[发明专利]用于平衡柴油机气缸的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种平衡柴油机气缸的方法。本发明还涉及一种用于平衡柴油机气缸的系统。

背景技术

在活塞发动机中，发动机的不同气缸之间在动力生成方面存在差异。该差异例如是由于喷射系统的零件磨损而导致在它们的使用期限中它们的运转中的变化。气缸输出上的差异会对发动机运转产生负面影响，例如，增加了曲柄及其他零件上的负荷，并且发动机的振动也会增大。因此，试图在气缸之间保持平衡，即，在气缸之间尽可能地使燃烧过程相似。与气缸之间的输出差异有关的问题较常见地出现在具有共用压力供应系统的柴油机中，在这种柴油机中使用重油作为燃料。

发明内容

本发明的目的是提供一种平衡柴油机中的气缸负荷的改进的解决方案。

本发明的目的主要如在所附权利要求1和11中公开的那样实现。在本发明中，限定了各个气缸中的燃烧过程的起始时刻，并且将所述燃烧过程的限定的起始时刻与特定的设定值进行比较。如果所述燃烧过程的限定的起始时刻与所述设定值不同，则改变燃料喷射的起始时刻。另外，测量各个气缸的排气温度，并且基于所述排气温度来改变将燃料喷射到所述气缸中的持续时间以均衡由所述气缸产生的输出。

该本发明取得了可观的优势。通过单独地调节燃烧过程的起始时刻和将燃料喷射到各个气缸中的持续时间，将会平衡气缸之间的输出差异。气缸之间由于喷射系统的零件磨损而造成的输出差异可以得到补偿，因而气缸的运转在零件的整个使用期限内保持最理想状态。另外，由于不同类型燃料或同一种燃料的质量变化而引起的负荷变化可以得到补偿，因此这些负荷变化对发动机运转具有尽可能小的影响。该系统也可以应用于对燃料喷射系统的例如喷射器等零件的保养。该系统的控制单元可以被设置成监测零部件的设定值的变化，由此，如果该设定值超过了表示需要替换该零部件的极限值，则该控制单元通知关于更换该零部件的需要。此外，由于不必为各个共用压力供应系统提供单独的喷射器调整值，因此在该喷射系统中可以使用价格比较低廉的喷射器。

具体实施方式

下面将参照附图以示例的方式来更详细地解释本发明，附图示意性地例示了根据本发明的一个系统。

附图描绘了根据本发明的用于平衡柴油机气缸3的系统1的示例。该系统1被设置成与活塞式发动机2相结合。发动机2是大型柴油机，其例如用作船舶或发电厂中的主发动机和副发动机。该发动机2具有用于将燃料供应到气缸3中的共用压力供应系统4。例如，重油被用作发动机2中的燃料。以电的方式控制喷射系统4。

该发动机包括若干个气缸3，其中每一个气缸都具有用于将燃料喷射到气缸的燃烧室中的喷射器5。该供应系统包括用于加压燃料的共轨9。喷射器5连接到共轨9。燃料供应系统4包括燃料源6(例如，燃料箱)和用于将燃料从燃料源6馈送到共轨9中的低压泵11和高压泵12。每个喷射器5都通过燃料通道10与共轨9流动连通。

在发动机2运行时，燃料被低压泵11沿着供给通道13从燃料箱6泵送到高压泵12，并且接着由高压泵12经由供给通道13泵送到共轨9中。燃料被从共轨9引导到喷射器5。在期望的时刻，燃料被喷射器5喷射到气缸3中。

发动机包括系统1，通过系统1来平衡气缸3，即，在气缸3之间将燃烧过程保持得尽可能地相似。系统1包括控制从喷射器5到气缸3的燃料喷射的控制单元14。控制单元14限定了将燃料喷射到各个气缸中的起始时刻。控制单元14调整燃料喷射的起始时刻。此外，控制单元14控制燃料喷射的持续时间。

控制单元14限定燃烧过程的起始时刻，即，各个气缸3中与燃烧开始所对应的曲柄角度。基于对气缸压力的位置测量(与气缸压力相对应的曲柄角度指示燃烧过程的开始)或基于对曲柄的扭转振动的测量，可以限定燃烧过程的起始时刻。在这两种方法中，旋转角度可以由适用于此目的的角度传感器16来测量。角度传感器16的测量数据被传送到控制单元14。

在基于对气缸压力的位置测量的方法中，各个气缸3中的气缸压力由适用的测量装置15来测量，测量装置15例如是压力传感器、敲缸传感器(加速度传感器)或应变计，其与气缸3相结合地设置。还可以利用电离测量来测量气缸压力。对气缸压力和对曲柄旋转角度的测量数据被传输到控制单元14。控制单元14基于对气缸压力和曲柄旋转角度的测量数据来限定各个气缸3中的燃烧过程的起始时刻。一旦测量出的气缸压力达到表明气缸3中的燃烧过程已经开始的数值，则将限定对应的曲柄角度。燃烧过程的开始由例如在气缸压力增加曲线中发生的角度系数的变化来表示。燃烧过程的起始时刻也可以通过测量最大的气缸压力来限定。