[發(fā)明專利]一種船用雙燃料發(fā)動機燃燒系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910347233.1
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN109915266A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉宇;王忠誠;蘇祥文;許樂平;李珂;王繼鳴;許玲;石順
• 申請（專利權(quán)）人: 上海海事大學(xué)
• 主分類號: F02D19/02
• 分類號: F02D19/02;F02D19/06
• 代理公司: 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323
• 代理人: 張妍;劉琰

本發(fā)明公開了一種船用雙燃料發(fā)動機燃燒系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)包括：設(shè)置在氣缸組件上的噴油器、缸內(nèi)工質(zhì)溫度傳感器和曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器；電控共軌柴油供給裝置；預(yù)混天然氣供給裝置；BOG?EGR換熱子系統(tǒng)及電控單元ECU；所述噴油器、缸內(nèi)工質(zhì)溫度傳感器、曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器、電控共軌柴油供給裝置、預(yù)混天然氣供給裝置及BOG?EGR換熱子系統(tǒng)分別與所述電控單元ECU相連接。本發(fā)明中電控單元ECU可以根據(jù)缸內(nèi)工質(zhì)的溫度及曲軸轉(zhuǎn)角的位置信息，調(diào)節(jié)噴油時刻至能效最優(yōu)點，可以實現(xiàn)精確的缸內(nèi)著火控制進而保持良好的燃燒穩(wěn)定性以及發(fā)動機動力性；使用換熱器取代原始船用發(fā)動機中冷器，能在不增加經(jīng)濟成本的前提下實現(xiàn)能量的高效利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及船用雙燃料發(fā)動機的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于缸內(nèi)工質(zhì)溫度控制噴油的船用雙燃料發(fā)動機燃燒系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

隨著國際排放法規(guī)的日益嚴格及能源的過度消耗，利用天然氣等氣體燃料作為內(nèi)燃機的主要能源成為社會大趨勢。與柴油機相比，船用雙燃料發(fā)動機具有接近于零的碳煙排放，NO_X也大幅度降低，在合理的噴油策略下，也可以不產(chǎn)生任何的功率損失。

低溫燃燒模式成為近年來研究的社會熱點，化學(xué)反應(yīng)活性控制壓燃是船用雙燃料發(fā)動機的主要低溫燃燒模式，該模式得益于對引燃柴油噴射時刻的精準控制。國內(nèi)船用微噴引燃型船用雙燃料發(fā)動機正處于工程化開發(fā)階段，其控制系統(tǒng)相對于國外來說仍有很長的路要做，但國外的電控噴油技術(shù)也只能根據(jù)發(fā)動機的曲軸轉(zhuǎn)速實現(xiàn)噴油量的自動調(diào)節(jié)，噴油時刻仍需人們按照工程經(jīng)驗進行外部修正。

液化天然氣(liquefied Natural Gas，LNG)液艙的閃蒸汽(Boil Off Gas，BOG)一直都是人們頭疼的問題。它的存在和排放不僅給企業(yè)產(chǎn)生較大的經(jīng)濟損失，而且BOG的排放帶來的溫室效應(yīng)要比CO₂大得多，BOG形成之后還會增加存儲容器的壓力。當壓力達到一定時還會產(chǎn)生爆炸險情。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供基于缸內(nèi)工質(zhì)溫度控制噴油的船用雙燃料發(fā)動機燃燒系統(tǒng)和方法，填補閉環(huán)式電控噴油技術(shù)的空白，通過提出一種能根據(jù)船用雙燃料發(fā)動機缸內(nèi)工質(zhì)狀態(tài)及曲軸位置信息，自動調(diào)節(jié)噴油正時(SOI)，根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)噴油量的閉環(huán)電控噴油策略；針對BOG冷能浪費及安全問題，本發(fā)明提出了一種BOG-EGR換熱子系統(tǒng)，利用BOG氣體冷卻排氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculation，EGR)氣體和空氣的混合氣。

為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于缸內(nèi)工質(zhì)溫度控制噴油的船用雙燃料發(fā)動機燃燒系統(tǒng)，其包括：設(shè)置在船用雙燃料發(fā)動機的氣缸組件上的噴油器、用于檢測船用雙燃料發(fā)動機的氣缸組件內(nèi)燃燒室工質(zhì)溫度的缸內(nèi)工質(zhì)溫度傳感器和曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器；與噴油器連接的電控共軌柴油供給裝置；預(yù)混天然氣供給裝置；BOG-EGR換熱子系統(tǒng)及電控單元ECU；所述噴油器、缸內(nèi)工質(zhì)溫度傳感器、曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器、電控共軌柴油供給裝置、預(yù)混天然氣供給裝置及BOG-EGR換熱子系統(tǒng)分別與所述電控單元ECU相連接；所述電控單元ECU控制電控共軌柴油供給裝置向船用雙燃料發(fā)動機供應(yīng)一定壓力溫度的引燃柴油，并控制預(yù)混天然氣供給裝置向船用雙燃料發(fā)動機供應(yīng)一定天然氣/空氣比率下的預(yù)混天然氣，并控制BOG-EGR換熱子系統(tǒng)向船用雙燃料發(fā)動機供應(yīng)通過BOG氣體冷卻后的EGR氣體和空氣的混合氣，并根據(jù)所述缸內(nèi)工質(zhì)溫度傳感器和曲軸位置及轉(zhuǎn)速傳感器的檢測信號控制引燃柴油的噴射時刻。

上述的基于缸內(nèi)工質(zhì)溫度控制噴油的船用雙燃料發(fā)動機燃燒系統(tǒng)，其中，所述電控共軌柴油供給裝置包括依次連接的柴油儲罐、帶壓力調(diào)節(jié)裝置的柴油泵及柴油軌；所述柴油軌與所述噴油器連接，并設(shè)有柴油軌壓傳感器；所述帶壓力調(diào)節(jié)裝置的柴油泵和柴油軌壓傳感器分別與所述電控單元ECU相連接。

上述的基于缸內(nèi)工質(zhì)溫度控制噴油的船用雙燃料發(fā)動機燃燒系統(tǒng)，其中，所述柴油儲罐和所述帶壓力調(diào)節(jié)裝置的柴油泵之間依次設(shè)有柴油濾清器和柴油油耗儀。