[发明专利]内燃发动机及运行方法

说明书

本发明涉及内燃发动机及运行方法。内燃发动机是大型船舶发动机或固定式发动机，其至少可在气体模式下运行。内燃发动机包括具有至少200mm内径的至少一个气缸。气缸包括预燃室，尤其包括引燃喷射系统。内燃发动机包括用于向气缸供应流体燃料的至少一个进气阀。内燃发动机包括废气再循环路径和具有至少一个传感器的压力测量单元，传感器用于提供表示气缸内的压力的信号。内燃发动机包括控制单元，该控制单元被配置成：接收压力测量单元的信号；基于该信号确定爆震指数；将爆震指数与预定爆震指数值或者爆震指数区间进行比较；以及如果所确定的爆震指数低于或高于爆震指数值或爆震指数区间，则调适EGR率、点火事件的时间和/或所供应的流体燃料的量。

技术领域

本发明涉及一种内燃发动机和用于运行内燃发动机的方法。

本发明优选地涉及诸如气缸具有至少200mm内径的大型船舶发动机或船用发动机或固定式发动机之类的内燃发动机。该发动机优选地是二冲程发动机或二冲程十字头发动机。

背景技术

发动机可以是柴油或燃气发动机、双燃料或多燃料发动机。在这种发动机中可燃烧气体燃料或液体和/或气体燃料、并且可进行自点火或强迫点火。

术语“内燃发动机”指的是不仅可以在柴油模式下而且可以在奥托(Otto)模式下、或者在两者的混合模式下运行的大型发动机，柴油模式的特征在于燃料的自点火，奥托模式的特征是燃料的强制点火，两者的混合模式的特征在于例如火花点火。此外，术语“内燃发动机”特别包括双燃料发动机和大型发动机，其中燃料的自点火用于另一种燃料的强制点火。

发动机包括其中具有活塞的至少一个气缸。活塞连接至曲轴。在发动机运行期间，活塞在上止点(TDC)和下止点(BDC)之间往复运动。气缸典型地具有至少一个空气通道进气口以及至少一个空气通道排气口，进气口特别地被布置在气缸套中，排气出口特别地被布置在气缸盖中。优选地，进气口与扫气空气接收器流体连接。

内燃发动机可以是纵向冲洗的二冲程发动机。

发动机转速优选地低于800RPM(4-冲程)，更优选地低于200RPM(2-冲程)，其指示低转速发动机的规格。

燃料可以是柴油或船舶用柴油或重质燃料油或乳化液或浆液或甲醇或乙醇、以及液体天然气(LNG)、液体石油气(LPG)等气体。

可以根据要求添加的其它可能燃料包括：LBG(液化生物气)、生物燃料(例如，藻类燃料或海藻油)、氢气、CO₂合成燃料(例如通过电产气(Power-To-Gas)或电产液(Power-To-Liquid)制造的合成燃料)。

大型船(特别是运输货物的船舶)通常由内燃发动机(特别是柴油和/或燃气发动机，主要是二冲程十字头发动机)提供动力。如果液体燃料(如重质燃料油、船舶用15号柴油、柴油或其它液体)以及气体燃料(如LNG、LPG或其它)被发动机燃烧，则需要清洁该燃烧过程中的废气，以符合现有规则，诸如IMO Tier III。

在本申请中中，内燃发动机优选地可以在气体或燃气模式下运行。流体燃料(诸如，气体燃料或加压气体即在气缸中汽化的液体)由进气阀提供并用于产生扭矩。此外，在气体或燃气模式下，可以喷射少量液体燃料(有时称为引燃喷射)以进行诱导点火。

内燃发动机典型地包括涡轮增压器，该涡轮增压器使用从气缸排放的废气来增加供应到气缸的空气量。由涡轮增压器压缩的空气可以被供应到扫气接收器，该扫气接收器与空气通道进气口流体连接。

除了新鲜空气和液体燃料外，惰性气体(诸如，废气)也可以被引入气缸。发动机可以包括高压或低压废气再循环路径。对于低压废气再循环，废气在与新鲜空气混合之前经过涡轮增压器的涡轮和/或经过涡轮增压器的压缩机，并且作为扫气空气的一部分进入气缸。