(57)【要約】【課題】内燃機関システムの新しい運転方法とそのための制御装置と該制御装置を有する内燃機関システムとを提供すること。【解決手段】内燃機関システム１０を運転する方法であり、該システムは、内部で燃料が排ガスを生成しつつ燃焼可能な内燃機関１１、１２と、内部で排ガスに排ガス後処理を実施可能な、内燃機関１１、１２に共通の排ガス後処理システム１３とを備え、燃機関１１、１２の下流および排ガス後処理システム１３の上流には遮断装置１４、１８が配置され、遮断装置は内燃機関１１、１２の停止時に、稼働中の内燃機関１１、１２から停止中の内燃機関１１、１２への排ガスの逆流を回避するよう閉止されており、センサ１６、１９を用いて、ガス組成／ガス温度が停止中の内燃機関１１、１２の下流および閉止された遮断装置１４、１８の上流で特定され、これに応じて停止中の内燃機関１１、１２方向への排ガスの逆流が存在するか否かが検査される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関システム（１０）を運転するための方法であって、前記内燃機関システム（１０）は、内部で燃料が排ガスを生成しながら燃焼可能な少なくとも２つの内燃機関（１１、１２）と、内部で前記内燃機関（１１、１２）の排ガスに排ガス後処理を行うことが可能な、少なくとも２つの前記内燃機関（１１、１２）に共通の排ガス後処理システム（１３）と、を有しており、共通の前記排ガス後処理システム（１３）が配設されている前記内燃機関（１１、１２）の内少なくとも１つの内燃機関の下流、および、共通の前記排ガス後処理システム（１３）の上流には、遮断装置（１４、１８）が配置されており、前記遮断装置は特に、それぞれの前記内燃機関（１１、１２）が停止している場合に、少なくとも１つの別の稼働している内燃機関（１１、１２）から、それぞれの停止している前記内燃機関（１１、１２）の方向への排ガスの逆流を回避するために閉止される方法において、
少なくとも１つのセンサ（１６、１９）を用いて、ガス組成および／またはガス温度が、少なくとも１つの停止している前記内燃機関（１１、１２）の下流およびそれぞれの閉止された前記遮断装置（１４、１８）の上流で特定され、これに応じて、閉止した前記遮断装置（１４、１８）にも関わらず、それぞれの停止している前記内燃機関（１１、１２）の方向への排ガスの逆流が存在するか否かが検査されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記内燃機関のそれぞれに配設された前記遮断装置（１４、１８）が閉止している際に、特に停止している前記内燃機関（１１、１２）の方向への排ガスの逆流が存在する場合、前記遮断装置（１４、１８）のそれぞれが密閉されていないことが推測され、制御側では、措置、特にエラーメッセージおよび／または排ガスの逆流を減少させるための措置が講じられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
それぞれの前記内燃機関（１１、１２）の下流には、特に前記内燃機関がそれぞれ停止する場合に閉止される前記遮断装置（１４、１８）が配置されており、かつ、
それぞれの前記内燃機関の下流かつそれぞれの前記遮断装置の上流には、それぞれ少なくとも１つのセンサ（１６、１９）が配置されており、前記センサを用いて、それぞれの前記内燃機関について、それぞれの前記内燃機関の下流およびそれぞれの前記遮断装置の上流で、個別にガス組成および／またはガス温度が特定されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記内燃機関（１１、１２）のそれぞれと前記遮断装置（１４、１８）のそれぞれとの間に配置されたセンサ（１６、１９）を用いて検出したパラメータが限界値よりも大きい場合、それぞれの前記内燃機関に配設された前記遮断装置（１４、１８）が閉止している際の、停止している内燃機関（１１、１２）の方向への排ガスの逆流が推測されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
特に前記内燃機関のそれぞれと前記遮断装置のそれぞれとの間に配置された前記センサ（１６、１９）を用いて検出したパラメータの値が、閉止した前記遮断装置（１４、１８）の下流または他の稼働している前記内燃機関（１１、１２）の下流に配置された、好ましくは同じ構造のセンサ（１７、１６、１９）を用いて検出されたパラメータの値の少なくとも５０％、好ましくは少なくとも２５％、最も好ましくは少なくとも１０％である場合、それぞれの前記内燃機関に配設された前記遮断装置（１４、１８）が閉止している際の、前記内燃機関（１１、１２）の方向への排ガスの逆流が推測されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記センサ（１６、１７、１９）はそれぞれ、ラムダセンサおよび／またはＮＯｘセンサおよび／またはＨＣセンサおよび／またはＮＨ３センサおよび／またはＣＯセンサおよび／またはＣＯ２センサおよび／または温度センサおよび／または排ガス粒子センサとして構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の方法を実施するための手段を有していることを特徴とする、内燃機関システム（１０）のための制御装置（１５）。
【請求項８】
内部で燃料が排ガスを生成しながら燃焼可能な少なくとも２つの内燃機関（１１、１２）と、
内部で前記排ガスに排ガス後処理を行うことが可能な、少なくとも２つの前記内燃機関に共通の排ガス後処理システム（１３）であって、共通の前記排ガス後処理システムが配設されている前記内燃機関の内少なくとも１つの内燃機関の下流、および、共通の前記排ガス後処理システムの上流には、それぞれの前記内燃機関の方向への排ガスの逆流を回避するために閉止され得る遮断装置（１４、１８）が配置されている排ガス後処理システム（１３）と、
前記内燃機関の運転を制御および／または調整するための制御装置（１５）と、
を有している内燃機関システム（１０）において、
それぞれの前記内燃機関とそれぞれの前記遮断装置との間には、少なくとも１つのセンサ（１６、１９）が配置されており、前記センサを用いて、ガス組成および／またはガス温度が、それぞれの前記内燃機関の下流およびそれぞれの前記遮断装置の上流で特定可能であり、前記制御装置（１５）は、閉止した前記遮断装置にも関わらず、それぞれの前記内燃機関が停止している場合に、それぞれの前記内燃機関の方向への排ガスの逆流が存在するか否かを検査することを特徴とする内燃機関システム（１０）。
【請求項９】
請求項７に従って前記制御装置（１５）が構成されていることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載された内燃機関システムの運転方法に関する。本発明はさらに、当該方法を実行するための制御装置と、当該制御装置を有する内燃機関システムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば船舶では、複数の内燃機関と共通の排ガス後処理システムとを備える内燃機関システムが用いられる。つまり、当該内燃機関システムでは、複数の内燃機関において同時に燃料が排ガスを生成しながら燃焼され、内燃機関の排ガスは、共通の排ガス後処理システムを通じて、排ガス後処理に誘導される。
【０００３】
特に当該内燃機関システムを部分負荷で運転する場合、少なくとも１つの内燃機関を停止し、ただ少なくとも１つの別の内燃機関を運転することが、実践からすでに知られている。当該内燃機関システムの停止している内燃機関において、稼働している内燃機関の排ガスが、停止している内燃機関の領域に逆流することを回避するために、少なくともこのような停止させることができる内燃機関システムの内燃機関に遮断装置を配設し、当該遮断装置を用いて、停止している内燃機関の方向への排ガスの逆流を回避することができることが実践からすでに知られている。このために、各遮断装置は閉止される。
【０００４】
特に当該遮断装置の摩耗によって、当該内燃機関システムの運転中に、特に内燃機関が停止しており、当該内燃機関に配設された遮断装置が閉止されている場合に、それにもかかわらず閉止した遮断装置を経由する排ガスの逆流が生じる状態が生じ得る。この場合、排ガスが停止している内燃機関の領域に到達し、その結果、特に硫酸が停止している内燃機関のアセンブリに落ちることによって、腐食の問題が生じ得る。これまで、停止している内燃機関に配設された、閉止した遮断装置を経由する排ガスの逆流を安全かつ確実に検知することができるような手段は知られていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここから出発して、本発明の課題は、内燃機関システムの新しい運転方法と、当該方法を実行するための制御装置と、当該制御装置を有する内燃機関システムとを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。
【０００７】
本発明に従って、少なくとも１つのセンサを用いて、少なくとも１つの停止している内燃機関の下流と、停止している各内燃機関に配設された閉止した遮断装置の上流とにおいて、ガス組成および／またはガス温度が特定され、それに基づいて、閉止した遮断装置に関わらず、停止している各内燃機関の方向への排ガスの逆流が存在するか否かが検査される。
【０００８】
本発明は初めて、停止している内燃機関に配設された閉止した遮断装置が密閉されておらず、それゆえに停止している各内燃機関の方向への排ガスの逆流が生じているか否かを安全かつ確実に検知することができる、内燃機関システムの運転方法を提供している。これによって、停止している内燃機関における腐食の問題を回避するために、排ガスの逆流が検知された場合に対策を講じることが可能である。
【０００９】
特に、各内燃機関に配設された遮断装置が閉止している際に、内燃機関の方向への排ガスの逆流が存在する場合、各遮断装置が密閉されていないことが推測され、制御側では、措置、特にエラーメッセージおよび／または排ガスの逆流を減少させるための措置が導入される。これによって、停止している内燃機関での腐食の危険が減少し得る。
【００１０】
有利なさらなる構成によると、停止している各内燃機関と閉止した各遮断装置との間に配置されたセンサを用いて検出したパラメータの値が、閉止した遮断装置の下流または他の稼働中の内燃機関の下流に配置された、好ましくは同じ構造のセンサを用いて検出されたパラメータの値の少なくともＸ％、特に少なくとも５０％、好ましくは少なくとも２５％、最も好ましくは少なくとも１０％である場合、各内燃機関に配設された閉止した遮断装置において、内燃機関の方向への排ガスの逆流が推測される。これによって、閉止した遮断装置を経由する、停止している内燃機関の方向への排ガスの逆流の特に有利な検知が可能になる。
【００１１】
制御装置は請求項７に規定されており、内燃機関システムは請求項８に規定されている。
【００１２】
本発明の好ましいさらなる構成は、下位請求項および以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を、これに限定されることなく、図面を用いて詳細に説明する。示されているのは以下の図面である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の内燃機関システムの略図である。
【図２】第２の内燃機関システムの略図である。
【図３】第３の内燃機関システムの略図である。
【図４】内燃機関システムの運転方法の信号のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明は、内燃機関システムの運転方法と、当該方法を実行するための制御装置と、内燃機関システムとに関する。
【００１５】
図１は、２つの内燃機関１１、１２を有する、本発明に係る第１の内燃機関システム(internal combustion power machine system)１０の略図である。図１および図２に示された内燃機関１１および１２は、燃焼機関（燃焼エンジン）、好ましくは船舶用ディーゼル燃焼機関である。ここで、本発明は内燃機関を用いる内燃機関システムに限定されるものではないことを指摘しておく。むしろ本発明は、その内燃機関が例えばガスタービン等のターボ機械として構成されている内燃機関システムにおいても利用され得る。
【００１６】
内燃機関システム１０の内燃機関１１、１２内では、燃料が排ガスを形成しながら燃焼され、内燃機関１１、１２の排ガスは、共通の排ガス後処理装置１３を通じて、排ガスの排ガス後処理に誘導され得る。
【００１７】
図１の実施例では、内燃機関１１に遮断装置１４が配設されている。当該遮断装置は、内燃機関１１の下流に配置され、それによって、内燃機関１２が稼働している際に内燃機関１１が停止する場合、内燃機関１１は排ガスフローから切り離され、したがって、運転中の内燃機関１２の排ガスが停止している内燃機関１１の方向へ逆流することが防止される。遮断装置１４は、一般的には遮断フラップ等である。さらに、図１には、制御装置１５が示されており、当該制御装置を通じて、図１の破線矢印に示すように、内燃機関１１、１２の運転が制御および／または調整可能であり、当該制御装置を通じてさらに、内燃機関１１が停止しているか稼働しているかに応じて、遮断装置１４を開閉することができる。したがって、内燃機関１１が停止しており、内燃機関１２が稼働している場合に、内燃機関１１に配設された遮断装置１４は、制御装置１５を通じて自動的に閉止される。
【００１８】
図１によると、図１の実施例において内燃機関１２が稼働している際に停止し得る内燃機関１１の下流、かつ、停止可能な内燃機関１１に配設された遮断装置１４の上流には、センサ１６が配置されている。当該センサを用いて、停止している内燃機関１１の下流および閉止している遮断装置１４の上流において、ガス組成および／またはガス温度が特定され得る。
【００１９】
これに応じて、内燃機関１２が稼働しており、内燃機関１１が停止しており、遮断装置１４が閉止している場合に、遮断装置１４が閉止しているにもかかわらず、停止している内燃機関１１の方向への排ガスの逆流が存在するか否かが検査される。この検査は、制御装置１５によって自動的に行われる。
【００２０】
停止している内燃機関１１に配設された遮断装置１４が閉止している際に、停止している内燃機関１１の方向への排ガスの逆流が存在するかまたは検知される場合、制御側では、遮断装置１４が密閉されていないことが推測され、制御側では、措置が講じられる。当該措置は、例えば、エラーメッセージ、または、遮断装置１４の保守若しくは交換を開始させるためのメッセージである。代替的または付加的に、停止している内燃機関の方向への排ガスの逆流を減少させるかまたは回避するための措置を制御側で講じることが可能である。したがって、例えば、それまで停止していた内燃機関１１を作動すること、および／または、稼働している内燃機関１２の出力を減少させることが可能である。
【００２１】
すでに説明したように、センサ１６を用いて、停止している内燃機関１１の下流および閉止した遮断装置１４の上流において、ガス組成および／またはガス温度が調べられ、それによって、ガス組成および／またはガス温度に基づいて、閉止した遮断装置１４を通じた停止した内燃機関１１の方向への排ガスの逆流が推測される。センサ１６を用いて検出されたパラメータが特定の限界値よりも大きい場合、閉止した遮断装置１４を通じた停止した内燃機関１１の方向への排ガスの逆流が推測される。当該限界値は、例えば制御装置１５内に永続的に記憶され得る。
【００２２】
図２は、図１の内燃機関システム１０のさらなる構成を示しており、当該構成においては、排ガス後処理システム１３の上流および遮断装置１４の下流に、さらなるセンサ１７が配置されており、当該センサを用いて、排ガス後処理システム１３の上流におけるガス組成および／またはガス温度が検出され得る。センサ１７は、好ましくはセンサ１６と同じ構造のセンサであるので、図２のセンサ１６および１７によって、同じパラメータ、例えばガス組成および／またはガス温度に関するパラメータが検出され得る。
【００２３】
図２の実施例では、センサ１７によって検出されたパラメータに基づいて、限界値が動的に決定され、当該限界値に基づいて、停止している内燃機関１１において閉止した遮断装置１４を通じて排ガスの逆流が生じているか否かが制御側で検知される。図２の実施例では、センサ１６を用いて検出したパラメータの値が、センサ１４を用いて検出された、同じパラメータの値のＸ％、特に少なくとも５０％、好ましくは少なくとも２５％、最も好ましくは少なくとも１０％である場合、好ましくは内燃機関１２が稼働しており、内燃機関１１が停止しており、遮断装置１４が閉止している際の、閉止した遮断装置１４を通じた停止している内燃機関１１の方向への排ガスの逆流が検知される。言い換えると、これは、図２において、内燃機関１１が停止しており、遮断装置１４が閉止している際、閉止した遮断装置１４の上流に配置されたセンサ１６によって検出されるパラメータと閉止した遮断装置１４の下流に配置されたセンサ１７によって検出されるパラメータとの間の比率が限界値よりも大きい、すなわちＸ％よりも大きい場合には、閉止した遮断装置１４を通じた停止している内燃機関１１の方向への排ガスの逆流が検知されることを意味している。当該限界値は、例えば負荷に依存する、つまり、内燃機関システムを動作させる際の負荷に依存し得る。
【００２４】
図１および図２の実施例には、図示された内燃機関１１、１２の内１つにのみ遮断装置１４が配設されている。これに対して、図１は、図１の内燃機関システム１０のさらなる構成を示しており、当該構成では、内燃機関１２にも、遮断装置１８と、遮断装置１８の上流かつ内燃機関１２の下流に配置された、ガス組成および／またはガス温度を特定するためのセンサ１９とが配設されている。内燃機関システム１０の両方の内燃機関１１、１２が、それぞれもう一方の内燃機関が稼働している際に交互に停止し得る場合、図３の変型例が好ましい。図１および図２が好ましいのは、一方の内燃機関が永続的に稼働し、もう一方の内燃機関が必要に応じて作動する場合である。図３の変型例では、各内燃機関１１、１２を、それぞれもう一方の内燃機関１２、１１が稼働している際に停止させることが可能であり、停止した各内燃機関１１および１２にそれぞれ配設された遮断装置１４、１８を、それぞれ閉止することが可能であり、それによって、閉止した各遮断装置１４および１８の密閉性を、各センサ１６および１９を用いてそれぞれ検査することができる。それぞれもう一方の稼働している内燃機関に配設された、もう一方の好ましくは同じタイプの各センサ１９および１６は、限界値を決定するために用いられ、停止している内燃機関に配設されたセンサの信号において当該限界値を超過するか、または、当該限界値に到達すると、当該内燃機関に配設された各遮断装置１４および１８が密閉されていないことが推測される。
【００２５】
すでに説明したように、センサ１６、１７、１９は、ガス組成および／またはガス温度を特定するためのセンサである。センサとしては、好ましくは、ラムダセンサおよび／またはＮＯｘセンサおよび／またはＨＣセンサおよび／またはＮＨ３センサおよび／またはＣＯセンサおよび／またはＣＯ２センサまたは温度センサまたは排ガス粒子センサおよび／またはその他のセンサが利用可能である。
【００２６】
図４は、本発明に係る内燃機関システムを運転するための、本発明に係る方法の信号のフローチャートである。図４のブロック２０は、本発明に係る方法の始点を示している。
【００２７】
ブロック２１では、内燃機関システムの共通の排ガス後処理システムが配設されている内燃機関の内１つが停止しているか否か、および、同じ排ガス後処理システムを利用しているもう一方の内燃機関が稼働しているか否かが調べられる。そうでない場合には、ブロック２１に戻る。これに対して、そうである場合、つまり、共通の排ガス後処理システムが配設されている、内燃機関システムの内燃機関の内少なくとも１つが停止しており、当該内燃機関システムの別の内燃機関が稼働している場合、ブロック２１からブロック２２へと進む。
【００２８】
ブロック２２では、内燃機関システムの停止している内燃機関に配設されているセンサの信号が評価される。後続のブロック２３では、内燃機関システムの停止している内燃機関に配設されているセンサの信号またはパラメータが限界値を超過しているか否かが調べられる。
【００２９】
そうでない場合には、ブロック２３から始まってブロック２３に戻る。これに対して、限界値に達している場合、または、限界値を超過している場合、ブロック２３からブロック２４へ進み、制御側では、例えばエラーメッセージといった措置が導入される。
【００３０】
それに続いて、ブロック２５で本発明に係る方法が終了する。
【００３１】
本発明によると、センサ１６および１９の内少なくとも１つのセンサを用いて、少なくとも１つの停止している内燃機関の下流および停止している各内燃機関に配設された閉止した各遮断装置１４および１８の上流において、ガス組成および／またはガス温度が特定され、当該センサの信号に基づいて、制御装置１５内で、閉止した遮断装置に関わらず、停止している各内燃機関の方向への排ガスの逆流が存在するか否かが検査される。
【００３２】
当該方法は、本発明に係る方法を実施するための手段を有する制御装置１５によって自動的に実施される。制御装置１５の当該手段は、例えば各センサ１６および１７および１９といった、本発明に係る方法の実施に関与するアセンブリとのデータ交換に用いられるデータインターフェース、データを処理するプロセッサ、および、データを記憶する記憶装置である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  内燃機関システム
１１  内燃機関
１２  内燃機関
１３  排ガス後処理システム
１４  遮断装置
１５  制御装置
１６  センサ
１７  センサ
１８  遮断装置
１９  センサ
２０  ブロック
２１  ブロック
２２  ブロック
２３  ブロック
２４  ブロック
２５  ブロック
【図１】
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【図２】
2015203418.tif 000004
【図３】
2015203418.tif 000005
【図４】
2015203418.tif 000006
【外国語明細書】
2015203418000001.pdf