CN108474304B - 特征化混合燃料流时段 - Google Patents

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Abstract

提供了一种特征化混合燃料流时段的方法。该方法包括使混合燃料流动，混合燃料包括至少第一燃料类型和第二燃料类型，混合燃料流时段在燃料从第一燃料类型切换到第二燃料类型的情况下确定，确定第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度，以及确定总流量，总流量从第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度确定。

Description

特征化混合燃料流时段
技术领域
下文所述的实施例涉及混合燃料流，且更具体地涉及特征化混合燃料流时段。
背景技术
船舶行业使用不同等级的燃料来用于船只中的发动机。尽管发动机可使用各种燃料喷射控制技术来焚烧不同燃料等级，但某些情况可限制可使用的燃料等级。例如，法规可基于船只的位置限制可由发动机使用的燃料等级。在一个特定示例中，ECA区域法规可能要求在海岸线的范围内时使用船用轻柴油(MGO)。然而，MGO可能比其它燃料等级(诸如重燃料油(HFO)等级)更昂贵。
因此，HFO和其它较廉价的等级可在船只未受制于此条件时使用。例如，HFO可在船只相比离海岸线的距离大时使用。当船只移动到更接近海岸线时，燃料控制系统可从HFO切换至MGO以满足ECA区域法规。在燃料切换期间，HFO和MGO两者作为混合燃料流流过系统。HFO和MGO两者流过燃料控制系统的时间可称为混合燃料流时段。
可能未了解混合燃料流时段。即，可能未了解混合燃料流的浓度、总流量等。结果，在HFO和MGO燃料等级的示例中，燃料控制系统可能过早执行燃料切换。由于过早燃料切换，即使船只未受制于ECA区域法规，也可能使用更昂贵的MGO等级燃料。如果特征化混合燃料流时段，MGO等级燃料的这种不必要使用是可避免的成本。
发明内容
提供了一种特征化混合燃料流时段的方法。根据实施例，该方法包括使混合燃料流动，混合燃料包括至少第一燃料类型和第二燃料类型，以及确定第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度。该方法还包括确定总流量，总流量从第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度确定。
提供了一种用于特征化混合燃料流时段的燃料控制系统。根据实施例，燃料控制系统包括具有第一燃料类型的第一燃料源、具有第二燃料类型的第二燃料源，以及流体地联接到第一燃料源和第二燃料源的流量计。流量计构造成测量第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度。燃料控制系统还包括通信地联接到流量计的控制器。控制器构造成确定总流量，总流量从第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度确定。
方面
根据一个方面，一种特征化混合燃料流时段的方法包括使混合燃料流动，混合燃料包括至少第一燃料类型和第二燃料类型，确定第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度，以及确定总流量，总流量从第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度确定。
优选地，该方法还包括确定混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
优选地，该方法还包括确定混合燃料流时段期间第一燃料类型的浓度和第二燃料类型的浓度。
优选地，该方法还包括将混合燃料流期间的总流量与第一燃料类型和第二燃料类型中的至少一者的单一燃料流的总流量相加。
优选地，总流量包括第一燃料类型、第二燃料类型和混合燃料流中的至少一者的总流量。
优选地，混合燃料流时段从温度变化、密度变化和与混合燃料流相关联的信号中至少一者确定。
优选地，混合燃料流时段包括混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
优选地，总流量包括总质量流。
根据一个方面，一种用于特征化混合燃料流时段的燃料控制系统(300)包括具有第一燃料类型的第一燃料源(312)、具有第二燃料类型的第二燃料源(314)、流体地联接到第一燃料源(312)和第二燃料源(314)的流量计(5)，流量计(5)构造成测量第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度，以及通信地联接到流量计(5)的控制器(360)，控制器(360)构造成确定总流量，总流量从第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度确定。
优选地，燃料控制系统(300)还包括流体地联接到第一燃料源(312)的第一阀(322)和流体地联接到第二燃料源(314)的第二阀(324)，第一阀(322)和第二阀(324)通信地联接到控制器(360)。
优选地，燃料控制系统(300)还包括流体地联接到流量计(5)和发动机(20)的再循环器(350)，再循环器(350)构造成将由发动机(20)提供的未消耗燃料再循环回发动机(20)。
优选地，控制器(360)还构造成确定混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
优选地，控制器(360)还构造成确定第一燃料类型的浓度和第二燃料类型的浓度。
优选地，控制器(360)还构造成使总流量与第一燃料类型和第二燃料类型中的至少一者的单一燃料流的总流量相加。
优选地，总流量包括第一燃料类型、第二燃料类型和混合燃料流中的至少一者的总流量。
优选地，混合燃料流时段从温度变化、密度变化和与混合燃料流相关联的信号中的至少一者确定。
优选地，混合燃料流时段包括混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
优选地，总流量包括总质量流。
附图说明
相同参考标号表示所有附图上的相同元件。应当理解的是，附图不必按比例。
图1示出了用于特征化混合燃料流时段的燃料控制系统100。
图2示出了用于特征化混合燃料流时段的另一个燃料控制系统200。
图3示出了用于特征化混合燃料流时段的另一个燃料控制系统300。
图4示出了显示混合燃料流时段期间燃料流的温度的图表400。
图5示出了特征化混合燃料流的表格500。
图6示出了特征化混合燃料流时段的方法600。
具体实施方式
图1-6和以下描述描绘了特定示例以教导本领域的技术人员如何制作和使用特征化混合燃料流时段的实施例的最佳模式。为了教导发明原理的目的，简化或省略了一些常规方面。本领域的技术人员将认识到落入本描述的范围内的这些示例的变型。本领域的技术人员将认识到下文所述的特征可以以各种方式组合来形成特征化混合燃料流时段的多个变型。结果，下文所述的实施例不限于下文描述的特定示例，而是仅由权利要求和其等同物限制。
混合燃料流时段可通过确定混合燃料流中的第一燃料类型和第二燃料类型的密度来特征化。第一燃料类型和第二燃料类型的浓度(诸如百分比或体积)可从第一燃料类型和第二燃料类型的密度确定。还可确定混合燃料流的其它性质或特征，诸如温度、流率等。与混合燃料流相关联的这些性质或信号(诸如对阀的命令，其控制第一燃料类型和第二燃料类型的供应)的变化可用于测量混合燃料流时段。例如，混合燃料流的温度和密度的变化可指示混合燃料流时段的开始和/或结束时间。
使用第一燃料类型和第二燃料类型的密度，可确定混合燃料流的总流量。通过了解例如穿过燃料控制系统的第一燃料类型的总流量，燃料控制系统可执行最佳燃料切换。例如，在船只接近需要燃料切换的区域时，可基于混合燃料流时段的特征来确定燃料切换的时间。即，燃料切换可发生，使得当船只进入该区域时充分消耗第一燃料类型。因此，如下文更详细论述的那样，直到需要才可使用更昂贵等级的燃料，从而降低燃料成本。
燃料控制系统
图1示出了用于特征化混合燃料流时段的燃料控制系统100。如图1中所示，燃料控制系统100包括流体地联接到发动机20的流量计5。还示出了再循环器150，其包括传送由发动机20提供的未消耗燃料的燃料线。再循环器150将未消耗燃料再循环回发动机20来消耗。流量计5经由再循环器150流体地联接到发动机20。
如图1中所示，流量计5可为振动流量计，诸如科里奥利流量计，但在备选实施例中可使用任何适合的流量计。流量计5可构造成测量和/或确定流过流量计5的燃料的性质和特征。例如，流量计5可测量流过流量计5的燃料的密度。因此，流量计5可在第一燃料类型和第二燃料类型流过流量计5时测量第一燃料类型和第二燃料类型的密度。流量计5还可确定燃料的流率，诸如质量或体积流率。流量计5还可构造成测量燃料的温度。
尽管流量计5示为单个集成单元，但流量计5可包括分布在燃料控制系统100各处的单独构件。例如，流量计5中的计量电子器件可为例如通信地联接到发动机20的单独控制器的部分。此外或备选地，流量计5可包括执行特定功能的单独构件，诸如测量燃料的密度的第一构件、测量流率的第二构件等。流量计5还可设置在燃料控制系统100中的不同位置处。例如，流量计5可设置成更接近发动机20，是再循环器150的一部分，等。
如图1中所示，流量计5从燃料源接收燃料(如图1中的箭头指示)，且将燃料提供至再循环器150。由流量计5提供的燃料与由发动机20提供的未消耗燃料混合成再混合的燃料。如可认识到的那样，流量计5在可类似于发动机20的消耗率的速率下将燃料提供至再循环器150。如还可认识到的那样，图1示出了串联构造。即，仅一个流量计5用于将燃料提供至发动机20。此外，发动机20的消耗率由流量计5确定。如以下论述说明的那样，可使用其它构造。
图2示出了用于特征化混合燃料流时段的另一个燃料控制系统200。如图2中所示，燃料控制系统200包括流体地联接到发动机20的入口流量计5i。返回流量计5r也流体地联接到发动机20。还示出了再循环器250，其包括再循环由发动机20提供的未消耗燃料的燃料线。再循环器250将再循环燃料传送回发动机20以被消耗。入口流量计5i流体地连接到发动机20，且返回流量计5r经由再循环器250流体地联接到入口流量计5i。入口流量计5i和返回流量计5r可与参照图1所述的流量计1相同。
入口流量计5i从燃料源接收燃料(如图2中的箭头指示)，且将燃料提供至发动机20。由入口流量计5i提供的燃料与由发动机20提供的未消耗燃料混合成再混合的燃料。如可认识到的那样，入口流量计5i在可类似于发动机20的消耗率的速率下将再混合的燃料提供至发动机20。发动机20的消耗率还可类似于由入口流量计5i和返回流量计5r测量的流率差。如还可认识到的那样，图2示出了入口流量计5i、发动机20和返回流量计5r的并联构造。
前文中所述的燃料控制系统100,200可具有单一燃料流或混合燃料流。更确切地说，由箭头指示的燃料源可包括单一燃料类型或燃料类型的混合物。例如，单一燃料类型可为HFO和MGO中的一种，且燃料类型的混合物可包括HFO和MGO两者。因此，混合燃料流可包括HFO和MGO。混合燃料流可在混合燃料流时段期间发生，混合燃料流时段可为燃料切换，其在下文中更详细论述。
图3示出了用于特征化混合燃料流时段的另一个燃料控制系统300。如图3中所示，燃料控制系统300包括流体地联接到阀320的燃料源310。阀320流体地联接到第一混合器330，第一混合器330构造成接收和混合经由阀320供应的燃料。第一混合器330流体地联接到图3中所示的流量计5，且构造成从第一燃料源312和/或第二燃料源314供应燃料。流量计5构造成接收且测量供应的燃料的性质。流量计5流体地联接到第二混合器340。第二混合器340也流体地联接到发动机20和再循环器350。第二混合器340和再循环器350流体地联接到发动机20。第二混合器340构造成接收由流量计5提供的供应的燃料和来自再循环器350的再循环燃料且将它们混合成再混合燃料，且将再混合燃料提供至发动机20。流量计5、发动机20、燃料源310、阀320和再循环器350通信地联接到控制器360。
燃料源310包括第一燃料源312和第二燃料源314。第一燃料源312可为具有适用于第一组条件的第一燃料类型的箱(例如，日用箱)。例如，第一燃料类型可适用于具有较不严格的法规的区域中。在一个示例中，第一燃料类型可为HFO，但任何适合的燃料类型都可由第一燃料源312提供。第二燃料源314也可为具有适用于第二组条件的第二燃料类型的箱。例如，第二燃料类型可适用于具有较严格的法规的区域中。在一个示例中，第二燃料类型可为MGO，但任何适合的燃料类型都可由第二燃料源314提供。
如图所示，阀320包括分别流体地联接到第一燃料源312和第二燃料源314的第一阀322和第二阀324。第一阀322和第二阀324可为由控制器360控制的燃料切换阀。第一阀322和第二阀324可为相同或不同尺寸，包括子控制器、传感器，诸如位置传感器，等等。第一阀322和第二阀324设置成接近第一燃料源312和第二燃料源314且远离第一混合器330。然而，在备选实施例中，第一阀322和第二阀324可设置成远离第一燃料源312和第二燃料源314。
通过设置成接近第一燃料源312和第二燃料源314，第一燃料源312和第二燃料源314与第一阀322和第二阀324之间的供应的燃料的量可能不显著。在备选实施例中，当第一阀322和第二阀324设置成远离第一燃料源312和第二燃料源314且接近第一混合器330时，第一阀322与第二阀324之间的燃料的量可能较显著。类似地，在该备选实施例中，阀320与发动机20之间的燃料的量可能不显著。
第一混合器330和第二混合器340可为构造成保持第一燃料类型和第二燃料类型且将它们混合成均匀的混合燃料的箱。即，混合燃料均一地包括接收的第一燃料类型和第二燃料类型。如可认识到的那样，尽管是均匀的，但第一燃料类型和第二燃料类型的浓度可随时间变化。第一混合器330和第二混合340可依靠各种机制来使燃料均匀化。例如，第一混合器330和第二混合器340可使用例如环境振动、搅拌机等来使燃料均匀化。然而，在备选实施例中可使用任何适合的构造。
再循环器350可构造成调节由发动机20再循环的燃料来由发动机20消耗。再循环器350可包括压力控制器、温度控制器等，但可使用任何适合的构造。调节由发动机20再循环的燃料可包括控制压力、温度等的控制器360，使得再循环的燃料适合由发动机20使用。然而，在备选实施例中，燃料再调节可包括使用未由控制器360控制的构件。
控制器360可为电路板，其包括通信地联接至存储器和I/O端口的处理器，但备选实施例中可使用任何适合的控制器。控制器360可包括软件，其执行方法(诸如本文所述的方法)以控制穿过图3中所示的燃料控制系统300的燃料流。软件可储存在存储器中且由控制器360中的处理器执行。尽管控制器360描述为单个电路板，但在备选实施例中，其它控制器可包括两个或更多个板，诸如子板、模块，等等。
如图所示，控制器360可构造成使用I/O端口与流量计5、发动机20、阀320和再循环器350通信。I/O端口可构造成使用任何适合的通信手段通信，例如，诸如串行、并行、基于数据包等。控制器360例如可经由I/O端口接收来自流量计5的流率测量结果、来自发动机20的燃料消耗数据、来自阀320的阀位置信息，以及来自再循环器350的燃料再循环数据。控制器360还可将命令(诸如阀打开/关闭命令)发送至阀320，且将燃料调节命令发送至再循环器350。
控制器360中的处理器可使用接收的流率数据来计算流过流量计5的混合燃料的流率。控制器360中的处理器还可构造成使用由流量计5提供的混合燃料的流率来确定混合燃料消耗率。控制器360中的处理器360也可通过I/O端口发送命令来打开和关闭阀320。命令可同时地或在不同时间发送。控制器360还可包括由处理器使用的计时器来确定命令发送至第一阀322和/或第二阀324的时间。
尽管图3中未示出，但燃料控制系统300可包括额外构件，诸如温度或压力传感器、流控制阀、压力调节器，等等。备选地，其它实施例可不使用图3中所示的所有构件。例如，其它实施例可不使用第一混合器330、第二混合器340、再循环器350等。此外或备选地，图3中所示的构件可具有其它构造。例如，第一混合器330和第二混合器340可包括传感器和/或促动器，其由控制器360控制来混合由第一混合器330和第二混合器340接收的燃料。
如可认识到的那样，在图3中所示的实施例中，由流量计5接收的燃料可来自第一燃料源312、第二燃料源314或两者。如果第一阀322打开且第二阀324关闭，则由流量计5接收的燃料可大致包括第一燃料类型。如果第一阀322关闭且第二阀324打开，则由流量计5接收的燃料可大致包括第二燃料类型。如果第一阀322和第二阀324两者打开，则由流量计5接收的燃料可为包括第一燃料类型和第二燃料类型的混合燃料。
阀320可同时或在不同时间打开和/或关闭。例如，阀320可在第一阀322打开且第二阀324关闭的状态中。例如，在发动机20用于具有允许使用第一燃料类型的较不严格的法规的区域中的船只中时，可使用该状态。当船只移动到具有较严格的法规(例如，ECA区域法规)的区域中时，第一阀322可关闭且第二阀324可打开。因此，第一阀322和第二阀324的打开和关闭可大致同时发生。
如可认识到的那样，一旦第一阀322关闭，燃料控制系统300中的第一燃料类型未由发动机20立即消耗。例如，第一燃料类型可保持在燃料源310与发动机20之间一段时间。此外，在第二阀324打开时，第二燃料类型未立即提供至发动机20。在第二阀324打开之后，第二燃料类型可能需要从第二阀324流至发动机20。结果，第一燃料类型和第二燃料类型两者可在阀320与发动机20之间。因此，在该实施例中，如参照图4的以下论述说明的那样，第一燃料类型与第二燃料类型混合，使得第一燃料类型的浓度随时间减小，且第二燃料类型的浓度随时间增大。
混合燃料流
图4示出了显示混合燃料流时段期间燃料流的温度的图表400。如图4中所示，图表400包括时间轴线410和温度轴线420。还示出了燃料温度图430。燃料温度图430包括第一燃料温度图432和第二燃料温度图434。燃料温度图430横穿混合燃料流时段440。混合燃料流时段440包括混合燃料流开始时间440a和混合燃料流结束时间440b。
混合燃料流时段440可包括燃料流切换时间。更确切地说，参照图3中的燃料控制系统300，混合燃料流时段440可包括第一阀322和第二阀324分别关闭和打开时与第一燃料类型大致由发动机20消耗时之间的时间。如图所示，混合燃料流时段440非零。即，第一燃料类型未由发动机20立即消耗。此外，第二燃料类型未立即提供至发动机20。
结果，在图4中所示的混合燃料流时段440期间，第一燃料类型的浓度可在类似于第一燃料温度图432中的斜度的斜度下趋于向下。相反，第二燃料类型的浓度可在类似于第二燃料温度图434的向下斜度的斜率下趋于向上。然而，备选实施例中可使用其它浓度。例如，在第一阀322打开且第二阀324关闭的实施例中，则第一燃料类型的浓度可提高，而第二燃料类型的浓度降低。
混合燃料中的第一燃料类型和第二燃料类型的浓度可使用以下方程(1)和(2)确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
其中：
X为混合燃料中的第一燃料类型的浓度；
Y为混合燃料中的第二燃料类型的浓度；
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为第一燃料类型的密度；
Figure DEST_PATH_IMAGE006
为第二燃料类型的密度；
Figure DEST_PATH_IMAGE008
为混合燃料的密度。
如可认识到的那样，第一燃料类型和第二燃料类型的密度
Figure 715832DEST_PATH_IMAGE004
,
Figure 632972DEST_PATH_IMAGE006
可能需要是已知的，以针对第一相对浓度X和第二相对浓度Y解出上述方程(1)和(2)。
可以以任何适合方式确定第一燃料类型和第二燃料类型的密度
Figure 412710DEST_PATH_IMAGE004
,
Figure 870236DEST_PATH_IMAGE006
。例如，第一燃料类型和第二燃料类型的密度
Figure 684608DEST_PATH_IMAGE004
,
Figure 507070DEST_PATH_IMAGE006
可储存在例如流量计5中的电子器件、控制器360中的存储器等中。在实施例中，第一燃料类型的密度
Figure 774104DEST_PATH_IMAGE004
可在混合燃料流时段之前确定。即，在混合燃料流时段之前，流量计5可在第一燃料类型流动的同时测量第一燃料类型的密度
Figure 973004DEST_PATH_IMAGE004
。因此，在该实施例中，第二燃料类型的密度
Figure 720511DEST_PATH_IMAGE006
可在混合燃料流时段之后测量。结果，第二燃料类型的密度
Figure 713875DEST_PATH_IMAGE006
可能直到混合燃料流时段之后才是已知的。
混合燃料的密度
Figure 468204DEST_PATH_IMAGE008
可通过使用图4中所示的流量计5确定。例如，混合燃料的密度
Figure 205216DEST_PATH_IMAGE008
可在混合燃料流过流量计5的同时由流量计5测量。如可认识到的那样，控制器360例如可通过储存与燃料流开始时间440a和燃料流结束时间440b相关联的时间数据来确定混合燃料流开始时间440a和混合燃料流结束时间440b。因此，可测量混合燃料的密度
Figure 728601DEST_PATH_IMAGE008
，且将其与混合燃料流时段440关联。
第一燃料浓度X和第二燃料浓度Y(其可为百分比浓度)可对于一个时间段解出(例如，连续地、离散地等)，诸如混合燃料流时段440期间。例如，前述方程(1)和(2)可使用第一燃料类型和第二燃料类型的密度
Figure 955183DEST_PATH_IMAGE004
,
Figure 196809DEST_PATH_IMAGE006
连续地解出。在第一阀322打开且第二阀324关闭的示例中，在仅第一燃料类型流过流量计5时，可确定第一燃料类型的密度
Figure 471932DEST_PATH_IMAGE004
。由于第二阀324可能直到混合燃料流开始时间440a才打开，故直到混合燃料流结束时间440b之后才可确定第二燃料类型的密度
Figure 115403DEST_PATH_IMAGE006
。
一旦第一燃料类型和第二燃料类型的浓度X,Y对于一个时间段解出，则可总计第一燃料类型和第二燃料类型的流量。例如，可对于一个时间段(诸如混合燃料流时段440)将前述方程(1)积分，以确定由发动机20消耗的每种燃料类型的总量(例如，质量)。总计还可包括混合燃料流之前和之后的燃料流。第一燃料类型和第二燃料类型的总质量流也可通过例如使用以下第三方程和第四方程来确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE012
为混合燃料流时段期间消耗的混合燃料的总质量；
Figure DEST_PATH_IMAGE014
为混合燃料流时段期间消耗的第一燃料类型的总质量；
Figure DEST_PATH_IMAGE016
为混合燃料流时段期间消耗的第二燃料类型的总质量；
Figure DEST_PATH_IMAGE018
为一定时间内的第一燃料类型的浓度；以及
Figure DEST_PATH_IMAGE020
为一定时间内的第二燃料类型的浓度。
如可认识到的那样，尽管前文论述了燃料从第一燃料类型切换到第二燃料类型的情况下确定的混合燃料流时段440，但混合燃料流时段440可在燃料从第二燃料类型切换到第一燃料类型时确定。因此，在该备选实施例中，混合燃料流时段440可从图表400的右侧上的开始时间确定且到图表400的左侧上的结束时间。如还可认识到的那样，各种方法可用于确定混合燃料流时段的时间段。
确定时间段
可用于确定混合燃料流时段的时间段的各种方法可包括使用燃料流中的密度或温度变化，控制器360使用与混合燃料流相关联的信号，诸如控制器360确定何时发送命令来打开和关闭阀320，等等，其在下文中更详细论述。然而，备选实施例中可使用其它方法。
温度变化
使用燃料流中的温度变化的方法可在燃料流的温度变化时确定混合燃料流开始时间440a和混合燃料流结束时间440b。使用燃料流中的温度变化可包括测量单一燃料流期间第一燃料类型和第二燃料类型中的一者的温度。用语'单一燃料流'可表示燃料控制系统300中的燃料大致填充第一燃料类型和第二燃料类型中的一者且第一阀322和第二阀324中的对应一者打开的状态，但可使用任何适合的定义。例如，单一燃料流的备选定义可表示第一燃料类型和第二燃料类型中的一者流过流量计5时。在这些和其它实施例中，在单一燃料流期间，温度可保持大致恒定。
当第一阀322和第二阀324打开和关闭(例如，同时地)时，则流过燃料控制系统300的燃料(其可为混合燃料流)的温度可变化。例如，以类似于图3中所示的方式，燃料的温度可从其中一种燃料类型的温度趋于到另一燃料类型。当燃料流的温度超过温度阈值时，可检测到混合燃料流开始时间440a。例如，当单一燃料流包括第一燃料类型时，控制器360可跟踪第一燃料类型的温度，且使用统计方法，使用例如置信区间来建立温度阈值。
密度变化
使用燃料流中的密度变化的方法可在燃料流密度变化时确定混合燃料流开始时间440a和混合燃料流结束时间440b。燃料流的密度可由于第一燃料类型的密度可不同于第二燃料类型的密度而改变。类似于使用温度变化的方法，使用燃料流中的密度变化可包括测量单一燃料流期间第一燃料类型和第二燃料类型中的一者的密度。在单一燃料流期间，密度可保持大致恒定。
当第一阀322和第二阀324打开和关闭(例如，同时地)时，则流过燃料控制系统300的供应的燃料(其可为混合燃料流)的密度可变化。例如，以类似于图4中所示的方式，燃料的密度可趋于从第一燃料类型和第二燃料类型中的一种的密度到另一种的密度。当燃料流的密度超过密度阈值时，可检测到混合燃料流开始时间440a。例如，当单一燃料流包括第一燃料类型时，控制器360可跟踪第一燃料类型的密度，且使用统计方法，使用例如置信区间来建立密度阈值。
信号
如前文结合图3论述的那样，控制器360可确定何时发送命令来打开和关闭阀320。因此，使用与混合燃料流相关联的信号(诸如打开和关闭阀320的命令)的方法可确定混合燃料流开始时间440a和混合燃料流结束时间440b。可使用与混合燃料流相关的其它信号，例如，诸如阀控制信号，其提供至控制器360来指示第一阀322和第二阀324打开或关闭。
在前述方法中，第一燃料类型和第二燃料类型(作为单一燃料流或混合燃料流)可在燃料控制系统300各处。如参照图5的以下论述说明的那样，单一燃料流或混合燃料流是否在燃料控制系统300中的特定位置找到可取决于第一阀322和第二阀324的打开和关闭的时机。
燃料类型的位置
图5示出了特征化混合燃料流的表格500。表格500包括时间行510，其列出混合燃料流开始时间之前的时间("TIME<0")、混合燃料流开始时间(示为"TIME=START")和混合燃料流结束时间(示为"TIME=FINAL")。混合燃料流开始时间和结束时间可为上文参照图4描述的混合燃料流开始时间和结束时间440a，440b。表格500还包括燃料系统位置列520，其示为燃料源、再循环器和发动机。在表格500中是第一燃料类型(TYPE 1)和第二燃料类型(TYPE 2)，其指示第一燃料类型TYPE 1或第二燃料类型TYPE 2是否在燃料系统位置列520中指示的位置处。
表格500示出了在混合流开始时间之前TIME＜0，燃料控制系统(诸如上文参照图3所述的燃料控制系统300)中的燃料可为单一燃料流。如图5中所示，单一燃料流包括第一燃料类型TYPE 1。参照将HFO燃料用作第一燃料类型的实施例，燃料源310供应HFO燃料。因此，第一阀322可打开，且第二阀324可关闭。此外，再循环器350可填充有HFO燃料。类似地，发动机20可消耗HFO燃料。因此，整个燃料控制系统300可从第一燃料源312填充第一燃料类型。
在为混合燃料流开始时间的TIME=START处，燃料源310可供应第二燃料类型TYPE2。因此，第一阀322可关闭，且第二阀324可打开。再循环器350和发动机20可填充第一燃料类型和第二燃料类型两者。在第二燃料类型为MGO燃料的实施例中，再循环器350可填充有HFO和MGO燃料。类似地，发动机20可消耗HFO和MGO燃料。因此，燃料控制系统300的一部分可填充包括MGO燃料的单一燃料流，且燃料控制系统300的另一部分可填充包括HFO和MGO燃料的混合燃料流。
在为混合燃料流结束时间的TIME=FINAL处，燃料源310可供应第二燃料类型TYPE2。因此，第一阀322可关闭，且第二阀324可打开。再循环器350和发动机20可填充第二燃料类型。在第二燃料类型为MGO燃料的实施例中，再循环器350可填充有MGO燃料。类似地，发动机20可消耗MGO燃料。因此，整个燃料控制系统300可从第二燃料源314填充第二燃料类型。
尽管前文提到了第一燃料类型TYPE 1和第二燃料类型TYPE 2的百分比浓度，但可使用其它浓度。例如，可确定第一燃料类型TYPE 1和第二燃料类型TYPE 2的体积浓度。第一燃料类型TYPE 1的体积浓度可使用以下方程(5)确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
可对以上方程(5)求微分来确定第一燃料类型的浓度的变化率。例如，第一燃料类型的浓度的变化率可使用以下方程(6)确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
前述方程(6)是微分方程，其可关于时间积分来将第一燃料类型TYPE 1的浓度确定为时间的函数。如可认识到的那样，使以上方程(6)积分可得到以下方程(7)：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
方程(7)可用作经验地改进混合燃料流时段的特征的近似值。例如，方程(7)可用于基于已知值和参数(例如，诸如混合率等)来改进混合燃料流的总流量的理论解。如参照图6的以下论述说明的那样，可使用这些和其它方法。
方法
图6示出了特征化混合燃料流时段的方法600。如图6中所示，在步骤610中，方法600通过使混合燃料流动而开始。混合燃料包括至少第一燃料类型和第二燃料类型。在步骤620中，方法600确定第一燃料类型和第二燃料类型的密度。第一燃料类型和第二燃料类型分别可为由前文中所述的第一燃料源312和第二燃料源314提供的HFO和MGO燃料。在步骤630中，方法600确定混合燃料流时段期间的总流量。总流量由第一燃料类型的密度和第二燃料类型的密度确定。
在步骤610中，方法600可引起第一燃料源和第二燃料源将混合燃料提供至如图3中所示的流量计5。混合燃料可通过阀320的打开和关闭来提供。例如，如果燃料控制系统300具有包括第一燃料类型的单一燃料流，则第一阀322可关闭且第二阀324可打开，使得燃料源310从第一燃料类型切换至第二燃料类型。然而，第一燃料类型可仍存在于图3中所示的燃料控制系统300中。因此，流过流量计5的燃料可为混合燃料流时段期间的混合燃料流。
方法600在步骤620中可使用流量计5来测量第一燃料类型和第二燃料类型的密度。流量计5可使用任何适合的手段来测量密度。测量的密度可提供至控制器360。控制器360可使用密度来确定第一燃料类型和第二燃料类型的浓度。例如，控制器360可执行使用前述方程(1)和(2)的方法。然而，密度可用于确定任何适合的流体性质或特征。
在步骤630中，方法600可确定混合燃料流时段期间的总流量，诸如前文中所述的混合燃料流时段440。混合燃料流时段可使用流体性质确定，诸如燃料流的密度或温度的变化，等等。混合燃料流时段还可由控制器360发送和/或接收的信号(诸如阀打开和关闭信号)确定。例如，混合燃料流时段期间确定的总流量可为使用前述方程(3)和(4)，使用第一燃料流和第二燃料流的浓度确定的总质量流。
如上文所述，燃料控制系统300和方法600可特征化混合燃料流时段440。燃料控制系统300可包括流量计5，其构造成确定混合燃料流中的第一燃料类型和第二燃料类型的密度。使用第一燃料类型和第二燃料类型的密度，可确定混合燃料流的总流量。通过了解例如穿过燃料控制系统300的第一燃料类型的总流量，燃料控制系统300可执行最佳燃料切换。例如，在船只接近需要燃料切换的区域时，可基于混合燃料流的特征来确定燃料切换的时间。即，燃料切换可发生，使得当船只进入该区域时充分消耗第一燃料类型。因此，直到需要才可使用更昂贵等级的燃料，从而降低燃料成本。
以上实施例的详细描述不是由发明人构想的在本描述的范围内的所有实施例的详尽描述。实际上，本领域的技术人员将认识到，上述实施例的某些元件可不同地组合或排除以产生其它实施例，且此类其它实施例落入本描述的范围和教导内容内。本领域的普通技术人员还将认识到的是，上述实施例可总体或部分地组合来产生本描述的范围和教导内容内的额外实施例。
因此，如相关领域中的技术人员将认识到的那样，尽管本文出于示范性目的描述了特定实施例，但各种等同的改型可能在本描述的范围内。本文提供的教导内容还可应用于特征化混合燃料流时段的其它系统和方法，且不仅应用于上文所述和附图中所示的实施例。因此，上文所述的实施例的范围应当从以下权利要求确定。

Claims (18)

1.一种特征化混合燃料流时段的方法，所述方法包括：
在燃料从第一燃料类型切换到第二燃料类型时在所述混合燃料流时段期间使混合燃料流动；
确定所述第一燃料类型的密度和所述第二燃料类型的密度；以及
确定所述混合燃料流时段的总流量，所述总流量从所述第一燃料类型的密度与浓度和所述第二燃料类型的密度与浓度确定。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
3.根据权利要求1或权利要求2中的一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括确定所述混合燃料流时段期间所述第一燃料类型的浓度和所述第二燃料类型的浓度。
4.根据前述权利要求1至权利要求2中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使所述混合燃料流时段的总流量与所述第一燃料类型和所述第二燃料类型中的至少一者的单一燃料流的总流量相加。
5.根据权利要求1或权利要求2中的一项所述的方法，其特征在于，所述混合燃料流时段的总流量包括所述第一燃料类型、所述第二燃料类型和所述混合燃料流中的至少一者的总流量。
6.根据权利要求1或权利要求2中的一项所述的方法，其特征在于，所述混合燃料流时段从与所述混合燃料流相关联的信号确定。
7.根据权利要求1或权利要求2中的一项所述的方法，其特征在于，所述混合燃料流时段包括混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
8.根据权利要求1或权利要求2中的一项所述的方法，其特征在于，所述总流量包括总质量流。
9.一种用于特征化混合燃料流时段的燃料控制系统(300)，所述系统(300)包括：
具有第一燃料类型的第一燃料源(312)；
具有第二燃料类型的第二燃料源(314)；
流体地联接到所述第一燃料源(312)和所述第二燃料源(314)的流量计(5)，所述流量计(5)构造成测量在燃料从第一燃料类型切换到第二燃料类型时在混合燃料流时段期间的混合燃料流量以及测量所述第一燃料类型的密度和所述第二燃料类型的密度；以及
通信地联接到所述流量计(5)的控制器(360)，所述控制器(360)构造成确定所述混合燃料流时段的总流量，所述总流量从所述第一燃料类型的密度与浓度和所述第二燃料类型的密度与浓度确定。
10.根据权利要求9所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述燃料控制系统(300)还包括流体地联接到所述第一燃料源(312)的第一阀(322)和流体地联接到所述第二燃料源(314)的第二阀(324)，所述第一阀(322)和所述第二阀(324)通信地联接到所述控制器(360)。
11.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述燃料控制系统(300)还包括流体地联接到所述流量计(5)和发动机(20)的再循环器(350)，所述再循环器(350)构造成将由所述发动机(20)提供的未消耗燃料再循环回所述发动机(20)。
12.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述控制器(360)还构造成确定混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
13.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述控制器(360)还构造成确定所述第一燃料类型的浓度和所述第二燃料类型的浓度。
14.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述控制器(360)还构造成使所述混合燃料流时段的总流量与所述第一燃料类型和所述第二燃料类型中的至少一者的单一燃料流的总流量相加。
15.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述混合燃料流时段的总流量包括所述第一燃料类型、所述第二燃料类型和所述混合燃料流中的至少一者的总流量。
16.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述混合燃料流时段从与所述混合燃料流相关联的信号中的至少一者确定。
17.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述混合燃料流时段包括混合燃料流开始时间和混合燃料流结束时间。
18.根据权利要求9或权利要求10中的一项所述的燃料控制系统(300)，其特征在于，所述总流量包括总质量流。
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