[发明专利]用于优化内燃机的燃烧过程的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种优化在海上操作的船的内燃机的燃烧过程的方法，包括如下步骤：在快速调节回路中控制与在内燃机的气缸中燃烧过程相关的操作活动的执行、捕获与内燃机的燃烧过程相关的缓慢调节回路值、以及计算在快速调节回路中使用的燃烧控制参数。

背景技术

传统地，已经由船舶工程师作为周期性任务手动地执行船的内燃机的性能优化，这种周期性任务需要预留几个小时来调整内燃机，以使内容及在推荐的负载极限内安全地运行，并且每个气缸的燃烧压力被平衡。据了解，例如，平均最高燃烧压力(P_max)的甚至相对小的降低都会导致相当大的特定燃油消耗，即，产生每千瓦时的电能消耗更多的燃料。由于当运行条件由于例如根据燃料舱质量而改变的磨损和燃油性能而随着时间的推移改变时，复杂系统的手动优化过程不可避免地会留下用于进一步性能优化的余地，，因此为了最好性能的发动机的连续性能优化已经自动地执行，从而甚至进一步提高性能和限制对操作人员的需要。

在图1中说明的发动机的这种已知自动优化基于借助于缓慢调节回路中的燃烧测量单元对发动机的气缸中的燃烧压力的连续测量。在发动机的运行过程中测量的燃烧压力被用来计算在快速调节回路中使用的燃烧控制参数，其中发动机控制单元基于计算的燃烧控制参数调节诸如燃料喷射和阀门定时之类的操作活动的定时。确保内燃机以所需的最大压力运行的缓慢调节回路通常被周期性地激活。然而，一旦实施，则发动机性能的自动优化是相对静态的设置，难以考虑到经验人员的知识、来自相同制造的几个发动机的优化经验、和发动机在特定操作状况下的操作，如在不同气候状况中航行和使用具有不同特性的燃料。除了降低油耗和排放燃烧气体的明显好处之外，被调节和平衡的发动机潜在地带来维护成本的大量节省，并且减少发动机损坏的风险。

US 2005/0188745公开一种用于监测和控制通过互联网连接到中央服务器的连接到电网的发电机的系统。通过分析废气样品，以及通过收集有关发电机的运行状况的信息，如每分钟的转速、发动机温度、发动机油压等，监测发电机的燃烧过程。由此能够报告排放等级给当局，根据实际电力消耗和发电机的地理位置优化单个发电机的发电量。

JP 2004110843公开一种方法和系统，其中与船的发动机的零件有关的数据与船的位置的地理信息一起被加载到船上计算机。数据通过卫星通信到陆基中央服务器，用于控制和规划发动机的服务和维护。类似的解决方案从JP 2002-221076获悉，JP 2002-221076同样涉及在陆基计算机中收集数据，用于规划服务和维护的目的。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供用于进一步优化在海上操作的内燃机的燃烧过程的方法和系统。

鉴于此，根据本发明的第一方面的方法，其特征在于，将在海上操作的船的多个独立操作的内燃机的被捕获的值通信到远程控制站，和基于多个独立操作的内燃机的被捕获的值计算在快速调节回路中使用的控制参数。

由于用在发动机的快速调节回路中的燃烧控制参数的计算基于与多个独立操作的发动机的燃烧过程相关的值，这提供发动机的燃烧过程的更好的优化，即用于发动机的燃烧过程的优化的燃烧控制参数的计算还可以基于来自从多个发动机的操作和优化的经验，并且将因此导致更加优化的燃烧过程。在快速调节回路上使用的燃烧控制参数的计算基于几个发动机的操作是有利的，因为执行的优化可以被看作非线性多变量系统，最佳操作不能通过最优控制参数的简单计算确定用于该非线性多变量系统，因为几个参数可能被调节并且他们的相关性不暴露。当捕获的值收集在远程控制站时，发动机设计师可以通过使用捕获的值，涉及发动机的优化。这可以通过认识到如下事实来实现：发动机的控制分成在快速调节回路中的时间关键事项的本地控制操作，和分成发动机的非时间关键控制和调节，其部分地在远程控制站上进行，形成缓慢调节回路的部分。除了接受与在多个独立操作的发动机中的燃烧过程相关的捕获的值，即在为每个发动机独立地选择诸如发动机负荷、发动机转速等的发动机的操作的这个意义上独立操作地操作发动机，远程控制站可以形成一个以上的船的通信捕获的值到缓慢调节回路的部分。而且，船可以更容易和通过较少培训人员来操作。