CN113623079A - 一种船用低压双燃料主机空燃比的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，其特征在于：在主机燃气运行模式下，主机控制单元收集燃气喷射阀和废气旁通阀的反馈信号，根据反馈的扫气压力、燃气供给压力以及燃气喷射阀的打开时间计算气缸内的实际空燃比，并与该主机控制单元内部的设定值进行对比，判断实际空燃比是否处于安全范围内；如果该实际空燃比不在安全范围内，则主机控制单元通过调节废气旁通阀的开度，或者调节燃气喷射阀的供给压力和/或开启持续时间，来控制和调节实际空燃比达到设定值的安全范围的要求。本发明实现了实际空燃比的精准实时控制，有效避免了气缸内爆震或熄火的发生，提高了主机燃气模式运行的稳定性，延长了零部件的使用寿命，具有可调范围广的优点。
Description
技术领域
本发明涉及船用低压进气双燃料主机，具体涉及一种船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，属于船用柴油机技术领域。
背景技术
目前船用低压进气双燃料主机采用的是Otto循环燃烧模式，主机燃气高负荷运行时，空燃比的安全运行范围比较狭窄，当空燃比较低时主机容易发生爆震，而空燃比高时主机容易发生熄火。当环境状况改变时，主机扫气量会发生变化，此时空燃比波动较大。例如冬天环境温度低，扫气空气量将相对增加，空燃比会变大，主机发生缸内熄火的概率就会增加；夏天环境温度高，扫气空气量相对减少，空燃比会变小，主机发生爆震的概率就会增加。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中的上述不足，提供一种船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，在主机运行环境状况改变时，通过调节增压器的废气旁通量和气缸的燃气供给量，使主机气缸内的实际空燃比维持在一个安全稳定的范围内，从而有效预防船用双燃料主机气缸内发生爆震或熄火，提高双燃料发动机燃气高负荷运行时的稳定性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，所述船用低压双燃料主机包括主机控制单元、增压器、燃气喷射阀和废气旁通阀，该废气旁通阀安装在所述增压器的透平端，其特征在于：在主机燃气运行模式下，所述的主机控制单元收集所述燃气喷射阀和废气旁通阀的反馈信号，根据反馈的扫气压力、燃气供给压力以及所述燃气喷射阀的打开时间计算气缸内的实际空燃比，并与该主机控制单元内部的设定值进行对比，判断所述实际空燃比是否处于安全范围内；如果该实际空燃比不在安全范围内，则所述主机控制单元通过调节所述废气旁通阀的开度，或者调节所述燃气喷射阀的供给压力和/或开启持续时间，来控制和调节所述实际空燃比达到所述设定值的安全范围的要求。
作为进一步改进，所述的主机控制单元通过控制所述废气旁通阀的执行器调节该废气旁通阀的开度，以调节涡轮所作的有效功，进而达到控制扫气量的目的。
作为进一步改进，所述的主机控制单元通过调节所述燃气喷射阀的供给压力和开启的持续期有效控制喷射到气缸内的燃气量。
作为进一步改进，所述的增压器与船用低压双燃料主机的匹配采用富裕设计，即所述增压器采用元件最佳配置以达到最高TC效率，进而使船用低压双燃料主机的扫气空气量有充足的上限裕度。
作为进一步改进，当气缸内的实际空燃比不满足设定值的要求时，所述主机控制单元优先调节所述废气旁通阀的开度来调节所述实际空燃比，当该废气旁通阀的开度达到上限或下限仍无法达到要求时，再通过调节所述燃气喷射阀的供给压力和开启的持续期，来控制燃气喷射量以满足调节要求。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
所述控制方法通过对增压器的废气旁通量以及气缸燃气供给量的反馈控制，实现了气缸内实际空燃比的精准实时控制，有效避免了主机气缸内爆震或熄火的发生，提高了船用双燃料主机燃气模式运行时的稳定性，延长了燃烧室内相关零部件的使用寿命；本发明采用废气旁通阀开度和燃气供给量的联合控制方式，使空燃比的可调范围更广。
附图说明
图1是本发明的控制原理图。
图2是本发明的控制流程图。
图中：
ECU—主机控制单元，101—燃气喷射阀，102—废气旁通阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例作详细说明，以求更为清楚地理解本发明的内容，但不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明用于控制船用低压双燃料主机的空燃比，为一种通过闭环控制增压器废气旁通量以及气缸燃气供给量来有效调节主机缸内空燃比的控制方法。
如图1所示，本发明中参与控制的主要零部件包括燃气喷射阀101和安装在增压器透平端的废气旁通阀102。其中，所述废气旁通阀102可以通过本身的执行器调节其开度，从而使废气不流经涡轮而被旁通掉，通过调节该废气旁通阀102的开度大小，可以有效控制涡轮所做的有效功，从而达到控制扫气量的目的；通过控制所述燃气喷射阀101的供给压力和阀打开的持续期，可以有效控制喷射到气缸内的燃气量。
所述主机控制单元ECU通过收集所述燃气喷射阀101和废气旁通阀102的反馈信号，计算缸内的实际空燃比，并与内部设定的Offset+Scale值进行对比，判断该值是否位于安全范围内；如果不在安全范围内，则通过控制所述废气旁通阀102的执行器调节该废气旁通阀102的开度，或者通过控制所述燃气喷射阀101的供给压力/开启持续期来达到设计要求。
其中，所述主机控制单元ECU根据扫气压力、燃气供给压力以及所述燃气喷射阀101打开时间计算缸内实际空燃比，通过与主机控制单元ECU内部的设定值进行对比，判断其是否位于安全范围内。
其中，增压器在与主机匹配时采用富裕设计，即增压器元件采用最佳配置以期达到最高TC效率，进而使主机的扫气空气量有一定的上限裕度。
其中，废气旁通阀102作为主控制措施，当缸内空燃比不满足要求时，优先调节该废气旁通阀102的开度来调节空燃比，当所述废气旁通阀102的开度达到上限/下限时，再通过调节燃气供给量来满足设计要求。
如图2所示，本发明的具体工作流程如下：
在主机燃气模式运行时，所述主机控制单元ECU通过扫气压力和燃气喷射量监测计算出主机当前工作状态下的实际空燃比，并与内部的预设值进行比较，当环境状况改变，实际空燃比偏离预设值的安全范围时，该主机控制单元ECU优先控制所述废气旁通阀102的执行器，进行该废气旁通阀102开度的调节以调节实际空燃比；当废气旁通阀102的开度到达上限或者下限，实际空燃比仍不能满足要求时，所述主机控制单元ECU再通过所述燃气喷射阀101控制燃气喷射量，直至达到空燃比预设值的要求为止。
本发明公开了一种船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，通过增压器的废气旁通量以及燃气供给量的反馈控制来精准控制缸内空燃比，当环境状况改变时，降低了缸内失火/爆震的发生概率，从而延长了活塞头、油嘴、排气阀等燃烧室相关零部件的使用寿命，减少了主机维护成本，提高了船用双燃料主机燃气模式运行时的稳定性。
上述仅为本发明的优选实施例，必须指出的是，所属领域的技术人员凡依本发明申请内容所作的各种等效修改、变化与修正，都应成为本发明申请的保护范围。
Claims (5)
1.一种船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，所述船用低压双燃料主机包括主机控制单元、增压器、燃气喷射阀和废气旁通阀，该废气旁通阀安装在所述增压器的透平端，其特征在于：在主机燃气运行模式下，所述的主机控制单元收集所述燃气喷射阀和废气旁通阀的反馈信号，根据反馈的扫气压力、燃气供给压力以及所述燃气喷射阀的打开时间计算气缸内的实际空燃比，并与该主机控制单元内部的设定值进行对比，判断所述实际空燃比是否处于安全范围内；如果该实际空燃比不在安全范围内，则所述主机控制单元通过调节所述废气旁通阀的开度，或者调节所述燃气喷射阀的供给压力和/或开启持续时间，来控制和调节所述实际空燃比达到所述设定值的安全范围的要求。
2.根据权利要求1所述的船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，其特征在于：所述的主机控制单元通过控制所述废气旁通阀的执行器调节该废气旁通阀的开度，以调节涡轮所作的有效功，进而达到控制扫气量的目的。
3.根据权利要求1所述的船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，其特征在于：所述的主机控制单元通过调节所述燃气喷射阀的供给压力和开启的持续期有效控制喷射到气缸内的燃气量。
4.根据权利要求1所述的船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，其特征在于：所述的增压器与船用低压双燃料主机的匹配采用富裕设计，即所述增压器采用元件最佳配置以达到最高TC效率，进而使船用低压双燃料主机的扫气空气量有充足的上限裕度。
5.根据权利要求1所述的船用低压双燃料主机空燃比的控制方法，其特征在于：当气缸内的实际空燃比不满足设定值的要求时，所述主机控制单元优先调节所述废气旁通阀的开度来调节所述实际空燃比，当该废气旁通阀的开度达到上限或下限仍无法达到要求时，再通过调节所述燃气喷射阀的供给压力和开启的持续期，来控制燃气喷射量以满足调节要求。
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