气体燃料进入阀的电气监测的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明整体涉及可用气体燃料操作的内燃发动机，并且更具体地涉及评估内燃发动机的气体燃料进入阀的可操作性。
【背景技术】
[0002]至少部分地运行气体燃料的内燃发动机包括气体燃料内燃发动机和双燃料(DF)内燃发动机。DF内燃发动机通常可以液体燃料模式(LFM)和气体燃料模式(GFM)运行。例如，在由 Caterpillar Motoren GmbH&C0.KG, GERMANY 于 2013 年 6 月 28 日提交的欧洲专利申请N0.13174377.5中公开了一种示例性DF内燃发动机。在LFM模式下，诸如柴油燃料或重质燃料油(HFO)的液体燃料作为唯一能量源在燃烧期间通过主液体燃料喷射器提供。在GFM模式下，提供诸如天然气的气体燃料，例如在缸的进气口中与空气混合。可用少量的液体燃料，例如通过相同的主燃料液体喷射器或单独的点火燃料喷射器直接地喷射到缸中的少量液体燃料执行气体燃料的点火。
[0003]在气体燃料内燃发动机和DF内燃发动机中，对于每个缸，至少一个气体燃料进入阀，本文中也称为进气阀(GAV)，可定位在气体燃料源与发动机的进气口之间。当GAV在DF发动机的GFM模式下或者在气体燃料发动机的运行期间打开时，气体燃料进入进气口与进气混合。
[0004]在欧洲专利1040264B1中公开了一种示例的螺线管致动气体燃料进入阀。螺线管致动GAV包括螺线管线圈、可动板以及静止板或静止盘，借此输送至螺线管线圈的电流通过从静止板提升可动板致动所述阀。
[0005]由于它们的定位靠近燃烧室，所以GAV易受污染和增加磨耗的影响。例如，在LFM模式运行期间，由于燃烧螺线管致动GAV的可动板会在关闭的气体燃料进入阀的静止板或盘上抖动。因此，可动板和静止板或盘都会容易增加磨耗。另外，GAV不仅可在GFM模式中打开也可在LFM模式中打开。例如，如果是螺线管致动GAV，LFM模式期间进气与气体燃料管道系统之间的压力差可导致打开。于是，小颗粒会困在阀中，例如困在螺线管致动GAV的可动板与静止板或座之间，并且阀不再能适当地关闭。GAV的磨耗以及污染会导致泄漏、增加的通过率或者甚至是GAV被卡在打开状态。
[0006]本发明至少部分针对改进或克服现有系统的一个或多个方面。
【发明内容】
[0007]本发明的一方面，公开一种评估内燃发动机的气体燃料进入阀的可操作性的方法。所述方法可包括通过反复地致动气体燃料进入阀使内燃发动机运行气体燃料。另外，所述方法可包括测量分别与气体燃料进入阀的致动相关联的电气运行参数的时间发展序列。所述序列可包括待评估的第一时间发展和在第一时间发展之前的多个时间发展。所述方法还可包括根据所测量序列的第一时间发展以及所测量序列的多个在先时间发展中的至少一个来评估气体燃料进入阀的可操作性。
[0008]本发明的另一方面公开一种内燃发动机。所述内燃发动机可包括气体燃料系统、多个缸以及用于所述多个缸的每个缸的气体燃料进入阀，其流体地连接气体燃料系统与相应的缸。内燃发动机还可包括控制单元，其能够接收用于每个气体燃料进入阀的电气运行参数。控制单元还能够执行本文示例性公开的方法。
[0009]本发明的其它特征和方面通过以下描述和附图将显而易见。
【附图说明】
[0010]本文所包括的附图构成本说明书的一部分，所述附图示出本发明的示例性实施例，并且与说明书一起用来解释本发明的原理。在附图中:
[0011]图1示出至少部分地运行气体燃料的示例性内燃发动机的示意图；
[0012]图2示出DF内燃发动机的缸的横截面示意图；
[0013]图3示出气体燃料内燃发动机的缸的横截面示意图；
[0014]图4示出评估GAV的可操作性的示例性方法的流程图；以及
[0015]图5示出根据GAV随时间经过所使用的电流指示GAV随时间的致动的两部分图形。
【具体实施方式】
[0016]下面是本发明的示例性实施例的详细描述。本文所描述的和附图所示出的示例性实施例旨在教导本发明的原理，使本领域的那些普通技术人员能够在许多不同的环境中实施并使用本发明，并将本发明实施和用于许多不同的应用中。因此，示例性实施例不是，并且不应该被认为是专利保护范围的限制性描述。相反，专利保护的范围应该由所附权利要求书限定。
[0017]本发明部分基于与气体燃料进入阀的致动相关联的电气运行参数的时间发展可用于评估气体燃料进入阀的可操作性的认识。特别地，在发动机运行期间，可测量并记录所述的时间发展的序列以便于最近的时间发展与在先发展之间的对比。因此，根据所测量的序列评估GAV的可操作性是可能的。特别地，在最近时间发展与在先时间发展的对比中的偏差可指示GAV的有限的可操作性，甚至是不可操作性。
[0018]下面结合图1至图3描述可至少部分运行气体燃料的内燃发动机。
[0019]图1示意性示出至少部分运行气体燃料的示例性内燃发动机100，例如DF发动机(图2中示意性示出)或气体燃料发动机(图3中示意性示出)。
[0020]内燃发动机100包括发动机组2、充气系统4、排气系统5、包括吹扫气体系统7的气体燃料系统6和/或液体燃料系统8。内燃发动机100可用气体燃料提供动力，例如在气体燃料模式(GFM)下通过LNG系统提供的天然气，并且可以用液体燃料提供动力，例如双燃料内燃发动机配置(特别参见图2)中液体燃料模式(LFM)中的柴油燃料。
[0021]发动机组2包括多个缸9。图1示例性地描绘四个缸9。发动机组2可以是任何尺寸，带有任意数量的缸，例如6、8、12、16或20个，并且可以是任何缸配置，例如“V”形配置、直列配置或径向配置。
[0022]每个缸9都配备至少一个入口阀16和至少一个出口阀18。入口阀16流体地连接至充气系统4并且能够将充气或充气与气体燃料的混合物提供到缸9中。类似地，出口阀18流体地连接至排气系统5并且能够将排气从相应的缸9导出。
[0023]充气由充气系统4提供，所述充气系统4可包括进气口 20、压缩充气的压缩机22以及充气冷却器24。充气歧管26流体地连接在充气冷却器24的下游并且引导充气经由缸特定入口通道28进入相应的缸9中。
[0024]排气系统5可包括排气涡轮机30，所述排气涡轮机30通过轴32驱动地连接至压缩机22。此外，排气歧管34布置在缸9的下游用于将排气从各个排气出口通道35引导至排气涡轮机30。
[0025]在一些实施例中，充气系统4可包括一个或多个充气歧管26。类似地，排气系统5可包括一个或多个排气歧管34。
[0026]此外，入口阀16和出口阀18可分别地安装在入口通道28和出口通道35内。入口通道28以及出口通道35可设置在覆盖多于一个缸9的公共缸盖内或者设置在分别为每个缸9提供的单独缸盖内。
[0027]气体燃料系统6包括流体地连接至气体燃料管道42的气体燃料源36。气体燃料源36构成气体燃料供给用于为GFM模式燃烧供应气体燃料。例如，气体燃料源36包括含有加压状态天然气的气体燃料罐和气体阀单元。所述气体阀单元能够允许、阻断和/或控制从所述的气体燃料罐到气体燃料管道42中的流动。气体阀单元可包括气体燃料控制阀、气体燃料截止阀和/或通流阀。
[0028]气体燃料管道42流体地连接至分成多个气体燃料通道56的气体燃料歧管54。每个气体燃料通道56流体地连接至所述多个入口通道28中的至少一个。为了将气体燃料供给入各个入口通道28中，供给入每个气体燃料通道56中，安装气体燃料进入阀58。在一些实施例中，内燃发动机100可包括多于一个的气体燃料歧管54。
[0029]每个气体燃料进入阀58能够允许或者阻断GFM模式中气体燃料进入各个入口通道28中以与来自充气系统4的加压充气混合的流动。从而，每个气体燃料进入阀58的下游产生缸特定混合区域。例如，气体燃料进入阀58可以是螺线管致动的气体燃料进入阀，例如螺线管致动板阀，其中弹簧保持可动盘的下表面靠着静止盘或板的上表面。所述两个表面能够在气体燃料进入阀58的关闭状态中提供密封关系。每个气体燃料进入阀58可安装至覆盖至少一个缸9的缸盖。
[0030]吹扫气体系统7 (图1中用短划线框标示)包括串联连接的吹扫气体罐60、吹扫气体控制阀62和吹扫气体截止阀64。吹扫气体罐60构成吹扫气体源以用吹扫气体、例如加压状态的氮气吹扫气体燃料管道42、气体燃料歧管54等。
[0031]吹扫气体系统7可在各种位置处流体地连接至气体燃料系统6。例如，图1中第一连接66设置在气体燃料歧管54的近侧。第二连接70设置在气体燃料源36的近侧。第一截止阀68和第二截止阀72可分别地阻断或允许吹扫气体流过第一连接66和第二连接70ο额外的连接可集成