[发明专利]一种船用双燃料发动机燃烧系统和方法

说明书

本发明公开了一种船用双燃料发动机燃烧系统和方法，该系统包括：设置在气缸组件上的喷油器、缸内工质温度传感器和曲轴位置及转速传感器；电控共轨柴油供给装置；预混天然气供给装置；BOG‑EGR换热子系统及电控单元ECU；所述喷油器、缸内工质温度传感器、曲轴位置及转速传感器、电控共轨柴油供给装置、预混天然气供给装置及BOG‑EGR换热子系统分别与所述电控单元ECU相连接。本发明中电控单元ECU可以根据缸内工质的温度及曲轴转角的位置信息，调节喷油时刻至能效最优点，可以实现精确的缸内着火控制进而保持良好的燃烧稳定性以及发动机动力性；使用换热器取代原始船用发动机中冷器，能在不增加经济成本的前提下实现能量的高效利用。

技术领域

本发明涉及船用双燃料发动机的技术领域，具体涉及基于缸内工质温度控制喷油的船用双燃料发动机燃烧系统和方法。

背景技术

随着国际排放法规的日益严格及能源的过度消耗，利用天然气等气体燃料作为内燃机的主要能源成为社会大趋势。与柴油机相比，船用双燃料发动机具有接近于零的碳烟排放，NO_X也大幅度降低，在合理的喷油策略下，也可以不产生任何的功率损失。

低温燃烧模式成为近年来研究的社会热点，化学反应活性控制压燃是船用双燃料发动机的主要低温燃烧模式，该模式得益于对引燃柴油喷射时刻的精准控制。国内船用微喷引燃型船用双燃料发动机正处于工程化开发阶段，其控制系统相对于国外来说仍有很长的路要做，但国外的电控喷油技术也只能根据发动机的曲轴转速实现喷油量的自动调节，喷油时刻仍需人们按照工程经验进行外部修正。

液化天然气(liquefied Natural Gas，LNG)液舱的闪蒸汽(Boil Off Gas，BOG)一直都是人们头疼的问题。它的存在和排放不仅给企业产生较大的经济损失，而且BOG的排放带来的温室效应要比CO₂大得多，BOG形成之后还会增加存储容器的压力。当压力达到一定时还会产生爆炸险情。

发明内容

本发明的目的是提供基于缸内工质温度控制喷油的船用双燃料发动机燃烧系统和方法，填补闭环式电控喷油技术的空白，通过提出一种能根据船用双燃料发动机缸内工质状态及曲轴位置信息，自动调节喷油正时(SOI)，根据曲轴转速自动调节喷油量的闭环电控喷油策略；针对BOG冷能浪费及安全问题，本发明提出了一种BOG-EGR换热子系统，利用BOG气体冷却排气再循环(Exhaust Gas Recirculation，EGR)气体和空气的混合气。

为达到上述目的，本发明提供了一种基于缸内工质温度控制喷油的船用双燃料发动机燃烧系统，其包括：设置在船用双燃料发动机的气缸组件上的喷油器、用于检测船用双燃料发动机的气缸组件内燃烧室工质温度的缸内工质温度传感器和曲轴位置及转速传感器；与喷油器连接的电控共轨柴油供给装置；预混天然气供给装置；BOG-EGR换热子系统及电控单元ECU；所述喷油器、缸内工质温度传感器、曲轴位置及转速传感器、电控共轨柴油供给装置、预混天然气供给装置及BOG-EGR换热子系统分别与所述电控单元ECU相连接；所述电控单元ECU控制电控共轨柴油供给装置向船用双燃料发动机供应一定压力温度的引燃柴油，并控制预混天然气供给装置向船用双燃料发动机供应一定天然气/空气比率下的预混天然气，并控制BOG-EGR换热子系统向船用双燃料发动机供应通过BOG气体冷却后的EGR气体和空气的混合气，并根据所述缸内工质温度传感器和曲轴位置及转速传感器的检测信号控制引燃柴油的喷射时刻。

上述的基于缸内工质温度控制喷油的船用双燃料发动机燃烧系统，其中，所述电控共轨柴油供给装置包括依次连接的柴油储罐、带压力调节装置的柴油泵及柴油轨；所述柴油轨与所述喷油器连接，并设有柴油轨压传感器；所述带压力调节装置的柴油泵和柴油轨压传感器分别与所述电控单元ECU相连接。

上述的基于缸内工质温度控制喷油的船用双燃料发动机燃烧系统，其中，所述柴油储罐和所述带压力调节装置的柴油泵之间依次设有柴油滤清器和柴油油耗仪。