用于內燃機的燃料供應系統和相關燃料轉換程序的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于將至少兩種燃料供應到內燃機中的系統，以及所述燃料的轉 換程序。
【背景技術】
[0002] 針對環境保護的不斷變嚴的標準導致了調節由內燃機產生的污染排放。在海運領 域中，國際海事組織（頂〇)也引入了針對防止大氣污染的其自有的標準。這些標準需要船舶 發動機中的頻繁燃料轉換程序。
[0003] 船用發動機中的轉換程序按照發動機中使用的燃料類型的改變來執行，例如，這 在所謂的〃雙燃料〃汽車汽油/GPL或汽油/甲烷）中發生。例如，為了遵守指定地理區域中的 當前標準，船舶可能需要從由重油（大體上稱為HF0(〃重燃料油〃的縮寫），通常具有高硫含 量)構成的第一燃料轉換至在稱為ECA(〃排放控制區域〃的縮寫）的某些地理區域中航行期 間或在停靠在港口期間所需的第二燃料(大體上稱為MG0("船用輕柴油"的縮寫），通常具有 低硫含量）。
[0004] 各次獨立轉換程序涉及當前用于推進的第一燃料與必須替換第一燃料的第二燃 料之間的化學物理參數的變化。這些參數通常由各種燃料的粘性和噴射溫度構成。大體上， 液體的粘性是液體自身的相鄰之間的摩擦力引起的流動的阻力。粘性隨溫度升高而降低， 且其確定了燃料的栗送、霧化和潤滑的可能性。
[0005] 為了保護發動機和相關附屬構件免受熱沖擊和其它可能的缺陷，轉換程序必須盡 可能平緩和小心的方式發生。例如，使用中的燃料的粘性和溫度的變化必須不超過一定的 閾值，以避免破壞發動機供應裝置。在一些情況下，輔助冷卻系統用于降低溫度且將燃料最 佳地輸送至發動機。
[0006] 每個發動機制造商一般都指明了可認為在轉換步驟期間對于特定發動機的正確 操作可接受的每分鐘的最大溫差。粘性也必須保持在一定設計極限內，以便從一種燃料到 另一種的過渡正確地發生。
[0007] 在已知的轉換程序中，例如，如文獻DE 198 28 772 B4，EP 2 336 529 A2，US 2011/0000549 Al, TO 2007/109914 Al, TO 2011/088830 Al, TO 2012/117152 A1和TO 2012/136208 A1中公開的那些，特別注意了燃料的溫度變化。相比之下，這些已知轉換程序 并未在某些轉換條件下總是確保燃料的粘性不超過其極限值。
[0008] 文獻JP 2010 270719 A也公開了一種用于向內燃機供應燃料的裝置，其中轉換程 序通過主要控制內燃機中供應的兩種燃料和/或其混合物(限定為混合燃料)的溫度值來執 行。所述燃料的粘性的控制操作實際上認作是次要操作。

【發明內容】

[0009] 因此，本發明的目的在于提供一種用于將至少兩種燃料供應到內燃機中的系統， 以及所述燃料的轉換程序，其能夠以極為簡單、成本效益合算且特別起效的方式克服現有 技術的前述缺陷。
[0010] 詳細而言，本發明的目的在于提供一種將至少兩種燃料供應到內燃機中的系統， 以及所述燃料的轉換程序，其在從一種燃料到另一種的過渡步驟期間確保了粘性不會超過 一定的極限值。
[0011] 本發明的另一個目的提供了一種用于將至少兩種燃料供應到內燃機中的系統，以 及所述燃料的轉換程序，其保護發動機和相關構件免受轉換程序自身引起的潛在破壞。
[0012] 根據本發明的該目標和這些目的通過提供如對獨立權利要求中提出的用于將至 少兩種燃料供應到內燃機中的系統和所述燃料的轉換程序實現。
[0013] 本發明的其它特征由作為本發明的組成部分的從屬權利要求突出。
【附圖說明】
[0014] 根據本發明的用于將至少兩種燃料供應到內燃機中的系統和所述燃料的轉換程 序的特征和優點將從參照附圖的作為實例給出且不用于限制目的的以下描述變得更清楚， 在附圖中： 圖1為根據本發明的用于將至少兩種燃料供應到內燃機中的系統的簡圖； 圖2為示出隨時間變化的過渡步驟期間的燃料或燃料混合物的溫度梯度的圖表； 圖3為示出隨時間變化的過渡步驟期間的燃料或燃料混合物的粘性梯度的圖表； 圖4為示出隨時間變化的過渡步驟期間供應普通發動機的兩種給定燃料的百分比的圖 表。
【具體實施方式】
[0015] 參看附圖，示出了根據本發明的用于將至少兩種燃料供應到內燃機中的系統（由 參考標號10指出），以及所述燃料的轉換程序。
[0016]系統包括用于不同于彼此的對應燃料(例如，重燃料流(HF0)、船用柴油(MD0)或船 用輕柴油(MG0)或它們的混合物)的兩個或更多個儲存罐12。各個儲存罐12均具有與其相關 聯的相應開關閥14,開關閥14能夠有選擇地管理一種或更多種預定燃料發送至具有相關過 濾器18的一個或更多個供應栗16。
[0017] 供應栗16操作成將燃料或多種燃料發送至混合/脫氣室20。燃料或燃料混合物從 混合/脫氣室20經由其它栗22發送至發動機10。
[0018] 在用于將燃料或燃料混合物供應至發動機10的導管上，以下可布置在混合/脫氣 室20與發動機10自身之間： 一個或更多個加熱器件24; 一個或更多個冷卻器件26; 至少一個溫度傳感器28;以及 至少一個粘性傳感器30。
[0019] 在轉換程序中，燃料或燃料混合物的目標溫度T，換言之，此燃料或燃料混合物在 引入發動機10中的步驟中應當具有的溫度T，可由操作者選擇，或其可利用ASTM D341方程 由粘性的預定值計算：
(2) 其中： 其中： υ為燃料或燃料混合物在引入發動機10中的步驟中應當具有的粘性的目標值； Α和Β為隨粘性變化且在預定溫度下的針對各種燃料計算的ASTM D341常數：
其中u@5tfc為50°C下的給定燃料的粘性，而u@14(fc是140°C下給定燃料的粘性。應當認為 迄今使用的參考溫度是實例:實際上，不同溫度也可根據要求使用。
[0020]在轉換程序期間，系統必須保持一定的熱梯度（圖2)，以避免發動機10上的熱沖 擊。燃料ST的溫度的變化由操作者限定為參數。一般而言，其等于每分鐘2°C。初始溫度To等 于供有開始轉換程序之前使用的燃料的發動機10的當前溫度。另一方面，目標溫度T在上文 給出的方程(2)中限定。
[0021 ]結果，溫度過渡步驟所需的時間t (秒)限定為：
轉換程序期間，引入發動機10中的燃料或燃料混合物的粘性必須受控制，以避免噴射 器和/或發動機10的供應栗22的堵塞、粘住或其它問題。因此，系統必須將粘性值保持在工 程師設置的極限內。為此，系統將設置一定的粘性梯度，在圖3中限定為：
其中： &為粘性變化或梯度； u為粘性的目標值； 為開始轉換程序之前的燃料的粘性； t為上文給出的方程(5)中限定的時間。
[0022] 因此，系統將保持燃料或燃料混合物的粘性接近由此產生的函數。粘性梯度δυ也 可不是常數，且因此在轉換程序期間生成非線性函數。
[0023] 粘性過渡步驟可相對于溫度過渡步驟延遲或提前幾分鐘，以便使得轉換程序均 〇
[0024] 為了保持控制迄今描述的溫度和粘性過渡步驟，所需的是控制轉換程序期間生成 的燃料混合物的成分（圖4)。能夠遵守給定溫度和給定粘性的某些燃料混合物的成分由 Refutas方程限定：
其中： VBN限定為〃粘性混合數〃，且為僅取決于燃料或燃料混合物的粘性的參數； %F1為構成燃料混合物的第一燃料F1或發動機10中之前使用的燃料的百分比； %F2為構成燃料混合物的第二燃料F2或發動機10中目前使用的燃料的百分比。
[0025]在轉換程序期間，第一燃料F1和第二燃料F2中的各個的粘性和VBN值的計算利用 以下方程執行：
其中： 為隨時間t變化的給定溫度T下的第一燃料F1的粘性； 隨時間t變化的給定溫度T下的第二燃料F2的粘性； 在轉換程序期間，還計算包括第一燃料F1和第二燃料F2的燃料混合物的VBN值： \r8Nm：·^ 14.S34 * ^ 0.S}] ?· 10,975 (13) 其中〇?為基于上文給出的方程(6)，燃料在引入內燃機10中的步驟中應當具有的隨時 間t變化的粘性。
[0026] 因此，第一燃料F1和第二燃料F2中的每一個在各種情況