本發(fā)明大體上涉及與燃?xì)鉁u輪相關(guān)的燃燒技術(shù)的領(lǐng)域。更具體而言，本發(fā)明涉及用于操作燃燒裝置的方法。

背景技術(shù)：

如眾所公知的，用于實(shí)現(xiàn)高效燃燒過(guò)程的必不可少的必要條件為避免燃燒不穩(wěn)定性。

專利公開US 2012/0317986公開了用于操作具有預(yù)混合噴燃器的燃燒裝置的方法，該預(yù)混合噴燃器裝備有燃料分級(jí)且連接至燃燒室。該方法包括持續(xù)地確定在燃燒室中發(fā)生的燃燒引起的脈動(dòng)的脈動(dòng)水平，且如果脈動(dòng)水平超過(guò)預(yù)定界限(predetermined threshold)則改變?nèi)剂戏旨?jí)以用于降低脈動(dòng)水平。此外，如果脈動(dòng)水平不超過(guò)界限以預(yù)定時(shí)間間隔，則將燃料分級(jí)重新設(shè)置為與相應(yīng)操作點(diǎn)對(duì)應(yīng)的未受干擾值，以獲得改善的排放性能。

總言之，在US 2012/0317986中，脈動(dòng)控制邏輯用于修改噴燃器內(nèi)的燃料氣體分配以防過(guò)高的脈動(dòng)。

然而，在燃燒過(guò)程中監(jiān)測(cè)NO和NO₂(總地稱作NO_x)的總濃度也是重要的，其不可超過(guò)由法律或當(dāng)?shù)匾笤O(shè)定的預(yù)定值。

在燃料油操作方面，水注射技術(shù)用于減少NO_x排放，由此將水引入燃燒室中，或者備選地，在將水注入到燃燒室中之前利用燃料油使水乳化。引入的水和燃料的量之間的比率一般稱作參數(shù)ω。

參考圖1中描繪的框圖，示出與操作期間的ω控制的技術(shù)狀態(tài)有關(guān)的邏輯。目前，在對(duì)于冷的周圍溫度起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)之后，將ω保持為等于值ω₁以預(yù)限定的時(shí)間段(框100)。然后，將ω調(diào)節(jié)至正常操作設(shè)定點(diǎn)ω₂(框200)。然而，這種控制邏輯僅保持單個(gè)操作點(diǎn)，這不確保關(guān)于NO_x排放和脈動(dòng)的最佳燃燒性能。

實(shí)際上，以此方式，在整個(gè)暖機(jī)階段期間，NO_x排放高，且可高于由法律或當(dāng)?shù)匾笙薅ǖ臉O限。而且，在進(jìn)一步暖機(jī)之后，脈動(dòng)可保持較高且觸發(fā)保護(hù)事件。

大體而言，已證實(shí)難以利用這種布置來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)以用于不同的周圍條件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標(biāo)是通過(guò)提供基本上根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1限定的用于操作燃燒裝置的方法來(lái)解決前述技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明的另一目標(biāo)是提供基本上在獨(dú)立權(quán)利要求5中限定的用于操作燃燒裝置的設(shè)備。

根據(jù)本發(fā)明的方面，該目標(biāo)通過(guò)用于操作燃燒裝置的方法來(lái)達(dá)到，該燃燒裝置包括燃燒室、水注入系統(tǒng)，該水注入系統(tǒng)構(gòu)造成在該燃燒室中將水混合至燃料且調(diào)節(jié)定義為水與燃料之間比率的參數(shù)ω，該參數(shù)ω具有正常操作設(shè)定點(diǎn)值ω_nom和最小值ω_min；且其中，該燃燒裝置還包括控制器，該控制器用于檢測(cè)高于預(yù)限定界限的火焰生成的脈動(dòng)；其中，該方法包括以下步驟：檢測(cè)火焰生成的脈動(dòng)事件、計(jì)算當(dāng)前參數(shù)ω且：

- 如果當(dāng)前ω大于ω_min，則降低參數(shù)ω且隨后將其提高至ω_nom；

- 如果當(dāng)前ω等于ω_min，則將參數(shù)ω提高至ω_nom。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，基于高于預(yù)限定界限的檢測(cè)到的火焰生成的脈動(dòng)的測(cè)得水平來(lái)調(diào)節(jié)該參數(shù)ω。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，該參數(shù)ω降低與高于該預(yù)限定界限的火焰生成的脈動(dòng)的檢測(cè)基本上同時(shí)地確立。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，該參數(shù)ω作為時(shí)間的線性函數(shù)而提高。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于操作燃燒裝置的設(shè)備，該燃燒裝置為燃燒室、水注入系統(tǒng)，該水注入系統(tǒng)構(gòu)造成在該燃燒室中將水混合至燃料且調(diào)節(jié)定義為水與燃料之間比率的參數(shù)ω，該參數(shù)ω具有正常操作設(shè)定點(diǎn)值ω_nom和最小值ω_min；且其中，該燃燒裝置還包括控制器，該控制器用于檢測(cè)高于預(yù)限定界限的火焰生成的脈動(dòng)；其中，該設(shè)備包括控制單元，該控制單元連接至所述水注入系統(tǒng)和所述脈動(dòng)控制器，且構(gòu)造成：

- 接收來(lái)自控制器的與高于預(yù)限定界限的檢測(cè)到的火焰生成的脈動(dòng)的水平對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)；

- 計(jì)算當(dāng)前參數(shù)ω；

- 將輸出信號(hào)發(fā)送至該水注入系統(tǒng)，其中，該輸出信號(hào)對(duì)應(yīng)于以下命令，該命令用于：如果當(dāng)前ω大于ω_min則降低當(dāng)前參數(shù)ω且隨后將其提高至ω_nom，或者如果當(dāng)前ω已達(dá)到ω_min則將參數(shù)ω提高至ω_nom。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，該控制單元構(gòu)造成基于高于預(yù)限定界限的檢測(cè)到的火焰生成的脈動(dòng)的測(cè)得水平來(lái)調(diào)節(jié)該參數(shù)ω。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，該控制單元構(gòu)造成與高于預(yù)限定界限的火焰生成的脈動(dòng)的檢測(cè)基本上同時(shí)地降低參數(shù)ω。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方面，該控制單元構(gòu)造為使得作為時(shí)間的線性函數(shù)來(lái)提高該參數(shù)ω。

如將通過(guò)本發(fā)明的作為非限制性示例提出的示范實(shí)施例的描述而變得清晰的，通過(guò)與動(dòng)態(tài)脈動(dòng)控制邏輯有關(guān)的創(chuàng)新的方法和設(shè)備，改變?nèi)剂嫌蛧婎^處的水/油乳液的ω，同時(shí)保證最佳脈動(dòng)和NO_x極限。

有利地，通過(guò)在自標(biāo)準(zhǔn)操作設(shè)定點(diǎn)的過(guò)高燃燒脈動(dòng)水平的情況下快速地調(diào)節(jié)參數(shù)ω(水/油比率)來(lái)避免脈動(dòng)保護(hù)性卸載(PLS)。這意味著在高頻脈動(dòng)水平超過(guò)預(yù)定界限值的情況下啟用動(dòng)態(tài)脈動(dòng)控制邏輯(P.C.L.)，且控制單元調(diào)節(jié)ω(優(yōu)選地以逐步的形式)，直到達(dá)到可接受和最佳的脈動(dòng)水平或者執(zhí)行ω的最大降低。限制ω降低，以便確保NO_x排放不超過(guò)法定極限，且因?yàn)槊}動(dòng)可由于過(guò)低的ω而再次提高。

此外，在ω因高脈動(dòng)峰值而降低的情況下(即，由于冷的發(fā)動(dòng)機(jī)、低周圍溫度，或在早晨起動(dòng)之后)，ω可再次緩慢地斜坡上升至標(biāo)準(zhǔn)操作設(shè)定點(diǎn)，具體而言作為時(shí)間的線性函數(shù)。在脈動(dòng)水平在ω斜坡上升期間再次超過(guò)觸發(fā)極限的情況下，PCL控制器可再次被觸發(fā)且重復(fù)該過(guò)程。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載上升且脈動(dòng)水平超過(guò)某界限時(shí)，ω降低(優(yōu)選地在一個(gè)步驟中)，這與峰值的檢測(cè)基本上同時(shí)，且然后再次緩慢地提高(作為具有預(yù)限定傾斜度的時(shí)間的線性函數(shù))，直到達(dá)到正常操作設(shè)定點(diǎn)。如果在ω的斜坡上升過(guò)程中，檢測(cè)到另一脈動(dòng)，則隨后將執(zhí)行ω降低。為了不觸發(fā)其他脈動(dòng)事件，確保ω的最大降低(其限定ω_min)。

ω降低不僅與脈動(dòng)降低有關(guān)，還與NO_x增多有關(guān)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，有利地將暖機(jī)階段考慮到新的控制邏輯中，因此將不再需要若干個(gè)ω設(shè)定。

考慮若干周圍條件，發(fā)動(dòng)機(jī)始終調(diào)節(jié)至最低可能的NO_x。

此外，對(duì)于給定的相關(guān)負(fù)載和周圍溫度，計(jì)算/確定ω_min和ω逐步降低，以此方式確保保持低于NO_x和脈動(dòng)極限。

附圖說(shuō)明

在參考附圖閱讀本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的僅出于例證目的給出的以下非限制性描述之后，本發(fā)明的目標(biāo)、優(yōu)勢(shì)和其他特征將變得更顯而易見，貫穿附圖，類似的參考標(biāo)號(hào)可用于指類似的元件，且在該附圖中：

圖1示出用于操作根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的燃燒裝置的方法的簡(jiǎn)化框圖；

圖2示出用于操作根據(jù)本發(fā)明的燃燒裝置的設(shè)備的簡(jiǎn)化框圖；

圖3示出框圖，該框圖描繪用于操作根據(jù)本發(fā)明的燃燒裝置的方法；

圖4在俯視圖上繪出圖表，該圖表示出不同操作情景下的參數(shù)ω與脈動(dòng)水平之間的相關(guān)性，且在仰視圖上繪出圖表，該圖表示出作為根據(jù)本發(fā)明方法的作為時(shí)間的函數(shù)的參數(shù)ω的調(diào)節(jié)；

圖5和6描繪圖表，該圖表例示不同操作情景下的ω、脈動(dòng)和NO_x排放之間的相關(guān)性。

現(xiàn)在將參照前述附圖來(lái)描述示范優(yōu)選實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D2，示出用于操作根據(jù)本發(fā)明的燃燒裝置的設(shè)備1的簡(jiǎn)化圖。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1所相關(guān)的燃燒裝置包括燃燒室11。燃燒室可包括預(yù)混合噴燃器，該預(yù)混合噴燃器裝備有燃料分級(jí)。

而且，燃燒裝置包括水注入系統(tǒng)14，該水注入系統(tǒng)14構(gòu)造成在燃燒室11中對(duì)燃料混合/調(diào)節(jié)一定量的水，從而確定參數(shù)ω，參數(shù)ω定義為水與燃料之間的比率。將水引入燃燒室中可借助于一個(gè)或若干個(gè)入口閥15來(lái)操作。

在正常操作期間，參數(shù)ω，換言之，將對(duì)于給定燃料量而被引入燃燒室中的水的量設(shè)定至正常操作設(shè)定點(diǎn)ω_nom。

根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1包括控制單元1，該控制單元1連接至脈動(dòng)控制器12和水注入系統(tǒng)14。

在控制器12檢測(cè)到在燃燒室11中發(fā)生具有高于預(yù)限定界限的水平的火焰生成的脈動(dòng)增加的事件中，與該檢測(cè)到的高于界限的脈動(dòng)對(duì)應(yīng)地將輸入信號(hào)發(fā)送至控制單元1。然后，該控制單元計(jì)算當(dāng)前參數(shù)ω且與用于調(diào)節(jié)ω的命令對(duì)應(yīng)地將輸出信號(hào)發(fā)送至水注入系統(tǒng)14。

具體而言，如果當(dāng)前ω高于最小值ω_min，則降低ω，且隨后將其提高回至操作設(shè)定點(diǎn)ω_nom。

優(yōu)選地，檢測(cè)到脈動(dòng)事件之后的ω降低量與檢測(cè)到的脈動(dòng)水平的大小相關(guān)。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，脈動(dòng)檢測(cè)之后的ω降低可與高于預(yù)定界限的脈動(dòng)的檢測(cè)的基本上同時(shí)地確立。換言之，新的參數(shù)ω由水注入系統(tǒng)14在一個(gè)步驟/操作中強(qiáng)加。

一旦ω已降低，則其隨后逐漸地提高，具體而言作為時(shí)間的線性函數(shù)，從而為斜坡形。換言之，由水注入系統(tǒng)執(zhí)行的水的引入增加。

如果在檢測(cè)到脈動(dòng)事件之后，當(dāng)前ω已達(dá)到ω_min，則僅以如上所述的方式提高ω。

如果在ω的斜坡上升過(guò)程中檢測(cè)到又一脈動(dòng)事件，則重復(fù)該過(guò)程。

現(xiàn)在參照?qǐng)D3，描繪了框圖，該框圖示出用于操作根據(jù)本發(fā)明的燃燒裝置的方法。

具體而言，框2指示正常操作。如果檢測(cè)到高于預(yù)限定界限的脈動(dòng)水平，則在框3處計(jì)算/校驗(yàn)ω的當(dāng)前值。如果ω高于ω_min，則減少引入燃燒室中的水量，如由框4所指示的(ω降低)。優(yōu)選地，降低的量基于檢測(cè)到的脈動(dòng)的測(cè)得水平。此外，ω降低與脈動(dòng)的檢測(cè)基本上同時(shí)地執(zhí)行，這意味著，在一個(gè)步驟/操作中獲得新參數(shù)ω，如上面解釋的。在ω降低之后，然后將后者提高(優(yōu)選地逐步)至正常操作設(shè)定點(diǎn)(框5)。如果在ω的斜坡上升期間，記錄另一脈動(dòng)事件，則重復(fù)該過(guò)程(框6)。

參照?qǐng)D4頂部，其描繪關(guān)于兩個(gè)操作情景的參數(shù)ω與脈動(dòng)水平之間的相關(guān)性。該圖表示出脈動(dòng)作為ω的函數(shù)具有拋物線趨勢(shì)。具體而言，相對(duì)于高周圍溫度(或正常操作狀態(tài))，曲線的范圍對(duì)于低周圍溫度(或起動(dòng)階段，當(dāng)燃?xì)鉁u輪仍是冷的時(shí))而言變窄。

虛線指示在正常操作設(shè)定點(diǎn)中使用的ω，其是作為脈動(dòng)的可接受水平與NO_x排放之間的折衷而設(shè)定的。從該圖表還清楚，用于正常操作設(shè)定點(diǎn)的ω取決于操作條件，例如周圍溫度和起動(dòng)階段。

轉(zhuǎn)至圖4底部，描繪了圖表，該圖表示出在檢測(cè)到的脈動(dòng)具有高于預(yù)限定界限的水平的事件中如何作為時(shí)間的函數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)ω。

具體而言，該圖表示出在燃燒室中發(fā)生的記錄到的脈動(dòng)的水平。在脈動(dòng)保持低于界限(指示為圖表中的“極限”)之前，則ω保持不變且等于正常操作設(shè)定點(diǎn)。當(dāng)檢測(cè)到超出極限的脈動(dòng)時(shí)，通過(guò)水注入系統(tǒng)在一個(gè)步驟中降低ω，從而以此方式導(dǎo)致ω(t)函數(shù)上的豎直線。在ω已設(shè)定至新的值之后，則其緩慢地提高。這由ω(t)函數(shù)上的斜坡形線指示。該圖表示出，在ω斜坡上升期間，檢測(cè)到另一脈動(dòng)事件，然后重復(fù)該過(guò)程。

下一圖5與圖4頂部類似地描繪參照低周圍溫度更詳述地示出ω與脈動(dòng)之間關(guān)系的圖表。

最后，最終的圖6示出ω與脈動(dòng)之間和ω與NO_x排放之間的關(guān)系。

雖然已結(jié)合僅有限數(shù)量的實(shí)施例詳細(xì)地說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)容易明白，本發(fā)明不限于此種公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明可被修改，以并入至今未說(shuō)明但與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任何數(shù)量的變更、改造、置換或等同布置。此外，雖然已說(shuō)明了本發(fā)明的各種實(shí)施例，但應(yīng)理解，本發(fā)明的方面可包括所說(shuō)明實(shí)施例中的僅一些。因此，本發(fā)明不被看作由前述說(shuō)明限制，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍限制。