阅读说明：本技术 用于操作大型发动机的方法和大型发动机 (Method for operating a large engine and large engine ) 是由 T·汉斯 于 2020-04-01 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于操作大型发动机的方法和大型发动机。提出了用于在气体模式中操作具有多个气缸(21)的大型发动机的方法,其中,通过引入燃料在燃烧室中提供具有空燃比的预混合的空气燃料混合物,其中,监测取决于所述空燃比或取决于利用其来操作所述大型发动机(20)的负荷的至少一个控制参数,并且其中,如果所述控制参数达到极限值,则在减缸模式中来操作所述大型发动机(20),其中,在所述减缸模式中关闭至少一个气缸(21),使得利用减少数量的气缸(21)来操作所述大型发动机(20),所述空燃比适于所述减少数量的气缸(21)。(The invention relates to a method for operating a large engine and a large engine. A method is proposed for operating a large engine with a plurality of cylinders (21) in a gas mode, wherein a premixed air-fuel mixture with an air-fuel ratio is provided in a combustion chamber by introducing fuel, wherein at least one control parameter which is dependent on the air-fuel ratio or on a load with which the large engine (20) is operated is monitored, and wherein the large engine (20) is operated in a reduced cylinder mode if the control parameter reaches a limit value, wherein at least one cylinder (21) is shut off in the reduced cylinder mode such that the large engine (20) is operated with a reduced number of cylinders (21), the air-fuel ratio being adapted to the reduced number of cylinders (21).)

用于操作大型发动机的方法和大型发动机

技术领域

本发明涉及一种用于操作具有多个气缸的大型发动机的方法以及一种大型发动机。

背景技术

可以被设计为二冲程或四冲程发动机的大型发动机，例如纵向扫气二冲程大型柴油发动机，通常用作船舶的驱动单元或者甚至用于固定操作中，例如用于驱动大型发电机以产生电能。发动机通常在连续操作中运行相当长的时间，这对操作安全性和可用性提出了高要求。因此，对于操作者来说，特别长的维护间隔、低磨损和操作材料的经济处理是中心标准。大型发动机通常具有内径(缸径)至少为200mm的气缸。现在，使用具有高达960mm或甚至更大缸径的大型发动机。

已知不同类型的大型发动机，大型发动机中的每一个都可以被设计为二冲程或四冲程发动机。关于经济和有效的操作、符合废气排放阈值和资源的可用性，也正在寻求传统上用作大型发动机的燃料的重质燃料油的替代品。在这方面，既使用液体燃料，即以液态引入燃烧室中的燃料，又使用气体燃料，即以气态引入燃烧室中的燃料。

作为重质燃料油的已知替代物的液体燃料的实施例是尤其从炼油厂遗留的其它重质烃、醇，尤其是甲醇或乙醇、汽油、柴油，或者还有乳液或悬浮液。例如，已知的是，被称为MSAR(多相超细雾化残渣)的乳液被用作燃料。众所周知的悬浮物是煤粉和水的悬浮物，其也用作大型发动机的燃料。天然气例如LNG(液化天然气)已知为气体燃料。

利用重质燃料油的纯操作的另一种公知的替代是以这样的方式设计大型发动机，使得它们可以利用两种或甚至更多种不同的燃料来操作，其中根据操作情况或环境，发动机利用一种燃料或利用另一种燃料来操作。这种大型发动机，也称为多燃料大型发动机，可以在操作期间从燃烧第一燃料的第一模式切换到燃烧第二燃料的第二模式，反之亦然。

可以利用两种不同燃料来操作的大型发动机的已知设计是目前使用术语“双燃料发动机”的类型的发动机。一方面，这些发动机可以在气体模式中操作，其中气体燃料，例如天然气或甲烷，被引入燃烧室中用于燃烧，另一方面，在液体模式中操作，其中液体燃料例如重质燃料油或另一种液体燃料可以在同一发动机中燃烧。这些大型发动机可以是二冲程和四冲程发动机，尤其是纵向扫气的二冲程大型柴油发动机。

可以利用至少两种或甚至更多种不同的液体或气体燃料操作的大型发动机通常根据当前使用的燃料在不同的模式中操作。在通常被称为柴油操作的操作模式中，燃料的燃烧通常基于燃料的压缩点火或自燃的原理。在通常称为奥托操作的模式中，通过可点燃的预混合空气-燃料混合物的火花点火而发生燃烧。这种火花点火例如可以通过电火花例如用火花塞进行，或者也可以通过少量喷射燃料的自燃进行，然后引起另一种燃料的火花点火。用于自燃的少量燃料通常被喷射到连接到燃烧室的预燃室中。

例如，利用上述双燃料发动机，已知的是，气体模式是将气态气体与扫气空气混合，以便在气缸的燃烧室中产生可燃混合物。在该低压过程中，通常通过在恰当的时刻将少量的液体、自燃燃料喷射到气缸的燃烧室中或预燃室中来进行点燃气缸中的混合物，这随后导致空气-气体混合物的点燃。

此外，还有奥托和柴油操作中已知的混合形式。

还已知被设计为纯气体发动机的大型发动机，即仅利用气体作为燃料来操作的发动机。

无论是双燃料发动机还是纯气体发动机，将燃料气体引入气缸的燃烧室并产生空气-气体混合物的过程对于这种发动机的可靠、低排放和安全操作都是至关重要的。

在气体模式中，扫气空气与气体的正确比率(所谓的空燃比，也称为兰布达(lambda)值(λ值))的调节是至关重要的。在大型柴油发动机中，扫气或增压空气通常由涡轮增压器提供，涡轮增压器产生取决于发动机的负载并因此取决于发动机的功率或扭矩或转速的扫气或增压空气压力。对于给定的增压空气压力，可以计算气缸中的空气的质量，然后可以针对由发动机产生的相应所需驱动扭矩或针对期望的转速而确定气体燃料的合适量，这导致用于该操作条件的最佳燃烧过程。

特别地，当根据奥托原理操作气体模式时，空燃比的正确调节对于发动机的尽可能低排放、高效和经济的操作具有决定性的重要性。如果气体含量太高，则空气-燃料混合物变得太浓。混合物的燃烧进行得太快或太早，这可能导致发动机的爆震。然后由于燃烧过程不再与气缸中的活塞移动正确地匹配，这也导致燃烧部分地抵抗活塞的移动来工作。如果空气含量太高，即兰布达值太高，则空气-燃料混合物太稀薄，并且发生不点火，这当然也对发动机的高效和低排放操作具有负面影响。因此，尤其对于在气体模式中的大型发动机，努力将兰布达值保持在一方面的爆震极限与另一方面的不点火极限之间的最佳范围内。

在奥托操作中调节正确的空燃比导致大型发动机的问题，特别是纵向扫气的大型发动机的问题，特别是在发动机的较低负载范围内，因为在该较低负载范围内太多的扫气空气可以流入气缸中，以便为该负载提供具有所需量的气体的空气-燃料混合物，该空气-燃料混合物具有正确的兰布达值。这主要是由于进气接收器中可获得扫气或增压空气所处的增压空气压力不能降低到正常环境空气压力以下，即大约一巴(100kPa)。因此，从进气接收器流入相应气缸的扫气空气的质量流量不能降低到最小值以下。由于扫气空气通过其从进气接收器流入气缸中的扫气空气开口通过活塞移动而打开和关闭，所以尤其在发动机的较低负载范围中，即使在最小可能质量流量下，也可能有太多质量的增压空气流入气缸中，以便与在该低负载下引入的少量或少质量的气体形成具有期望兰布达值的空气-燃料混合物。

为了解决这个问题，从现有技术中已知一种用于较低负载范围的方法，该方法被称为“排气阀提前打开”(eEVO)。根据该方法，在较低负载范围内的气体操作中，在燃烧过程之后非常早地打开气缸的出口阀，至少明显早于在气缸的正常工作循环中打开出口阀。因此，在燃烧过程中产生的能量的相当大的部分不再用于驱动活塞，而是通过明显较早打开的出口阀流出。然后，发动机控制器记录发动机不再产生期望的扭矩，因此增加了在下一个工作循环期间引入气缸的气体量。通过增加气体量，兰布达值降低，因此可以将兰布达值调节到所需值。

尽管该方法在实践中已经证明即使在较低负载范围内也能将兰布达值保持在期望的极限内，但是从能量的观点来看，这是不太有利的，因为在燃烧过程期间产生的能量的一部分被排放到排气系统中，并且因此不再可用于使活塞向下移动的膨胀功。因此，该方法导致气体消耗增加，尤其是在较低负载范围内，并且因此导致大型发动机的能量效率降低。

发明内容

从现有技术出发，本发明的目的是提出一种用于在气体模式中操作大型发动机的方法，该方法能够使大型发动机在整个负载范围内并且尤其也在较低负载范围内节能、环境友好和低排放地操作。

此外，本发明的目的是提出一种相应的大型发动机。

根据本发明，因此提出了一种用于在气体模式中操作具有多个气缸的大型发动机的方法，其中通过引入燃料在燃烧室中提供具有空燃比的预混合空气燃料混合物，其中监测取决于所述空燃比或取决于利用其来操作所述大型发动机的负载的至少一个控制参数，并且其中如果所述控制参数达到极限值，则在减缸模式(reduction mode)中操作所述大型发动机，其中在所述减缸模式中关闭至少一个气缸，使得利用减少数量的气缸来操作所述大型发动机，所述空燃比适于所述减少数量的气缸。

由于在利用减少数量的气缸的减缸模式中操作大型发动机的事实，对于给定的负载，必须由在减缸模式中仍然起作用的气缸产生的功率大于如果大型发动机的所有气缸在相同的负载下起作用时该气缸将必须产生的功率。换句话说，在减缸模式中，由大型发动机提供的功率在较少的气缸之间分配，使得每个起作用的气缸提供的功率增加。由于每个仍然起作用的气缸然后必须产生比如果大型发动机的所有气缸都起作用时更高的功率，因此更大量的燃料(气体)必须被喷射到在减缸模式中仍然起作用的气缸中，这降低了空燃比。对于在减缸模式中仍然起作用的气缸，空燃比然后被调节到最佳值。

原则上，根据本发明的方法可以用于大型发动机的所有负载范围。根据本发明的方法特别适合于在部分负载或低负载范围内操作大型发动机，例如如果大型发动机在其满负载的最大25％下来操作。

因此，根据本发明的方法使得即使在具有低或极低负载的气体模式中也能够将空燃比调节到低于不点火极限的值，并且因此确保大型发动机的节能、环境友好和低排放操作。

特别地，与基于在燃烧过程之后出口阀的特别早的打开的这种方法相比，根据本发明的方法具有的优点是，实际上没有在燃烧过程中产生的能量以未使用的方式被排放到排气系统中，而是由燃烧产生的基本上全部能量被用于膨胀功或用于活塞的移动。因此，从能量角度来看，根据本发明的方法是相当更加节能的，并且导致显著更低的气体消耗，特别是在非常低的负载下。与其它方法相比，在非常低的负载下，例如不超过满负载的25％或不超过满负载的15％或10％，借助于根据本发明的方法，气体消耗可以减少至少一半或甚至三分之二或甚至更多。当然，从经济的观点来看，这也是很大的优点。气体消耗或特定气体消耗例如以一千瓦小时所需的气体质量即g/kWh表示，其中g是以克计的引入用于燃烧的气体的质量。

优选地，借助于控制参数检查对于大型发动机的当前操作状态来说是否完全可能产生具有当前数量的起作用的气缸的空燃比，该空燃比低于不点火极限并且高于爆震极限。如果借助于该控制参数确定空燃比接近不点火极限(即，该控制参数达到极限值)，则首先关闭一个气缸。如果随后认识到空燃比仍然不能被调节到低于不点火极限的值，则另一个气缸被关闭。该方法持续进行，直到能够利用空燃比低于不点火极限的起作用的气缸的数量产生空气燃料混合物。

该方法特别考虑到纵向扫气的二冲程大型发动机中的增压空气压力不能减小到任何期望的程度。

在四冲程大型发动机中，扫气过程主要由泵送效应确定，泵送效应由活塞的移动引起。在活塞的膨胀冲程之后，通过活塞的向上移动将废气推出气缸。在活塞随后向下移动期间，新鲜的增压空气通过体积的增加而被吸入到气缸中。然后，被捕获在气缸中的增压空气主要由当入口关闭时在燃烧室中占优势的吸入压力确定，该吸入压力可以经由节流阀调节，或者也由入口阀的致动正时或由入口阀的冲程确定。这使得能够非常精确地调节气缸中捕获的增压空气的量。特别地，在此当然也可以将抽吸或增压压力调节到低于环境空气压力的值。

相反，当活塞接近下止点时，即当活塞在扫气空气开口下方时，即当其释放扫气空气开口时，扫气过程仅在二冲程大型发动机中发生。当然，同时，出口阀也必须打开。气体交换或新鲜增压空气的供应仅由出口阀下游的压力与在扫气空气开口处提供增压空气的增压空气压力之间的压力差确定。因此，不可能显著地将扫气空气流入气缸的增压压力降低到环境空气压力以下。

根据本发明的方法尤其也能够通过关闭一个或多个气缸而在起作用的气缸中实现低于不点火极限的空燃比，即使在增压压力不能如所期望的那样降低时也是如此。

然而，根据本发明的方法不限于这些低负载范围，而是可以有利地在大型发动机的整个负载范围上使用。借助于控制参数，通常可以针对每个负载范围检查大型发动机是否可以利用减少数量的起作用的气缸来操作，以便实现相应的期望负载或相应的期望转速。术语“起作用的气缸”是指其中发生燃烧过程的气缸，即，其有助于在曲轴上产生扭矩。因此，例如，环境条件，例如空气温度或湿度，使得可以利用减少数量的气缸实现大型发动机所需的功率。例如，如果由这种大型发动机驱动的船舶在北极环境条件下行进，例如在北极水域，则由一个或多个涡轮增压器吸入的环境空气非常冷且非常干。由于空气的高密度，涡轮增压器不再需要产生同样多的功率来提供增压空气。因此，可以进一步打开废气门阀，利用废气门阀调节供应到涡轮增压器的燃烧气体的量，使得更大量的燃烧气体穿过涡轮增压器。例如，如果废气门阀于是非常宽或完全打开，则至少一个气缸可被关闭，并且废气门阀可按照根据本发明的方法的实施方式进一步或完全关闭，以便提供增压空气压力，并因此提供利用减少数量的气缸为大型发动机提供相同功率所需的增加量的增压空气。

在减缸模式中，通过在每种情况下以增加的平均有效压力操作减少数量的仍起作用的气缸，也可以降低特定气体消耗。这也可以将特定气体消耗降低几个g/kWh。

多个参数适合作为用于决定是否将在减缸模式中操作大型发动机的控制参数，特别是无论如何已知的或在大型发动机的操作期间确定的那些参数。

根据优选实施方式，控制参数是操作大型发动机所处的负载或转速。负载通常表示为满负载的百分比。

当控制参数是空燃比，即兰布达值时，这也是优选实施方式。

根据另一优选实施方式，控制参数取决于大型发动机的瞬态行为。为此，例如确定了发动机的扭矩或转速的瞬态行为。扭矩或转速的变化然后可以用作例如控制参数或并入控制参数。

还可能的是，废气门阀的位置用作控制参数或并入控制参数，利用该废气门阀来调节供应到涡轮增压器的燃烧气体的量。

另一个优选实施方式是控制参数取决于点火比率，点火比率是气缸中的最大压力与气缸中的压缩压力的比率。

当然，应当理解，也可以使用多于一个的控制参数来决定是否应当在减缸模式中操作大型发动机。

根据优选的程序，在减缸模式中确定减缸模式所需的最小数量的气缸。在减缸模式中最小化仍然起作用的气缸的数量还具有这样的优点，即在每种情况下引入到起作用的气缸中的气体的质量被最大化，这允许在恒定扫气空气条件下减小兰布达值。

根据特别优选的实施方式，大型发动机的至少一个、优选地几个操作参数适于减缸模式。这意味着，由于在减缸模式中仍然起作用的气缸的数量减少，适用至少一个操作参数。这例如可以是增压空气压力，扫气空气以该增压空气压力提供到进气接收器中，或者是喷射压力，即，用作燃料的气体以该压力引入到气缸中，或者是液压介质的压力，例如油，利用该液压介质来操作发动机部件，例如出口阀，或者是气缸润滑的时间和程度，或者是润滑剂的压力。

在减缸模式期间至少对于仍然起作用的气缸可以适用的另外的操作参数是以下操作参数中的一个或多个：气缸的出口阀的关闭时间、出口阀的打开时间、用于引入燃料的喷射开始、燃料被引入所处的喷射压力、空气-燃料混合物的点火正时、气缸中的最大压力，其中该列表不是最终的。

在减缸模式中，也有几种选择来适用空燃比，这里列出了一些优选的选择。当然，也可以将几种可能性彼此组合。

在减缸模式中，可以经由增压空气压力或经由增压空气温度来适用空燃比。增压空气压力和增压空气温度表示设置在进气接收器中的扫气空气或增压空气的压力和温度。

在减缸模式中，可以经由出口阀的打开时间或者经由出口阀的关闭时间来适用空燃比。

在减缸模式中，可以经由喷射开始或经由燃料的喷射压力来适用空燃比。

进一步优选的措施是，在减缸模式中监测控制参数，并且如果控制参数不再满足减缸模式的条件，则终止减缸模式。为此，例如连续地或以周期性的间隔确定控制参数，并且如果控制参数再次超过或低于极限值(取决于所选择的控制参数)，则终止减缸模式并且再次例如在正常气体模式或液体模式中来操作大型发动机。这意味着，连续地或以规则的间隔检查是否仍然可以在不使空燃比离开可预先确定的公差范围的情况下用减少数量的气缸来操作大型发动机。

进一步优选的措施是，在减缸模式中监测控制参数，并且适用减少数量的气缸。根据该措施，在减缸模式期间连续地或以可预先确定的时间间隔检查当前操作大型发动机所用的仍然起作用的气缸的数量是否应当改变，即，是否可以关闭另外的气缸或者是否必须增加起作用的气缸的数量。

此外，本发明提出了一种大型发动机，该大型发动机利用根据本发明的方法来操作。

优选地，大型发动机设计为纵向二冲程大型柴油发动机。

特别优选地，大型发动机设计为双燃料大型柴油发动机，双燃料大型柴油发动机可以在液体模式中来操作，其中液体燃料被引入燃烧室以用于燃烧，并且双燃料大型柴油发动机还可以在气体模式中来操作，其中气体作为燃料被引入燃烧室。

本发明的其它有利的措施和实施方式由从属权利要求得出。

附图说明

下面，基于实施方式并参考附图，在设备和工艺工程两方面更详细地解释本发明。

在附图中示出：

图1是根据本发明的大型发动机的实施方式的示意性截面图，

图2是用于说明在大型发动机的实施方式中扭矩对空气-气体比的依赖性的示意图，以及

图3是气缸中的压力的示意图。

具体实施方式

术语“大型发动机”是指通常用作船舶的主驱动单元或者还用于固定操作的发动机，例如用于驱动大型发电机以产生电能。通常，大型发动机的气缸各自具有至少约200mm的内径(缸径)。术语“纵向扫气”是指扫气或增压空气在下端区域中被引入到气缸中。

在本发明的以下描述中，基于实施方式，以示例性的性质来提及对于实践特别重要的大型发动机的情况，该大型发动机被设计为双燃料发动机，即，可以用两种不同燃料来操作的发动机。特别地，大型发动机的该实施方式可以在液体模式中操作，其中仅液体燃料被喷射到气缸的燃烧室中。通常，液体燃料，例如重质燃料油或柴油，在合适的时间直接喷射到燃烧室中，并根据柴油自燃原理在那里点燃。大型发动机也可以在气体模式中操作，在该模式中，用作燃料的气体例如天然气在燃烧室中以预混合的空气-燃料混合物的形式被点燃。在气体模式中，大型发动机特别地根据低压方法来操作，即，气体以气态被引入到气缸中，其中气体的喷射压力不大于50巴，优选地不大于20巴。空气-气体混合物在燃烧室中根据奥托原理火花点火。这种火花点火通常通过在合适的时刻将少量的自点火液体燃料(例如柴油或重质燃料油)引入燃烧室或预燃室中来实现，然后，自点火并引起燃烧室中的空气-燃料混合物的火花点火。

在这里描述的实施方式中，大型发动机被设计为纵向扫气的双燃料二冲程大型柴油发动机。

应当理解，本发明不限于这种类型的大型发动机和这种用途，而是一般地涉及大型发动机。因此，大型发动机也可以设计成仅燃烧单一气体燃料，例如天然气。这意味着大型发动机也可以设计为气体发动机。大型发动机也可以设计为多燃料发动机，多燃料发动机可以设计成燃烧多于两种燃料。

图1以非常示意性的图示示出了大型发动机的该实施方式的多个气缸中的一个气缸21，其整体上用附图标记20表示。在气缸21的内部，活塞23以本身已知的方式布置成可在上止点和下止点之间来回移动。

大型发动机20的结构和各个部件，例如用于液体模式的喷射系统、用于气体模式的气体供应系统、气体交换系统、用于提供扫气空气或增压空气的排气系统或涡轮增压器系统以及用于大型发动机的检查和控制系统，在作为二冲程发动机的设计以及作为四冲程发动机的设计中都是本领域技术人员公知的，因此这里不需要进一步解释。在这些部件中，在图1中仅示出了一个出口阀24，因为这足以理解本发明。在现代的大型发动机中，检查和控制系统是电子系统，利用该电子系统通常可以调节、控制或调整所有发动机或气缸功能，特别是喷射(喷射的开始和结束)和出口阀的致动。

在这里描述的纵向扫气的二冲程大型柴油发动机20的实施方式中，扫气空气狭槽22通常设置在每个气缸21或气缸套的下部区域中，扫气空气狭槽通过活塞23在气缸21中的移动而周期性地关闭和打开，使得由涡轮增压器在进气接收器26中在增压空气压力下提供的扫气空气能够穿过扫气空气狭槽22流入气缸21中，只要这些扫气空气狭槽打开。这在图1中由具有参考标记L的两个箭头表示。在气缸头或气缸盖中设有基本上居中布置的出口阀24，燃烧气体在燃烧过程之后通过该出口阀从气缸21排出到排气系统25中。排气系统25将燃烧气体的至少一部分引导到涡轮增压器的涡轮(未示出)，涡轮增压器的压缩机在增压空气压力下在进气接收器26中提供增压空气。增压空气压力通常经由所谓的废气门阀调节，利用该废气门阀调节供应到涡轮增压器的燃烧气体的量。

设置一个或多个燃料喷射喷嘴(未示出)以将液体燃料引入气缸21的燃烧室中，所述燃料喷射喷嘴例如布置在靠近出口阀24的气缸盖中。提供了一种气体供应系统(未示出)用于在气体模式中的气体供应，该气体供应系统包括具有气体入口喷嘴的至少一个气体入口阀。气体入口喷嘴通常设置在气缸的壁中，例如在大约位于活塞23的上止点和下止点之间的中间的高度处。

在图1中，在左手侧另外指示了各种曲柄角。曲柄角指示曲轴的位置，并以本身已知的方式标记大型柴油发动机20的工作循环。在180°的曲柄角处活塞23处于下止点或换向点，在360°的曲柄角处活塞23处于上止点或换向点。如果设计为二冲程发动机，则完整的工作循环包括360°。从0°的曲柄角开始，在该0°的曲柄角处活塞23处于与360°相同的位置，即在上止点，活塞23在膨胀冲程期间向下移动，直到活塞到达180°的下止点，然后在压缩冲程期间再次向上移动，直到活塞到达360°的上止点。在图1的图示中，活塞23当前处于与曲柄角270°相对应的位置。

下面将进一步以实施例的方式来参考大型柴油发动机是船舶的驱动单元的应用。

由于关于废气值的法律规定，目前海岸附近的大型柴油发动机通常必须在气体模式中操作，因为否则不能再满足废气排放、特别是氮氧化物NO_x和硫氧化物的规定极限值。

本发明特别涉及大型发动机20在气体模式中的操作。

在气体模式中，具有最低可能排放的空气-燃料混合物的效率和燃烧对用作燃料的空气量和气体量的比率敏感。该比率通常由兰布达值(λ值)表示，兰布达值表示捕获在气缸中的空气质量与化学计量燃烧所需的空气质量的比率。

图2以示意图示出了空燃比1和由驱动船舶的发动机产生的扭矩2之间的示例性关系。当船在基本平静的水中移动时，这种表示适用于与船舶的特定速度或发动机的特定转速相对应的特定扭矩。特别地，图2中所示的扭矩2是BMEP(制动平均有效压力)扭矩，其基本上是在工作循环上平均的扭矩。

在图2的图示中，可以看到气体模式的两条极限曲线，即爆震极限(爆震曲线)3和不点火极限(不点火曲线)4。在根据图示离开爆震极限3的操作状态中，例如在点B处，空气-燃料混合物太浓，即混合物中的空气太少。过浓的混合物会导致各种问题，即燃烧发生得太快(快速燃烧)或发动机开始爆震，或由于高气体含量(与工作循环相关)，气缸21中的混合物通常开始过早燃烧(提前点火)。在根据图示位于不点火极限4右侧的操作状态下，例如在点C处，空气-燃料混合物太稀薄，即，对于燃烧室中的最佳燃烧而言，没有足够的气体，或太多的空气。

为此，努力使大型柴油发动机总是在空燃比的最佳点5处操作，特别是在气体模式中，即图1中的例如操作点A处。在实践中，即使在船舶的恒定转速或恒定速度下，也不能避免或调节扭矩或空燃比1的自然波动，因此存在公差范围6，公差范围在图2中由两条直线7和8限定，在该公差范围内，容许空燃比1偏离最佳点5。

如上所述，在较低负载范围内的气体模式中，例如在负载小于满负载的25％时，在没有适当对策的情况下，气缸中可能存在太多扫气空气，以便提供具有该负载所需的气体燃料量的空气-燃料混合物，该空气-燃料混合物具有在公差范围6内的兰布达值或者根据该表示至少在不点火极限4的左侧。这主要是由于进气接收器26中的增压空气压力不能降低到环境压力以下，即通常是正常空气压力。因此，大型发动机20将进入不点火极限4右侧的操作状态，其中气缸21中的空气相对于气体量太多，即空气-燃料混合物太稀薄。在图2中例如在点C处实现了这样的操作状态，在该操作状态中兰布达值过高。

为了避免这种操作状态，根据本发明提出了监测气体模式中的控制参数，该控制参数取决于操作大型发动机20所利用的空燃比或负载。如果控制参数超过可预先确定的极限值，则在其中至少一个气缸21被关闭的减缸模式中操作大型发动机20，使得在具有减少数量的气缸21的减缸模式中操作大型发动机20。空燃比，即兰布达值，适用于在减缸模式期间起作用的减少数量的气缸21，使得这些起作用的气缸优选地在公差范围6内操作(图2)。

当然，根据本发明的方法不限于所提及的最多为满负载的25％的低负载范围，而是也可以有利地用于其它负载范围。然后，基于控制参数确定是否可以利用减少数量的起作用的气缸来实现大型发动机所需的负载，并且优选地以在公差范围6内操作所有起作用的气缸的方式来适用空燃比。

由于在减缸模式中只有减少数量的气缸21起作用，即，有助于产生扭矩，因此由起作用的气缸21中的一个提供的功率大于如果大型发动机20的所有气缸21都有助于产生扭矩的功率。结果，每个工作循环必须引入到起作用的气缸21之一中的气体燃料的量或质量大于如果大型发动机20的所有气缸21一起必须产生相同功率的情况下每个气缸必须引入的燃料的量。因此，在起作用的气缸中也可以存在更大质量的扫气空气，而没有空燃比变得太高以及例如超过不点火极限4的风险。

优选地，借助于控制参数检查对于大型发动机20的当前操作状态来说是否完全可能利用当前数量的起作用的气缸21来产生空燃比，所述当前数量的起作用的气缸21具有位于公差范围6内的兰布达值，并且特别地，根据该表示(图2)在不点火极限4的左侧。如果借助于该控制参数确定兰布达值接近不点火极限4(即，该控制参数达到极限值)，则首先关闭一个气缸21。如果随后认识到空燃比仍然不能被调节到不点火极限4左侧的兰布达值，则另一个气缸21被关闭。该方法一直持续直到可以利用其λ值处于公差范围6内的、尤其是根据图2中的表示处于不点火极限4左侧的该数量的起作用的气缸21来产生空气-燃料混合物。

特别优选的是，起作用的气缸21的数量被最小化，也就是说，对于当前的操作状态或负载状态确定起作用的气缸21的最小数量，在该操作状态或负载状态中可以产生兰布达值处于公差范围6内的空气-燃料混合物。在确定了起作用的气缸的最小所需数量之后，起作用的气缸的数量也可以在一个步骤中相应地减少到最小所需数量。

作为用于决定是否切换到减缸模式的控制参数，一些参数是优选的，其在下面的非穷举列表中解释。

例如，操作大型发动机所处的负载被表示为满负载的百分比，可以用作控制参数。例如，如果作为控制参数的负载变得小于25％的可预先确定的极限负载，利用减少数量的气缸21在减缸模式中操作大型发动机20。

还可以使用操作发动机20所处的转速作为控制参数。如果转速变得低于可预先确定的极限转速，则在减缸模式中操作大型发动机20。

另一种可能性是使用空燃比，即λ值，作为控制参数。如果λ值大于可预先确定的值，则在减缸模式中操作大型发动机20。

另一种可能性是选择控制参数，该控制参数取决于大型发动机20的瞬态行为，即取决于发动机20的操作变量的暂时变化，例如扭矩的变化可以用作控制参数。

另一种可能性是使用气缸21内的气缸压力来确定控制参数。参照图3说明这样的实施例。图3示出了气缸21中的一个内的气缸压力p与曲柄角KW的关系的示意图。在曲柄角KW1处，出口阀24关闭且压缩开始。在与曲柄角KW＝0°相同的曲柄角KW＝360°处，活塞23处于上止点，即燃烧室具有最小容积(最大压缩)。出口阀24在曲柄角KW2处打开。曲线10示出了在气缸21中没有燃烧的情况下气缸21中的压力过程，即，其表示仅由气缸21中的活塞移动引起的“几何”压缩。曲线11示出了在气缸21中发生燃烧过程的情况下气缸21中的压力。曲线10和11之间的差异因此表示由燃烧过程引起的压力差。

曲线10的最大值被称为压缩压力PC，曲线10的最大值当然位于曲柄角KW＝360°处。曲线11的最大值通常被移位到曲柄角KW＝360°，曲线11的最大值被称为最大压力PM。然后，最大压力PM和压缩压力PC之间的比率，即PM/PC被指定为点火比率。点火比率是兰布达值即空气-燃料混合物的函数。通常，当兰布达值增大时，点火比率变小。因此，燃烧比也可以用作控制参数。

此外，曲线11在高于PC的压力范围内的增大，即在该压力范围内发生燃烧，也取决于空燃比，从而曲线11的斜率，即取决于曲柄角KW的变化的压力变化，也可以用作控制参数。

另一种可能性是使用废气门阀的位置作为控制参数，利用废气门阀的位置来调节燃烧气体的量，或者通过测量来确定燃烧气体流量作为控制参数。如果大型发动机利用恒定的负载和所有气缸21来操作，例如，废气门阀处于部分打开的位置，使得燃烧气体的一部分被引导经过涡轮增压器的涡轮。由于环境条件的变化，例如环境空气的温度下降，废气门阀越来越多地打开，使得越来越多的燃烧气体被引导经过涡轮增压器。基于控制参数，控制装置然后确定存在足够过量的燃烧气体，其被引导经过涡轮增压器并且切换到减缸模式，在减缸模式中一个或多个气缸21被关闭。结果，在大型发动机的恒定功率下，每个起作用的气缸21产生的功率增加。因此，如果空燃比保持恒定，则每个气缸21需要更多的燃料，即，也需要更多的增压空气。这意味着必须增加由涡轮增压器提供的增压空气压力。为此，废气门阀进一步、部分地或完全地关闭，由此更多的燃烧气体进入涡轮增压器，使得增压空气压力(以及因此可用的增压空气体积)增加。

当然，应当理解，可以使用多于一个控制参数来决定大型发动机20是否以及何时在减缸模式中来操作。

本发明的一个基本方面在于，在减缸模式中，不仅一个或多个气缸21被停用，即，利用减少数量的气缸21来操作大型发动机20，而且对于该减少数量的气缸21，空燃比被适用。

优选地，空燃比被适用为使得在所有情况下(图2)对于所希望的负载，这些起作用的气缸21中的空燃比都在公差范围6内。

在减缸模式中，也有几种优选的适用空燃比的可能性，这些可能性可以单独使用或以任何期望的组合使用。

例如，可以改变在进气接收器26中提供扫气空气所利用的增压空气压力，以用于在减缸模式中起作用的减少数量的气缸21。另一种可能性是改变增压空气温度，以便以这种方式适用兰布达值。通常，由涡轮增压器供应的增压空气在被引入进气接收器26之前穿过增压空气冷却器。通过改变增压空气冷却器中的冷却介质的质量流量，可以调节增压空气的温度。另一种用于调整兰布达值的可能性是改变出口阀24的打开时间和/或关闭时间。出口阀24的打开或关闭时间指的是出口阀24打开或关闭时所处的曲柄角KW1或KW2(图3)。也可以经由喷射的开始和/或经由气体燃料被引入气缸21时所处的喷射压力来改变兰布达值。喷射的开始是指气体燃料开始喷射到气缸21中时所处的曲柄角。尽管改变气体燃料的喷射开始或喷射压力通常不会导致在整个气缸21上平均的兰布达值的变化，但是它确实导致兰布达值的局部变化，结果是操作点A(见图2)可以在爆震极限3和不点火极限4之间移动。

通常，当前兰布达值可以在相应的气缸21中确定，因为在出口阀24的相应关闭之后，多少质量的空气被捕获在气缸的内部是已知的或者可从已知的参数计算的。由于喷射的燃料(气体)的质量也是已知的，因此兰布达值可以被确定为气缸中捕获的空气质量与化学计量燃烧所需的空气质量的比率。

另一个优选措施是，在减缸模式中，大型发动机20的至少一个操作参数，但优选为大型发动机20的多个操作参数，被适用于减少数量的起作用的气缸21。

优选地，适用以下操作参数，由此不必适用所有操作参数，但是也可以仅适用操作参数的一部分：出口阀24的打开时间和关闭时间，即出口阀24打开或关闭时所处的曲柄角KW1和KW2，用于引入燃料的喷射开始，即气体燃料开始喷射到相应气缸21中时所处的曲柄角，燃料引入气缸21中时所处的喷射压力，空气-燃料混合物的点火时间，在进气接收器26中提供增压空气所处的增压空气压力，操作发动机部件例如出口阀24的液压介质例如油的压力，气缸润滑的时间和程度，润滑剂的压力。

另一个优选的措施是，在减缸模式中也监视控制参数，并且如果控制参数不再满足减缸模式的条件，则终止减缸模式。然后，可以切换到正常气体模式或液体模式。

例如，可以将控制装置(未示出)集成到大型发动机20的检查和控制系统中，该控制装置进行切换到减缸模式或脱离减缸模式，并且进行减缸模式的必要改变。

此外，控制装置优选地基于可预先确定的标准来确定在减缸模式中仍然起作用的那些气缸21。特别地，控制装置可确定在减缸模式中利用其操作大型发动机20的减少数量的气缸21。对于给定数量的气缸21，控制装置也可以为减缸模式选择在减缸模式中起作用的那些特定气缸21。起作用的气缸21的选择例如可以考虑到振动例如曲轴的扭转振动被最小化。

优选地，确定用于减缸模式的起作用的气缸21的最小数量。为此，例如可以借助于所需扭矩或期望负载或所需功率来确定哪个是减缸模式所需的气缸21的最少数量。

当然，例如，在减缸模式期间在负载改变的情况下，也可以改变起作用的气缸21的数量。此外，利用恒定数量的起作用的气缸21，可以改变起作用的特定气缸21。

优选地，在减缸模式中，控制参数也被连续地或以可预先确定的间隔监测，并且适用减少数量的气缸21。在减缸模式期间，因此检查当前数量的起作用的气缸23是否可以减少或必须增加。

下面，现在解释根据本发明的方法的优选实施方式。起始点是大型发动机20在气体模式中的操作。控制装置连续地或以周期性间隔或根据另一时间表来监测控制参数，例如操作大型发动机20所利用的负载。如果控制参数达到可预先确定的极限值，则控制装置切换到减缸模式。控制装置确定减缸模式所需的减少数量的气缸21。优选地，控制装置确定减缸模式所需的气缸21的最少数量。控制装置确定在减缸模式中哪个气缸21是起作用的。其余的气缸21停用，即在这些气缸21中不发生燃烧。这例如可以通过不向停用气缸21供应燃料来实现，使得这些气缸21“空”运转，即它们不有助于产生扭矩。

此外，大型发动机20的操作参数适于减少数量的起作用的气缸21。气缸特定操作参数，例如出口阀24的打开和关闭时间，也适于减缸模式。

特别地，控制装置适用于起作用的气缸21的空燃比，使得空燃比在爆震极限3和不点火极限4之间，并且特别地在公差范围6内，特别是在公差范围6的中间。

连续地或以可预先确定的间隔来检查起作用的气缸的数量是否可以减少或必须增加。

控制参数被连续地或以可预先确定的间隔被重新确定。如果不再满足减缸模式的条件，即控制参数在与减缸模式的启动相反的方向上超过可预先确定的极限值，则减缸模式终止，并且再次利用所有气缸21在正常气体模式或液体模式中操作大型发动机20。