[發明專利]一種船舶雙燃料發動機調速系統及調速方法

無效

• 申請號: 201410117081.3
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103899424A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 宋恩哲;劉慶偉;丁順良;姚崇;孫軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F02D19/06
• 分類號: F02D19/06;F02D1/08;F02M21/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種船舶柴油機，具體地說是船舶柴油機的調速裝置及調速方法。

背景技術

石油資源的日益枯竭導致柴油價格的不斷上漲和柴油機的排放導致環境污染的日益嚴重已經成為制約柴油機發展和應用兩大技術難題。在所有石油替代燃料中，天然氣因其儲量豐富、價格低廉、燃燒清潔等優點，被當今世界認為是最理想的石油替代燃料。船舶發動機采用柴油/液化天然氣（LNG）雙燃料不僅可以節約柴油消耗、降低船舶運營成本，而且能夠大幅度降低有害物排放，因此發動機采用柴油/LNG雙燃料是實現能源多元化戰略和節能減排的理想替代燃料。雙燃料發動機已成為能源領域的研究熱點和重要課題。

柴油/LNG雙燃料發動機可以工作在純柴油和雙燃料（燃油和燃氣）兩種運行模式。在雙燃料模式運行時，柴油主要起引燃燃氣的作用，發動機容易發生加載熄火、卸載超速、動態響應遲緩、低負荷和切換過程運行不穩定等問題。因此，在各工況下保證雙燃料發動機既可靠燃燒又實現高的燃油替代率是雙燃料發動機調速系統的最重要的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供在現有船舶柴油機基礎上進行改裝的一種船舶雙燃料發動機調速系統及調速方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種船舶雙燃料發動機調速系統，包括船舶柴油機、控制器、噴油泵、齒條位置傳感器、供油量調整執行器、冷卻水溫傳感器，其特征是：還包括氣軌、燃氣噴射執行器、燃氣噴嘴，氣軌、燃氣噴射執行器、燃氣噴嘴依次相連，燃氣噴嘴設置在船舶柴油機的進氣歧管內進氣門處，正對船舶柴油機的飛輪齒圈位置處安裝曲軸轉速傳感器，正對船舶柴油機的噴油泵凸輪軸位置處安裝上止點位置傳感器，齒條位置傳感器和供油量調整執行器集成一體并安裝在噴油泵上，采集并控制噴油泵的齒條位置，氣軌上安裝天然氣壓力和溫度一體式傳感器，船舶柴油機的進氣總管上安裝空氣溫度和壓力一體式傳感器，船舶柴油機的排氣總管上安裝排氣溫度傳感器，曲軸轉速傳感器、上止點位置傳感器、天然氣壓力和溫度一體式傳感器、空氣溫度和壓力一體式傳感器以及排氣溫度傳感器連接控制器的輸入端，控制器的輸出端連接供油量調整執行器和燃氣噴射執行器。

本發明一種船舶雙燃料發動機調速系統還可以包括：

1、燃氣噴嘴與進氣門之間的距離為0-15厘米，從而實現燃氣的準缸內直噴。

本發明一種船舶雙燃料發動機調速方法，其特征是：

發動機起動時，采用純柴油模式；

通過控制器計算設定轉速與曲軸轉速傳感器反饋的船舶柴油機實際轉速的差，得到轉速偏差，將轉速偏差經過轉速閉環PID計算，再經過避免計算結果大于最大當量燃料噴射量或小于最小當量燃料噴射量的限制環節，得到當量燃料噴射量；

若得到的當量燃料噴射量小于或等于引燃油量與最小可控燃氣噴射量之和，則將當量燃料噴射量全部分配給燃油，船舶柴油機工作在純柴油模式，控制器根據燃油的噴射量向供油量調整執行器輸出控制信號控制噴油泵的齒條位置；

若得到的當量燃料噴射量大于引燃油量與最小可控燃氣噴射量之和，則當量燃料噴射量分配為燃油噴射量和燃氣噴射量，控制器繼續判別轉速偏差：如果轉速偏差的絕對值小于或等于動穩態工況轉速偏差臨界值，查詢穩態工況的燃油燃氣分配比MAP圖，獲得當前燃油噴射量和燃氣噴射量，向供油量調整執行器和燃氣噴射執行器輸出控制信號，控制噴油泵的齒條位置和燃氣噴射執行器的噴射脈寬；如果轉速偏差的絕對值大于動穩態工況轉速偏差臨界值，則查詢動態工況的燃油燃氣分配比MAP圖，獲得當前燃油噴射量和燃氣噴射量，向供油量調整執行器和燃氣噴射執行器輸出控制信號，控制噴油泵的齒條位置和燃氣噴射執行器的噴射脈寬。

本發明一種船舶雙燃料發動機調速方法還可以包括：

1、當轉速偏差的絕對值小于或等于動穩態工況轉速偏差臨界值時，將通過穩態工況的燃油燃氣分配比MAP圖獲得的燃油噴射量和燃氣噴射量經天然氣壓力和溫度一體式傳感器、空氣壓力和溫度一體式傳感器、冷卻水溫傳感器檢測到的信號進行修正，控制器根據修正后的燃油噴射量、燃氣噴射量向供油量調整執行器和燃氣噴射執行器輸出控制信號控制噴油泵的齒條位置和燃氣噴射執行器的噴射脈寬；