[发明专利]用于操作大型发动机的方法和大型发动机

说明书

本发明涉及用于操作大型发动机的方法和大型发动机。提出了用于在气体模式中操作具有多个气缸(21)的大型发动机的方法，其中，通过引入燃料在燃烧室中提供具有空燃比的预混合的空气燃料混合物，其中，监测取决于所述空燃比或取决于利用其来操作所述大型发动机(20)的负荷的至少一个控制参数，并且其中，如果所述控制参数达到极限值，则在减缸模式中来操作所述大型发动机(20)，其中，在所述减缸模式中关闭至少一个气缸(21)，使得利用减少数量的气缸(21)来操作所述大型发动机(20)，所述空燃比适于所述减少数量的气缸(21)。

技术领域

本发明涉及一种用于操作具有多个气缸的大型发动机的方法以及一种大型发动机。

背景技术

可以被设计为二冲程或四冲程发动机的大型发动机，例如纵向扫气二冲程大型柴油发动机，通常用作船舶的驱动单元或者甚至用于固定操作中，例如用于驱动大型发电机以产生电能。发动机通常在连续操作中运行相当长的时间，这对操作安全性和可用性提出了高要求。因此，对于操作者来说，特别长的维护间隔、低磨损和操作材料的经济处理是中心标准。大型发动机通常具有内径(缸径)至少为200mm的气缸。现在，使用具有高达960mm或甚至更大缸径的大型发动机。

已知不同类型的大型发动机，大型发动机中的每一个都可以被设计为二冲程或四冲程发动机。关于经济和有效的操作、符合废气排放阈值和资源的可用性，也正在寻求传统上用作大型发动机的燃料的重质燃料油的替代品。在这方面，既使用液体燃料，即以液态引入燃烧室中的燃料，又使用气体燃料，即以气态引入燃烧室中的燃料。

作为重质燃料油的已知替代物的液体燃料的实施例是尤其从炼油厂遗留的其它重质烃、醇，尤其是甲醇或乙醇、汽油、柴油，或者还有乳液或悬浮液。例如，已知的是，被称为MSAR(多相超细雾化残渣)的乳液被用作燃料。众所周知的悬浮物是煤粉和水的悬浮物，其也用作大型发动机的燃料。天然气例如LNG(液化天然气)已知为气体燃料。

利用重质燃料油的纯操作的另一种公知的替代是以这样的方式设计大型发动机，使得它们可以利用两种或甚至更多种不同的燃料来操作，其中根据操作情况或环境，发动机利用一种燃料或利用另一种燃料来操作。这种大型发动机，也称为多燃料大型发动机，可以在操作期间从燃烧第一燃料的第一模式切换到燃烧第二燃料的第二模式，反之亦然。

可以利用两种不同燃料来操作的大型发动机的已知设计是目前使用术语“双燃料发动机”的类型的发动机。一方面，这些发动机可以在气体模式中操作，其中气体燃料，例如天然气或甲烷，被引入燃烧室中用于燃烧，另一方面，在液体模式中操作，其中液体燃料例如重质燃料油或另一种液体燃料可以在同一发动机中燃烧。这些大型发动机可以是二冲程和四冲程发动机，尤其是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机。

可以利用至少两种或甚至更多种不同的液体或气体燃料操作的大型发动机通常根据当前使用的燃料在不同的模式中操作。在通常被称为柴油操作的操作模式中，燃料的燃烧通常基于燃料的压缩点火或自燃的原理。在通常称为奥托操作的模式中，通过可点燃的预混合空气-燃料混合物的火花点火而发生燃烧。这种火花点火例如可以通过电火花例如用火花塞进行，或者也可以通过少量喷射燃料的自燃进行，然后引起另一种燃料的火花点火。用于自燃的少量燃料通常被喷射到连接到燃烧室的预燃室中。

例如，利用上述双燃料发动机，已知的是，气体模式是将气态气体与扫气空气混合，以便在气缸的燃烧室中产生可燃混合物。在该低压过程中，通常通过在恰当的时刻将少量的液体、自燃燃料喷射到气缸的燃烧室中或预燃室中来进行点燃气缸中的混合物，这随后导致空气-气体混合物的点燃。

此外，还有奥托和柴油操作中已知的混合形式。

还已知被设计为纯气体发动机的大型发动机，即仅利用气体作为燃料来操作的发动机。

无论是双燃料发动机还是纯气体发动机，将燃料气体引入气缸的燃烧室并产生空气-气体混合物的过程对于这种发动机的可靠、低排放和安全操作都是至关重要的。