CN111542717A - 用于在海洋船舶上调合油的装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于船用柴油二冲程发动机和/或发电机的油调合系统，包括调合器，所述调合器具有用于接收润滑油和至少一种其他成分的至少一个入口以及用于将混合润滑油组合物输出到所述发动机或发电机的至少一个出口。调合器控制器被配置成接收关于在所述发动机或发电机中使用的当前润滑油状态的参数数据并且接收关于当前发动机和/或发电机状态的参数数据。所述调合器控制器还被配置成基于所述当前发动机和/或发电机状态自动确定当前使用的润滑油是否在预定参数范围内。如果所述当前润滑油在预定参数阈值之外，则所述调合器控制器被配置成为所述发动机或发电机确定新的润滑油组合物。

Description

用于在海洋船舶上调合油的装置和方法

本发明涉及一种用于在海洋船舶上调合油的装置和方法。具体地，本发明涉及自动确定用于船用发动机和/或发电机的油组合物。

许多船包括庞大并且需要定期维护和检修的二冲程柴油发动机。大型二冲程船用发动机的维护和检修通常昂贵且费时。此外，发动机的大规模维护将需要将船带入干船坞。这意味着船舶退出使用并且对船东而言是不希望发生的。

因此，对诸如发动机和发电机等船机械的更好的维护和保养可降低船舶机械需要检修的频率。

船舶的发动机受到磨损的一种方式是来自燃料中的污染物。例如，通常船用燃料油会包含硫成分。在燃烧过程中，硫将在发动机的燃烧室内转化成硫酸。硫酸对发动机的零件、特别是对气缸和活塞环具有有害影响。

已知向船用柴油发动机提供碱度不同的润滑气缸油以管理发动机所经历的不同水平的酸度。一种这样的布置是具有多箱不同碱度的气缸油。由于润滑气缸油在燃烧循环中被消耗，因此碱性气缸油用于抵消由例如硫污染物引起的酸度。在一种已知布置中，第一箱可容纳例如25TBN(总碱值)的气缸油，而另一箱可容纳例如100TBN的气缸油。总碱值是油的碱度的指示。

在如EP 2 767 578和EP 1 640 442中所示出的另一布置中，已知在船舶本身上调合气缸油。所述概念是将独立成分调合以生成气缸油，或将新鲜气缸油与用过的油调合以生成新的气缸油。EP 2 767 578的问题在于，海洋船舶上的调合系统需要大量时间来使船上制造的润滑油适应发动机的变化条件。具体地，海洋船舶需要气缸油缓冲箱。这也被称为气缸油日用箱。需要日用箱的目的是提供预调合气缸油储备以供发动机即时使用。

这意味着目前船用二冲程发动机的燃料可在约两到四小时内更换，但是由于必须将气缸油日用箱和相关联管补充以新鲜调合油，因此船上润滑油的生产和修改会花费两到三天时间。因此，适于发动机的当前条件的润滑油的生产将会花费时间。延迟提供润滑油将意味着发动机效率降低并且经历更大磨损。

此外，EP 2 767 578也是不利的，因为除了用过的系统油之外进入调合器的唯一输入是新鲜气缸油。这意味着调合过程会产生对于发动机的需求不太灵活的新的气缸油。

本发明的实施方案旨在解决以上提及的问题。

根据本发明的一方面，存在一种用于船用柴油二冲程发动机和/或发电机的油调合系统，其包括：调合器，所述调合器具有用于接收润滑油和至少一种其他成分的至少一个入口以及用于向所述发动机或发电机输出混合润滑油组合物的至少一个出口；调合器控制器，所述调合器控制器被配置成：接收关于在所述发动机或发电机中使用的当前润滑油状态的参数数据，并且接收关于当前发动机和/或发电机状态的参数数据；基于所述当前发动机和/或发电机状态自动确定当前使用的润滑油是否在预定参数范围内；以及如果所述当前润滑油在预定参数阈值之外，则为所述发动机或发电机确定新的润滑油组合物。

这意味着所述油在更大的控制和精度下被调合。所述调合器控制器接收信息并且动态地控制油的组成，这意味着不正确的油组合物的风险较低。所述调合器控制器还意味着可通过各种发动机和/或油参数来确定油的组成，从而增加灵活性并改进所述发动机的性能。

可基于所述当前发动机和/或发电机状态和/或所述当前使用的油状态数据来确定所述新的润滑油组合物。

所述调合器控制器可至少连接到润滑油阀或泵控制器以及至少一种其他成分阀或泵控制器，其中所述调合器控制器被配置成将控制信号发送到所述阀控制器和/或泵控制器以用于控制润滑油和至少一种其他成分的量。

所接收的当前使用的润滑油状态的参数数据可以是从监测所述当前润滑油状态的当前状态的至少一个传感器接收的数据。

所述至少一个传感器可以是以下中的一者或多者：碱度传感器、粘度传感器、温度传感器、硫酸盐传感器或污染物传感器。

所接收的关于所述当前发动机状态的参数数据可从监测所述发动机的至少一个传感器、存储器中存储的发动机参数或与所述船用柴油二冲程发动机相关联的另一控制器接收。

所述至少一个传感器可以是用于监测以下中的至少一者的发动机安装式传感器：酸度、温度、元素污染物、排气、燃料类型、燃料管线阀状态、当前燃料参数、当前发动机负荷。

安装在所述发动机上的所述至少一个传感器可包括用于与所述调合器控制器通信的无线发射器接收器。

所述调合器控制器可接收与以下中的一者或多者相关的其他参数数据：空气温度、水温传感器、湿度传感器、天气信息、船状态。

所述混合油组合物可以是气缸油、系统油或发电机油。

所述至少一种其他成分可以是粘度剂、清净剂、分散剂、摩擦改进剂、抗磨剂、碱度剂、消泡剂、絮凝剂、降凝剂、抗氧化剂、聚合物增稠剂、防腐蚀剂、极压添加剂或添加剂浓缩物包。

所述至少一种其他成分可包括待与所述润滑油混合的用过的系统油、新鲜系统油、用过的气缸油、新鲜气缸油、用过的发电机油或新鲜发电机油。

所述调合器可包括用于不同的混合油组合物的多个出口。

所述调合器可包括用于接收不同成分或基础油的多个入口。

在第二方面中，存在一种用于调合用于船用二冲程发动机和/或发电机的油的方法，其包括：在调合器的入口中接收润滑油和至少一种其他成分；在调合器控制器中接收关于在所述发动机或发电机中使用的当前润滑油状态的参数数据；接收关于当前发动机状态或发电机的参数数据；基于所述当前发动机和/或发电机状态自动确定当前使用的润滑油是否在预定参数范围内；如果所述当前使用的润滑油在预定参数阈值之外，则为所述发动机或发电机确定新的润滑油组合物。

所述方法可包括：将所接收的润滑油和至少一种其他成分调合；以及将新的混合润滑油组合物从所述调合器的至少一个出口输出到所述发动机或发电机。

参考附图，在以下详细描述和所附权利要求中还描述了各种其他方面和另外的实施方案，在附图中：

图1示出了船上船用调合布置的现有技术布置；

图2示出了油调合系统的示意图；

图3示出了由调合器控制器实行的方法的流程图；

图4示出了调合器控制器的示意图；

图5示出了油调合系统的另一示意图；并且

图6示出了油调合系统的又一示意图。

图1示出了船上船用润滑油调合布置的示意图。图1表示已知的现有调合布置。调合器102与第一气缸油箱104和第二气缸油箱106流体连通。第一气缸油箱通常容纳40TBN气缸油，并且第二气缸油箱通常容纳100TBN至320TBN。当船舶被加油时，气缸油箱104、106被重新填充。术语加油是指给船舶重新加燃料的过程，其包括重新填充相应气缸油箱104、106。气缸油箱104、106可流体连通并且经由气缸油日用箱108直接连接到发动机100。气缸油日用箱108提供预调合气缸油的缓冲，以供发动机100使用。来自第一气缸油箱104和第二气缸油箱106的气缸油经由泵110被直接泵送到气缸油日用箱108。

当需要调合气缸油时，使用调合器102。调合器102从气缸油箱104、106中的一者或两者接收新鲜气缸油。调合器102进一步连接到发动机100的系统油系统。系统油从新鲜系统油储存箱112中补充并且经由泵116被泵送到发动机100。新鲜系统油从新鲜系统油储存箱112输入到系统油槽114中。系统油从系统油槽114输送并且储存在系统油沉降箱118中。在系统油114被送到系统油沉降箱118之前，系统油在离心分离器120中进行处理。

调合器102通过将不同量的新鲜气缸油与用过的系统油混合来生成新的气缸油。

图1中的现有技术布置的问题在于，当发动机条件改变时，当前调合布置需要时间来冲洗和去除系统中的调合气缸油。目前，船用二冲程发动机的燃料可在约两到四小时内更换，但船上润滑油的生产和修改会花费两到三天。例如，可在引入新的气缸油之前清空气缸油日用箱108和系统油沉降箱118。实际上，即使当气缸油日用箱108是空的时，连接气缸油日用箱108和发动机100的管可含有大量先前调合的气缸油。例如，连接管的长度可达100m至150m，直径可达5cm，从而容纳至少200升油。

转到图2，现在将描述实施方案。图2示出了用于船用柴油二冲程发动机100的油调合系统200的示意性布置。在一些实施方案中，油调合系统200可另选地或另外地用于船舶上的发电机。油调合系统200适于大型远洋船舶，诸如集装箱船。然而，油调合系统200可在采用二冲程柴油船用发动机的任何船舶上使用。另选地，调合系统用于为使用油的任何其他旋转机械调合油。

油调合系统200包括调合器202，所述调合器202用于将不同成分调合成在发动机100或发电机中使用的润滑油。调合器202包括入口204，所述入口204用于接收用于润滑油的一种或多种成分。在一些实施方案中，存在用于不同成分和新鲜油的多个不同入口204。润滑油的一种或多种成分可以是第一气缸油箱206中的第一气缸油和第二气缸油箱208中的第二气缸油。第一气缸油和第二气缸油具有不同碱度并且具有不同TBN值。在一个实施方案中，第一气缸油的TBN为140，并且第二气缸油的TBN为70。第二气缸油可用于与第一气缸油混合。在其他实施方案中，第二气缸油是用于在调合装置200无法操作时使用的储备的预调合气缸油。可使用阀210和气缸油输送泵211将第二气缸油选择性地泵送到发动机100。

在一些实施方案中(图2中未示出)，第一气缸油箱206和第二气缸油箱208与具有独立入口204的调合器202流体连通。

调合器202还与一个或多个用过的油的供应源流体连通。在一个实施方案中，调合器202与系统油槽212流体连通。系统油槽212包含用于发动机100的系统油，并且利用系统油泵214被再循环到发动机。系统油由储存在新鲜系统油储存箱216中的新鲜系统油进行补充。使用过滤器218将用过的系统油从槽212中去除。过滤器218还可结合离心分离器(未示出)使用。过滤器218通常去除污染物和燃烧过的材料。此外，过滤器218去除固体颗粒，诸如从发动机磨损产生的小金属微粒物质或碳烟、清漆、氧化或其他固体污染物等。

过滤器218与调合器202流体连通。用过的系统油经由用过的油入口220输入到调合器中。另外地或另选地，来自辅助发动机的用过的油与用过的油入口220流体连通。辅助发动机槽222连接到辅助槽过滤器224，所述辅助槽过滤器224以类似于过滤器218的方式从辅助发动机用过的油中去除污染物和微粒。辅助用过的发动机系统油槽与辅助发动机的油路流体连通，所述油路由进入槽222的箭头表示。在一些实施方案中，存在分别用于用过的系统油和用过的辅助发动机油的两个或更多个用过的油入口220。在一些实施方案中，用过的辅助发动机系统油中的10％被输入到调合器202中。

调合器202包括用于使一种或多种流体围绕润滑油路移动的泵226。泵226被布置成泵送用过的系统油、第一气缸油和第二气缸油以及辅助用过的系统油。在其他实施方案中，独立泵用于泵送每种独立流体。气缸油泵228用于将气缸油从第一气缸油箱206和/或第二气缸油箱208输送到调合器202。未示出其他独立泵。

调合器202包括用于将润滑油和一种或多种其他成分混合以用于产生新的混合润滑油的调合室。调合室(未示出)还可包括用于主动地促进多种成分混合的机械元件。在其他实施方案中，调合室可包括被动布置，由此新润滑油的成分在结构元件上方穿过并且通过重力导致成分混合。

调合系统200包括调合器控制器230。调合器控制器230被配置成控制调合器202的操作。调合器控制器230被配置成选择性地操作调合器泵226。此外，控制器被配置成选择性地操作一个或多个阀和泵以控制输入到调合器202中的润滑油和至少一种其他成分的流动。调合器控制器230被配置成控制泵226以从调合器202的输出端232输出新的混合润滑油。调合器控制器230确定将多少新的混合润滑油递送到发动机100的气缸输入端234。

调合器控制器230接收与当前发动机状态和/或当前润滑油状态相关的输入数据240。输入数据240可以是实时获得的传感器信息，或者另外地或另选地，输入数据240可以是关于发动机的当前操作条件和/或当前使用的润滑油的存储信息。

如图2所示的调合器控制器230控制调合器202，使得调合器202将来自第一箱206或第二箱208的新鲜气缸油与用过的系统油或用过的辅助用过的油组合以生成新的气缸油。

现在将参考图3和图4论述调合器控制器的过程步骤。图3示出了调合器控制器230在操作并控制调合器202时采用的方法的过程流程图。图4示出了调合器控制器230的示意图。

在步骤302中，调合器控制器230接收关于当前润滑油的状态的数据240。润滑油是指用于润滑发动机机械的任何合适的油。润滑油可以是系统油、气缸油、发电机油或任何其他合适的润滑油。关于图2和图3，为了清楚起见，将调合润滑油称为气缸油。

在一些实施方案中，关于当前气缸油的数据是实时接收的数据。润滑油传感器套件400中的一个或多个气缸油传感器测量当前气缸油的参数，并且将测量信号发送到调合器控制器230。

传感器套件400是被布置成测量船舶的相同零件的不同参数的多个传感器。传感器套件400与调合器控制器230通信。传感器套件400可与调合器控制器230具有有线连接。另选地，传感器套件400或单独传感器与调合器控制器230具有无线连接，并且传感器套件400或单独传感器和调合器控制器230中的每一者包括用于发送和接收测量信号的发射器和接收器404。如果传感器套件400或单独传感器与调合器控制器230具有无线连接，则这使得用于调合器控制器230的传感器套件400的安装更容易且更便宜。尽管发动机房可以是硬连线的，但另选地在一些实施方案中，无线连接是非许可网络，诸如Wifi、蓝牙或任何其他合适的无线连接。

在一些实施方案中，传感器套件400包括用以确定当前气缸油的稠度和粘度的粘度传感器402。通常，粘度传感器402在线地放置在调合器202的输出端232与发动机100的气缸输入端234之间的连接管中。以此方式，在混合气缸油流过粘度传感器402时，可测量新混合的气缸油的瞬时粘度。

在其他实施方案中，气缸油的其他参数，诸如由润滑油温度传感器406测量的温度、由碱值408指示的碱度或酸度。在一些实施方案中，碱值传感器408是红外传感器。温度传感器406可以是气缸和轴承温度传感器，并且在一些实施方案中是位于发动机中的热电偶。碱值信息可手动输入，或根据气缸油的参数计算得出。另选地，可利用校准的红外传感器以检测可指示油的碱度的钙含量来实现气缸的碱值的动态实时传感器测量。任何其他合适的传感器都可用于确定气缸油的所需参数。传感器套件400可将测量信号连续地发送到调合器控制器230。在其他实施方案中，传感器套件400可周期性地(例如，每分钟)发送测量信号。在其他实施方案中，传感器套件400仅当调合器控制器230轮询传感器400并且向传感器402、406、408、412发送请求信号时才发送测量信号。在其他实施方案中，调合器控制器230可基于计算出的值来确定气缸油参数。

参考图2，润滑油传感器套件400确定从调合器202输出的混合气缸油的碱度、粘度和温度。这给出了与输出的调合气缸油组合物410的当前状态相关的信息。

一旦调合器控制器230已经接收到关于调合器气缸油的测量数据，调合器控制器230就确定气缸油的当前状态，如在图3的步骤304中示出。调合器控制器230确定当前气缸油的一个或多个参数，例如，当前温度、碱度、压力、粘度或根据一个或多个测量参数计算出的参数。

然后，如在任选步骤306中示出，调合器控制器230确定当前润滑油是否在可接受的初始预定范围内。调合器控制器230将当前气缸油的经测量或经确定参数与气缸油的预定期望阈值参数进行比较。

306中的第一比较步骤是用以确定气缸油是否在可接受的初始操作参数内的任选初始步骤。例如，发动机制造指南和基于所讨论发动机的记载数据的最佳实践指出，气缸油应具有一定的操作碱度(总碱值TBN)。如果气缸油甚至不满足这些要求，则甚至在确定发动机100的当前状态之前，应按照步骤308中所陈述对气缸油进行修改。

气缸油的可接受的操作参数416存储在调合器控制器230的存储器414中。发动机的历史调合数据可存储在记录调合气缸油的组成的存储器中。诸如期望气缸油组合物的技术规格等其他信息可存储在存储器414中。

在一些实施方案中，期望的调合气缸油在发动机外部的环境温度介于5C至50C之间，调合气缸油的压力在大气压下，总碱值介于15BN至150BN之间，并且粘度介于10cSt至22cSt之间。

调合器控制器230通过改变初始输入成分的相对比例来修改气缸油组合物。例如，调合器控制器230发送控制信号以操作泵228来控制来自第一气缸箱206的气缸油的流动并且操作阀236来控制用过的系统油向调合器202的流动。调合器控制器230可操作并控制与调合器202的输入端和输出端相关的任何数量的阀和泵。通过改变调合气缸油的成分相对百分比，可修改所得调合气缸油的参数。调合器控制器230与诸如传感器、阀和泵等其他部件之间的通信连接用虚线表示。

如果调合器控制器230确定气缸油在可接受的初始参数内，则调合器控制器230接收关于当前发动机100或发电机状态的数据，如在步骤310中示出。参考图2和图3，仅提供关于发动机状态的数据，但在另选的实施方案中，可提供与发电机或其他机械相关的信息。在一些实施方案中，步骤304和312的顺序相反。也就是说，在步骤310中确定发动机的当前状态，之后是在步骤304中确定润滑油的当前状态的步骤。步骤302、304和306以及随后的步骤310、312、314的顺序是任选的。

与发动机状态相关的信息可以是广泛的和变化的，以逐步建立发动机和船舶的操作条件的细节图。调合器控制器230可从诸如传感器或存储数据等一个或多个源接收相关信息。

许多不同的因素可确定发动机操作和消耗燃料的方式。发动机烧燃燃料的方式变化将影响气缸油使发动机100润滑的方式。转到图4，现在将论述连接到调合器控制器230的不同传感器。除了润滑油(例如，气缸油)传感器套件400之外，还有发动机传感器套件418、环境传感器套件420、燃料传感器套件422和船传感器套件。这些传感器套件中的每一者包括一个或多个用于确定和/或测量船舶的零件的参数的传感器，所述参数中的每一者可能会影响发动机执行的方式。

发动机传感器套件至少包括用于确定系统油的当前酸度的系统油酸度/碱度传感器426。碱值信息可手动输入，或根据气缸油的参数计算得出。可利用校准的红外传感器来实现气缸油的碱值的动态实时传感器测量。

发动机传感器套件还可包括用于确定发动机的当前操作温度的发动机温度传感器428。发动机100的操作温度是发动机100的负荷的指示，并且是发动机100将烧燃燃料的清洁程度的度量。发动机传感器套件418还可包括发动机负荷传感器(未示出)和元素分析仪430。元素传感器430确定发动机100中的燃烧室的当前组成。一种这样的燃料传感器是x射线荧光(XRF)传感器，其将x射线束发射到燃料传感器中，并且测量由电子轨道衰变产生的荧光，并且使用所述荧光的频率来确定燃料的元素组成。可使用其他类型的元素分析仪，例如像质谱仪。在一些实施方案中，元素传感器430用作用于检测金属对金属的磨损以及检测油中的金属颗粒的磨损(scuffing)传感器。与燃烧室中的诸如铁等元素的量相关的信息可指示发动机100的当前性能。发动机传感器套件418还可通过压力传感器412来确定发动机中的压力，所述压力可另外地或另选地被测量并传达到调合器控制器230。发动机中的压力大小可确定水的露点以及可产生多少作为燃烧副产物的硫酸。

尽管未在图4中示出，但发动机传感器套件418可以任选地包括用于监测发动机的气缸套的状态的附加传感器，所述状态包括气缸套的温度、厚度。通过监测气缸套的状态，可准确地确定发动机的当前磨损的指示。

同时，调合器控制器230可接收与发动机100相关的其他数据。具体地，调合器控制器230可在存储器414中存储与发动机数据432相关的信息。所存储发动机数据432包括制造商的技术规格，诸如尺寸、年龄、活塞数。附加信息可在调试过程中由船操作者输入。此外，发动机数据可包括关于历史套磨损和发动机的其他零件的磨损的数据。可将附加数据434提供给调合器控制器230。例如，将来自发动机控制器436的信息提供给调合器控制器。发动机控制器436可提供以下数据，诸如发动机的当前负荷、发动机的当前速度(例如，每分钟转数，RPM)、自发动机的上次检修以来的时间。

甚至来自远离船舶的数据存储器的更多信息可被提供给调合器控制器230。例如，发动机制造商可通过广播推送来自非船载控制器438的技术操作参数更新，所述技术操作参数更新可用于更新存储在存储器414中的现有发动机信息432。

发动机传感器套件418提供与发动机100直接相关的测量信息。然而，附加因素可能会影响发动机的性能。例如，环境条件将在燃料在发动机100的燃烧室中烧燃的方式方面起很大作用。环境传感器套件420包括用于测量环境参数以控制调合气缸油特性的多个传感器。环境传感器套件420可以任选地用于确定燃料烧燃的方式。具体地，环境套件包括空气温度传感器440、水温传感器442和湿度传感器444。

入口空气温度和湿度会影响可包含在空气中的水的量。这意味着空气温度传感器440测量结果和湿度传感器444测量结果由调合器控制器使用来确定空气中的水含量。这意味着燃烧室中的水的量可由调合器控制器230来确定。

调合器控制器230还连接到燃料传感器套件422。燃料传感器套件422包括与发动机100正在消耗的当前燃料的状态和参数相关的多个传感器。燃料传感器套件422包括用以给出供应给发动机100的燃料的指示的燃料类型传感器448。

另外地或另选地，与燃料管线、燃料管线阀、阀位置或燃料流量计相关联的传感器将信号发送到调合器控制器230，使得调合器控制器接收关于发动机100正在使用的当前燃料类型的信息。在操作期间，如果船舶上存在多种燃料类型，则在一些实施方案中，调合器控制器230接收关于何时将相应燃料类型供应给发动机100的信号。燃料阀转换(未示出)将具有状态条件(开/关)，并且调合器控制器230将根据燃料阀转换的当前状态来确定哪种燃料正被供应给发动机100。因此，控制器将知道是否存在高硫含量或低硫含量的燃料。任选地，硫传感器448位于燃料管线中，使得调合器控制器可确定当前正在消耗的燃料中的硫的量。一种这样的燃料传感器是x射线荧光(XRF)传感器，其将x射线束发射到燃料传感器中，并且测量由电子轨道衰变产生的荧光，并且使用所述荧光的频率来确定燃料的元素组成。可使用其他类型的元素分析仪，例如像质谱仪。燃料管线中的硫传感器是有利的，因为如果在燃料从一种燃料转变到另一种燃料之前未冲洗燃料管，则随着所述转变，燃料管中的硫的量将随时间发生变化。因此，随着发动机燃料中的硫含量发生变化，气缸油可被动态地调适。附加燃料数据450存储在存储器中。

其他传感器套件也可用于确定有关船舶的其他信息。例如，可能存在包括排气传感器452的船传感器套件424。排气传感器452可以是用于确定排气烟雾中的二氧化硫的量的二氧化硫传感器。

调合器控制器230确定发动机100的当前状态，如在图3的步骤312中示出。具体地，调合器控制器230可确定燃料的组成和发动机100中当前发生的烧燃类型。这意味着调合器控制器230可确定影响发动机100的污染物的量。在一个实施方案中，调合器控制器230确定在发动机100的燃烧室中生成的预测硫酸量。

通常，发动机100的变化条件将改变SOx和NOx排放以及来自燃烧的硫酸和硝酸的生成。变化的酸性条件意味着由于发动机100中的酸水平，发动机100将经历不同程度的损坏，包括低温腐蚀。

由于发动机100是二冲程发动机，因此气缸油与燃料一起被烧燃。这意味着气缸油组合物可用于适应发动机100和燃料条件的改变。

在一些实施方案中，可预测发动机100的燃烧室中的水的量、发动机中的酸污染物的量。例如，在潮湿条件下，空气中的水分含量将会更高。这意味着存在更多水，造成在燃烧过程中产生硫酸。酸的增加将会增加对发动机100的磨损。因此，湿度传感器444可将信号发送到调合器控制器230，所述信号可改变气缸油的碱度。另外地或另选地，调合器控制器230可接收用于作为修改气缸油的基础的天气(环境条件)数据。

在一些实施方案中，调合器控制器230可由排气传感器452确定排气烟雾中呈不同化学补偿的二氧化硫的量，并且确定可指示燃料中有多少硫以及在燃烧期间生成多少硫酸。

在其他实施方案中，调合器控制器230从存储器414接收与燃料的技术规格相关的数据，诸如硫含量。调合器控制器230还从存储器中检索可记录在存储器中的储存在特定燃料箱中的燃料类型。当调合器控制器230从燃料转换阀接收信号时，调合器控制器230可确定发动机100中当前燃料的当前硫含量以及燃烧时的预测硫酸生成。

在其他实施方案中，如果发动机100空转或运行缓慢，则发动机100的温度将降低。这意味着硫酸的露点将降低并且酸性条件将相应地增加。调合器控制器230可基于来自发动机温度传感器428(诸如热电偶)和/或发动机控制器436的信息来确定增加的酸性条件。同样，可使气缸油的碱度适应发动机100的温度或当前负荷。

此外，在一个实施方案中，调合器控制器230接收发动机负荷和/或发动机温度的信息。通过接收关于发动机的当前操作温度的信息，调合器控制器230确定调合气缸油的所需粘度。如果发动机正在更高负荷下操作，则发动机将变暖，并且将在更高温度下使用气缸油。这意味着调合气缸油与在更低发动机温度下使用相同调合气缸油相比将变稀。如果调合器控制器230接收到发动机正在低负荷和低温下操作的信息，则调合器控制器230控制调合系统200来将气缸油混合成更低粘度以确保由调合气缸油引起的摩擦不会过大。相反，如果调合器控制器230接收到发动机正在高负荷和更高温度下操作的信息，则调合器控制器230控制调合系统200来将气缸油混合成具有更高粘度。在一些实施方案中，调合器控制器230可通过修改成分或调合气缸油的温度和/或使用具有不同粘度的成分来修改粘度。在一些实施方案中，调合器控制器230被配置成控制调合系统200中的加热元件以用于对调合气缸油进行加热。

在其他实施方案中，调合器控制器230还可接收关于发动机状况、品牌和类型的数据。例如，调合器控制器230可将制造商操作数据表或内部生成的船舶特定数据存储在存储器414中。发动机的年龄、上次修理时的状况、尺寸、压力都可存储在存储器414中，并且可用于修改气缸油。新发动机可能够具有更高峰值压力和其他设计参数，这意味着硫酸的露点将不同于旧发动机。因此，调合器控制器230可根据发动机100的年龄来改变气缸油的碱度。

参考步骤312和图2，调合器控制器230基于发动机状态参数来确定系统油的预测碱度或TBN。

一旦调合器控制器230已经确定发动机100的状态，则调合器控制器230基于发动机100的当前状态自动确定气缸油参数是否在预定范围内。自动确定的步骤在步骤314中示出。

调合器控制器230将系统油的预测碱度与预定参数范围进行比较。例如，通常要求系统油的所需TBN在一定范围TBN 25至TBN 160内。因此，调合器控制器230确定气缸油的当前参数是否适于维持正确的特性，诸如系统油的碱度。具体地，调合器控制器230检查气缸油的当前TBN是否设法在所接受的预定范围内调节系统油的TBN。调合器控制器230确定所预测系统油参数是否在预定参数范围之外。

如果调合器控制器230确定气缸油参数不在当前发动机状态的预定范围内，则调合器控制器230将控制信号发送到调合器202以修改气缸油的组成，如先前在步骤308中所论述。如果系统油的BN值过低/过高，则调合器控制器230增加气缸油的碱度。如果系统油碱性过高，则调合器控制器降低气缸油的碱度。

这意味着气缸油根据发动机100和环境的变化条件被动态地调节。如果调合器控制器230确定气缸油参数在预定参数范围内，则不需要修改气缸油组合物。调合器控制器230维持气缸油的当前组成，如在步骤316中示出。

有利地，油调合系统200无需气缸油日用箱108。这意味着调合器控制器230可测量变化的发动机条件并且通过产生可在不排空和冲洗气缸油系统的情况下被使用的气缸油来做出快速反应。这意味着油调合系统200可在发动机条件变化的几小时甚至几分钟内提供新的气缸油组合物。

在一些实施方案中，调合系统200根据一组确定的发动机参数和发动机参数变化来调合气缸油。这意味着一定量的潜在地不适于改变的发动机参数的调合气缸油包含在调合系统200内。以此方式，调合器控制器200可接收关于发动机参数的更新信息，并且所更新发动机参数信息将不同于原始发动机参数。例如，发动机可在不同负荷下运行，或者燃料的类型可能已改变。

调合器控制器230确定调合系统200包含不适于由所接收到的更新发动机参数信息指示的发动机的改变条件的调合气缸油。调合器控制器230基于所更新发动机参数信息来确定新的期望调合气缸油组合物。调合器控制器230接着确定可如何修改已经调合的气缸油以使气缸油的组成在操作参数内。例如，调合器控制器230添加更多的基础油以稀释调合气缸油并且减小粘度和/或TBN。

现在将参考图5论述另一实施方案。图5示出油调合系统的示意图。图5中的布置与参考图2、图3和图4所示的实施方案所论述的布置相同。

图5和图2之间的不同之处在于，气缸油是由储存在基础油储存箱502中的基础油以及一种或多种其他成分504调合而成。在一些实施方案中，基础油是链烷烃、环烷烃和芳烃的复杂混合物。这些烃具有氢原子和碳原子的不同分子排列。基础油的碳氢组成与原油来源和用于制造原油的炼油工艺的类型相关。

将基础油502与其他成分504混合以修改并改变调合气缸油的一个或多个特性。所述成分可以是以下中的一种或多种：粘度剂、清净剂、分散剂、摩擦改进剂、抗磨剂、碱度剂、SOx碱度剂、NOx碱度剂、消泡剂、絮凝剂、降凝剂、聚合物增稠剂、防腐蚀剂、极压添加剂和/或添加剂浓缩物包。

在一些实施方案中，调合器控制器230被配置成控制调合系统以提供包含用于清洁气缸套和/或活塞环的清净剂或分散剂的调合气缸油。所使用的清净剂或分散剂不会影响气缸油的BN。以此方式，调合器控制器230被配置成生成维持并清洁发动机的零件的调合气缸油。调合器控制器230可从发动机控制器436接收气缸套或活塞环需要清洁的传感器信息或输入。响应于所接收的与发动机状况相关的信息，调合器控制器230使用分散剂或清净剂来清洁发动机的零件。

可根据所接收到的测量传感器数据和存储器414中所存储的数据以不同量来添加每种成分。可根据多个传感器数据或所确定的参数来添加其中一些成分。

关于先前实施方案已经论述了调合器控制器230可修改气缸油的组成以减轻包含硫的燃料的腐蚀作用。然而，调合器控制器230被配置成控制调合系统以调合满足广泛多种不同操作条件和燃料类型(包括低硫燃料)的气缸油。

在一个实施方案中，传感器506可以是用以确定调合气缸油的粘度的粘度传感器。另选地，粘度传感器可确定系统油的粘度。除了气缸油的碱度之外，调合器控制器230还可用于修改气缸油的粘度。监测和修改气缸油以维持特定粘度的过程与关于图3所示的实施方案所论述的过程相同。

合乎希望的是使气缸油的粘度维持在最佳粘度。通过使粘度维持在预定值，气缸油的粘度可更好地适用于发动机参数。这相比于现有布置是有利的，在现有布置中，粘度被维持在非常宽的范围内。通过在很小的范围内(诸如5％-10％变化)修改气缸油的粘度，气缸油的稠度足以使活塞环保持分开，但又不至浓稠到会在克服气缸油的摩擦上浪费能量。

控制器可通过从在线粘度传感器接收信号来修改油的粘度。控制器接着通过添加不同量的粘度剂508以相应地稀化或增稠润滑油来修改油，从而使油保持在预定粘度范围内。

调合器控制器230连接到阀510并且控制阀510，所述阀510确定进料到调合器202中的一种或多种成分的量。在一些实施方案中，对于图5所示的每种独立成分，存在各自连接到调合器控制器230的独立阀和阀控件。为了清楚起见，仅示出一个阀510。由于调合器控制器230是由独立成分产生气缸油，因此可实现气缸油的几乎任何组成以对任何发动机条件做出反应。

这具有以下优点：自动化调合器可适应多样化燃料市场，所述多样化燃料市场将看到依靠燃气轮机、汽车柴油、原油或某种其他未知燃料类型运行的发动机。不管发动机100运行所依靠的燃料类型如何，润滑油都可被动态地调适。气缸油可被修改以适应由于使用洗涤器技术而呈现的发动机改变。

在另一实施方案中，传感器506可以是用以确定以下中的一者或多者的传感器：气缸油的清净力、气缸油的分散剂质量、气缸油的摩擦特性以及调合气缸油的抗磨特性。另选地，传感器可确定系统油的相同特性。另选地，调合器控制器230可用于修改气缸油的分散剂、清净力、摩擦和/或抗磨特性。监测和修改气缸油以维持特定参数的过程与关于图3所示的实施方案所论述的过程相同。

合乎希望的是使气缸油的分散剂、清净力、摩擦和/或抗磨特性维持在最佳范围，以使气缸油更有效地适应发动机参数。

控制器可通过从传感器506接收信号来修改油的分散剂、清净力、摩擦和/或抗磨特性。控制器接着通过以下方式来修改油：添加添加剂504中的一种或多种以增加例如分散剂、清净力、摩擦和/或抗磨特性，或者添加更多基础油502以减小分散剂、清净力、摩擦和/或抗磨特性。

调合器控制器230连接到阀510并且控制阀510，所述阀510确定进料到调合器202中的一种或多种成分的量。

这具有以下优点：自动化调合器可适应多样化燃料市场，所述多样化燃料市场将看到依靠燃气轮机、汽车柴油、原油或某种其他未知燃料类型运行的发动机。不管发动机100运行所依靠的燃料类型如何，润滑油都可被动态地调适。气缸油可被修改以适应由于使用洗涤器技术而呈现的发动机改变。

如参考图2至图5所论述的实施方案涵盖生成调合气缸油的调合器202。在一些实施方案中，可调合其他润滑油，诸如系统油、主发电机油、辅助发电机油或任何其他机械油。

转到图6，现在将论述另一实施方案。图6示出另一油调合系统的示意图。如图6所示的布置与如参考图5所论述的先前实施方案所示的布置相同。一个区别在于，调合器202被布置成针对发动机100的系统油和辅助发电机的发电机油来调合油。

调合器202包括用于输出调合润滑油的多个出口。调合器202包括与气缸油入口234流体连通的第一气缸油出口602。调合器202包括与系统油槽212流体连通的第二系统油出口604。调合器202还包括与主发电机或辅助发电机608的发电机油槽(未示出)流体连通的第三发电机油出口606。

第一出口602、第二出口604和第三出口606中的每一者分别由第一阀610、第二阀612和第三阀614进行控制。调合器控制器230连接到第一阀610、第二阀612和第三阀614并且被配置成选择性地控制第一阀610、第二阀612和第三阀614中的每一者。通过为调合器提供独立出口，可完全控制气缸油、系统油和发电机油的调合质量。这将意味着在管之间没有死体积，因此无需冲洗掉先前调合的油。在一些实施方案中，存在具有用于选择气缸油、系统油或发电机油润滑回路中的一者的三通阀的单个出口。

在另一实施方案中，调合器控制器230包括故障-安全模式。如果检测到调合系统200中的故障，例如阀被卡住或传感器出现故障，则调合器控制器230可确定调合系统200失灵。当调合器控制器230确定调合系统不在正常参数内操作时，调合控制器230将阀210控制到预调合箱206、208。如果调合器控制器230检测到调合系统200中的故障，则调合器控制器230将自动切换到具有预调合油的箱206、208。在这种情况下，预调合气缸油绕过调合系统200。这意味着即使调合系统200不工作，气缸油也可被输送到发动机气缸。这可保护发动机在没有气缸油或有不正确的气缸油可从调合系统200输送时不受损坏。

在又一实施方案中，调合器控制器230包括用于实现对发动机的最大保护的操作模式。最大保护确保了诸如过度磨损和酸度等损坏因素最大程度地被限制。在这种情况下，在不考虑粘度或发动机性能的情况下调合气缸油。这意味着将存在由更高粘度的气缸油所致的摩擦增加。然而，高粘度气缸油将防止或限制对发动机的气缸套的磨损。最大保护模式的目的是防护发动机以防止对发动机的进一步磨损或损坏。在一个实例中，通过元素分析仪430在系统油中检测到大量金属颗粒，从而指示气缸套的磨损增加。因此，调合器控制器230确定发动机的条件在正常操作条件之外，并且在当前条件下的继续操作将损坏发动机。调合器控制器230控制用于输入成分的阀510，使得粘度和TBN大大增加。任选地，也可调合抗磨添加剂。

在一些实施方案中，调合器控制器230被配置成针对发动机中的每个独立气缸来单独地调合气缸油。在这种情况下，调合器控制器230以与先前所论述相同的方式操作，但是按顺序调合用于不同气缸的不同油组合物。调合器控制器230利用阀来选择性地将调合气缸油输送到单独气缸。

在另一实施方案中，调合器控制器230基于发动机的负荷来修改调合气缸油的成分到气缸的进料速率。发动机需要一定体积的气缸油来实现抗磨和摩擦改进特性。如果输送了比预定体积更多的油，则调合气缸油将被浪费。负荷增加将消耗更多气缸油，但是在过量成分被递送到发动机时一些成分可能被浪费。调合器控制器230被配置成按发动机的RPM输送固定体积，但是改变调合油的组成百分比。例如，在更高负荷下，相对于基础油的量，使用更多添加剂浓缩物或SOx碱度剂。这将意味着在更高负荷下生成的增加的酸性污染物将被中和。在更低负荷下，相对于基础油的量，使用更少添加剂浓缩物或SOx碱度剂。

在另一实施方案中，将两个或更多个实施方案相组合。一个实施方案的特征可与其他实施方案的特征相组合。

已经特别参考所示出的实例论述了本发明的实施方案。然而，将了解，可在本发明的范围内对所描述的实例进行变化和修改。

Claims (16)

1.一种用于船用柴油二冲程发动机和/或发电机的油调合系统，其包括：

调合器，所述调合器具有用于接收润滑油和至少一种其他成分的至少一个入口以及用于将混合润滑油组合物输出到所述发动机或发电机的至少一个出口；

调合器控制器，所述调合器控制器被配置成：

接收关于在所述发动机或发电机中使用的当前润滑油状态的参数数据并且接收关于当前发动机和/或发电机状态的参数数据；

基于所述当前发动机和/或发电机状态自动确定当前使用的润滑油是否在预定参数范围内；以及

如果所述当前润滑油在预定参数阈值之外，则为所述发动机或发电机确定新的润滑油组合物。

2.根据权利要求1所述的油调合系统，其中基于所述当前发动机和/或发电机状态和/或当前使用的油状态数据来确定所述新的润滑油组合物。

3.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所述调合器控制器至少连接到润滑油阀或泵控制器以及至少一种其他成分阀或泵控制器，其中所述调合器控制器被配置成将控制信号发送到所述阀控制器和/或泵控制器以用于控制润滑油和至少一种其他成分的量。

4.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所接收的当前使用的润滑油状态的参数数据是从监测所述当前润滑油状态的当前状态的至少一个传感器接收的数据。

5.根据权利要求4所述的油调合系统，其中所述至少一个传感器是以下中的一者或多者：碱度传感器、粘度传感器、温度传感器、硫酸盐传感器或污染物传感器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所接收的关于所述当前发动机状态的参数数据是从监测所述发动机的至少一个传感器、存储器中存储的发动机参数或与所述船用柴油二冲程发动机相关联的另一控制器接收的。

7.根据权利要求6所述的油调合系统，其中所述至少一个传感器是用于监测以下中的至少一者的安装在发动机上的传感器：酸度、温度、元素污染物、排气、燃料类型、燃料管线阀状态、当前燃料参数、当前发动机负荷。

8.根据权利要求7所述的油调合系统，其中安装在所述发动机上的所述至少一个传感器包括用于与所述调合器控制器通信的无线发射器接收器。

9.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所述调合器控制器接收与以下中的一者或多者相关的其他参数数据：空气温度、水温传感器、湿度传感器、天气信息、船状态。

10.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所述混合油组合物是气缸油、系统油或发电机油。

11.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所述至少一种其他成分是粘度剂、清净剂、分散剂、摩擦改进剂、抗磨剂、碱度剂、消泡剂、絮凝剂、降凝剂、抗氧化剂、聚合物增稠剂、防腐蚀剂、极压添加剂或添加剂浓缩物包。

12.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所述至少一种其他成分包括待与所述润滑油混合的用过的系统油、新鲜系统油、用过的气缸油、新鲜气缸油、用过的发电机油或新鲜发电机油。

13.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所述调合器包括用于不同的混合油组合物的多个出口。

14.根据前述权利要求中任一项所述的油调合系统，其中所述调合器包括用于接收不同成分或基础油的多个入口。

15.一种用于调合用于船用二冲程发动机和/或发电机的油的方法，其包括：

在调合器的入口中接收润滑油和至少一种其他成分；

在调合器控制器中接收关于在所述发动机或发电机中使用的当前润滑油状态的参数数据；

接收关于当前发动机状态或发电机的参数数据；

基于所述当前发动机和/或发电机状态自动确定当前使用的润滑油是否在预定参数范围内；

如果所述当前使用的润滑油在预定参数阈值之外，则为所述发动机或发电机确定新的润滑油组合物。

16.根据权利要求15所述的方法，其中所述方法包括：

将所接收的润滑油和至少一种其他成分调合；以及

将新的混合润滑油组合物从所述调合器的至少一个出口输出到所述发动机或发电机。

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