[发明专利]一种船舶双燃料发动机调速系统及调速方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种船舶柴油机，具体地说是船舶柴油机的调速装置及调速方法。

背景技术

石油资源的日益枯竭导致柴油价格的不断上涨和柴油机的排放导致环境污染的日益严重已经成为制约柴油机发展和应用两大技术难题。在所有石油替代燃料中，天然气因其储量丰富、价格低廉、燃烧清洁等优点，被当今世界认为是最理想的石油替代燃料。船舶发动机采用柴油/液化天然气（LNG）双燃料不仅可以节约柴油消耗、降低船舶运营成本，而且能够大幅度降低有害物排放，因此发动机采用柴油/LNG双燃料是实现能源多元化战略和节能减排的理想替代燃料。双燃料发动机已成为能源领域的研究热点和重要课题。

柴油/LNG双燃料发动机可以工作在纯柴油和双燃料（燃油和燃气）两种运行模式。在双燃料模式运行时，柴油主要起引燃燃气的作用，发动机容易发生加载熄火、卸载超速、动态响应迟缓、低负荷和切换过程运行不稳定等问题。因此，在各工况下保证双燃料发动机既可靠燃烧又实现高的燃油替代率是双燃料发动机调速系统的最重要的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供在现有船舶柴油机基础上进行改装的一种船舶双燃料发动机调速系统及调速方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种船舶双燃料发动机调速系统，包括船舶柴油机、控制器、喷油泵、齿条位置传感器、供油量调整执行器、冷却水温传感器，其特征是：还包括气轨、燃气喷射执行器、燃气喷嘴，气轨、燃气喷射执行器、燃气喷嘴依次相连，燃气喷嘴设置在船舶柴油机的进气歧管内进气门处，正对船舶柴油机的飞轮齿圈位置处安装曲轴转速传感器，正对船舶柴油机的喷油泵凸轮轴位置处安装上止点位置传感器，齿条位置传感器和供油量调整执行器集成一体并安装在喷油泵上，采集并控制喷油泵的齿条位置，气轨上安装天然气压力和温度一体式传感器，船舶柴油机的进气总管上安装空气温度和压力一体式传感器，船舶柴油机的排气总管上安装排气温度传感器，曲轴转速传感器、上止点位置传感器、天然气压力和温度一体式传感器、空气温度和压力一体式传感器以及排气温度传感器连接控制器的输入端，控制器的输出端连接供油量调整执行器和燃气喷射执行器。

本发明一种船舶双燃料发动机调速系统还可以包括：

1、燃气喷嘴与进气门之间的距离为0-15厘米，从而实现燃气的准缸内直喷。

本发明一种船舶双燃料发动机调速方法，其特征是：

发动机起动时，采用纯柴油模式；

通过控制器计算设定转速与曲轴转速传感器反馈的船舶柴油机实际转速的差，得到转速偏差，将转速偏差经过转速闭环PID计算，再经过避免计算结果大于最大当量燃料喷射量或小于最小当量燃料喷射量的限制环节，得到当量燃料喷射量；

若得到的当量燃料喷射量小于或等于引燃油量与最小可控燃气喷射量之和，则将当量燃料喷射量全部分配给燃油，船舶柴油机工作在纯柴油模式，控制器根据燃油的喷射量向供油量调整执行器输出控制信号控制喷油泵的齿条位置；

若得到的当量燃料喷射量大于引燃油量与最小可控燃气喷射量之和，则当量燃料喷射量分配为燃油喷射量和燃气喷射量，控制器继续判别转速偏差：如果转速偏差的绝对值小于或等于动稳态工况转速偏差临界值，查询稳态工况的燃油燃气分配比MAP图，获得当前燃油喷射量和燃气喷射量，向供油量调整执行器和燃气喷射执行器输出控制信号，控制喷油泵的齿条位置和燃气喷射执行器的喷射脉宽；如果转速偏差的绝对值大于动稳态工况转速偏差临界值，则查询动态工况的燃油燃气分配比MAP图，获得当前燃油喷射量和燃气喷射量，向供油量调整执行器和燃气喷射执行器输出控制信号，控制喷油泵的齿条位置和燃气喷射执行器的喷射脉宽。

本发明一种船舶双燃料发动机调速方法还可以包括：

1、当转速偏差的绝对值小于或等于动稳态工况转速偏差临界值时，将通过稳态工况的燃油燃气分配比MAP图获得的燃油喷射量和燃气喷射量经天然气压力和温度一体式传感器、空气压力和温度一体式传感器、冷却水温传感器检测到的信号进行修正，控制器根据修正后的燃油喷射量、燃气喷射量向供油量调整执行器和燃气喷射执行器输出控制信号控制喷油泵的齿条位置和燃气喷射执行器的喷射脉宽；