[发明专利]具有组合燃料油和燃料气体操作模式的内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机，例如二冲程十字头式柴油机或四冲程柴油机，所述内燃机包括具有燃烧室的缸以及提供具有要在缸的燃烧室中燃烧的燃料油和燃料气体的燃料油控制系统和燃料气体控制系统的燃料油供应系统和燃料气体供应系统，并且内燃机包括燃料油操作模式和组合燃料油和燃料气体操作模式，在所述燃料油操作模式中，通过燃料油控制系统进行提供到缸的燃烧室中的燃料的发动机调节。

背景技术

对降低由于内燃机的操作产生的二氧化碳、氧化氮和硫的排放越来越关注，并因此已经研究传统燃料油的代用燃料替换形式。诸如MAN Diesel12K80MC-GI-S的大型二冲程柴油机的操作已经显示出通过燃料气体作为一次燃料(primary fuel)的操作与传统燃料油相比在排放物方面是安全的、可靠的且环境方面是理想的。至于用于海事市场的大型二冲程柴油机，具有燃料油及燃料气体供应系统的双燃料发动机变得越来越受到关注，尤其是对于液化天然气运输船(LNG运输船)，其中来自储气罐的蒸发气体在必须被操纵的运输期间被视为自然损耗。

由JP2009133256已知一种用于控制双燃料内燃机以用于防止形成黑烟的方法，即，用于在燃料气体的热值低时在发动机的操作期间减少排放物的方法，其中燃料油和燃料气体的混合物在预先限定的操作状态下同时被调节并喷射到燃烧室中。

WO2009/046713公开了一种内燃机，其中至具有燃烧传感器的内燃机的缸的燃料供应装置包括使具有不同燃料油特性的不同燃料油的混合物的使用最优化的混合单元。

在内燃机进入使用之前，内燃机不仅对于典型的用于其随后使用的所有负载条件被测试，而且还在所有的燃料供应混合下被测试。进行测试以确保发动机的结构温度完善性，从而排放水平在要求的限度范围之内且燃料消耗符合需要。在仅使用燃料油的传统船用发动机中，这暗示对沿着螺旋桨曲线的代表组的负载进行测试。在使用燃料油和燃料气体的双燃料发动机中，需要对沿着螺旋桨曲线的代表组的负载进行测试，该测试还涵盖代表组的燃料油和燃料气体的可能混合。在此，测试矩阵的维度从一维增加到二维。

发明内容

基于此，本发明的一个目的是提供一种内燃机，所述内燃机利用燃料油和燃料气体燃烧的优点并在发动机进入运转之前降低所需发动机测试的范围。

为了该目的，根据本发明的内燃机的特征在于在组合燃料油和燃料气体操作模式下，提供到缸的燃烧室中的燃料的发动机调节在燃料油控制系统与燃料气体控制系统之间及时地自动交替，使得缸的燃烧室中的燃烧在连续时间间隔中基于燃料油或燃料气体。

通过在组合燃料油和燃料气体操作模式下使提供到缸的燃烧室中的燃料的发动机调节在燃料气体控制系统与燃料油控制系统之间交替，获得两种燃料的连续使用。这从使用者观点来看是理想的，这是因为在组合燃料油和燃料气体操作模式下提供到缸的燃烧室中的燃料气体可以使用来自LNG运输船的蒸发气体。此外，这确保燃料气体供应系统的稳定运行，所述燃料气体供应系统可能需要蒸发气体的至少一部分的恒定释放以保持系统压力稳定。从测试的观点来看，仅需要对仅依赖于燃料油的发动机的操作和仅依赖于燃料气体的发动机的操作执行发动机的测试。其中提供到缸的燃烧室中的燃料的发动机调节通过燃料油控制系统或燃料气体控制系统进行的组合燃料油和燃料气体操作模式的时间间隔明显短于发动机的操作周期并同样短于发动机在燃料油操作模式下运转的操作周期。可以以在秒和分钟的范围内的时间间隔获得燃料气体的期望连续使用，而燃料操作模式下的操作周期通常在天的范围内。

发动机的这种操作有助于发动机的测试，该测试必须沿着螺旋曲线(propeller curve)在多个不同负载下来执行以检验发动机的规格和与排放法规的符合性。因此，由于仅需要对于每一种燃料类型在多个不同负载下进行测试，因此根据本发明的内燃机明显降低所需测试的量，而例如燃料气体和燃料油的组合的同时喷射将需要在可能的燃料混合物的宽范围的内在多个不同负载下进行测试。即使当存在多个燃料控制系统和相应的燃料供应系统时，根据本发明的内燃机也会提供例如到缸中的燃料喷射的简单发动机调节，并且与具有基于例如不同类型的燃料的混合物在相同燃烧过程中的喷射的燃烧的发动机相比提供更简单设计的燃料控制系统。

本发明的另外的优点在于可以通过对于现有发动机改进燃料气体控制系统而不需要主要修改现有燃料油控制系统来获得根据本发明的内燃机，这是因为调速控制，即诸如要喷射的燃料的喷射定时和喷射量的关键参数的调节通过燃料油控制系统或燃料气体控制系统进行。