[发明专利]用于燃气发动机的气体剂量控制

说明书

技术领域

本文公开的主题涉及燃气发动机的气体剂量控制，并且具体地涉及确定涡轮增压器燃气发动机的气体供应管线中的输送延迟和基于输送延迟控制气体供应参数。

背景技术

燃气发动机的燃气涡轮通过提供流体(诸如气体、空气或气体/空气混合物)进入压缩机、利用燃烧器加热流体和通过涡轮级驱动加热的流体来生成功率。涡轮级包括叶片或轮叶，其固定于轴，并且构造成在加热的流体被引导至叶片或轮叶时使轴旋转，从而转动轴来生成功率。在涡轮增压器涡轮中，轴的旋转可用于使压缩机中的叶片旋转，以迫使将空气引入压缩机中。

至压缩机和燃烧系统的气体供应可由气体剂量阀控制，并且供应至压缩机和燃烧系统的空气和气体的混合物可由气体混合器控制。然而，当将控制信号传输至气体剂量阀或气体混合器来使期望量的气体或期望的气体/空气混合物流至燃烧器时，延迟存在于调整气体供应控制机构(诸如气体供应阀)的时间与在气体供应控制机构下游的点处接收气体特性的对应变化的时间之间。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种燃气发动机组件包括构造成从第一气体供应管线接收气体并压缩气体的压缩机。燃烧系统经由第二气体供应管线从压缩机接收气体，并且燃烧气体和燃料。旁通管线具有连接于第一气体供应管线的一个端部和连接于第二气体供应管线的相对的端部，以将少于所有气体的气体的部分从第一气体供应管线和第二气体供应管线中的一个转移至第一气体供应管线和第二气体供应管线中的另一个。控制系统基于输送延迟来控制气体供应参数，其中输送延迟对应于调整气体供应机构时的时间与在气体供应机构下游的预定点处检测气体特性的对应变化的时间之间的延迟。

根据本发明的另一个方面，一种输送延迟计算模块从沿气体供应源与燃烧系统之间的气体供应通路的至少一个传感器接收测量结果，并且计算对应于调整气体供应控制机构的时间与具有气体特性的对应调整的气体到达燃烧系统的时间之间的延迟的输送延迟值。气体供应机构命令模块生成气体供应控制信号，以基于输送延迟值来控制气体供应控制机构。

根据本发明的又一个方面，一种控制燃气发动机组件的操作的方法包括从沿气体供应通路的至少一个传感器获得至少一组测量结果，其中，气体供应通路构造成将气体从气体供应源供应至压缩机并从压缩机供应至燃气涡轮的燃烧系统。燃气发动机组件包括旁通管线，其具有沿气体供应源与压缩机之间的气体供应通路连接的一个端部和沿压缩机与燃烧系统之间的气体供应通路连接的相对的端部。该方法包括计算对应于调整气体供应控制机构的时间与在气体供应控制机构下游的预定点处接收具有气体特性的对应调整的气体的时间之间的延迟的输送延迟值。该方法包括生成气体供应控制信号来基于输送延迟值控制气体供应控制机构。

一种燃气发动机组件，包括：压缩机，其构造成从第一气体供应管线接收气体并压缩气体；燃烧系统，其构造成从压缩机经由第二气体供应管线接收气体并燃烧气体和燃料；旁通管线，其具有连接于第一气体供应管线的一个端部和连接于第二气体供应管线的相对的端部，以将少于所有气体的气体的部分从第一气体供应管线和第二气体供应管线中的一个转移至第一气体供应管线和第二气体供应管线中的另一个；以及控制系统，其构造成基于输送延迟值来控制气体供应参数，输送延迟值对应于调整气体供应控制机构时的时间与在气体供应控制机构下游的预定点处接收气体特性的对应调整的时间之间的延迟。

优选地，气体供应控制机构为气体/空气混合器，并且气体为空气和非空气气体的混合物。

优选地，气体供应控制机构为构造成调整提供至第一气体供应管线的非空气气体的量的气体剂量阀。

优选地，旁通管线构造成基于操作为涡轮增压器的燃气发动机组件将气体的部分传输至下游。

优选地，控制系统构造成通过在一定时间内沿至少第二气体供应管线确定气体的浓度来计算输送延迟值。

优选地，控制系统构造成通过测量气体的压力来计算气体的浓度。

优选地，燃气发动机组件还包括：沿第一燃料供应管线的第一传感器；以及沿第二气体供应管线的第二传感器，其中，控制系统构造成基于分析一定时间内来自第一传感器和第二传感器的测量结果来计算输送延迟值。

优选地，分析一定时间内来自第一传感器和第二传感器的测量结果包括检测对应于第一气体供应命令信号的来自第一传感器的测量结果中的第一特征、检测对应于第一气体供应命令信号的来自第二传感器的测量结果中的第二特征，以及基于第一特征和第二特征的出现之间的时间差来计算输送延迟值。