本發(fā)明涉及一種用于啟動大型柴油機(jī)的方法，以及涉及一種具有設(shè)計為執(zhí)行該方法的控制裝置的大型柴油發(fā)動機(jī)，尤其是一種大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)。

背景技術(shù)：

可以設(shè)計為帶縱向掃氣的二沖程或四沖程發(fā)動機(jī)(例如大型二沖程柴油發(fā)動機(jī))的大型柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)常用作船只的主推進(jìn)單元，或者在固定操作中還例如用于驅(qū)動大型發(fā)電機(jī)來生產(chǎn)電力。在此作為一項規(guī)則，發(fā)動機(jī)在相當(dāng)一段時間恒速運行，這對運行可靠性和可用性的需求較高。出于該原因，對于操作員而言，保養(yǎng)之間的長且可預(yù)測的時間間隔、磨損度低以及燃料和運行材料的節(jié)約利用是機(jī)器運行的中央標(biāo)準(zhǔn)。

尤其是鑒于關(guān)于環(huán)境保護(hù)的要求不斷增長，大型柴油發(fā)動機(jī)的運行變得越來越苛刻。大型柴油發(fā)動機(jī)大多用重油運行，關(guān)于由燃燒產(chǎn)生的排氣需要有具體措施。鑒于關(guān)于限制排氣的法律規(guī)定更強(qiáng)，所謂的雙燃料馬達(dá)的需要現(xiàn)在已存在好幾年。這些馬達(dá)是可以用兩種不同的燃料運行的發(fā)動機(jī)。在氣體模式下，為在缸體中燃燒而使用氣體，例如天然氣(比如LNG(液化天然氣))或用于運行內(nèi)燃機(jī)的另一適合的氣體。在液體模式下，為在相同發(fā)動機(jī)的缸體中燃燒而使用適合的液體燃料，比如汽油、柴油或重油。

在本申請的范圍內(nèi)，術(shù)語“大型柴油發(fā)動機(jī)”等還涵蓋這樣的大型發(fā)動機(jī)，其可以如此運行，即除了特征在于燃料自點燃的柴油運行外，還有特征在于外部點燃的奧托運行，或這兩種運行的混合形式。

大型柴油發(fā)動機(jī)的啟動通常執(zhí)行如下：將壓縮空氣注入到缸體中，以便將活塞向下移動，從而啟動曲軸的旋轉(zhuǎn)。根據(jù)發(fā)動機(jī)的點火順序?qū)⑺^的啟動空氣連續(xù)地提供給缸體，而每當(dāng)活塞處于上死點或者剛剛經(jīng)過上死點時開始將壓縮的啟動空氣向相應(yīng)缸體的燃燒室中注入。

尤其是在由大型柴油發(fā)動機(jī)推進(jìn)的船只上，壓縮的啟動空氣是有價值的。如果沒有可用的啟動空氣來啟動發(fā)動機(jī)，則可能對船只及其船員帶來致命后果。通常，壓縮的啟動空氣儲存在儲罐中，并且儲罐中的空氣量必須足以確保若干(根據(jù)分類規(guī)則)啟動過程而無需借助壓縮機(jī)來重裝儲罐。

因此，具體要求是，在不重填儲罐的情況下通過僅使用儲罐中的啟動空氣可執(zhí)行若干次啟動過程。對于具有固定螺距的推進(jìn)器(FPP)的發(fā)動機(jī)，可能的啟動過程數(shù)應(yīng)例如是十二次。

當(dāng)然，本領(lǐng)域中存在的公知若干措施，確?？赡苌踔猎谝韵逻@樣的不可能事件中提供啟動空氣：用于啟動空氣的儲罐是空的，以及可能從船只的主推進(jìn)發(fā)動機(jī)沒有得到電力來運轉(zhuǎn)壓縮機(jī)而輸送壓縮空氣；然而存在明確的需求來最大限度減少用于啟動主發(fā)動機(jī)的啟動空氣的消耗。

還從經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的觀點，期望最大限度減少啟動空氣的消耗。壓縮的啟動空氣的消耗例如是當(dāng)確定船舶或發(fā)動機(jī)室或大型柴油發(fā)動機(jī)的能效設(shè)計指數(shù)(EEDI)時應(yīng)考慮的因素之一。啟動空氣的低消耗導(dǎo)致EEDI更佳，從而表明發(fā)動機(jī)的運行非常經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。

根據(jù)用于啟動大型柴油發(fā)動機(jī)的公知方法，在發(fā)動機(jī)的每個工作循環(huán)期間為發(fā)動機(jī)的缸體提供啟動空氣，只要實現(xiàn)曲軸的預(yù)定旋轉(zhuǎn)速度(例如40rpm)即可。為了啟動發(fā)動機(jī)，根據(jù)發(fā)動機(jī)的點火順序?qū)涌諝馓峁┙o所有缸體。只要壓力貯存器的燃料壓力已達(dá)到預(yù)定值，就啟動燃料向缸體中的注入。所有缸體繼續(xù)注入啟動空氣，直到曲軸的旋轉(zhuǎn)速度已達(dá)到預(yù)定值。然后，通過閉合主切斷閥而停止向所有缸體供應(yīng)壓縮空氣，該主切斷閥將用于壓縮空氣的儲罐與向單獨缸體供應(yīng)空氣的公共線路連接。

使主切斷閥閉合的曲軸的旋轉(zhuǎn)速度的閾值對于發(fā)動機(jī)的類型和大小是特定的，并且總是包括安全余量來確保甚至在不利條件下也啟動發(fā)動機(jī)(例如發(fā)動機(jī)未處于運行溫度下或者船舶處于不利的速度或氣候條件下)。由于啟動過程需要非常高的可靠性，所以所述閾值設(shè)定得相當(dāng)高，以確保甚至在惡劣條件下也啟動發(fā)動機(jī)。當(dāng)然，這種高安全余量導(dǎo)致啟動空氣的消耗相當(dāng)高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此現(xiàn)有技術(shù)，因此本發(fā)明的目的是提出一種用于啟動大型柴油發(fā)動機(jī)的方法，該方法導(dǎo)致用于啟動發(fā)動機(jī)的壓縮的啟動空氣的消耗更低。此外，本發(fā)明的目的是提出一種設(shè)計為執(zhí)行這樣的方法的大型柴油發(fā)動機(jī)。

本發(fā)明的滿足這些目的的主題其特征在于第一方面的特征。

從而，依據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于啟動大型柴油發(fā)動機(jī)的方法，所述大型柴油發(fā)動機(jī)具有曲軸和至少一個缸體，所述至少一個缸體具有用于燃燒燃料的燃燒室并具有在上死點位置與下死點位置之間往復(fù)運動以驅(qū)動所述曲軸的活塞，所述方法包括：當(dāng)相應(yīng)缸體的所述活塞處于所述上死點位置的區(qū)域中時，根據(jù)點火順序在每個缸體中連續(xù)地注入壓縮的啟動空氣；確定指示相應(yīng)缸體中的燃料點火的控制參數(shù)；以及當(dāng)所述控制參數(shù)指示相應(yīng)缸體中的燃料點火時，斷開用于相應(yīng)缸體的壓縮的啟動空氣。

本發(fā)明的基本思路是，在啟動過程中單獨監(jiān)測每個缸體，并且檢測是否已經(jīng)發(fā)生單獨缸體中的燃料點火。只要單獨缸體檢測到點火，就針對所述柴油發(fā)動機(jī)的隨后工作循環(huán)斷開壓縮的啟動空氣向該缸體的供應(yīng)。通過每個缸體的這種單獨監(jiān)督，用于啟動所述柴油發(fā)動機(jī)的啟動空氣的量大大減少，這是因為只要所述控制參數(shù)指示該缸體點火，對于每個缸體就單獨停止啟動空氣的供應(yīng)。針對隨后工作循環(huán)，啟動空氣僅提供給尚未發(fā)生點火的那些缸體。借此，每次啟動過程實現(xiàn)啟動空氣的消耗低得多，這導(dǎo)致所述壓縮的啟動空氣的利用更經(jīng)濟(jì)得多。

根據(jù)優(yōu)選實施方式，當(dāng)壓力貯存器的燃料壓力超過預(yù)定值時，啟動燃料向所述缸體中的注入。從而，如果所述燃料在足夠高的壓力下可用，則只要所述控制參數(shù)未指示所述缸體中的燃料點火，所述燃料和所述啟動空氣兩者就注入到所述缸體中。當(dāng)發(fā)生燃料點火時，則針對該缸體停止啟動空氣的供應(yīng)，并且所述缸體在其正常運行下工作。

對于具有多個缸體的大型柴油發(fā)動機(jī)的優(yōu)選措施是，在所述控制參數(shù)指示至少一個缸體中的燃料點火之后，對于尚未啟動燃料點火的所述缸體減少每次工作循環(huán)的壓縮的啟動空氣的供應(yīng)量。當(dāng)至少一個缸體中已啟動燃料點火時，則該缸體中的燃燒在所述曲軸上生成相當(dāng)大的扭矩。因此，因為由這些缸體產(chǎn)生的扭矩或力下降，所以供應(yīng)到尚未點火的缸體的啟動空氣的量可減少。該措施導(dǎo)致壓縮的啟動空氣的消耗進(jìn)一步減少。

根據(jù)優(yōu)選實施方式，借助啟動閥將所述啟動空氣注入到所述缸體中，所述啟動閥布置在所述缸體處用于將所述啟動空氣注入到所述燃燒室中，并且所有啟動閥都連接到公共壓力線路以將壓縮的啟動空氣供應(yīng)到每個啟動閥。這是有利的設(shè)計，以單獨啟動以及停止啟動空氣向每個缸體的供應(yīng)。優(yōu)選地，所述啟動閥由發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)電子地控制。

優(yōu)選措施是，只要每個缸體中的燃料點火，就閉合用于所述公共壓力線路的主切斷閥，以防止將壓縮空氣供應(yīng)到所述公共壓力線路。

特別優(yōu)選的是，所述控制參數(shù)是所述曲軸的加速度。該控制參數(shù)能基于可從所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)得到的數(shù)據(jù)在所述柴油發(fā)動機(jī)的每個工作循環(huán)期間針對每個缸體單獨確定。所述曲軸的角位置和所述曲軸的旋轉(zhuǎn)速度始終被測量并被傳送到所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)。因此，總是能確定分別由單獨缸體或活塞產(chǎn)生的所述曲軸的加速度。壓縮的啟動空氣向缸體的供應(yīng)增大了所述曲軸的旋轉(zhuǎn)速度，但是所述曲軸的角加速度僅在一段時間保持恒定。此后，由于所述啟動空氣的有限容量，加速度降低。只要發(fā)生缸體中的燃料首次點燃或點火，所述曲軸的角加速度就立即顯著增加。從而，所述曲軸的加速度是特別適合的控制參數(shù)，用以檢測相應(yīng)缸體中的燃料點火是否已經(jīng)發(fā)生。

使用所述曲軸的加速度作為控制參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)點是，用于確定該控制參數(shù)的所有數(shù)據(jù)無論如何都能在所述柴油發(fā)動機(jī)中獲得。從而，不需要額外傳感器或其它額外硬件。根據(jù)本發(fā)明的方法可通過僅增添一些額外軟件來實施。

另外，所述曲軸的加速度是給出點火是否發(fā)生的即時信息的控制參數(shù)。從而，不存在延遲，并且在該缸體中的點火啟動之后，可以立即停止啟動空氣向具體缸體的供應(yīng)。

存在許多可用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的其它控制參數(shù)。對所述控制參數(shù)的唯一要求是它指示相應(yīng)缸體中的燃料點火。

另一優(yōu)選控制參數(shù)包括溫度，特別是所述缸體的燃燒室中的溫度，或所述缸體的排氣管中的溫度。

此外，根據(jù)其它優(yōu)選實施方式，所述控制參數(shù)基于聲信號、光信號或位移信號。借助聲信號，能檢測缸體中的點燃的聲音。利用光學(xué)傳感器，一種可能性是檢測所述缸體中的燃料燃燒。例如，位移傳感器可測量因相應(yīng)缸體中的燃燒造成的缸蓋變形的位移。

為了分析啟動過程并檢測單獨缸體的可能問題，優(yōu)選的是，對于每個缸體，點著或未點著被記錄并儲存在發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中。

優(yōu)選地，當(dāng)啟動缸體出問題時向所述柴油發(fā)動機(jī)的船員或操作員發(fā)出警報，即：對于所述發(fā)動機(jī)的預(yù)定數(shù)量的連續(xù)工作循環(huán)，當(dāng)所述缸體檢測到未點著時，對于相應(yīng)的缸體生成警報。

進(jìn)一步優(yōu)選措施是，每個缸體的點著或未點著被記錄并用于診斷所述柴油發(fā)動機(jī)。從而，在每次啟動所述柴油發(fā)動機(jī)期間收集的數(shù)據(jù)可在保養(yǎng)期間或者在故障排除期間用于檢測故障或其它問題或者用于縮小故障位置區(qū)域。

此外，本發(fā)明提出了一種大型柴油發(fā)動機(jī)，尤其是一種大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)，所述大型柴油發(fā)動機(jī)具有曲軸和至少一個缸體，所述至少一個缸體具有用于燃燒燃料的燃燒室并具有在上死點位置與下死點位置之間往復(fù)運動以驅(qū)動所述曲軸的活塞，并且所述大型柴油發(fā)動機(jī)具有設(shè)計為執(zhí)行根據(jù)前述方面中的任一項所述的方法的控制裝置。

該大型柴油發(fā)動機(jī)實現(xiàn)對所述壓縮的啟動空氣的非常高效而經(jīng)濟(jì)的消耗。

檢測單獨缸體中的燃料點火可基于無論如何例如都可從所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中獲得的數(shù)據(jù)。根據(jù)其它實施方式，提供了用于檢測缸體中的燃料點火的傳感器。

如上文中已經(jīng)說明的，所述傳感器優(yōu)選是溫度傳感器或光學(xué)傳感器或聲傳感器或位移傳感器。

特別是，根據(jù)本發(fā)明的大型柴油發(fā)動機(jī)可設(shè)計為用于燃燒液體燃料(優(yōu)選重油)以及用于燃燒氣體的雙燃料發(fā)動機(jī)。

本發(fā)明的進(jìn)一步有利措施和優(yōu)選實施方式來自其它方面。

具體實施方式

本發(fā)明現(xiàn)在將在本發(fā)明實施方式的幫助下更詳細(xì)地說明。

本發(fā)明涉及一種用于啟動大型柴油發(fā)動機(jī)的方法。所述大型柴油發(fā)動機(jī)例如用作船只的主推進(jìn)單元，或者在固定操作中例如用于驅(qū)動大型發(fā)電機(jī)來生產(chǎn)電力。所述大型柴油發(fā)動機(jī)具有至少一個缸體，但是通常具有例如多達(dá)十四個缸體，所述至少一個缸體在運行期間根據(jù)確定缸體點火順序的預(yù)定點火順序而點火。通過活塞的運動，使例如經(jīng)由活塞桿、十字頭和連桿與所述活塞連接的曲軸旋轉(zhuǎn)。所述曲軸例如連接到用于驅(qū)動船只的推進(jìn)器或者連接到用于生產(chǎn)電能的發(fā)電機(jī)。

在每個缸體中，活塞的頂側(cè)和缸體蓋連同缸體的筒壁界定了注入燃料進(jìn)行燃燒的燃燒室。所述缸體蓋還設(shè)置有排氣閥，用以排出因燃燒產(chǎn)生的廢氣?，F(xiàn)代大型柴油發(fā)動機(jī)通常是電子控制的，即比如燃料的注入、排氣閥的致動等等的所有實質(zhì)動作都借助電信號或電子信號或來自發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的命令來執(zhí)行。此外，大型柴油發(fā)動機(jī)經(jīng)常設(shè)計有用于燃料供應(yīng)的共軌系統(tǒng)。

在以下描述中，通過舉例的方式參照實施方式，其中所述大型柴油發(fā)動機(jī)設(shè)計為帶縱向掃氣的大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)。因為這些大型柴油發(fā)動機(jī)在本領(lǐng)域熟知，不需要詳細(xì)描述。

當(dāng)然，本發(fā)明并不限于這種具體類型的大型柴油發(fā)動機(jī)。特別是，所述大型柴油發(fā)動機(jī)可以設(shè)計為二沖程或四沖程發(fā)動機(jī)。還可能的是，所述大型柴油發(fā)動機(jī)設(shè)計為用于燃燒液體燃料以及用于燃燒氣體(例如天然氣)的雙燃料發(fā)動機(jī)。本發(fā)明適合在輸送到缸體燃燒室的壓縮空氣的幫助下執(zhí)行啟動的所有大型柴油發(fā)動機(jī)。

所述大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)通常用重油運行。同樣適用于液體模式下的雙燃料發(fā)動機(jī)的運行。如今，現(xiàn)代大型柴油發(fā)動機(jī)以完全電子控制的方式運行。所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)經(jīng)由電子信號和命令來運行并控制所述大型柴油發(fā)動機(jī)的所有功能，例如用于氣體交換的排氣閥的運行以及燃料的注入過程。另外，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)接收來自若干檢測器、傳感器或測量裝置的信息。

所述柴油發(fā)動機(jī)具有共軌系統(tǒng)，所述共軌系統(tǒng)將燃料(例如重油)供應(yīng)到所述缸體的燃燒室。所述共軌系統(tǒng)包括也被稱為“燃料軌”的壓力貯存器，所述壓力貯存器包含將在基本上對應(yīng)于注入壓力的高壓下輸送到所述缸體的燃料。一個或多個燃料泵，在該示例中是由驅(qū)動單元驅(qū)動的兩個燃料泵為所述壓力貯存器供應(yīng)高壓下的燃料，所述驅(qū)動單元又通過所述曲軸的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動。在發(fā)動機(jī)的正常運行期間壓力容器中的燃料壓力例如具有700-900巴的值，但是也可更高。與用于燃料的貯存器連接的燃料高壓泵將燃料輸送到所述燃料泵。

為了將所述壓力貯存器中的燃料壓力維持在恒定值上，設(shè)置了閉環(huán)控制。一個或多個壓力傳感器(在該示例中是兩個壓力傳感器)測量所述壓力貯存器中的壓力的實際值。該值被傳送到所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)并與壓力的設(shè)定值比較?；谶@種比較，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)將信號發(fā)送到流量控制閥，利用所述流量控制閥可調(diào)整所述燃料泵的輸送率。經(jīng)由該閉環(huán)控制，所述壓力貯存器中的燃料壓力在發(fā)動機(jī)的運行期間保持為恒定值。

所述壓力貯存器與用于將燃料注入到相應(yīng)缸體的燃燒室中的多個電子控制的注入裝置流體連通。每個缸體存在至少一個注入裝置，然而在多數(shù)大型柴油發(fā)動機(jī)中，每個缸體具有兩個或三個注入器裝置。

為了啟動所述大型柴油發(fā)動機(jī)，壓縮的啟動空氣被提供給所述缸體的燃燒室。所述啟動空氣儲存在一個或多個儲罐(出于安全原因，通常具有至少兩個儲罐)中，當(dāng)所述儲罐完全充滿時，所述壓縮空氣的壓力例如是25-30巴。所述儲罐可連接到沿著所有缸體延伸的公共壓力線路。每個缸體均設(shè)置有至少一個啟動閥，所述至少一個啟動閥安裝到所述缸體蓋以將壓縮空氣注入到相應(yīng)缸體的燃燒室。每個啟動閥均與所述公共壓力線路流體連通并被來自所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的電子命令致動。通過這些命令，每個啟動閥均可以單獨打開以及閉合。從而，開始注入啟動空氣以及終止注入啟動空氣兩者連同供應(yīng)到相應(yīng)缸體的啟動空氣量都由所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)控制。

在所述儲罐與所述公共壓力線路之間的連接之中，設(shè)置了用于所述壓縮空氣的主切斷閥。當(dāng)所述主切斷閥處于其閉合位置時，沒有空氣可以從所述儲罐供應(yīng)到所述公共壓力線路。當(dāng)所述主切斷閥處于其打開位置時，所述壓縮空氣將從所述儲罐流入所述公共壓力線路中。

另外，存在設(shè)置為用壓縮空氣重填所述儲罐的至少一個壓縮機(jī)。

現(xiàn)在，將更詳細(xì)地描述用于啟動所述大型柴油發(fā)動機(jī)的方法的實施方式。所述大型柴油發(fā)動機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)下。從而，所述曲軸和所述活塞不移動。另外，所述壓力貯存器中的燃料尚未處于顯著的壓力下。所述柴油發(fā)動機(jī)至少處于例如約40℃的最小運行溫度，這對發(fā)動機(jī)的安全啟動是需要的。

取決于所述曲軸的期望旋轉(zhuǎn)方向(順時針或逆時針)、發(fā)動機(jī)的點火順序和所述活塞的實際位置，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)確定適合的缸體被首先供應(yīng)壓縮的啟動空氣。通常，當(dāng)該缸體的活塞在其上死點的區(qū)域中時，所述啟動空氣供應(yīng)到單獨缸體。不失一般性，當(dāng)所述活塞在其上死點位置時，即當(dāng)相應(yīng)燃燒室的容積處于最小時，曲柄角被指定為0°(或360°)。啟動空氣向給定缸體的供應(yīng)例如在曲柄角為0°時啟動，并且例如在曲柄角約為110°時終止。為了確定啟動空氣供應(yīng)到的第一缸體，優(yōu)選選擇這樣的缸體：所述活塞剛剛經(jīng)過上死點，以確保所述曲軸在所述期望旋轉(zhuǎn)方向上開始旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)啟動空氣注入的第一缸體已經(jīng)固定時，打開主切斷閥，使得所述公共壓力線路被填充壓縮的啟動空氣。所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)打開該第一缸體的啟動閥，并且分別在預(yù)定時間或曲柄角區(qū)域由所述啟動閥將壓縮空氣注入到該缸體中。

此后，該啟動閥閉合。注入的啟動空氣將所述缸體中的所述活塞向下推動，并且所述曲軸開始旋轉(zhuǎn)。

依次，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)根據(jù)所述發(fā)動機(jī)的點火順序打開以及閉合下一個缸體的啟動閥，從而使曲軸加速以增加其旋轉(zhuǎn)速度。

只要所述曲軸開始旋轉(zhuǎn)，經(jīng)由所述驅(qū)動單元由所述曲軸驅(qū)動的燃料泵也增加所述壓力貯存器的燃料壓力。在所述曲軸的一些旋轉(zhuǎn)(例如約兩次旋轉(zhuǎn))之后，所述壓力貯存器中的燃料壓力已達(dá)到被認(rèn)為足以啟動燃料向所述缸體內(nèi)的注入的預(yù)定值或預(yù)設(shè)值。該啟動壓力例如是350-450巴。只要所述壓力貯存器中的壓力超過該預(yù)定值，相應(yīng)缸體中的燃料注入就根據(jù)由所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送的注入?yún)?shù)而啟動，即啟動空氣和燃料兩者均注入相應(yīng)缸體中。

根據(jù)本發(fā)明，確定指示缸體中的燃料點火的控制參數(shù)。在特別優(yōu)選的實施方式中，所述控制參數(shù)是所述曲軸的加速度或者包括所述曲軸的加速度。從而，針對啟動空氣向一個缸體的每次注入，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)確定所述曲軸的最終加速度。因為在大型柴油發(fā)動機(jī)中始終測量所述曲軸的角位置以及旋轉(zhuǎn)速度，不需要額外的傳感器。基于所述曲軸的角位置及其旋轉(zhuǎn)速度，可以確定在注入啟動空氣之后的所述曲軸的加速度。只要相應(yīng)缸體中的燃料尚未點火，向所述缸體中供應(yīng)啟動空氣會增加所述曲軸的速度，但是所述曲軸的角加速度僅在一段時間內(nèi)保持恒定，然后由于所述啟動空氣的有限容量而降低。所述曲軸的這種典型行為會持續(xù)，只要在缸體的燃燒室中不發(fā)生燃料的自點燃。只要在缸體中發(fā)生燃料的第一自點燃，所述曲軸的角加速度立即增加。所述曲軸的加速度的這種顯著改變被所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)即時記錄。因為已知曲軸角位置，所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)能夠確定哪一個或哪幾個缸體中發(fā)生燃燒。從而，所述曲軸的角加速度是用于明確檢測分別在任何缸體或單獨缸體中是否已經(jīng)發(fā)生燃料點火的適合參數(shù)。

只要借助所述控制參數(shù)針對具體缸體檢測到燃料的點火，就斷開所述壓縮的啟動空氣向該缸體的供應(yīng)。在該缸體的隨后工作循環(huán)期間，不再向該缸體供應(yīng)啟動空氣，所述啟動閥保持閉合。

該過程應(yīng)用于所有缸體，即只要所述控制參數(shù)指示具體缸體的點火，就停止啟動空氣向該缸體的供應(yīng)，并且對于該缸體的所有隨后工作循環(huán)，對應(yīng)的啟動閥保持在閉合位置。

最后當(dāng)所有缸體的點火都已檢測時，閉合用于所述公共壓力線路的所述主切斷閥。所述大型柴油發(fā)動機(jī)現(xiàn)在正常運行，并且啟動過程完成。

也可能在更早的時間點、即當(dāng)每個缸體尚未點火時已經(jīng)閉合所述主切斷閥。如果燃料的自點燃已經(jīng)在足夠數(shù)量的缸體中發(fā)生但是尚未在所有缸體中發(fā)生，則所述主切斷閥可閉合，從而防止壓縮的啟動空氣向所述公共壓力線路的進(jìn)一步供應(yīng)，因為由其中點火已經(jīng)發(fā)生的所述缸體生成的功率足以驅(qū)動其中燃料的點火尚未發(fā)生的那些缸體的活塞。另外，在閉合所述主切斷閥之后在所述公共壓力線路中的剩余壓縮空氣可能足夠額外若干次將啟動空氣注入到所述缸體中。

為所述壓縮的啟動空氣而閉合所述主切斷閥的適當(dāng)時間點取決于發(fā)動機(jī)的類型、缸體的數(shù)量及一些額外因素。然而，選擇閉合所述主切斷閥的適當(dāng)時機(jī)對技術(shù)人員而言不成問題。通常，閉合所述主切斷閥是所述柴油發(fā)動機(jī)的啟動的終止。在該閉合之后或一些稍后旋轉(zhuǎn)之后，通常所有缸體中的燃料都在點火并且發(fā)動機(jī)正常運行。

用于啟動大型柴油發(fā)動機(jī)的該方法基于為至少一些缸體單獨斷開所述啟動空氣的原理，使得可以更高效經(jīng)濟(jì)地利用所述啟動空氣，這從安全角度也是一個重要優(yōu)點。

根據(jù)本發(fā)明的方法具有額外優(yōu)點，啟動過程能獨立于外部條件而應(yīng)用，所述外部條件例如是發(fā)動機(jī)室的環(huán)境條件(比如溫度、濕度等等)、海洋條件(洋流、平靜水面或大風(fēng)浪條件)、船舶吃水、船舶速度、天氣以及發(fā)動機(jī)的內(nèi)部條件(比如發(fā)動機(jī)溫度、壓力貯存器中的實際燃料壓力等等)。對于內(nèi)部條件和外部條件的每種組合，根據(jù)本發(fā)明的方法利用壓縮的啟動空氣的非常經(jīng)濟(jì)的消耗允許高效控制啟動過程及其持續(xù)時間。與已知方法比較，根據(jù)本發(fā)明的方法導(dǎo)致發(fā)動機(jī)啟動過程的非常少的空氣消耗，較少能量消耗，并且保存壓縮的啟動空氣使得以用儲罐中相同的壓縮空氣量增加啟動過程的次數(shù)。

甚至更加減少啟動過程的啟動空氣消耗的優(yōu)選措施是，只要所述控制參數(shù)指示至少一個缸體中的燃料點火，就減少每次工作循環(huán)向燃料點火尚未啟動的那些缸體供應(yīng)的啟動空氣量。只要至少一個缸體已啟動點火，該缸體就生成所述曲軸的驅(qū)動功率，使得可減少啟動空氣向尚未點火的缸體的供應(yīng)。

作為檢測缸體中的燃料點火的控制參數(shù)，所述曲軸的加速度是基于始終可從所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中獲得的數(shù)據(jù)且即時指示缸體中的點火開始的控制參數(shù)。使用該控制參數(shù)的優(yōu)點是，對于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法而言，不需要額外部件、傳感器或硬件。根據(jù)本發(fā)明的方法可以由集成到大型柴油發(fā)動機(jī)的所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的控制裝置執(zhí)行。因為不一定需要額外的硬件部件，所述方法可以作為計算機(jī)軟件產(chǎn)品，例如作為實施到所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中的額外軟件特征來提供。

當(dāng)然，所述控制參數(shù)還可以是除所述曲軸的加速度之外的另一參數(shù)或者包括除所述曲軸的加速度之外的另一參數(shù)。基本上，每個參數(shù)均適合指示缸體中的燃料點火。優(yōu)選使用這樣的控制參數(shù)，其基于無論如何都可能在發(fā)動機(jī)中獲得的數(shù)據(jù)。所述控制參數(shù)可例如是溫度，特別是所述缸體的燃燒室中的溫度或所述缸體的排氣管中的溫度。倘若在所述缸體中發(fā)生燃料的點火，則兩種溫度將顯著上升。

此外，還可以將所述控制參數(shù)建立在設(shè)計為并適于識別缸體中的燃料點火的傳感器的信號上或者根據(jù)設(shè)計為并適于識別缸體中的燃料點火的傳感器的信號來確定所述控制參數(shù)。雖然這可能需要額外的部件和硬件(例如額外傳感器)，然而節(jié)省壓縮的啟動空氣的好處明確超過在所述缸體處的額外傳感器的額外成本。例如，所述控制參數(shù)可基于：聲信號，其指示當(dāng)點火在此缸體中開始時所述缸體的聲發(fā)射改變；或傳感器的光信號，其適于光學(xué)檢測相應(yīng)缸體中的燃料燃燒。又一可能性是使用例如壓電式傳感器的位移信號，用以檢測因所述缸體中的燃料點火造成的相應(yīng)缸體的缸體蓋的位移或變形。

另外，根據(jù)本發(fā)明的方法也可有利地出于診斷目的而使用。根據(jù)優(yōu)選實施方式，在啟動過程期間針對每個缸體的每個工作循環(huán)，例如在所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中記錄或儲存相應(yīng)缸體是點著還是為點著。未點著意味著注入相應(yīng)缸體中的燃料尚未點燃。優(yōu)選地，最遲當(dāng)啟動向所述缸體中注入燃料時，該記錄開始。

從而，變得可以檢測是否存在著在工作循環(huán)的給定范圍內(nèi)未開始點火的一個或多個具體缸體。這指示：對于具體的缸體存在擾動或故障。識別這樣的具體缸體顯著縮小了故障排除區(qū)域，因為可以明確識別哪個缸體不正常工作。

根據(jù)優(yōu)選實施方式，當(dāng)針對該缸體的預(yù)定數(shù)量的連續(xù)工作循環(huán)檢測到所述缸體未點著時，對于具體的缸體生成警報。

優(yōu)選地，在啟動過程期間與每個缸體的點著或未點著有關(guān)的數(shù)據(jù)被記錄并儲存在所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中。在發(fā)動機(jī)的保養(yǎng)或維修工作中，這些儲存的數(shù)據(jù)可有利地用于診斷柴油發(fā)動機(jī)，指示或幫助定位在保養(yǎng)期間必須要關(guān)注的柴油發(fā)動機(jī)的問題。

在根據(jù)本發(fā)明的大型柴油發(fā)動機(jī)中，提供了一種設(shè)計為執(zhí)行所述方法的控制裝置。優(yōu)選地，所述控制裝置被集成到所述發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中并且包括適于執(zhí)行用于啟動所述大型柴油發(fā)動機(jī)的方法的軟件產(chǎn)品。

在根據(jù)本發(fā)明的大型柴油發(fā)動機(jī)的實施方式中可能有利的是，所述柴油發(fā)動機(jī)具有用于單獨檢測每個缸體中的燃料點火的一個或多個額外傳感器。例如，所述傳感器可以是光學(xué)傳感器、聲傳感器或位移傳感器或應(yīng)變計傳感器或它們的組合。

根據(jù)本發(fā)明的方法或用于執(zhí)行該方法的控制裝置可以應(yīng)用于具有例如電子曲軸位置和速度測量且使用啟動空氣向缸體中的注入來啟動發(fā)動機(jī)的所有往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)。