[发明专利]优化二冲程涡轮增压低速柴油发动机的燃耗的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求前序部分的用于优化具有多个气缸的低速柴油发动机的燃料消耗的方法和系统。该发动机优选地是二冲程涡轮增压柴油发动机。

背景技术

二冲程涡轮增压低速柴油发动机是主要用在航海应用和因此被本领域所熟知。

重要的是发动机在其优化状况下运行以降低燃料消耗。然而，因为重燃油被用作主要燃料(除了在双燃料发动机中使用的燃气外)并且其组分可以相当地变化，不能够在不首先确定运行期间的燃料消耗的情况下在其最优状况下操作发动机。此外，燃料消耗会被像空气温度、湿度、压力等的其它环境因素影响。

由于测量燃料消耗通常花费时间并且可能不足够精确，因为其被确定为在时间段上的均值，并且不是所有参数都可以在这个时间段内保持恒定，需要如上所引用的方法和系统来解决背景技术中的问题，并且具体地可以允许在不首先直接确定运行期间的燃料消耗的情况下优化燃料消耗。

发明内容

这个问题通过根据独立权利要求特征部分的方法和系统来解决。

已经发现对于在恒定发动机负载下的固定点火压力的热动力最优状况与一个或多个排气参数的最小值相关。

这具体地不依赖于所使用的燃料的组分。具体地，在排气的碳氧化物含量和燃料消耗之间存在相关。

在发动机的运行期间并且当执行所述方法时，至少一个排气含量参数被测量。所测量的参数可以是以下中的一个：一氧化碳(CO)和/或二氧化碳(CO₂)和/或分子氧(O₂)和/或碳氢化合物(HC)和/或总碳氢化合物(THC)和/或氮氧化物(NO_X)和/或硫氧化物(SO_X)。

至少一个排气含量参数的测量优选地被连续执行，其中参数被连续地监测。另选地，所述参数可以以限定的间隔被收集。

根据本发明的用于优化具有多个气缸的二冲程涡轮增压低速柴油发动机的燃料消耗的方法还包括如下步骤：

可选地，比较步骤a)被执行，其中，所测量的参数接着与基准值进行比较。

优选地，该基准值是特性曲线的值。

该基准值优选地对于不同压缩压力，将所述燃料消耗，优选地制动燃料消耗率(BSFC，以G/kWh为单位表示)，和排气含量参数(以ppm为单位表示)设定为相关联。

压缩压力被限定为在无燃料燃烧的情况下在压缩冲程末尾在气缸内的压力。

压缩压力优选地针对每个气缸由压力传感器确定。具体地，压缩压力使用对在上止点(TDC)之前以及在排气阀关闭之后例如在290°CA和345°CA确定的两个压力值进行的外插得到。

接着确定与基准值的最优值的偏差D。

该最优值优选地是燃料消耗的最小值，更优选地，为BSFC的最小值。

该偏差可以是定性的偏差，即，仅确定基准值和/或所测量的参数是高于还是低于最优值；或者是定量的偏差，即，偏差的大小也被确定。

改变步骤b)(接着)被执行，其中，改变压缩压力。

接着，执行确定步骤c)，其中，确定在改变步骤b)之前以及之后的排气含量参数之间的差ΔEP。在可选地执行比较步骤a)的情况下，在改变步骤b)之前以及之后的所确定的偏差D之间确定差ΔEP。

接着，执行重新触发步骤d)，其中，依赖于在确定步骤c)中确定的差ΔEP，重新触发改变步骤b)。

该方法因此至少被循环直到最优值为止，具体地，实现排气含量参数的最小值。

具体地，如果在改变步骤b)之后，所测量的参数或所确定的偏差D比改变步骤b)之前低，执行在前一循环中的同样的改变步骤b)，也就是说即，如果压缩压力在第一改变步骤b)中增加了，则压缩压力在第二改变步骤b)中被再次增加。相反，如果在改变步骤b)之后，所测量的参数或所确定的偏差D比改变步骤b)之前高，则执行与在前一循环中相反的改变步骤b)，也就是说即，如果压缩压力在第一改变步骤b)中增加了，则压缩压力在第二改变步骤b)中被降低。

比较步骤a)被优选地重复地执行，也就是说比较步骤以确定的间隔被行。优选地，比较步骤a)被连续地执行。在这样的情况下，改变步骤b)仅如果在比较步骤a)中确定的偏差D大于预设的阈值ΔX才被执行。

阈值ΔX在发动机的整个运行时间内可以是固定值，或者依赖于在发动机运行期间收集的结果而可以改变，例如，由操作员改变，或者在自学习环境的情况下由控制系统或控制单元改变。