氣體燃料進(jìn)入閥的電氣監(jiān)測(cè)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及可用氣體燃料操作的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，并且更具體地涉及評(píng)估內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料進(jìn)入閥的可操作性。
【背景技術(shù)】
[0002]至少部分地運(yùn)行氣體燃料的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和雙燃料(DF)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。DF內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通?？梢砸后w燃料模式(LFM)和氣體燃料模式(GFM)運(yùn)行。例如，在由 Caterpillar Motoren GmbH&C0.KG, GERMANY 于 2013 年 6 月 28 日提交的歐洲專利申請(qǐng)N0.13174377.5中公開了一種示例性DF內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。在LFM模式下，諸如柴油燃料或重質(zhì)燃料油(HFO)的液體燃料作為唯一能量源在燃燒期間通過主液體燃料噴射器提供。在GFM模式下，提供諸如天然氣的氣體燃料，例如在缸的進(jìn)氣口中與空氣混合?？捎蒙倭康囊后w燃料，例如通過相同的主燃料液體噴射器或單獨(dú)的點(diǎn)火燃料噴射器直接地噴射到缸中的少量液體燃料執(zhí)行氣體燃料的點(diǎn)火。
[0003]在氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和DF內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，對(duì)于每個(gè)缸，至少一個(gè)氣體燃料進(jìn)入閥，本文中也稱為進(jìn)氣閥(GAV)，可定位在氣體燃料源與發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口之間。當(dāng)GAV在DF發(fā)動(dòng)機(jī)的GFM模式下或者在氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間打開時(shí)，氣體燃料進(jìn)入進(jìn)氣口與進(jìn)氣混合。
[0004]在歐洲專利1040264B1中公開了一種示例的螺線管致動(dòng)氣體燃料進(jìn)入閥。螺線管致動(dòng)GAV包括螺線管線圈、可動(dòng)板以及靜止板或靜止盤，借此輸送至螺線管線圈的電流通過從靜止板提升可動(dòng)板致動(dòng)所述閥。
[0005]由于它們的定位靠近燃燒室，所以GAV易受污染和增加磨耗的影響。例如，在LFM模式運(yùn)行期間，由于燃燒螺線管致動(dòng)GAV的可動(dòng)板會(huì)在關(guān)閉的氣體燃料進(jìn)入閥的靜止板或盤上抖動(dòng)。因此，可動(dòng)板和靜止板或盤都會(huì)容易增加磨耗。另外，GAV不僅可在GFM模式中打開也可在LFM模式中打開。例如，如果是螺線管致動(dòng)GAV，LFM模式期間進(jìn)氣與氣體燃料管道系統(tǒng)之間的壓力差可導(dǎo)致打開。于是，小顆粒會(huì)困在閥中，例如困在螺線管致動(dòng)GAV的可動(dòng)板與靜止板或座之間，并且閥不再能適當(dāng)?shù)仃P(guān)閉。GAV的磨耗以及污染會(huì)導(dǎo)致泄漏、增加的通過率或者甚至是GAV被卡在打開狀態(tài)。
[0006]本發(fā)明至少部分針對(duì)改進(jìn)或克服現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一方面，公開一種評(píng)估內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃料進(jìn)入閥的可操作性的方法。所述方法可包括通過反復(fù)地致動(dòng)氣體燃料進(jìn)入閥使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行氣體燃料。另外，所述方法可包括測(cè)量分別與氣體燃料進(jìn)入閥的致動(dòng)相關(guān)聯(lián)的電氣運(yùn)行參數(shù)的時(shí)間發(fā)展序列。所述序列可包括待評(píng)估的第一時(shí)間發(fā)展和在第一時(shí)間發(fā)展之前的多個(gè)時(shí)間發(fā)展。所述方法還可包括根據(jù)所測(cè)量序列的第一時(shí)間發(fā)展以及所測(cè)量序列的多個(gè)在先時(shí)間發(fā)展中的至少一個(gè)來評(píng)估氣體燃料進(jìn)入閥的可操作性。
[0008]本發(fā)明的另一方面公開一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可包括氣體燃料系統(tǒng)、多個(gè)缸以及用于所述多個(gè)缸的每個(gè)缸的氣體燃料進(jìn)入閥，其流體地連接氣體燃料系統(tǒng)與相應(yīng)的缸。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括控制單元，其能夠接收用于每個(gè)氣體燃料進(jìn)入閥的電氣運(yùn)行參數(shù)?？刂茊卧€能夠執(zhí)行本文示例性公開的方法。
[0009]本發(fā)明的其它特征和方面通過以下描述和附圖將顯而易見。
【附圖說明】
[0010]本文所包括的附圖構(gòu)成本說明書的一部分，所述附圖示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并且與說明書一起用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:
[0011]圖1示出至少部分地運(yùn)行氣體燃料的示例性內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
[0012]圖2示出DF內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的缸的橫截面示意圖；
[0013]圖3示出氣體燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的缸的橫截面示意圖；
[0014]圖4示出評(píng)估GAV的可操作性的示例性方法的流程圖；以及
[0015]圖5示出根據(jù)GAV隨時(shí)間經(jīng)過所使用的電流指示GAV隨時(shí)間的致動(dòng)的兩部分圖形。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面是本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述。本文所描述的和附圖所示出的示例性實(shí)施例旨在教導(dǎo)本發(fā)明的原理，使本領(lǐng)域的那些普通技術(shù)人員能夠在許多不同的環(huán)境中實(shí)施并使用本發(fā)明，并將本發(fā)明實(shí)施和用于許多不同的應(yīng)用中。因此，示例性實(shí)施例不是，并且不應(yīng)該被認(rèn)為是專利保護(hù)范圍的限制性描述。相反，專利保護(hù)的范圍應(yīng)該由所附權(quán)利要求書限定。
[0017]本發(fā)明部分基于與氣體燃料進(jìn)入閥的致動(dòng)相關(guān)聯(lián)的電氣運(yùn)行參數(shù)的時(shí)間發(fā)展可用于評(píng)估氣體燃料進(jìn)入閥的可操作性的認(rèn)識(shí)。特別地，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，可測(cè)量并記錄所述的時(shí)間發(fā)展的序列以便于最近的時(shí)間發(fā)展與在先發(fā)展之間的對(duì)比。因此，根據(jù)所測(cè)量的序列評(píng)估GAV的可操作性是可能的。特別地，在最近時(shí)間發(fā)展與在先時(shí)間發(fā)展的對(duì)比中的偏差可指示GAV的有限的可操作性，甚至是不可操作性。
[0018]下面結(jié)合圖1至圖3描述可至少部分運(yùn)行氣體燃料的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0019]圖1示意性示出至少部分運(yùn)行氣體燃料的示例性內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100，例如DF發(fā)動(dòng)機(jī)(圖2中示意性示出)或氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)(圖3中示意性示出)。
[0020]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100包括發(fā)動(dòng)機(jī)組2、充氣系統(tǒng)4、排氣系統(tǒng)5、包括吹掃氣體系統(tǒng)7的氣體燃料系統(tǒng)6和/或液體燃料系統(tǒng)8。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100可用氣體燃料提供動(dòng)力，例如在氣體燃料模式(GFM)下通過LNG系統(tǒng)提供的天然氣，并且可以用液體燃料提供動(dòng)力，例如雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)配置(特別參見圖2)中液體燃料模式(LFM)中的柴油燃料。
[0021]發(fā)動(dòng)機(jī)組2包括多個(gè)缸9。圖1示例性地描繪四個(gè)缸9。發(fā)動(dòng)機(jī)組2可以是任何尺寸，帶有任意數(shù)量的缸，例如6、8、12、16或20個(gè)，并且可以是任何缸配置，例如“V”形配置、直列配置或徑向配置。
[0022]每個(gè)缸9都配備至少一個(gè)入口閥16和至少一個(gè)出口閥18。入口閥16流體地連接至充氣系統(tǒng)4并且能夠?qū)⒊錃饣虺錃馀c氣體燃料的混合物提供到缸9中。類似地，出口閥18流體地連接至排氣系統(tǒng)5并且能夠?qū)⑴艢鈴南鄳?yīng)的缸9導(dǎo)出。
[0023]充氣由充氣系統(tǒng)4提供，所述充氣系統(tǒng)4可包括進(jìn)氣口 20、壓縮充氣的壓縮機(jī)22以及充氣冷卻器24。充氣歧管26流體地連接在充氣冷卻器24的下游并且引導(dǎo)充氣經(jīng)由缸特定入口通道28進(jìn)入相應(yīng)的缸9中。
[0024]排氣系統(tǒng)5可包括排氣渦輪機(jī)30，所述排氣渦輪機(jī)30通過軸32驅(qū)動(dòng)地連接至壓縮機(jī)22。此外，排氣歧管34布置在缸9的下游用于將排氣從各個(gè)排氣出口通道35引導(dǎo)至排氣渦輪機(jī)30。
[0025]在一些實(shí)施例中，充氣系統(tǒng)4可包括一個(gè)或多個(gè)充氣歧管26。類似地，排氣系統(tǒng)5可包括一個(gè)或多個(gè)排氣歧管34。
[0026]此外，入口閥16和出口閥18可分別地安裝在入口通道28和出口通道35內(nèi)。入口通道28以及出口通道35可設(shè)置在覆蓋多于一個(gè)缸9的公共缸蓋內(nèi)或者設(shè)置在分別為每個(gè)缸9提供的單獨(dú)缸蓋內(nèi)。
[0027]氣體燃料系統(tǒng)6包括流體地連接至氣體燃料管道42的氣體燃料源36。氣體燃料源36構(gòu)成氣體燃料供給用于為GFM模式燃燒供應(yīng)氣體燃料。例如，氣體燃料源36包括含有加壓狀態(tài)天然氣的氣體燃料罐和氣體閥單元。所述氣體閥單元能夠允許、阻斷和/或控制從所述的氣體燃料罐到氣體燃料管道42中的流動(dòng)。氣體閥單元可包括氣體燃料控制閥、氣體燃料截止閥和/或通流閥。
[0028]氣體燃料管道42流體地連接至分成多個(gè)氣體燃料通道56的氣體燃料歧管54。每個(gè)氣體燃料通道56流體地連接至所述多個(gè)入口通道28中的至少一個(gè)。為了將氣體燃料供給入各個(gè)入口通道28中，供給入每個(gè)氣體燃料通道56中，安裝氣體燃料進(jìn)入閥58。在一些實(shí)施例中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)100可包括多于一個(gè)的氣體燃料歧管54。
[0029]每個(gè)氣體燃料進(jìn)入閥58能夠允許或者阻斷GFM模式中氣體燃料進(jìn)入各個(gè)入口通道28中以與來自充氣系統(tǒng)4的加壓充氣混合的流動(dòng)。從而，每個(gè)氣體燃料進(jìn)入閥58的下游產(chǎn)生缸特定混合區(qū)域。例如，氣體燃料進(jìn)入閥58可以是螺線管致動(dòng)的氣體燃料進(jìn)入閥，例如螺線管致動(dòng)板閥，其中彈簧保持可動(dòng)盤的下表面靠著靜止盤或板的上表面。所述兩個(gè)表面能夠在氣體燃料進(jìn)入閥58的關(guān)閉狀態(tài)中提供密封關(guān)系。每個(gè)氣體燃料進(jìn)入閥58可安裝至覆蓋至少一個(gè)缸9的缸蓋。
[0030]吹掃氣體系統(tǒng)7 (圖1中用短劃線框標(biāo)示)包括串聯(lián)連接的吹掃氣體罐60、吹掃氣體控制閥62和吹掃氣體截止閥64。吹掃氣體罐60構(gòu)成吹掃氣體源以用吹掃氣體、例如加壓狀態(tài)的氮?dú)獯祾邭怏w燃料管道42、氣體燃料歧管54等。
[0031]吹掃氣體系統(tǒng)7可在各種位置處流體地連接至氣體燃料系統(tǒng)6。例如，圖1中第一連接66設(shè)置在氣體燃料歧管54的近側(cè)。第二連接70設(shè)置在氣體燃料源36的近側(cè)。第一截止閥68和第二截止閥72可分別地阻斷或允許吹掃氣體流過第一連接66和第二連接70ο額外的連接可集成