用于起動(dòng)燃燒系統(tǒng)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于起動(dòng)燃燒系統(tǒng)、特別是用在流發(fā)動(dòng)機(jī)(flow engine)中的燃燒系統(tǒng)的方法，并且涉及被配備成可用所述方法操作的燃燒系統(tǒng)以及涉及具有這樣的燃燒系統(tǒng)的流發(fā)動(dòng)機(jī)。特別地，本發(fā)明解決了流發(fā)動(dòng)機(jī)的、例如燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)可靠性，特別是關(guān)于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)燃或點(diǎn)火(即，實(shí)現(xiàn)火焰持續(xù))的起動(dòng)可靠性。
【背景技術(shù)】
[0002]用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳點(diǎn)火條件經(jīng)受歸因于各種各樣因素而在起動(dòng)之間變化，因素例如是環(huán)境溫度、燃?xì)鉁u輪機(jī)溫度、燃料熱值、燃料含量、壓力、燃料和空氣輸送系統(tǒng)的可重復(fù)性，等等。在用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的典型起動(dòng)系統(tǒng)中人們使用了用于驅(qū)動(dòng)燃?xì)獾溳啓C(jī)的輔助驅(qū)動(dòng)單元和提供起動(dòng)序列(start sequence)的控制單元，在起動(dòng)序列中燃?xì)鉁u輪機(jī)速度和燃料輸送被協(xié)調(diào)以提供允許成功點(diǎn)火的在點(diǎn)火裝置處的燃料/空氣混合物。
[0003]在典型起動(dòng)序列中，起動(dòng)期間由輔助馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的速度和/或流至燃燒系統(tǒng)的燃料流在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)、即所謂點(diǎn)燃窗口期(light-up window)內(nèi)被逐漸增加。點(diǎn)燃窗口期的長(zhǎng)度是起動(dòng)最容易發(fā)生所在的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的范圍(典型地在額定發(fā)動(dòng)機(jī)速度的5%與20%之間)和燃燒器中的燃料的累積速率的函數(shù)。在點(diǎn)燃窗口期期間出現(xiàn)許多點(diǎn)火機(jī)會(huì)，實(shí)際數(shù)量取決于可以由燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火器每秒遞送的火花的數(shù)量和點(diǎn)燃窗口期的長(zhǎng)度(持續(xù)時(shí)間)。因此人們喜歡具有盡可能長(zhǎng)的點(diǎn)燃窗口期。然而，點(diǎn)燃窗的長(zhǎng)度受許多因素限制。如果例如渦輪機(jī)被加速得太快，則在超過(guò)起動(dòng)最容易發(fā)生所在的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的窗口期之前，燃料噴射系統(tǒng)將沒(méi)有足夠的時(shí)間來(lái)提供充分量的燃料。另一方面，如果發(fā)動(dòng)機(jī)被加速得太慢，則可能發(fā)生:在渦輪機(jī)速度仍未達(dá)到點(diǎn)燃窗口期內(nèi)的最大速度的情況下，達(dá)到了燃燒器內(nèi)部的燃料的量，這對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)是很危險(xiǎn)的。然而，例如渦輪機(jī)的加速度速率取決于環(huán)境條件。在冷天氣中，電池驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)器的馬達(dá)可能歸因于可能的低電力供給而不能使發(fā)電機(jī)快速地加速。另一方面，在非常熱的天氣中，具有相同電池的相同馬達(dá)可以能夠使發(fā)電機(jī)非?？斓丶铀佟榱藨?yīng)對(duì)所提到的限制，典型地需要在使點(diǎn)燃窗口期最大化以覆蓋在實(shí)際最佳窗口期上的寬的變化與使變化率最小化以增加實(shí)際最佳窗口期期間點(diǎn)火機(jī)會(huì)(火花)的數(shù)量之間進(jìn)行折中，而不會(huì)建立在點(diǎn)燃窗口期期間在燃燒系統(tǒng)內(nèi)部的潛在危險(xiǎn)的燃料量。例如在US 2010/0293960 Al或US 7，878，004 BI中描述了用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的這樣的起動(dòng)序列。
[0004]在當(dāng)燃?xì)鉁u輪機(jī)具有多于一個(gè)的噴燃器的情況中，情形更加復(fù)雜。歸因于燃燒著的熱噴燃器(combusting hot burner)的氣動(dòng)空氣阻塞效應(yīng)，噴燃器在點(diǎn)火之前(冷條件)或之后(熱條件)在所謂空氣流壓力損耗系數(shù)上具有顯著差異。一般來(lái)說(shuō)，冷噴燃器具有比熱噴燃器低的空氣壓力損耗系數(shù)。噴燃器被優(yōu)化以具有在燃料空氣比的設(shè)計(jì)點(diǎn)火或點(diǎn)燃窗口期內(nèi)的高點(diǎn)火可靠性。然而，歸因于熱的和冷的噴燃器損耗系數(shù)的差異，已經(jīng)點(diǎn)火的噴燃器(包括多個(gè))具有較高的損耗系數(shù)并因此較少空氣將流過(guò)這個(gè)/這些熱噴燃器。結(jié)果，更多空氣將流至未點(diǎn)火的噴燃器(包括多個(gè))。發(fā)動(dòng)機(jī)中的在熱的和冷的噴燃器之間的空氣的該不均勻分布引起未點(diǎn)火的噴燃器(包括多個(gè))具有更多空氣經(jīng)過(guò)和較高的空氣-燃料比率。該效應(yīng)迫使未點(diǎn)火的噴燃器在經(jīng)優(yōu)化的點(diǎn)火或點(diǎn)燃窗口期外操作并因此以失敗的且有問(wèn)題的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)來(lái)操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此本發(fā)明的第一目的是提供一種起動(dòng)燃燒系統(tǒng)、特別是用在流發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒系統(tǒng)的方法，燃燒系統(tǒng)包括用于能夠?qū)⑷紵到y(tǒng)可靠地點(diǎn)火的第一和至少第二點(diǎn)火裝置、處理單元和傳感器系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供一種被配備成能夠利用發(fā)明性方法操作且可靠操作的包括了第一和至少第二點(diǎn)火裝置、處理單元和傳感器系統(tǒng)的燃燒系統(tǒng)。本發(fā)明的第三目的是提供一種流發(fā)動(dòng)機(jī)的這樣的燃燒系統(tǒng)的使用，并且本發(fā)明的第四目的是提供具有這樣的燃燒系統(tǒng)的流發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0007]這些目的可以通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題的方法、使用、燃燒系統(tǒng)和流發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)解決。從屬權(quán)利要求以及說(shuō)明書(shū)限定了發(fā)明的進(jìn)一步的發(fā)展。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，呈現(xiàn)了一種用于起動(dòng)燃燒系統(tǒng)的方法，燃燒系統(tǒng)包括:第一點(diǎn)火裝置和至少第二點(diǎn)火裝置；處理單元；和傳感器系統(tǒng)，其中方法包括至少以下步驟作為起動(dòng)序列:在燃料系統(tǒng)的工作狀態(tài)期間通過(guò)傳感器系統(tǒng)監(jiān)測(cè)第一和至少第二點(diǎn)火裝置的操作狀態(tài)；通過(guò)處理單元識(shí)別第一和/或至少第二點(diǎn)火裝置的預(yù)定狀態(tài)；和作為進(jìn)一步的步驟:在識(shí)別到預(yù)定狀態(tài)的情況中，通過(guò)處理單元改變點(diǎn)火裝置中的至少一個(gè)的至少一個(gè)參數(shù)。
[0009]優(yōu)選地，燃燒系統(tǒng)包括多個(gè)點(diǎn)火裝置，該多個(gè)點(diǎn)火裝置包括第一點(diǎn)火裝置和至少第二點(diǎn)火裝置。燃料流優(yōu)選地是點(diǎn)火燃料流。
[0010]歸因于發(fā)明性主題，可以提供燃燒系統(tǒng)的可靠操作。此外，可以使燃燒系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程加速，導(dǎo)致燃燒系統(tǒng)的高效操作，例如在像燃?xì)鉁u輪機(jī)等的流發(fā)動(dòng)機(jī)中的操作。另外，燃燒系統(tǒng)的起動(dòng)過(guò)程期間不期望的事件可以容易地檢測(cè)到并消除。本發(fā)明適用于氣體和液體發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)兩者。
[0011]用詞“作為起動(dòng)序列”旨在意味著方法的步驟在燃燒系統(tǒng)的起動(dòng)序列和/或過(guò)程期間被應(yīng)用。在該上下文中，點(diǎn)火裝置旨在意味著調(diào)節(jié)、啟動(dòng)、維持和/或?qū)嵤c(diǎn)火、特別是氣體或液體燃料的點(diǎn)火的裝置。優(yōu)選地，點(diǎn)火裝置是噴燃器。此外，處理單元旨在意味著能夠接收、處理和/或轉(zhuǎn)發(fā)至少一個(gè)信息和/或信號(hào)并且包括至少一個(gè)處理器的單元。處理單元可以包括多個(gè)硬件或軟件組成部件。
[0012]此外，傳感器系統(tǒng)旨在意味著具有至少一個(gè)傳感器的系統(tǒng)。傳感器可以是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可行的任何識(shí)別裝置，例如能夠檢測(cè)火焰、溫度、壓力、體積、濕度、距離、運(yùn)動(dòng)等等。作為示例具有兩個(gè)傳感器，這些傳感器可以根據(jù)相同功能原理操作，或者兩個(gè)傳感器可以不同地操作。有利的是，各點(diǎn)火裝置通過(guò)單獨(dú)的傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)，由此可以獲得高度精度的監(jiān)測(cè)和/或測(cè)量結(jié)果。一般情況下，所有點(diǎn)火裝置用同一傳感器監(jiān)測(cè)也是可行的。然而必須確保能夠監(jiān)測(cè)或檢測(cè)點(diǎn)火裝置的不同操作狀態(tài)。
[0013]燃燒系統(tǒng)的工作狀態(tài)代表當(dāng)打算工作時(shí)的燃燒系統(tǒng)的狀態(tài)，并且特別是燃燒系統(tǒng)或流發(fā)動(dòng)機(jī)的各自的工作狀態(tài)。此外，點(diǎn)火裝置的操作狀態(tài)旨在意味著點(diǎn)火裝置的實(shí)際狀態(tài)，像被點(diǎn)火、未被點(diǎn)火、被吹掃、未被吹掃、準(zhǔn)備好使用、未準(zhǔn)備好使用等。在該上下文中，點(diǎn)火裝置的預(yù)定狀態(tài)可以是由操作者和/或處理單元在起動(dòng)序列之前限定的或者限定作為點(diǎn)火裝置、燃燒系統(tǒng)、流發(fā)動(dòng)機(jī)的前述操作中的至少一個(gè)的和/或前述起動(dòng)序列中的一個(gè)的結(jié)果的點(diǎn)火裝置的任何操作或?qū)嶋H狀態(tài)。
[0014]點(diǎn)火裝置的參數(shù)可以是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言實(shí)際使用的任何參數(shù)，像火焰、溫度、壓力、體積、如燃料和/或空氣等的介質(zhì)的量、復(fù)合物布局、濕度等等。術(shù)語(yǔ)“通過(guò)處理單元”在這里以及在下面文本中應(yīng)該理解為通過(guò)處理單元識(shí)別、控制和/或啟動(dòng)。
[0015]在優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)定狀態(tài)的識(shí)別是對(duì)未被點(diǎn)火的點(diǎn)火裝置的識(shí)別。因此，效率低的燃燒狀態(tài)可以被檢測(cè)到并調(diào)節(jié)，使得燃燒系統(tǒng)可以更高效地操作。因此，第一點(diǎn)火裝置和/或至少第二點(diǎn)火裝置的點(diǎn)火的事件被監(jiān)測(cè)?？蛇x地和/或另外地，預(yù)定狀態(tài)的識(shí)別是對(duì)已點(diǎn)火的點(diǎn)火裝置的識(shí)別。作為結(jié)果，可以查明對(duì)于燃燒系統(tǒng)的操作而言有利的實(shí)際條件。
[0016]有利的是，至少一個(gè)參數(shù)的改變是至少一個(gè)介質(zhì)的量的改變。因此，檢測(cè)出來(lái)的點(diǎn)火裝置中的至少一個(gè)的預(yù)定狀態(tài)和/或?qū)嶋H狀態(tài)可以以構(gòu)造簡(jiǎn)單地的方式被改變和/或調(diào)節(jié)。介質(zhì)可以是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可行的任何物質(zhì)，像流體、氣體、液體燃料、氣體燃料、空氣、氧氣、氮?dú)?、惰性氣體等。有利的是，至少一個(gè)參數(shù)的改變是燃料的量的改變。這是特別有利的，因?yàn)槿剂系呐淞靠梢匀菀淄瓿?。可選地和/或另外地，至少一個(gè)參數(shù)的改變可以是給送至點(diǎn)火裝置中的至少一個(gè)的空氣的量的改變。這可以容易完成，因?yàn)榭諝獾妮斔腿Q于流發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
[0017]點(diǎn)火燃料流的改變可以依賴(lài)于多個(gè)點(diǎn)火裝置中的處于預(yù)定狀