续地调节气缸旁通阀5。
在图4中，通过修改来自两冲程内燃机2的发动机数据的第一温度来由第一温度获得目标温度。在两冲程发动机系统1投入使用之前，测试两冲程发动机1以提供发动机数据，分析所述发动机数据以确定时间常数c。随后，通过借助对于两冲程发动机系统1特定的时间常数c在一阶滤波器中对第一温度进行滤波来获得目标温度。随着第一温度的振荡一定程度被抑制，所述温差降低，并且气缸旁通阀5的开度减小。如可以看到的，当目标温度高于第一温度时，气缸旁通阀5打开。当气缸旁通阀5打开时，更多的扫气绕开气缸9，并且因此在所产生的排气中的温度升高。因此，仅关闭的气缸旁通阀5可以通过打开而调节温度升高，并且打开的气缸旁通阀5可以仅通过关闭来调节温度降低或者气缸旁通阀5可以打开得更大。因此，当第一温度为最高的并且需要降低时，气缸旁通阀5关闭，导致更多的扫气进给到两冲程内燃机2，冷却所产生的排气并且因此降低气体净化装置3的入口18处的第一温度。因此，当气缸旁通阀5阻止部分扫气绕过两冲程内燃机2的气缸9时，排气的温度降低。只要目标温度高于第一温度，打开的气缸旁通阀5是有用的，但是在第一温度高于目标温度的打开时段中，气缸旁通阀5在抑制温度振荡中没有作用并且因此关闭以优化两冲程内燃机2的功能。因此，通过在特定的时间段打开气缸旁通阀5，抑制了温度变化，导致了发动机系统1的更高效运行和因此的发动机系统1中的所有构件的更长的寿命。
在图5中，通过如在图2的发动机系统1中示出的第二温度传感器22来测量气体净化装置3下游、例如气体净化装置3的出口24处的第二温度来获得目标温度。在图5中示出的第一时段，气缸旁通阀5出于说明目的而关闭，以用于显示第一温度和目标温度的正弦振荡。在随后的时段，气缸旁通阀5打开以使得部分的扫气进入到涡轮6上游的排气中，与在温度的正弦曲线的凹陷部分期间气缸旁通阀5关闭的情况相比，第一温度显著地升高，即，使正弦曲线平坦。但是，作为气体净化装置3的出口24处的温度的目标温度不像第一温度那么快地受到气缸旁通阀5的打开的影响。只要目标温度高于第一温度，即，在出口24中的温度高于气体净化装置3的入口18中的温度时，气缸旁通阀5持续打开，并且当目标温度降低时，温度差降低，导致气缸旁通阀5节流。
气缸旁通阀5可以通过来自其它传感器的其它输入调节。因此，气缸旁通阀5可以还基于气体净化装置3的入口18处的排气的预定最小温度调节，以保证在气体净化装置3中的特定最小温度。与仅仅基于第一温度和目标温度的温度差相比，如果气体净化装置3的入口18的温度与预定的温度相比太低，气缸旁通阀5因此可被略微地节流，从而升高进入气体净化装置3的排气的温度。抑制振荡因此会耗费稍多的时间，但是随着时间进展抑制将会发生并且第一温度和目标温度将会靠拢。
如果第一温度低于先前测量的第一温度且如果第一温度低于目标温度，可以调节气缸旁通阀5以提供更高流量的扫气进入到排气中。因此，可以基于实际测量的第一温度和第一温度的历史数据两者来调节控制单元20，以允许控制单元20估计气缸旁通阀5将何种程度地打开、节流、关闭。以同样的方式，如果第一温度高于先前测量的第一温度，可以调节气缸旁通阀5以提供更低流量的扫气进入到排气中。目标温度的确定，即通过借助对于两冲程发动机系统1特定的时间常数c在一阶滤波器中对第一温度进行滤波来获得目标温度，也基于历史数据。
尽管以上结合本发明的优选实施例对于本发明进行了描述，对于本领域内的普通技术人员显而易见的是可以想到若干修改而不背离以下权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (10)

1.一种用于产生两冲程发动机系统(1)的方法，所述两冲程发动机系统具有发动机数据、被进给有扫气并且产生排气的两冲程内燃机(2)和用于净化所述排气的气体净化装置(3)，所述方法包括如下步骤：
-测量气体净化装置(3)的入口(18)上游的第一温度，
-提供目标温度，
-将第一温度与目标温度进行比较以提供温度差，和
-基于所述温度差调节气缸旁通阀(5)来打开或关闭，以使得更多或更少的扫气进入到涡轮增压器(8)的涡轮(6)上游的排气中，以抑制温度振荡，
其特征在于，所述目标温度通过在一阶滤波器中借助源自两冲程发动机系统(1)的发动机数据的时间常量(c)来对所述第一温度进行滤波而获得，或者所述目标温度通过测量所述气体净化装置(3)下游的第二温度来执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述第一温度高于所述目标温度时，所述气缸旁通阀(5)关闭。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当所述第一温度低于所述目标温度时，所述气缸旁通阀(5)打开。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述目标温度通过修改来自两冲程发动机系统(1)的发动机数据的所述第一温度而获得。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述气缸旁通阀(5)被连续调节。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述气缸旁通阀(5)使部分扫气进入到所述涡轮(6)上游的排气中时，排气的温度升高。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，当所述气缸旁通阀(5)阻止部分扫气绕过两冲程内燃机(2)的气缸(9)时，排气的温度降低。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，调节气缸旁通阀(5)的步骤还基于所述气体净化装置(3)的入口(18)处排气的预定最小温度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一温度仅在所述气体净化装置的上游测量。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过在一阶滤波器中借助两冲程发动机系统(1)的时间常量(c)对所述第一温度进行滤波来确定所述目标温度是基于历史数据。
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