本發(fā)明涉及一種基于燃料氣體運行的內(nèi)燃機。

背景技術(shù)：

使用奧托(otto)或柴油原理的內(nèi)燃機(例如二沖程內(nèi)燃機、四沖程內(nèi)燃機)可以用液體燃料或氣態(tài)燃料來運行。為了使現(xiàn)代內(nèi)燃機正確運行，需要準確知道內(nèi)燃機的負荷。需要該信息來控制各種參數(shù)，例如噴射定時和長度排氣閥打開定時和長度、可變渦輪增壓器設(shè)置、scr(selectivecatalyticreduction，選擇性催化還原法)設(shè)置、egr(exhaustgasrecirculation，排氣再循環(huán))設(shè)置、注入的氣體壓力、液壓系統(tǒng)壓力、排氣旁路開度、冷卻風(fēng)扇速度、冷卻液泵設(shè)置。這不是窮舉的，并取決于內(nèi)燃機類型。然而，所有內(nèi)燃機的共同之處在于：為了正常運行需要準確確定負荷。

在本領(lǐng)域中，已知測量曲軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速并根據(jù)該信息得出內(nèi)燃機負荷。還已知測量所消耗的燃料量以確定負荷。然而，這要求燃料的性質(zhì)，特別是發(fā)熱性質(zhì)和密度是已知的或能夠準確地確定。對于氣態(tài)燃料，由于壓力、溫度的變化而導(dǎo)致更加難以確定所輸送的燃料的密度，并且由于輸送到內(nèi)燃機中的燃燒室的氣體的組成的變化而導(dǎo)致通常更加難以確定發(fā)熱性質(zhì)。

一種確定氣態(tài)燃料性質(zhì)的方法是使用氣相色譜儀，并以定時的間隔取樣。通過分析氣體組成，可以計算關(guān)于氣體性質(zhì)的必要信息。然而，用例如氣相色譜儀以定時間隔取樣是昂貴和耗時的，并且不會提供即時結(jié)果，使得內(nèi)燃機總是基于已經(jīng)延時的信息運行，通常至少有幾分鐘的延時。實際氣體采樣與測量結(jié)果輸出之間的延遲降低了內(nèi)燃機運行的準確性。

其它可用的儀器測量或輸出標準的沃泊指數(shù)(沃泊index)。沃泊指數(shù)是燃料氣體互換性的指標。沃泊指數(shù)iw被定義為：iw＝vc/(sqrtgs)，其中vc是較高的熱值，gs是比重。

沃泊指數(shù)用于比較裝置中不同組成燃料氣體的燃燒能量輸出。如果兩種燃料具有相同的沃泊指數(shù)，那么對于給定的壓力和閥門設(shè)置，能量輸出也將是相同的。

然而，沃泊指數(shù)并不是準確確定內(nèi)燃機負荷所需的精確信息，因為沃泊指數(shù)僅會提供氣體質(zhì)量/性質(zhì)之間的比較。

因此，當(dāng)準確輸送到內(nèi)燃機且不存在明顯的延遲時，需要確定燃料氣體性質(zhì)及其狀態(tài)，以能夠改善對基于燃料氣體運行的內(nèi)燃機的控制。

jp2005226621公開了根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的內(nèi)燃機。在jp2005226621中，基于第一氣體運行的內(nèi)燃機具有用于確定供應(yīng)到內(nèi)燃機的氣體的性質(zhì)的儀器。一個或多個其它內(nèi)燃機利用來自與基于第一氣體運行的內(nèi)燃機相同來源的相同氣體供應(yīng)運行。第一內(nèi)燃機的設(shè)置基于其儀器，并且所述設(shè)置用于其它內(nèi)燃機以基于氣體供應(yīng)正常運行。因此，僅一臺內(nèi)燃機需要設(shè)置有儀器，而其它內(nèi)燃機能夠使用第一臺內(nèi)燃機獲得的信息而無需儀器即可運行。然而，這并不能提供用于那些只有一臺基于單一氣體運行的內(nèi)燃機的情況的解決方案，該情況通常是在海洋船舶中使用大型二沖程柴油內(nèi)燃機的情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種克服或至少減少上述問題的系統(tǒng)。

上述和其它目的通過獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。根據(jù)從屬權(quán)利要求、說明書和附圖中，進一步的實施形式是顯而易見的。

根據(jù)第一方面，提供了一種內(nèi)燃機，其包括：一個或多個汽缸；燃燒室；以及燃料氣體供應(yīng)系統(tǒng)，其被配置為向氣缸供應(yīng)給定壓力和溫度的燃料氣體流且被配置為向燃燒室供應(yīng)相同的給定壓力和溫度的燃料氣體流，一個或多個氣缸各自設(shè)置有至少一個進氣閥，燃燒室設(shè)置有：噴嘴，用于將來自燃料氣體供應(yīng)系統(tǒng)的燃料氣體流噴入燃燒室；用于向燃燒室供應(yīng)氧化劑氣體流的供應(yīng)管線；用于將燃燒氣體流從燃燒室輸出的排氣管道；和用于測量燃燒氣體流中的氧氣比例的傳感器。

通過燃燒室的噴嘴噴射的能量或表示通過燃燒室的噴嘴噴射的燃料氣體的發(fā)熱特性的值的直接測量，能夠在應(yīng)用于供應(yīng)到內(nèi)燃機的進氣閥的燃料氣體的完全相同的條件下確定。該信息能夠直接用于內(nèi)燃機控制，無需考慮到燃料氣體的溫度和壓力的進一步校準或其它校準。因此，能夠大大擴大內(nèi)燃機的允許/可行氣體質(zhì)量的范圍。該系統(tǒng)能夠直接集成到內(nèi)燃機本身或氣閥機構(gòu)(氣體供應(yīng)系統(tǒng))中。

根據(jù)第一方面的第一可行實施方式，內(nèi)燃機包括用于將氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率保持恒定的裝置。

根據(jù)第一方面的第二可行實施方式，內(nèi)燃機包括用于控制氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率的裝置。

根據(jù)第一方面的第三可行實施方式，內(nèi)燃機包括用于測量供應(yīng)到燃燒室的氧化劑氣體的流速或供應(yīng)到燃燒室的氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率的裝置。

根據(jù)第一方面的第四可行實施方式，內(nèi)燃機包括控制單元，其被通知供應(yīng)到燃燒室的氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率，并且從用于測量燃燒氣體流中的氧氣比例的裝置接收信號。

根據(jù)第一方面的第五可行實施方式，內(nèi)燃機包括控制單元，其被配置為基于來自用于測量氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率的裝置的信號和來自用于測量燃燒氣體流中的氧氣比例的裝置的信號來確定通過噴嘴噴射的能量。

根據(jù)第一方面的第六可行實施方式，控制單元被配置為確定表示供應(yīng)到氣缸和燃燒室的燃料氣體的熱值的值。

根據(jù)第一方面的第七可行實施方式，內(nèi)燃機包括控制單元，該控制單元被配置為考慮到通過噴嘴噴射的能量的量或考慮到表示供應(yīng)到氣缸和燃燒室的燃料氣體的熱值的值來確定通過燃料進入閥注入或進入到一個或多個氣缸(1)中的能量。

根據(jù)第一方面的第八可行實施方式，控制單元被配置成為根據(jù)經(jīng)由燃料進入閥注入或進入一個或多個氣缸中的能量的量來確定內(nèi)燃機負荷。

根據(jù)第一方面的第九可行實施方式，控制單元被通知噴嘴的尺寸和燃料進入閥的尺寸之間的關(guān)系。

根據(jù)第一方面的第十可行實施方式，控制單元被通知噴嘴的精確尺寸和燃料進入閥的精確尺寸。

根據(jù)第一方面的第十一可行實施方式，控制單元被配置為使用表示供應(yīng)到氣缸和燃燒室的燃料氣體的熱值的值作為用于計算內(nèi)燃機負荷的校正因子

根據(jù)第一方面的第十二可行實施方式，氧化劑氣體是空氣。

根據(jù)第一方面的第十三可行實施方式，氧化劑氣體是空氣與附加的氮氣的混合物。

根據(jù)第一方面的第十四可行實施方式，氧化劑氣體中的氧氣含量低于環(huán)境空氣中的氧氣含量。

根據(jù)第一方面的第十五可行實施方式，燃燒室具有氧化催化劑。

根據(jù)第一方面的第十六可行實施方式，燃燒室設(shè)置有冷卻系統(tǒng)。

根據(jù)第一方面的第十七可行實施方式，用于確定燃燒氣體流中的氧氣比例的裝置包括λ傳感器。

根據(jù)第一方面的第十八可行實施方式，控制單元被配置為響應(yīng)于來自用于確定燃燒氣體中的氧氣比例的裝置的信號來控制氧氣質(zhì)量速率或氧化劑氣體流速。

根據(jù)第一方面的第十九可行實施方式，供應(yīng)到燃燒室的燃料氣體流的流速小于供應(yīng)到一個或多個氣缸的燃料氣體流的流速。

根據(jù)第一方面的第二十可行實施方式，控制單元被配置為確定在燃燒室中燃燒期間消耗的氧氣量。

根據(jù)第一方面的第二十一可行實施方式，燃燒室被校準，即使用已知的氣體，優(yōu)選純氣體(例如，純甲烷)來確定噴嘴尺寸。使用已知氣體得知燃燒室所需的氧氣消耗量，所有其它氣體可以被視為與該基準情況的偏差。

根據(jù)第一方面的第二十二可行實施方式，燃燒室不是內(nèi)燃機的燃燒腔室。

根據(jù)第一方面的第二十三可行實施方式，燃燒室包括被配置用于燃燒均以基本穩(wěn)定的流速供應(yīng)并在連續(xù)過程中燃燒的燃料氣體和氧化劑氣體的燃燒腔室。

根據(jù)第二方面，提供了一種用于確定基于燃料氣體運行的內(nèi)燃機中的燃料氣體的性質(zhì)的方法，所述方法包括：向內(nèi)燃機的氣缸供應(yīng)給定壓力和溫度的燃料氣體，并向燃燒室供應(yīng)相同的給定壓力和溫度的燃料氣體流；向燃燒室供應(yīng)氧化劑氣體流；在燃燒室中用氧化劑氣體燃燒所述燃料氣體，從而生成燃燒氣體流；以及測量燃燒氣體中的氧氣比例。

根據(jù)第二方面的第一可行實施方式，所述方法還包括確定或控制所述氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率、優(yōu)選地響應(yīng)于所測量的燃燒氣體中的氧氣比例來確定或控制氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率。

根據(jù)第二方面的第二可行實施方式，所述方法還包括確定表示燃料氣體的發(fā)熱性質(zhì)的值。

根據(jù)第二方面的第三可行實施方式，所述方法還包括基于內(nèi)燃機的燃料進入閥打開的時間和表示燃料氣體的發(fā)熱特性的值來確定內(nèi)燃機負荷。

根據(jù)第二方面的第四可行實施方式，所述方法還包括確定在所述燃燒室中燃燒期間消耗的氧氣的量。

本發(fā)明的這些和其它方面將從以下描述的實施方式中變得顯而易見。

附圖說明

在本發(fā)明的以下詳細部分中，將參照附圖中示出的示例性實施方式更詳細地說明本發(fā)明，其中：

圖1是根據(jù)示例性實施方式的大型二沖程柴油內(nèi)燃機的俯視正視圖，

圖2是圖1的大型二沖程內(nèi)燃機的俯視側(cè)視圖，

圖3是根據(jù)圖1的大型二沖程內(nèi)燃機的示意圖，

圖4是用于確定供應(yīng)到內(nèi)燃機氣缸的燃料氣體的性質(zhì)的系統(tǒng)的示意圖，以及

圖5是示出用于確定供應(yīng)到內(nèi)燃機氣缸的燃料氣體的性質(zhì)的方法的流程圖。

具體實施方式

在下面的詳細描述中，將在示例性實施方式中參考具有十字頭的大型二沖程低速渦輪增壓壓縮點火式內(nèi)燃機來描述內(nèi)燃機，但是應(yīng)當(dāng)理解，內(nèi)燃機可以是另一種類型，例如具有或不具有渦輪增壓、具有或不具有廢氣再循環(huán)的二沖程奧托型、四沖程奧托型或柴油型。

圖1、圖2和圖3示出了具有曲軸8和十字頭9的大型低速渦輪增壓二沖程柴油內(nèi)燃機。圖3示出了具有進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的大型低速渦輪增壓二沖程柴油內(nèi)燃機的示意圖。在該示例性實施方式中，內(nèi)燃機具有成行的六個氣缸。大型低速渦輪增壓二沖程柴油內(nèi)燃機通常具有成行的四個氣缸到十四個氣缸，所述氣缸由內(nèi)燃機架11承載的氣缸架23承載。該內(nèi)燃機可以例如用作海洋船舶中的主內(nèi)燃機或用作用于運行發(fā)電廠中的發(fā)電機的固定內(nèi)燃機。內(nèi)燃機的總輸出可以例如在1,000kw至110,000kw的范圍內(nèi)。

在該示例性實施方式中，內(nèi)燃機是二沖程單流型壓縮點火式內(nèi)燃機，具有在氣缸襯套1的下部區(qū)域處的掃氣口18和在氣缸襯套1的頂部處的中央排氣閥4。掃氣從掃氣容器2被傳送到各個氣缸1的掃氣口18。氣缸襯套1中的活塞10壓縮掃氣，通過氣缸蓋22中的燃料噴射閥31噴射燃料，接著發(fā)生燃燒并產(chǎn)生廢氣。

當(dāng)排氣閥4打開時，排氣通過與氣缸1相連的排氣管道流入排氣容器3并且通過第一排氣管道19前往渦輪增壓器5的渦輪6，排氣通過第二排氣管道從渦輪6離開，經(jīng)過節(jié)能器20流到出口21并進入大氣中。渦輪6通過軸驅(qū)動經(jīng)由空氣入口12供應(yīng)新鮮空氣的壓縮機7。壓縮機7將加壓掃氣輸送到通向掃氣容器2的掃氣管道13中。管道13中的掃氣經(jīng)過用于冷卻掃氣的中間冷卻器14。

經(jīng)冷卻的掃氣經(jīng)過由電動機17驅(qū)動的輔助鼓風(fēng)機16，其在渦輪增壓器5的壓縮機7不能為掃氣容器2輸送足夠的壓力時，即在內(nèi)燃機低負荷或部分負荷條件下對掃氣流加壓。在較高的內(nèi)燃機負荷下，渦輪增壓器壓縮機7輸送足夠的經(jīng)壓縮掃氣，則經(jīng)由止回閥1繞過輔助鼓風(fēng)機165。

內(nèi)燃機用燃料氣體(例如天然氣、煤氣、沼氣、填埋氣體、甲烷、乙烯、lpg(liquefiedpetroleumgas，液化石油氣)來運行，該燃料氣體由氣體供應(yīng)系統(tǒng)30在基本穩(wěn)定的壓力和溫度下以氣態(tài)形式供應(yīng)。然而，根據(jù)氣體供應(yīng)系統(tǒng)的細節(jié)和所供應(yīng)的氣體類型，溫度和壓力的微小變化是不可避免的。此外，也可能發(fā)生氣態(tài)燃料的組成的微小變化。

氣體供應(yīng)系統(tǒng)為所有燃料噴射閥31提供加壓的氣態(tài)燃料。內(nèi)燃機的電子控制單元60經(jīng)由圖3以中斷線所示的信號線接收來自各個傳感器的信號。來自各個傳感器的信號包括：例如進氣壓力和溫度、排氣壓力和溫度以及曲柄角度和速度，但是應(yīng)注意，該列表并非窮舉，而是將取決于內(nèi)燃機的構(gòu)造，例如其是否包括排氣再循環(huán)，是否包括渦輪增壓器等。電子控制單元60控制燃料噴射閥31，即電子控制單元確定燃料閥31何時打開并確定打開時間的長度。燃料閥打開的時刻大大影響柴油內(nèi)燃機(壓縮點火式內(nèi)燃機)中的燃燒壓力，并且燃料閥的打開持續(xù)時間決定允許進入氣缸1的燃料量，隨著持續(xù)時間的增加致使允許進入氣缸1的燃料量增加。電子控制單元60被配置為根據(jù)所有燃料閥31打開的組合持續(xù)時間來確定內(nèi)燃機負荷。由于電子控制單元60確定了燃料閥31的持續(xù)時間的長度，所以電子控制單元60被完全通知所有燃料閥31的打開時間的組合持續(xù)時間。

然而，燃料氣體的性質(zhì)，例如輸送到燃料噴射閥31的燃料氣體的溫度、壓力和組成可能發(fā)生波動，從而導(dǎo)致內(nèi)燃機負荷計算不準確。這可能是有問題的，因為內(nèi)燃機負荷是用于控制內(nèi)燃機運行的最重要的控制參數(shù)。內(nèi)燃機負荷影響內(nèi)燃機的運行的許多方面，例如，液壓系統(tǒng)中的壓力、排氣閥打開的時刻、燃料噴射開始的時刻、排氣旁路的操作以及在該排氣旁路中的閥的開度、可變渦輪增壓器的設(shè)置、scr操作的激活和停用、燃料氣體激活和停用的氣體壓力等。

因此，重要的是在燃料閥31的打開期間準確地通知通過燃料閥31噴射的能量的量而沒有(實質(zhì))延遲。對于諸如柴油的液體燃料，由柴油的壓力、溫度和組成引起的變化可忽略不計，因此對于內(nèi)燃機基于柴油或其它液體燃料運行來說，通過知道燃料閥開啟的總持續(xù)時間，能夠非常準確地確定內(nèi)燃機負荷。然而，由于燃料氣體的壓力、溫度和組成的變化是不可忽略的，所以對于基于燃料氣體運行的內(nèi)燃機來說并不是這種情況。

為了能夠從燃料閥打開的持續(xù)時間準確地確定內(nèi)燃機負荷，內(nèi)燃機設(shè)置有圖4所示的系統(tǒng)。

該系統(tǒng)提供了調(diào)整內(nèi)燃機負荷計算所需的信息，使得內(nèi)燃機負荷計算能夠基于燃料閥的總持續(xù)時間，但是根據(jù)供應(yīng)到氣缸1的氣態(tài)燃料的變化進行調(diào)節(jié)，從而達到準確并即時的效果。

氣態(tài)燃料供應(yīng)系統(tǒng)30通過燃料閥31向氣缸1供應(yīng)給定溫度和壓力的氣態(tài)燃料。氣態(tài)燃料供應(yīng)系統(tǒng)30還通過將燃料供應(yīng)系統(tǒng)30連接到噴嘴49并包括閥43的氣態(tài)燃料供應(yīng)管道41向燃燒室40供應(yīng)相同給定壓力和溫度的相同的燃料氣體。閥43可以用于關(guān)閉氣態(tài)燃料供應(yīng)管道41。

噴嘴49通過噴嘴49中的一個或多個噴嘴孔將燃料氣體噴射到燃燒室40中。例如通過校準，噴嘴49的尺寸被精確地確定。可以相對于內(nèi)燃機的燃料閥31執(zhí)行校準，或者校準可以是絕對校準。噴嘴49的尺寸是一個或多個噴嘴孔的面積的尺寸。

與燃料氣體到氣缸1的流動相比，燃料氣體向燃燒室40的流動非常小。與燃料閥31的尺寸相比，噴嘴49的尺寸優(yōu)選地相對較小，從而使得燃料氣體向燃燒室流動也很小。由于向燃燒室40供應(yīng)的燃料氣體與輸送到氣缸1的燃料氣體是相同的壓力和溫度的相同的燃料氣體，噴嘴49在與燃料閥31相同的條件下接收燃料氣體。

供應(yīng)管線42將氧化劑氣體流提供應(yīng)到燃燒室40。氧化劑氣體是例如環(huán)境空氣或用氮氣稀釋以相對于環(huán)境空氣減少氧化劑氣體中的氧氣含量的環(huán)境空氣。當(dāng)環(huán)境空氣用氮氣稀釋時，氧化劑氣體具有比環(huán)境空氣低的氧比例，其優(yōu)點在于，與用空氣燃燒燃料氣體相比燃燒溫度較低。在一個實施方式中，燃燒室40設(shè)置有用于控制燃燒室40的溫度的冷卻裝置。

在一個實施方式中，燃燒室40具有用于燃燒過程的氧化催化劑。這種氧化催化劑是本領(lǐng)域公知的?？商孢x地，燃燒室40可以設(shè)置有簡單的點火裝置，例如電火花發(fā)生裝置。

在一個實施方式中，供應(yīng)管線42包括鼓風(fēng)機44、文丘里管45和控制閥46。測量文丘里管45處的壓力以確定進入燃燒室40的氧化劑氣體的流速。調(diào)節(jié)控制閥46的開度和鼓風(fēng)機44的設(shè)置從而控制進入燃燒室40的氧化劑氣體的流速。

電子控制單元50控制系統(tǒng)的運行。在一個實施方式中，電子控制單元50控制鼓風(fēng)機44和電子控制閥46的運行。在一個實施方式中，電子控制單元50從文丘里管45處的壓力傳感器接收信號。

燃料氣體在燃燒室40中的腔室內(nèi)用氧化劑氣體燃燒。生成的燃燒氣體經(jīng)由排氣管道47從燃燒室40排出。排氣管道47設(shè)置有用于測量燃燒氣體流中的氧氣比例的傳感器48。在一個實施方式中，傳感器48是λ傳感器48。電子控制單元50從傳感器48接收信號。

控制氧化氣體流，使得燃燒40中的燃燒在受控的條件下(即具有受控的化學(xué)計量系數(shù))進行。優(yōu)選地，化學(xué)計量系數(shù)保持在1和2之間。在一個實施方式中，優(yōu)選地，燃燒在精確的化學(xué)計量條件下(即化學(xué)計量系數(shù)為1)進行。

電子控制單元50響應(yīng)于傳感器48的信號通過相應(yīng)地控制鼓風(fēng)機44和/或控制閥46的運行而控制化學(xué)計量系數(shù)。因此，傳感器48的反饋用于調(diào)節(jié)氧化劑氣體的進入。

監(jiān)測在受控化學(xué)計量系數(shù)下燃燒所需的氧氣質(zhì)量速率(massrate)，優(yōu)選由電子控制單元例如利用來自文丘里管45的信號連續(xù)監(jiān)測。

在另一個實施方式中，系統(tǒng)可以在供應(yīng)管線42中設(shè)置保持氧氣質(zhì)量速率恒定的裝置，而無需控制單元50的任何控制動作，并且在該實施方式中，電子控制單元50被簡單地通知恒定氧氣質(zhì)量速率的值，并根據(jù)恒定氧氣質(zhì)量速率和所測量的燃燒氣體中氧氣的比例來確定燃燒過程中使用的氧氣的質(zhì)量速率。

氧氣質(zhì)量速率是對氣流中限定的化學(xué)能的直接測量，因為對于給定的氧氣質(zhì)量可以釋放預(yù)定量的熱。當(dāng)燃料氣體由烴類(且氧化劑氣體是空氣)組成時，每公斤空氣能夠釋放的熱量約為3mj。因此，燃燒過程中使用的氧氣質(zhì)量速率或空氣質(zhì)量速率與每時間單位通過噴嘴噴射的能量的量成正比。在一個實施方式中，由于噴嘴尺寸相對于燃料閥31的尺寸校準，因此可以通過知道通過噴嘴49噴射的能量的精確量而精確地確定每時間單位通過燃料閥噴射了多少能量。這進而允許通過將燃料閥31的打開時間的持續(xù)時間加和來精確地計算內(nèi)燃機負荷。

在一個實施方式中，系統(tǒng)的輸出信號，例如從電子控制單元50到電子控制單元60的信號是校正系數(shù)的形式，其將電子控制單元60的內(nèi)燃機負荷計算校正為施加到氣缸1的燃料氣體的實際條件。因此，電子控制單元60可以使用從電子控制單元50接收到的信號來調(diào)整內(nèi)燃機負荷計算，從而使內(nèi)燃機負荷計算更精確。

從電子控制單元50到電子控制單元60的信號的性質(zhì)取決于系統(tǒng)的運行方式。如果系統(tǒng)以恒定的空氣流量或恒定的氧氣質(zhì)量流量進入燃燒室來運行，則得到的所測量的化學(xué)計量系數(shù)(例如用λ傳感器48測得)可以是用于電子控制單元64根據(jù)燃料閥31的打開持續(xù)時間確定需要應(yīng)用于內(nèi)燃機負荷計算的校正的輸入信號。

如果系統(tǒng)在控制氧化劑氣體流量的大小并保持化學(xué)計量系數(shù)恒定(例如1)下運行，則電子控制單元60的輸入信號可以是來自文丘里管45處的壓力傳感器的信號。基于該信號，電子控制單元60計算內(nèi)燃機負荷計算所需的調(diào)整。也可以用其它方式(例如使用熱絲傳感器或移動葉輪流速計)而不是文丘里管來測量氧化劑氣體的質(zhì)量流量。來自用于測量或確定進入燃燒室40的氧化劑氣體的流量大小的裝置的信號可以被直接發(fā)送到電子控制單元60或經(jīng)由電子控制單元50發(fā)送。

在一個實施方式中，電子控制單元50被配置為確定供應(yīng)到燃燒室40的燃料氣體的熱值，并被配置為將確定的熱值發(fā)送到電子控制單元60。熱值可以表示為mw/mm2。

在一個實施方式中，電子控制單元60被通知燃料閥31的尺寸，即與噴嘴49中的一個或多個噴嘴孔的面積的大小相應(yīng)的燃料閥31的噴嘴中的噴嘴孔的面積。電子控制單元60還可以被配置為確定這兩種尺寸之間的比例，并且基于這種差異來確定流過噴射閥31的能量的精確量。

雖然電子控制單元50和電子控制單元60已經(jīng)被描述為單獨的電子控制單元，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以向內(nèi)燃機提供一個單獨的電子控制單元，其涵蓋電子控制單元50和電子控制單元60的功能。

在一個實施方式中，使用已知的氣體，優(yōu)選純氣體，例如純甲烷來校準燃燒室40，即確定噴嘴尺寸。用已知的氣體得知燃燒室40所需的氧氣消耗量，然后可以將所有其它氣體視為與該基準情況的偏差。

圖5是示出系統(tǒng)運行的流程圖。該流程圖說明了方法的原理，而流程圖中的框不表示連續(xù)的步驟。該方法用于確定基于燃料氣體運行的內(nèi)燃機中的燃料氣體的性質(zhì)。該方法包括在給定的壓力和溫度下向內(nèi)燃機的氣缸1供應(yīng)燃料氣體，并且在相同的給定壓力和給定溫度下將燃料氣體流供應(yīng)到燃燒室40。

該方法還包括向燃燒室40供應(yīng)氧化劑氣體流，并且在燃燒室40中用氧化劑氣體燃燒燃料氣體，從而產(chǎn)生燃燒氣體流并測量燃燒氣體中氧氣的比例。

該方法包括確定或控制供應(yīng)到燃燒室40的氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率。優(yōu)選響應(yīng)于所測量的在燃燒氣體中的氧氣比例對供應(yīng)到燃燒室40的氧化劑氣體流中的氧氣質(zhì)量速率進行控制。

該方法包括基于內(nèi)燃機的燃料進入閥31打開的持續(xù)時間計算內(nèi)燃機負荷，并且基于在燃燒過程中使用的所計算的氧氣質(zhì)量速率來調(diào)整所計算的內(nèi)燃機負荷。后一步驟可以包括基于相對于所測量或確定的供應(yīng)到燃燒室40的氧氣質(zhì)量速率而測量或確定的化學(xué)計量系數(shù)來計算在燃燒中使用的氧氣質(zhì)量速率。

在一個實施方式中，該方法還可以包括確定表示燃料氣體的發(fā)熱特性的值。在一個實施方式中，該方法可以包括在計算中使用所測量或確定的燃料的發(fā)熱特性來確定內(nèi)燃機負荷。

已經(jīng)結(jié)合本文的多個實施方式描述了本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員在實施所要求保護的本發(fā)明時，根據(jù)對附圖、公開內(nèi)容和所附權(quán)利要求書的研究，可以理解和實現(xiàn)對所公開的實施方式的其它變化。在權(quán)利要求中，術(shù)語“包括”并不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載某些措施的簡單實施并不表示這些措施的組合不能被有利地使用。權(quán)利要求書中使用的附圖標記不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。