大型雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及獲得其中的蝶形閥特征的方法
【專利摘要】一種用于獲得大型渦輪增壓低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的排氣旁路中用于調(diào)節(jié)排氣旁路中的流量的非線性閥(34、44)的特征的方法。所述排氣旁路可控制地允許排氣繞過渦輪增壓器(16)的渦輪機(jī)(17)。所述方法包括：運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，并且在運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)：從完全關(guān)閉位置至完全打開位置以小的增量打開非線性閥(34、44)并且在非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的每個(gè)位置處測量掃氣壓力或者其它合適的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)；和/或從完全打開位置至完全關(guān)閉位置以小的增量關(guān)閉非線性性流量調(diào)節(jié)閥閥(34、44)，并且在蝶形閥的每個(gè)位置處測量所述掃氣壓力。然后記錄閥位置和關(guān)聯(lián)的測量的掃氣壓力，以及存儲(chǔ)所記錄的位置和關(guān)聯(lián)的掃氣壓力。
【專利說明】大型雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以及獲得其中的蝶形閥特征的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在大型低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體交換系統(tǒng)中使用的蝶形閥的控制，具體地，本發(fā)明涉及在大型低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體交換系統(tǒng)中使用的蝶形閥的開環(huán)控制。
【背景技術(shù)】
[0002]具有十字頭的大型低速運(yùn)行渦輪增壓雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是巨大的并且是非常有效的動(dòng)力生成機(jī)器。這些發(fā)動(dòng)機(jī)中最大的在94每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)下生成約120.000千瓦特，具有36米的總長度并且重達(dá)4000噸。在這些具有十字頭的大型低速運(yùn)行渦輪增壓雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，蝶形閥或者其它非線性閥可以被用于調(diào)節(jié)氣體交換系統(tǒng)中的排氣流量。例如，蝶形閥可以用在允許排氣空氣流動(dòng)以旁路渦輪增壓器的渦輪機(jī)的排氣旁路。DK177388B1公開了一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求10的前序部分的大型雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0003]蝶形閥的關(guān)閉機(jī)構(gòu)采取這樣一種盤的形式，該盤可以在管狀管部中圍繞位于盤的平面中的軸旋轉(zhuǎn)。蝶形閥被普遍受歡迎是因?yàn)榈伍y與其它閥設(shè)計(jì)相比成本較低并且重量較輕，意味著需要較少的支撐。閥盤定位在管的中心，經(jīng)過閥盤的是連接至閥外側(cè)上致動(dòng)器的桿。旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器以平行于或者垂直于流轉(zhuǎn)動(dòng)閥盤。閥盤總是存在于流中，因此不管閥的位置怎樣，壓力下降總是在流中誘發(fā)。蝶形閥是來自直角轉(zhuǎn)動(dòng)閥家族?！暗巍笔前惭b在桿上的金屬閥盤。當(dāng)閥關(guān)閉時(shí)，閥盤轉(zhuǎn)動(dòng)使得其完全阻斷通路。當(dāng)閥完全打開時(shí)，閥盤旋轉(zhuǎn)四分之一轉(zhuǎn)使得閥盤允許流體幾乎不受限制的通過。閥是逐漸打開的以節(jié)流并且調(diào)節(jié)流量。
[0004]在以開環(huán)控制蝶形閥的系統(tǒng)中，重要的是知道(能夠準(zhǔn)確控制的)閥角和實(shí)際流動(dòng)區(qū)域之間的準(zhǔn)確關(guān)系。實(shí)際流動(dòng)區(qū)域是指管道系統(tǒng)、閥和限制氣體流動(dòng)的其它實(shí)體的組合流動(dòng)區(qū)域。開環(huán)是指不存在能夠確定閥對(duì)流的影響的過程測量。
[0005]然而，在大型雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體交換系統(tǒng)中的許多應(yīng)用中，關(guān)鍵是準(zhǔn)確控制閥的位置的影響。因此，最有利的是知道蝶形閥的位置(這是準(zhǔn)確已知的)和氣體流動(dòng)的影響之間的準(zhǔn)確關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明的目的是提供一種方法，其中排氣旁路中的非線性閥的特征之間的關(guān)系可以確定以用于非線性閥的開環(huán)控制。
[0007]通過提供用于獲得大型渦輪增壓低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣旁路中用于調(diào)節(jié)排氣旁路中的流量的非線性閥特征的方法來實(shí)現(xiàn)該目的，所述排氣旁路可控制地允許排氣繞過渦輪增壓器的渦輪機(jī)，所述方法包括:運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)，并且在運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí):從完全關(guān)閉位置至完全打開位置以小的增量打開非線性閥并且在非線性閥的每個(gè)位置處測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)，和/或從完全打開位置至完全關(guān)閉位置以小的增量關(guān)閉非線性閥并且在非線性閥的每個(gè)位置處測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)；記錄閥位置和關(guān)聯(lián)的測量的所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值并且存儲(chǔ)所記錄的位置和關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值。[0008]通過測量非線性閥的各個(gè)位置處的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)，可以相對(duì)準(zhǔn)確的確定在排氣旁路中使用的非線性閥的特征即對(duì)通過旁路的氣流的影響并且如此獲得的這些特征可以用于非線性閥的開環(huán)控制。
[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，所記錄的位置和關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值存儲(chǔ)在映射或者查找表中。
[0010]在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)測量閥位置和關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)保持恒定負(fù)荷。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施例中，按階段執(zhí)行所述測量，其中，閥在第一階段中從關(guān)閉位置移動(dòng)至打開位置，并且在第二階段中從打開位置移動(dòng)至關(guān)閉位置，并且其中在對(duì)第一階段和第二階段相同的預(yù)定位置處執(zhí)行測量。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，在第一和第二階段期間所測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值的平均值存儲(chǔ)在映射或者查找表中。
[0013]在另一個(gè)實(shí)施例中，測量在閥位置的規(guī)則地隔開的間隔處執(zhí)行。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括使用所測量的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值確定閥角和對(duì)流動(dòng)經(jīng)過旁路的排氣的實(shí)際流量限制之間的關(guān)系。
[0015]操作參數(shù)可以是掃氣壓力或者渦輪增壓器速度或者燃燒壓力或者通過發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流或者燃燒室中的溫度或者排氣接收器溫度中的溫度或者渦輪增壓器的渦輪機(jī)下游的排氣的溫度，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣再循環(huán)時(shí)的排氣再循環(huán)壓力。
[0016]以上目的還通過提供具有十字頭的大型低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)而實(shí)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)包括:多個(gè)成行設(shè)置的氣缸；渦輪增壓器，其具有驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的渦輪機(jī)；掃氣接收器，其鄰近地沿著所述氣缸延伸并且連接至每個(gè)氣缸的掃氣端口 ；掃氣流動(dòng)路徑，其從所述壓縮機(jī)通向所述掃氣接收器；排氣接收器，其鄰近地沿著所述氣缸延伸并且連接至每個(gè)氣缸的排氣閥；排氣流動(dòng)路徑，其從所述排氣接收器通向所述渦輪機(jī)；排氣旁路，其允許排氣繞過所述渦輪機(jī)；非線性閥，其設(shè)置在所述排氣旁路中用于調(diào)節(jié)經(jīng)過所述排氣旁路的流量；致動(dòng)器，其可操作地連接至所述非線性閥用于調(diào)節(jié)非線性閥位置；電子控制單元，其能夠訪問映射或者查找表，其中將所述發(fā)動(dòng)機(jī)上已經(jīng)測量的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值映射至覆蓋所述非線性閥的范圍的多個(gè)增量位置；所述電子控制單元被配置為用于所述非線性閥的開環(huán)控制，以及所述電子控制單元連接至旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器以用于使用存儲(chǔ)在所述映射或者查找表中的數(shù)據(jù)控制所述非線性閥的位置。
[0017]以上目的還通過提供一種用于獲得大型渦輪增壓低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的第一排氣旁路中用于調(diào)節(jié)第一排氣旁路中的流量的非線性流量調(diào)節(jié)的特征的方法而實(shí)現(xiàn)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括與第一排氣旁路平行設(shè)置的第二排氣旁路，所述第二排氣旁路包括流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥知道由流量調(diào)節(jié)閥形成的流量限制和流量調(diào)節(jié)閥的位置之間的關(guān)系，所述方法包括:a)測量和記錄所測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的最初值；b)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，改變非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的位置，而不改變發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷；其后，c)測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)并改變流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的位置，直到所測量的掃氣壓力與所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的所述最初值匹配為止，并且d)使用發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值的匹配處流量調(diào)節(jié)閥的位置改變和非線性流量調(diào)節(jié)閥的位置改變，確定非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的特征。[0018]通過改變其它閥的位置來再平衡掃氣壓力，可以相對(duì)準(zhǔn)確的確定排氣旁路中所使用的非線性閥的特征即其對(duì)經(jīng)過旁路的氣流的影響，并且這些如此獲得的特征可以用于非線性閥的開環(huán)控制。
[0019]在所述方法的實(shí)施例中，由流量控制閥的位置改變導(dǎo)致的流動(dòng)區(qū)域的改變與非線性流量調(diào)節(jié)閥的位置改變導(dǎo)致的流動(dòng)區(qū)域的改變相等，從而確定與非線性流量調(diào)節(jié)閥的位置改變相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)區(qū)域的改變。
[0020]在另一個(gè)實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括:在分布在非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的完全打開和完全關(guān)閉位置之間的非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)范圍上的非線性閥(34、44)位置范圍上重復(fù)步驟a)至d)，記錄所測量的特征并且創(chuàng)建映射或者查找表，該映射或者查找表中存儲(chǔ)非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的閥角和對(duì)流動(dòng)經(jīng)過第一排氣旁路的排氣的實(shí)際流量限制之間的關(guān)系。
[0021]操作參數(shù)可以是掃氣壓力或者渦輪增壓器速度或者燃燒壓力或者通過發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流或者燃燒室中的溫度或者排氣接收器溫度中的溫度或者渦輪增壓器的渦輪機(jī)下游的排氣的溫度，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣再循環(huán)時(shí)的排氣再循環(huán)壓力。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的所述方法和發(fā)動(dòng)機(jī)的其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)和性能將由詳細(xì)描述中變得明顯。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]在本描述的以下詳細(xì)部分中，本發(fā)明將參考圖中示出的示例性實(shí)施例更詳細(xì)地解釋，其中:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)的圖形表示；
[0025]圖2是圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱回收系統(tǒng)的圖形表示；
[0026]圖3是示出了用于獲得圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)中的蝶形閥的特征的方法的圖；
[0027]圖4是示出了用于獲得非線性閥的特征的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；
[0028]圖5是示出了用于獲得非線性閥的特征的另一個(gè)方法的另一個(gè)示例性實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的具有十字頭的大型低速運(yùn)行渦輪增壓雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和用于獲得在十字頭類型的大型渦輪增壓雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的非線性閥的閥特征的方法的以下詳細(xì)描述中將由示例性實(shí)施例描述。
[0030]圖1和圖2示出了大型雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)I的第一示例性實(shí)施例。發(fā)動(dòng)機(jī)I可以例如用作遠(yuǎn)洋船舶的主發(fā)動(dòng)機(jī)或者用作操作發(fā)電站中的發(fā)電機(jī)的固定動(dòng)力機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的總輸入范圍可以例如為從2000千瓦特至130000千瓦特。
[0031]發(fā)動(dòng)機(jī)I提供彼此相鄰成行設(shè)置的多個(gè)(典型地在5個(gè)和14個(gè)之間)氣缸2。每個(gè)氣缸2設(shè)置有往復(fù)活塞3?；钊?經(jīng)由活塞桿5、十字頭6和連桿7連接至曲軸4。十字頭6包括在引導(dǎo)平面之間被引導(dǎo)的十字頭軸承。
[0032]每個(gè)氣缸2設(shè)置有與氣缸蓋相關(guān)的排氣閥10。排氣通道可以被排氣閥10打開并且關(guān)閉。排氣通道通向連接至排氣接收器12的排氣彎管11。排氣接收器12是大型細(xì)長圓柱形容器，排氣接收器12沿著并且緊密靠近氣缸2列的頂部設(shè)置。排氣接收器12具有大的體積，以允許排氣接收器均衡壓力脈沖，該壓力脈沖由在排氣閥10打開時(shí)來自單獨(dú)氣缸2的排氣的周期性流入導(dǎo)致。排氣接收器12的平衡效果提供排氣接收器12的出口處的大致恒定的壓力。在排氣接收器12的出口處需要大致恒定的壓力，因?yàn)樵诖笮碗p沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)使用的一個(gè)或者多個(gè)排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器得益于恒定供壓。
[0033]從排氣接收器12，排氣經(jīng)由排氣管道14被朝向渦輪增壓器16的渦輪機(jī)17引導(dǎo)(可以存在多個(gè)渦輪增壓器16)。排氣設(shè)置在渦輪機(jī)17的大氣下游。渦輪增壓器16是恒壓渦輪增壓器，即，渦輪增壓器沒有被配置利用排氣中的壓力脈沖操作。渦輪增壓器16具有軸向或者徑向渦輪機(jī)并且被配置用于高至約500至550°C的排氣溫度。
[0034]發(fā)動(dòng)機(jī)還包括廢熱回收單元30。來自廢棄接收器12的受控?cái)?shù)量的排氣能夠供給至廢熱回收單元30，參考圖2以下更詳細(xì)地進(jìn)一步描述廢熱回收單元30。
[0035]渦輪增壓器16還包括由渦輪機(jī)17驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)18。壓縮機(jī)18連接至進(jìn)氣口。壓縮機(jī)18驅(qū)動(dòng)高壓掃氣經(jīng)由掃氣路徑21至掃氣接收器20，掃氣路徑21包括掃氣冷卻器22和帶有相關(guān)的止回閥24的輔助風(fēng)扇23。輔助風(fēng)扇23典型地被電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)(也可以由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng))并且在低負(fù)荷條件(通常低于最大連續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)額定的40%)下打開以協(xié)助壓縮機(jī)18中保持足夠的掃氣。當(dāng)不使用輔助風(fēng)扇23時(shí)(通常高于最大連續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)額定的40%以上)，其經(jīng)由止回閥24旁路。
[0036]掃氣接收器20是大型細(xì)長的圓柱形容器，其沿著氣缸2列的底部緊密靠近地延伸。掃氣接收器20經(jīng)由氣缸的掃氣端口 26連接至每個(gè)氣缸。掃氣接收器20具有大的體積以允許掃氣接收器20補(bǔ)償壓力下降，壓力下降是由在掃氣端口 26的開口處掃氣到單獨(dú)氣缸2的周期性流出導(dǎo)致。掃氣接收器20的補(bǔ)償效果提供了掃氣接收器中的基本上恒定的壓力使得基本上相同的掃氣壓力可用于每個(gè)氣缸2。由于用于大型雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)渦輪增壓器16在恒定供給壓力下操作并且傳遞恒定供給壓力即沒有壓力脈沖可用于掃氣單獨(dú)的氣缸2，因此掃氣接收器20中的恒定壓力是需要的。掃氣從掃氣接收器20傳遞至單獨(dú)氣缸2的掃氣端口 26。
[0037]圖2示出了與廢熱回收單元30相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)的方案。廢熱回收單元30要么直接從圖2中示出的排氣接收器要么作為從排氣接收器12通向渦輪增壓器16的渦輪機(jī)17的排氣管道14的分支，接收來自排氣接收器12的排氣。壓力傳感器37測量由排氣管道14傳遞至渦輪增壓器的渦輪機(jī)17的排氣的壓力。壓力傳感器38測量掃氣接收器20中的掃氣壓力。兩個(gè)壓力傳感器都連接至接收所測量壓力的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元(未示出)。
[0038]廢熱回收單元30包括兩個(gè)平行的排氣旁路，其允許排氣繞開渦輪增壓器16的渦輪機(jī)17。第一排氣旁路包括導(dǎo)管42，導(dǎo)管42包括開關(guān)閥41和電子控制的非線性流量調(diào)節(jié)閥44，優(yōu)選地是蝶形閥，蝶形閥的位置由受廢熱回收電子控制單元控制的致動(dòng)器確定。導(dǎo)管42傳遞排氣至動(dòng)力渦輪機(jī)48。排氣被鍋爐50上游位置處的導(dǎo)管49從動(dòng)力渦輪機(jī)48傳輸至存儲(chǔ)棧，鍋爐50由發(fā)動(dòng)機(jī)I的排氣中的廢熱加熱。動(dòng)力渦輪機(jī)48的輸出軸可操作地連接至蒸汽渦輪機(jī)56，動(dòng)力渦輪機(jī)48和蒸汽渦輪機(jī)56的組合輸出用于驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)60。來自渦輪增壓器16和來自排氣旁路的總的排氣流量供給至鍋爐50以生成用于蒸汽渦輪機(jī)56的蒸汽。蒸汽渦輪機(jī)56經(jīng)由導(dǎo)管52接收來自鍋爐50的蒸汽并且經(jīng)由導(dǎo)管54返回蒸汽至鍋爐50。[0039]第二旁路包括導(dǎo)管32和電子控制非線性流量調(diào)節(jié)閥34，優(yōu)選地是蝶形閥，蝶形閥的位置由電子控制單元控制的致動(dòng)器控制。為了給予第二排氣旁路與第一排氣旁路的流量特征相似或相同的流量特征，第二排氣旁路還包括流量限制36。第二排氣旁路傳遞排氣進(jìn)入在鍋爐50的上游位置處離開渦輪增壓器16的渦輪機(jī)17的主排氣流。
[0040]非線性閥34的位置由發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元在開環(huán)中控制。非線性閥44的位置由廢熱回收電子控制單元，實(shí)際上是中斷線47指示的動(dòng)力渦輪機(jī)控制單元，在開環(huán)中控制。
[0041]對(duì)于非線性閥34、44在開環(huán)中控制的發(fā)動(dòng)機(jī)1，重要的是知道(能夠準(zhǔn)確控制的)閥角和實(shí)際流動(dòng)區(qū)域之間的準(zhǔn)確關(guān)系。實(shí)際流動(dòng)區(qū)域是指管道系統(tǒng)、閥和限制氣體流動(dòng)的其它實(shí)體的組合流動(dòng)區(qū)域。開環(huán)是指不存在可以確定閥位置的影響是否正確的過程測量。為了保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)給于最大廢熱回收輸出，兩個(gè)排氣旁路的實(shí)際流動(dòng)區(qū)域的總和必須保持在指定極限內(nèi)。為了知道實(shí)際流動(dòng)區(qū)域，閥角和實(shí)際流動(dòng)區(qū)域之間的關(guān)系必須很好地限定。
[0042]圖4示出了用于獲得第一排氣旁路或者第二排氣旁路中的非線性閥34、44的一個(gè)非線性閥的特征的方法的示例性實(shí)施例的流程圖。該方法包括運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)1，并且在運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)I的同時(shí)從完全關(guān)閉位置至完全打開位置以小的增量打開非線性閥34、44并且測量發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，如非線性閥34、44的每個(gè)位置處的傳感器38的掃氣壓力，并且其后從完全打開位置至完全關(guān)閉位置以小的增量關(guān)閉非線性閥。
[0043]在非線性閥34、44的每個(gè)位置處由傳感器38測量掃氣壓力(或者其它合適的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù))。記錄閥位置和關(guān)聯(lián)的測量的掃氣壓力并且所記錄的位置和關(guān)聯(lián)的測量掃氣壓力存儲(chǔ)在控制相關(guān)的非線性閥34、44的電子控制單元可訪問的映射或者查找表中。
[0044]優(yōu)選地，當(dāng)測量閥位置和關(guān)聯(lián)的掃氣壓力時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)I保持恒定負(fù)荷。按階段執(zhí)行測量，其中閥在第一階段中從關(guān)閉位置移動(dòng)至打開位置，并且在第二階段中從打開位置移動(dòng)至關(guān)閉位置，并且其中在與第一階段和第二階段相同的預(yù)定位置處執(zhí)行測量。
[0045]在第一階段和第二階段期間測量的掃氣壓力的平均值存儲(chǔ)在映射或者查找表中。在閥位置的規(guī)則地隔開的間隔處執(zhí)行測量。所測量的掃氣壓力用于確定閥角和對(duì)通過相關(guān)的排氣旁路流動(dòng)的排氣的實(shí)際流量限制之間的關(guān)系。
[0046]結(jié)果在圖3的曲線圖中可見，連續(xù)線表示應(yīng)用方法的結(jié)果并且中斷線表示實(shí)際掃氣壓力。
[0047]非線性閥34、44的獲得特征被控制相關(guān)非線性閥的電子控制單元用于非線性閥34、44的開環(huán)控制。
[0048]該方法還可以被用于自動(dòng)調(diào)整，以對(duì)于隨著時(shí)間改變的條件如由于磨損和/或排氣旁路的阻塞，改變閥的閥特征。
[0049]當(dāng)閥34、44的一個(gè)閥的特征總是已知的時(shí)，其它非線性閥34、44的特征可以由另一個(gè)方法確定。這個(gè)其它方法的示例性實(shí)施例在圖5中的流程圖中示出并且其包括:
[0050]a)測量并且記錄所測量掃氣壓力作為最初的掃氣壓力；
[0051]b)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，改變特征未知的非線性流量調(diào)節(jié)閥44的位置，而不改變發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷；
[0052]其后，
[0053]c)測量掃氣壓力并改變特征已知的流量調(diào)節(jié)閥34的位置，直到所測量的掃氣壓力與最初掃氣壓力匹配為止，并且
[0054]d)使用掃氣壓力的匹配處的流量調(diào)節(jié)閥34的位置改變和非線性流量調(diào)節(jié)閥44的位置改變，確定非線性流量調(diào)節(jié)閥44的特征。
[0055]由流量控制閥34的位置改變導(dǎo)致的流動(dòng)區(qū)域的改變與由非線性流量調(diào)節(jié)閥44的位置改變導(dǎo)致的流動(dòng)區(qū)域的改變相等，從而確定與非線性流量調(diào)節(jié)閥44的位置改變相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)區(qū)域的改變。
[0056]在分布在非線性流量調(diào)節(jié)閥44的完全打開和完全關(guān)閉位置之間的非線性流量調(diào)節(jié)閥44范圍上的非線性閥44位置范圍上重復(fù)步驟a)至d)。記錄所測量的特征并且創(chuàng)建映射或者查找表，該映射或者查找表中存儲(chǔ)非線性流量調(diào)節(jié)閥44的閥角和對(duì)流動(dòng)經(jīng)過第一排氣旁路的排氣的實(shí)際流量限制之間的關(guān)系。
[0057]在一個(gè)實(shí)施例中，包括非線性閥34、44的位置之間關(guān)系的映射覆蓋多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，該發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)I的操作范圍，進(jìn)而形成3-D映射。
[0058]在一個(gè)實(shí)施例中(未不出)，發(fā)動(dòng)機(jī)與排氣再循環(huán)系統(tǒng)相適應(yīng)，排氣再循環(huán)系統(tǒng)供給(再循環(huán))排氣流的部分流進(jìn)入氣缸，如通過供給再循環(huán)排氣進(jìn)入掃氣流。
[0059]盡管以上實(shí)施例使用掃氣壓力作為發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)，但是清楚的是:被非線性閥的位置改變影響的任何其它發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)可被代替使用，如渦輪增壓器速度或者燃燒壓力或者通過發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流或者燃燒室中的溫度或者排氣接收器溫度中的溫度或者渦輪增壓器的渦輪機(jī)下游的排氣的溫度，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣再循環(huán)時(shí)的排氣再循環(huán)壓力。為了確定所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的值，將利用對(duì)應(yīng)的傳感器裝配發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0060]盡管本申請的教導(dǎo)以及為了說明的目的而詳細(xì)描述，但是可以理解的是這些細(xì)節(jié)僅用于說明的目的并且本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在其中進(jìn)行變形而不偏離該申請的教導(dǎo)范圍。
[0061]權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“包括”并不排除其它元件或者步驟。權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)。單個(gè)處理器或者其它單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求中所引用的多個(gè)裝置的功能。
【權(quán)利要求】
1.一種獲得大型渦輪增壓低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的排氣旁路中用于調(diào)節(jié)該排氣旁路中的流量的非線性閥(34、44)的特征的方法，所述排氣旁路可控制地允許排氣繞過渦輪增壓器(16)的渦輪機(jī)(18)，其特征在于，所述方法包括: 運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)(I)，并且當(dāng)運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí): 從完全關(guān)閉位置至完全打開位置以小的增量打開非線性閥(34、44)并且在非線性閥(34.44)的每個(gè)位置處測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)，和/或 從完全打開位置至完全關(guān)閉位置以小的增量關(guān)閉非線性閥(34、44)，并且在非線性閥(34.44)的每個(gè)位置處測量所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)；并且記錄閥位置和關(guān)聯(lián)的測量的所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述記錄的位置和關(guān)聯(lián)的測量的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)值存儲(chǔ)在映射或者查找表中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，當(dāng)測量閥位置和關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)(I)保持恒定負(fù)荷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，按階段執(zhí)行所述測量，其中，非線性閥(34、44)在第一階段中從關(guān)閉位置移動(dòng)至打開位置，并且在第二階段中從所述打開位置移動(dòng)至所述關(guān)閉位置，并且其中在對(duì)所述第一階段和所述第二階段相同的預(yù)定位置處執(zhí)行所述測量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在第一階段和第二階段期間測量的發(fā)動(dòng)機(jī)的平均值存儲(chǔ)在映射或者查找表中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在閥位置的規(guī)則地隔開的間隔處執(zhí)行所述測量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括使用所述測量的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值確定閥角和對(duì)流動(dòng)經(jīng)過所述排氣旁路的排氣的實(shí)際流量限制之間的關(guān)系。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，進(jìn)一步包括將所述非線性閥的獲得特征用于所述非線性閥(34、44)的開環(huán)控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)是掃氣壓力或者渦輪增壓器速度或者燃燒壓力或者經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流或者燃燒室中的溫度或者排氣接收器溫度中的溫度或者渦輪增壓器的渦輪機(jī)的排氣下游的溫度或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣再循環(huán)時(shí)的排氣再循環(huán)壓力。
10.一種具有十字頭的大型低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(I)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括: 多個(gè)設(shè)置成行的氣缸(2); 渦輪增壓器(16)，其具有用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(18)的渦輪機(jī)(18)； 掃氣接收器(20)，其鄰近地沿著所述氣缸(2)延伸并且連接至每個(gè)氣缸(2)的掃氣端口 (16)； 掃氣流動(dòng)路徑，其從所述壓縮機(jī)(18)通向所述掃氣接收器(20)； 排氣接收器(12)，其鄰近地沿著所述氣缸⑵延伸并且連接至每個(gè)氣缸⑵的排氣閥； 排氣流動(dòng)路徑，其從所述排氣接收器(12)通向所述渦輪機(jī)(18)； 排氣旁路，其允許排氣繞過所述渦輪機(jī)(18)；非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)，其設(shè)置在所述排氣旁路中以用于調(diào)節(jié)經(jīng)過所述排氣旁路的流量； 致動(dòng)器，其可操作地連接至所述非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)以用于調(diào)節(jié)非線性流量調(diào)節(jié)閥的位置； 其特征在于，包括: 電子控制單元，其能夠訪問映射或者查找表，其中，在映射或者查找表中將所述發(fā)動(dòng)機(jī)上已經(jīng)測量的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值映射至覆蓋所述非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的范圍的多個(gè)增量位置； 所述電子控制單元被配置為用于所述非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的開環(huán)控制，以及 所述電子控制單元連接至所述致動(dòng)器以用于使用存儲(chǔ)在所述映射或者查找表中的數(shù)據(jù)控制所述非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)是掃氣壓力或者渦輪增壓器速度或者燃燒壓力或者經(jīng)過發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流或者燃燒室中的溫度或者排氣接收器溫度中的溫度或者渦輪增壓器的渦輪機(jī)的排氣下游的溫度，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣再循環(huán)時(shí)的排氣再循環(huán)壓力。
12.一種用于獲得大型渦輪增壓低速運(yùn)行雙沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)(I)的第一排氣旁路中用于調(diào)節(jié)該第一排氣旁路中的流量的非線性流量調(diào)節(jié)的特征的方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括與第一排氣旁路平行設(shè)置的第二排氣旁路，所述第二排氣旁路包括流量調(diào)節(jié)閥(34、44)，其中，對(duì)于所述流量調(diào)節(jié)閥(34、44)而言，由流量調(diào)節(jié)閥施加的流量限制與流量調(diào)節(jié)閥的位置之間的關(guān)系是已知的，其特征在于，所述方法包括: a)測量和記錄所測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的最初值； b)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，改變非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的位置，而不改變發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷； 其后， c)測量發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)并改變流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的位置，直到所測量的掃氣壓力與所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的所述最初值匹配為止，并且 d)使用發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)值的匹配處流量調(diào)節(jié)閥的位置改變和非線性流量調(diào)節(jié)閥的位置改變，確定非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的特征。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，由流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的位置改變導(dǎo)致的流動(dòng)區(qū)域的改變與非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的位置改變導(dǎo)致的流動(dòng)區(qū)域的改變相等，從而確定與非線性流量調(diào)節(jié)閥的位置改變相關(guān)聯(lián)的流動(dòng)區(qū)域的改變。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括在分布在非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的完全打開和完全關(guān)閉位置之間的非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)范圍上的非線性閥(34、44)位置范圍上重復(fù)步驟a)至d)，記錄所測量的特征并且創(chuàng)建映射或者查找表，該映射或者查找表中存儲(chǔ)非線性流量調(diào)節(jié)閥(34、44)的閥角和對(duì)流動(dòng)經(jīng)過第一排氣旁路的排氣的實(shí)際流量限制之間的關(guān)系。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)是掃氣壓力或者渦輪增壓器速度或者燃燒壓力或者通過發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流或者燃燒室中的溫度或者排氣接收器溫度中的溫度或者渦輪增壓器的渦輪機(jī)下游的排氣的溫度，或者當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣再循環(huán)時(shí)的排氣再循環(huán)壓力。
【文檔編號(hào)】F02B37/18GK103967594SQ201410213745
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月21日
【發(fā)明者】莫騰·韋爾戈德·勞爾森 申請人:曼柴油機(jī)歐洲股份公司曼柴油機(jī)德國分公司