技术领域
[0001] 本
发明涉及一种内燃机以及一种用于控制内燃机的运行的方法。
背景技术
[0002] 内燃机例如共轨柴油
发动机具有不同的综合特性曲线(Kennfelder)以用于内燃机运行的控制，为了静态的运行(没有突然的运行负载变化或运行负载接入(Betriebslastaufschaltung)的内燃机的运行)优化这些综合特性曲线。
[0003] 在借助于废气
涡轮增压器增压的内燃机中，如今应用压缩空气辅助系统(Druckluftunterstützungssystem)，以用于在突然的运行负载接入时提高废气
涡轮增压器的
压缩机的转速。在压缩机的这种形式的转速提高(其也被称为喷气助推(Jet Assist))时，通过
喷嘴形的进气孔将压缩空气吹到压缩机
叶轮(Verdichterlaufrad)的
叶片组上。由此使压缩机叶轮
加速并且由此将更多的空气输送到内燃机处，由此在突然的运行负载接入时改进内燃机的响应性能。在曼柴油机欧洲公司(MAN Diesel SE)(位于德国奥格斯堡)的规划手册中第77页(章节04 10.02)上描述了用于这种压缩空气辅助系统也称为喷气助推系统的示例。
[0004] 然而，由于在此消耗的压缩空气，应用压缩空气辅助系统导致内燃机的运行成本的明显提高。此外，这种压缩空气辅助系统也需要一定的时间段以用于如期望的那样使压缩机叶轮加速，从而不可完全避免内燃机的转速下降(Drehzahleinbruch)。
发明内容
[0005] 本发明的目的为，提供这样的方法，即利用该方法可以简单的方式改进内燃机的运行负载接入特性。此外，本发明的目的为，提供设定成用于实施根据本发明的方法的内燃机。
[0006] 上述目的通过根据
权利要求1所述的方法以及根据权利要求8所述的内燃机实现。在相应的
从属权利要求中限定了本发明的改进方案。
[0007] 根据本发明的第一方面，提供一种用于控制内燃机的运行的方法，其中，该方法具有：确定内燃机的运行负载；当内燃机的运行负载恒定时，以实现内燃机的一定的(bestimmt)驱动功率的标准控制综合特性曲线为
基础控制内燃机的运行；并且当内燃机的运行负载以预定的程度提高时，激活至少一个控制特性曲线(Steuerkennlinie)以用于修正标准控制综合特性曲线，从而提高内燃机的驱动功率。
[0008] 通过激活至少一个且优选地多个用于修正标准控制综合特性曲线的控制特性曲线，可以简单的、快速的且节省成本的方式实现内燃机的更高的驱动功率例如更高的指示(indiziert)
力矩，这在突然的运行负载接入时继而导致较小的转速下降以及内燃机的有害物质排放的较少提高。
[0009] 按照根据本发明的方法的一个实施形式，通过激活至少一个控制特性曲线如此修正标准控制综合特性曲线，即在时间上提前(vorverlagern)内燃机
燃料的喷射时刻和/或提高内燃机燃料的喷射压力，其结果为提高内燃机燃料的点火压力(Zünddruck)。
[0010] 优选地，执行所有两个所述的措施，从而实现内燃机的驱动功率的最优的提高。
[0011] 按照根据本发明的方法的另一实施形式，为了在时间上提前内燃机燃料的喷射时刻，基于内燃机的
曲轴的旋转
角度将内燃机燃料的喷射时刻提前2度至4度。
[0012] 按照根据本发明的方法的再一实施形式，在提高内燃机燃料的喷射压力时将内燃机燃料的喷射压力提高200bar至400bar。
[0013] 按照根据本发明的方法的再另一实施形式，一旦内燃机的运行负载在预定的时间上恒定和/或超过内燃机的一定的驱动功率时，使该至少一个附加的控制特性曲线失效并且利用未被修正的标准控制综合特性曲线控制内燃机的运行。
[0014] 按照根据本发明的方法的一个实施形式，在确定内燃机的运行负载时在以下情况下运行负载确定为以预定的程度提高：当用于在内燃机中燃烧的与时间相关的燃料充填程度(Kraftsfofffüllung)的提高超过预定的与时间相关的充填量提高极限值时或者当用于在内燃机中燃烧的燃料充填量相对于空气量的比例超过预定的燃料空气比极限值时或者当内燃机的转速的与时间相关的下降超过预定的与时间相关的内燃机转速下降极限值时或者当消耗器功率的与时间相关的提高超过预定的与时间相关的负载提高极限值时。
[0015] 换句话说，根据本发明的实施形式识别突然的运行负载接入：借助于与时间相关的燃料填充程度提高或借助于与时间相关的燃料填充程度关于空气量(例如增压空气量)的函数或根据内燃机的转速下降或者借助于与时间相关的负载提高。
[0016] 按照根据本发明的方法的再一实施形式，在内燃机运行负载提高时，取决于内燃机的运行负载提高的程度和/持续时间激活辅助系统以用于提高被输送到内燃机的空气量和/或激活至少一个控制特性曲线以用于修正标准控制综合特性曲线。
[0017] 换句话说，可根据内燃机的运行负载的突然提高的程度和/或持续时间或者仅仅应用辅助系统例如压缩空气辅助系统，或者仅仅应用用于修正标准控制综合特性曲线的控制特性曲线或者可应用这两个措施。优选地，在内燃机的运行负载突然提高时，不仅激活辅助系统来用于提高输送到内燃机的空气量而且激活控制特性曲线来用于修正标准控制综合特性曲线，从而通过更短的加速时间减小内燃机的转速降低以及辅助系统的
能量消耗(例如，压缩空气消耗)。
[0018] 另一方面，在例如压缩空气消耗减小时可更小地设计辅助系统的压缩空气供给部，由此可附加地节省成本。
[0019] 通过由于以上描述的措施引起的发动机的更高的指示
扭矩可进而减小有害物质排放的提高，例如在
柴油发动机中减小
炭黑形成。这尤其地由以下引起，即在突然的运行负载接入时(例如在
船舶柴油发动机或柴油发
电机的(dieselelektrisch)发电系统中)，驱动系统通过提高燃料输送对提高的功率需求做出反应，并且由此在转速降低时在燃烧混合气中的燃料过量导致提高的有害物质排放，例如提高的炭黑形成。相应地，通过提高发动机的指示扭矩可尽可能地避免或根本地减小有害物质排放的提高。
[0020] 根据本发明的第二方面，内燃机具有控制装置，其设定成，用于以任意可设想的组合实施根据本发明的以上描述的实施形式中的一个、多个或全部所述的方法。
[0021] 根据本发明，该控制装置可构造成
硬件、
软件、
固件或其组合的形式。优选地，控制装置集成到
电子的发动机
控制器中。用于静态的运行或带有保持不变的运行负载的运行的优化的带有从属的特性曲线的标准控制综合特性曲线以及优选地多个附加的用于修正标准控制综合特性曲线的控制特性曲线储存在控制装置中，例如储存在电子的储存器中。
[0022] 按照根据本发明的内燃机的一种实施形式，内燃机由
大型柴油发动机形成并且具有以控制的方式(steuerungsmäßig)与控制装置相联结的共轨燃料喷射系统以及用于以压力的方式(druckmäßig)使用于在内燃机中燃烧的空气量增压的废气
涡轮增压器。
[0023] 根据本发明，大型柴油发动机理解为这样的发动机，即其例如用于驱动船舶或在发电装置中用于发电机驱动。
[0024] 按照根据本发明的内燃机的再一实施形式，废气涡轮增压器具有压缩空气辅助系统，其中，压缩空气辅助系统以控制的方式与控制装置相联结，其中，控制装置设定成，在内燃机的运行负载的一定的提高时激活压缩空气辅助系统，从而提高由废气涡轮增压器提供的用于在内燃机中燃烧的空气量，并且其中，控制装置设定成，取决于内燃机的运行负载的提高的程度和/或持续时间激活压缩空气辅助系统和/或在执行根据本发明的方法的情况下激活至少一个用于修正标准控制综合特性曲线的控制特性曲线。
附图说明
[0025] 下面根据优选的实施形式并参考附图详细描述本发明。
[0026] 图1显示了根据本发明的实施形式的内燃机的示意性的视图。
具体实施方式
[0027] 在图1中显示的内燃机1由用于船舶(未显示)的运行(驱动和/或产生
电流)的大型柴油发动机(在此，例如12缸V型发动机)形成。
[0028] 内燃机1具有控制装置10、共轨燃料喷射系统20、用于以压力的方式使设置成用于在内燃机1中燃烧的空气量增压的废气涡轮增压器30和压缩空气辅助系统40以用于在内燃机1的运行负载突然提高(运行负载接入)时快速地提高由废气涡轮增压器30提供的空气量。
[0029] 例如，可通过在船舶的桥楼(Brücke)上引入的船舶的推力提高或速度提高或者例如在柴油发电机系统中也可通过突然地接通相关的电负载引起内燃机1的运行负载提高预定的程度。
[0030] 共轨燃料喷射系统20具有两个主燃料管路21,22，其通过由共轨燃料喷射系统20控制的燃料
泵(未显示)给共轨燃料喷射系统20的两个燃料轨道管路23,24供给处于高压(直至1600bar)下的来自
燃料箱(未显示)的柴油燃料。
[0031] 燃料轨道管路23,24的每一个通过六个燃料输送管路25或26与在12缸的内燃机1的每个纵向侧的六个
气缸(未示出)处的可控制的燃料喷射器相连接。
[0032] 内燃机1(尤其地同样其燃料喷射器)及其共轨燃料喷射系统20通过控制线路1a或27分别以控制的方式与控制装置10相联结，其中，在控制装置10的电子的储存器(未显示)中储存有多个用于内燃机1的静态的运行(恒定的运行负载)的标准控制综合特性曲线。其中，借助于标准控制综合特性曲线实现内燃机1的一定的驱动功率。
[0033] 消耗负载43通过控制线路44与控制装置10相连接。
[0034] 废气涡轮增压器30具有废气涡轮31，该废气涡轮通过废气管路32联接到内燃机1的废气输出部(未绘出)处，并且废气涡轮增压器30具有通过连接轴31a由废气涡轮31驱动的压缩机33，该压缩机通过增压管路34联接到内燃机1的空气输入部(未绘出)处。
[0035] 废气涡轮增压器30通过控制线路35以控制的方式与控制装置10相联结，并且同样通过在控制装置10中储存的标准综合特性曲线优选地例如借助于可调整的导引机构(Leiteinrichtung)控制废气涡轮增压器30。
[0036] 压缩空气辅助系统40通过压力管路41与压缩机33
流体连接，从而在需要时(也就是说在运行负载提高时)通过在压缩机33中的喷嘴形的进气孔(未显示)将压缩空气吹到压缩机叶轮(未显示)的叶片组上，并且由此可使压缩机叶轮加速，从而将更多的增压空气输送到内燃机1处。为了控制该压缩空气辅助系统40，该压缩空气辅助系统40通过控制线路42与控制装置10相联结。
[0037] 根据本发明，控制装置10设定成，在内燃机10的运行负载的一定的提高时激活压缩空气辅助系统40，从而提高用于在内燃机1中的燃烧的由废气涡轮增压器30提供的增压空气量。
[0038] 根据本发明，此外在控制装置10的储存器中储存有多个附加的控制特性曲线。如此指明这些附加的控制特性曲线，即当内燃机1的运行负载通过运行负载接入以预定的程度提高时，借助于激活附加的控制特性曲线如此修正标准控制综合特性曲线，即，提高内燃机1的驱动功率并且由此补偿运行负载提高。
[0039] 按照根据本发明的实施形式的用于控制内燃机1的运行的方法，在内燃机1的运行中借助于
传感器(未示出)在控制装置10中连续地确定内燃机1的运行负载。
[0040] 当内燃机1的运行负载恒定(静态的运行)时，基于被储存在控制装置10中的标准控制综合特性曲线控制内燃机1的运行。
[0041] 当内燃机1的运行负载以预定的程度提高时，通过控制装置10激活附加控制特性曲线以用于修正标准控制综合特性曲线，从而提高内燃机1的驱动功率。
[0042] 通过激活附加的控制特性曲线如此修正标准控制综合特性曲线，即，在时间上提前内燃机燃料(在此柴油燃料)的喷射时刻和/或提高内燃机燃料的喷射压力，这具有的结果为，提高内燃机的点火压力。
[0043] 为了在时间上提前内燃机燃料的喷射时刻，通过控制装置10基于内燃机1的曲轴(未显示)的旋转角度将内燃机燃料的喷射时刻优选地提前2度至4度。
[0044] 在提高内燃机燃料的喷射压力时，优选地将内燃机燃料的喷射压力提高200bar至400bar。
[0045] 可由控制装置10通过相应地操控燃料喷射器和燃料泵实现喷射时刻的时间上的提前、喷射压力和/或点火压力的提高。
[0046] 根据本发明，一旦内燃机1的运行负载在预定的时间上恒定和/或超过内燃机1的一定的驱动功率，通过控制装置10使附加的控制特性曲线失效，并且利用未被修正的标准控制综合特性曲线控制内燃机1的运行。
[0047] 在确定内燃机1的运行负载时，在以下情况下通过控制装置10确定运行负载以预定的程度提高：当用于在内燃机1中燃烧的燃料充填程度(Kraftstofffüllung)的与时间相关的提高超过预定的与时间相关的充填量提高极限值时或者当用于在内燃机1中燃烧的燃料充填量相对于增压空气量的比例超过预定的燃料空气比极限值时或者当消耗器功率的与时间相关的提高超过预定的与时间相关的负载提高极限值时或者当内燃机1的曲轴的转速的与时间相关的下降超过预定的与时间相关的内燃机转速下降极限值时。
[0048] 根据本发明的实施形式，在内燃机1的运行负载提高时通过控制装置10取决于内燃机1的负载提高的程度和/或持续时间激活压缩空气辅助系统40和/或用于修正标准控制综合特性曲线的附加的控制特性曲线。
[0049] 在这种情况中，控制装置10设定成，取决于内燃机1的运行负载的提高的程度和/或持续时间引入对压缩空气辅助系统40进行激活和/或在执行根据本发明的方法的情况下对用于修正标准控制特性曲线的附加的控制特性曲线进行激活。
[0050] 参考标号列表1 内燃机
1a 控制线路
10 控制装置
20 共轨燃料喷射系统20
21 主燃料管路
22 主燃料管路
23 燃料轨道管路
24 燃料轨道管路
25 燃料输送管路
26 燃料输送管路
30 废气涡轮增压器
31 废气涡轮
31a 连接轴
32 废气管路
33 压缩机
34 增压空气管路
35 控制线路
40 压缩空气辅助系统
41 压缩空气管路
42 控制线路
43 消耗器/发电机
44 控制线路
