具有起動(dòng)空氣系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和用于使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法。具體地，本發(fā)明涉及一種具有起動(dòng)空氣系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和一種用于使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)并監(jiān)視起動(dòng)空氣系統(tǒng)的工作性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)如雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)或依靠重燃料油、柴油或氣態(tài)燃料油來工作的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可用來為任何機(jī)器或其它設(shè)備一一包括船或其它海洋應(yīng)用、機(jī)車應(yīng)用、公路卡車或車輛、野外機(jī)器、土方設(shè)備、發(fā)電機(jī)、航空應(yīng)用、泵、靜止設(shè)備如發(fā)電設(shè)備或其它由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的應(yīng)用提供動(dòng)力。為了使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)加速這意味著起動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，已知經(jīng)由起動(dòng)空氣系統(tǒng)向內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)氣缸內(nèi)提供加壓起動(dòng)空氣，所述起動(dòng)空氣系統(tǒng)包括主起動(dòng)閥和對(duì)于至少一個(gè)氣缸而言向相應(yīng)氣缸提供起動(dòng)空氣的氣缸起動(dòng)閥。起動(dòng)空氣的壓力使活塞移動(dòng)并且因而開始曲軸的旋轉(zhuǎn)和內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。主起動(dòng)閥控制加壓起動(dòng)空氣源經(jīng)由起動(dòng)空氣歧管與氣缸起動(dòng)閥的流體連接。
[0003]在使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)生故障的氣缸起動(dòng)閥可能泄漏。這種情況下，例如，至少一定量的供給到氣缸用于燃燒的燃料/空氣混合物可能經(jīng)發(fā)生故障的氣缸起動(dòng)閥泄漏到起動(dòng)空氣歧管內(nèi)。因此，泄漏的空氣/燃料混合物例如可能進(jìn)一步流經(jīng)主起動(dòng)空氣閥并且可能蓄積在例如安放內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)房內(nèi)。這種情況下，可能存在潛在的爆炸危險(xiǎn)。
[0004]本發(fā)明至少部分針對(duì)于改善或克服現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可包括用于燃燒其中的燃料和空氣的混合物的至少一個(gè)氣缸以及構(gòu)造成向該至少一個(gè)氣缸提供加壓起動(dòng)空氣并且構(gòu)造成用于監(jiān)視起動(dòng)空氣系統(tǒng)的操作性能的起動(dòng)空氣系統(tǒng)。該起動(dòng)空氣系統(tǒng)可包括與構(gòu)造成儲(chǔ)存加壓起動(dòng)空氣的加壓起動(dòng)空氣源流體連接的起動(dòng)空氣歧管、與起動(dòng)空氣歧管流體連接并且構(gòu)造成泄放起動(dòng)空氣系統(tǒng)的起動(dòng)空氣泄放閥和構(gòu)造成檢測作為起動(dòng)空氣系統(tǒng)的充填特性的參數(shù)的感測裝置。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種用于使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括用于燃燒其中的燃料和空氣的混合物的至少一個(gè)氣缸，和構(gòu)造成向至少一個(gè)氣缸提供加壓起動(dòng)空氣并且包括與該至少一個(gè)氣缸相關(guān)的至少一個(gè)氣缸起動(dòng)閥的起動(dòng)空氣系統(tǒng)。該方法可包括在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的基于燃料的運(yùn)轉(zhuǎn)期間在至少一個(gè)氣缸起動(dòng)閥上游在起動(dòng)空氣系統(tǒng)中提供封閉空間。該方法還可包括檢測作為封閉空間的充填特性并且偏離指示起動(dòng)空氣系統(tǒng)如氣缸起動(dòng)閥的適當(dāng)操作性能的預(yù)期參數(shù)的參數(shù)，并輸出指示起動(dòng)空氣系統(tǒng)泄漏的信號(hào)。
[0007]在一些實(shí)施例中，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)還可包括與感測裝置通信的控制單元。該控制單元可構(gòu)造成在檢測到的參數(shù)偏離預(yù)定的閾值時(shí)指示起動(dòng)空氣系統(tǒng)的故障的信號(hào)。例如，該參數(shù)可以是指示封閉空間內(nèi)的壓力變化的瞬時(shí)壓力變化、指示封閉空間內(nèi)的甲烷濃度的甲烷濃度和/或指示封閉空間內(nèi)的C02濃度的C02濃度。在一些實(shí)施例中，所檢測到的參數(shù)可以是瞬時(shí)甲烷濃度變化、瞬時(shí)C02濃度變化和/或瞬時(shí)溫度變化。
[0008]該封閉空間可以是在氣缸起動(dòng)閥上游設(shè)置在起動(dòng)空氣系統(tǒng)中的隔絕空間。例如，該封閉空間可以是例如起動(dòng)空氣歧管和/或?qū)⑵饎?dòng)空氣歧管與氣缸起動(dòng)閥流體連接的起動(dòng)空氣管道的空間。此外，如文中所用，指示起動(dòng)空氣系統(tǒng)、具體而言封閉空間的充填的參數(shù)可涉及起動(dòng)空氣系統(tǒng)、特別是封閉空間內(nèi)的壓力、甲烷濃度、C02濃度和/或溫度。
[0009]在一些實(shí)施例中，感測裝置可包括構(gòu)造成測量起動(dòng)空氣系統(tǒng)內(nèi)、特別是封閉空間內(nèi)的壓力的壓力傳感器。在又一些實(shí)施例中，感測裝置可以是構(gòu)造成測量起動(dòng)空氣系統(tǒng)內(nèi)、特別是封閉空間內(nèi)的甲烷濃度的甲烷傳感器，和/或構(gòu)造成測量起動(dòng)空氣系統(tǒng)內(nèi)、特別是封閉空間內(nèi)的C02濃度的C02傳感器。在又一些實(shí)施例中，感測裝置可包括構(gòu)造成檢測起動(dòng)空氣系統(tǒng)內(nèi)、特別是封閉空間內(nèi)的溫度的溫度傳感器。
[0010]本發(fā)明的其它特征和方面將從下文的描述和附圖而顯而易見。
【附圖說明】
[0011]圖1是具有起動(dòng)空氣系統(tǒng)的渦輪增壓式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；以及
[0012]圖2是用于使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的示例性方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下是對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述。文中所述和附圖所示的示范性的實(shí)施例旨在教導(dǎo)本發(fā)明的原理，從而使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠在許多不同的環(huán)境中并針對(duì)許多不同應(yīng)用實(shí)施并使用本發(fā)明。因此，示例性實(shí)施例并非旨在成為且不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)專利保護(hù)范圍的限制性說明。相反，專利保護(hù)范圍應(yīng)該通過所附權(quán)利要求來限定。
[0014]如文中所用，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的術(shù)語“起動(dòng)模式”涉及這樣的狀態(tài)，即在狀態(tài)下內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)從零發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速起動(dòng)為例如預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，例如足以使內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)依靠空氣/燃料混合物工作的點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在一些實(shí)施例中，點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以是例如在從80rpm到約120rpm的范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。在起動(dòng)模式期間，通過從起動(dòng)系統(tǒng)向氣缸提供加壓起動(dòng)空氣來驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。加壓起動(dòng)空氣使活塞移動(dòng)以允許起動(dòng)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0015]同樣如文中所用，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的術(shù)語“通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式”涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)已加速至預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速并依靠燃料工作之后的狀態(tài)。在達(dá)到預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之后，加壓起動(dòng)空氣的供給被切斷。
[0016]本發(fā)明可至少部分基于這樣的認(rèn)識(shí)，即監(jiān)視起動(dòng)閥的操作性能可允許避免發(fā)動(dòng)機(jī)在氣缸起動(dòng)閥泄漏的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)。還認(rèn)識(shí)到的是，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的通常運(yùn)轉(zhuǎn)模式期間關(guān)閉主起動(dòng)閥并在主起動(dòng)閥與氣缸起動(dòng)閥之間提供封閉空間可允許觀察氣缸起動(dòng)閥。例如，連續(xù)檢測和監(jiān)視起動(dòng)空氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力可指示至少一個(gè)氣缸起動(dòng)閥的任何泄漏。例如，當(dāng)檢測到的起動(dòng)空氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力處于預(yù)定的壓力范圍之外時(shí)，可輸出對(duì)應(yīng)的信號(hào)。在一些實(shí)施例中，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以例如在檢測到的起動(dòng)空氣系統(tǒng)內(nèi)的壓力處于預(yù)定的壓力范圍之外時(shí)停止，或者可輸出指示起動(dòng)空氣系統(tǒng)或氣缸起動(dòng)閥的不可操作性的警告信號(hào)。
[0017]在一些實(shí)施例中，氣缸起動(dòng)閥的操作性能的評(píng)估可基于在預(yù)定的時(shí)間段檢測到的壓力變化。當(dāng)檢測到至少一個(gè)氣缸起動(dòng)閥的不可操作性時(shí)，控制單元可將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)切換到例如構(gòu)造成使發(fā)動(dòng)機(jī)以低功率模式工作的應(yīng)急模式。
[0018]在雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和在氣態(tài)燃料模式期間檢測到至少一個(gè)氣缸起動(dòng)閥的泄漏的情況下，雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可切換到液態(tài)燃料模式。此外，在液態(tài)燃料模式期間檢測到雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)氣缸起動(dòng)閥的泄漏的情況下，可阻止雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)切換到氣態(tài)燃料模式，使得雙燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)保持在液態(tài)燃料模式下。
[0019]本發(fā)明還可至少部分基于這樣的認(rèn)識(shí)，即監(jiān)視氣缸起動(dòng)閥的操作性能并輸出指示其的信號(hào)可降低發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境中蓄積未燃燒的空氣/燃料混合物的風(fēng)險(xiǎn)。因此，可降低潛在的爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
[0020]現(xiàn)在參照附圖，在圖1中示出了內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)示例性實(shí)施例。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括未示出的部件，例如燃料系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、周邊設(shè)備、傳動(dòng)系構(gòu)件等。出于本發(fā)明的目的，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10被構(gòu)造成依靠氣態(tài)燃料如天然氣工作的氣態(tài)燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可為任何類型的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，例如雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或利用燃料和空氣的混合物用于燃燒的任何其它奧托或柴油燃料內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0021]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10可具有任何尺寸、具有任何數(shù)量的氣缸并