CN115288866A - 一种提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，基于所述双燃料发动机原有的控制模块，该控制模块包括有废气排放传感器、排气阀和控制系统，在排放特性允许的范围内，通过调整排气阀开启正时，提高所述双燃料发动机的燃气模式的废气温度。本发明不影响双燃料发动机燃气模式下的排放特性，不涉及更改主机控制系统，无需额外增加硬件设备，有效地提高了双燃料发动机的燃气模式的废气温度，增加了废气锅炉产生的蒸汽量，具有控制程序简单的优点，可广泛用于各种双燃料发动机。

Description

一种提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法
技术领域
本发明涉及双燃料发动机的运行，具体涉及一种提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，属于内燃机技术领域。
背景技术
随着国际贸易和船舶运输的发展，以石油产品为燃料的船舶柴油机的废气排放对当前环境的污染越来越严重，为了实现节能减排，船用双燃料发动机技术获得了越来越多的关注。船舶低速双燃料发动机是指不仅可以使用燃油(柴油/重油)作为燃料，同时也能采用燃气(天然气)作为燃料的船舶主机。
对于采用Otto循环的双燃料发动机，其工作原理是：低压天然气(1.6MPa以下)在发动机压缩行程直接进入缸套与扫气空气进行预混合，当压缩行程到达上止点附近后，通过点火油点燃混合气体并燃烧做功。由于采用Otto循环，发动机的燃烧稳定性受到了工作环境和天然气品质等因素的制约；例如，当环境空气湿热时，进入到缸套的扫气量将显著减少，导致空燃比降低，混合气体的爆燃倾向在发动机高负荷运转时将显著增加，因此双燃料发动机在进行增压器配机调试时，总是倾向尽可能地提高增压器效率，提高扫气压力，从而保证双燃料发动机在各种工况下都拥有尽可能高的空燃比。
然而，增压器效率提高后，双燃料发动机燃气模式的废气温度与同功率的柴油机相比较将下降20～30℃,从而导致燃气模式下运行时废气锅炉产生的蒸汽量不足，无法满足全船的使用需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服双燃料发动机在燃气模式运行时，废气温度偏低导致废气锅炉产生的蒸汽量不足的问题，提供一种提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，在不影响双燃料发动机排放特性的前提下，有效地提高双燃料发动机的燃气模式的废气温度，增加废气锅炉产生的蒸汽量。
基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，其特征在于：基于所述双燃料发动机原有的控制模块，该控制模块包括有废气排放传感器、排气阀和控制系统，在排放特性允许的范围内，通过调整排气阀开启正时，提高所述双燃料发动机的燃气模式的废气温度。
进一步地，所述的控制方法包括如下步骤：
步骤一，通过所述废气排放传感器采集所述双燃料发动机在标态下各个排放测定负荷点的数据，在满足排放特性的前提下，对应的排气阀开启正时所允许的最大偏差值，将该最大偏差值作为100％的最大调整限值且设定在所述控制系统中，并且基于所述排放测定负荷点的限值拟合出针对该双燃料发动机的完整限值曲线；
步骤二，所述双燃料发动机在燃气模式运转过程中，通过通过所述废气排放传感器采集各个排放测定负荷点的数据，若废气温度过低或者废气锅炉产生的蒸汽量不足，则激活“废气增温模式”，开启所述控制方法，执行步骤三，否则返回执行步骤一；
步骤三，设定排气阀开启正时偏差百分比，运行所述“废气增温模式”，所述控制系统根据所述排气阀开启正时偏差百分比数值按比例调整排气阀正时偏差，从而提高所述双燃料发动机的燃气模式的废气温度，增加废气锅炉产生的蒸汽量。
进一步地，所述的步骤三中，所述排气阀开启正时偏差百分比的最大设定值为100％。
进一步地，所述的控制方法还包括：通过增加废气锅炉的废气进气温度传感器或蒸汽流量传感器作为辅助的信号采集点，再根据该废气锅炉的废气温度需求或蒸汽量需求，作为所述控制方法的自动触发条件。
进一步地，所述的控制方法还包括有自动控制功能：在所述控制系统中设定废气温度需求限值或蒸汽量需求限值，当废气温度或蒸汽量低于限值时，自动按照默认的排气阀开启正时偏差百分比开启所述控制方法。
与其他提高双燃料发动机燃气模式废气温度，提升废气锅炉蒸汽量的方法相比，本发明具有下列优点：
1、有效地将双燃料发动机燃气模式下废气温度最大提高了15～20℃，解决了废气锅炉蒸汽量不足的问题。
2、通过主机控制系统内置功能模块调整排气阀正时，不影响双燃料发动机燃气模式下的排放特性，无需开启辅助锅炉。
3、无需额外增加硬件设备，采用发动机现有的控制模块即可实现所述控制方法，控制程序简单，不涉及更改主机控制系统，可以作为发动机控制系统插件功能实现。
附图说明
图1是本发明的逻辑流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细的说明。
本发明所述控制方法用于提高双燃料发动机燃气模式中的废气温度，基于发动机原有的控制模块，在排放特性允许的范围内，通过调整排气阀开启正时，提高双燃料发动机燃气模式的废气温度，所述控制方法可根据使用需求选择开启或者关闭。
本发明包括：
步骤一，通过废气排放传感器，采集双燃料发动机在标态下各个排放测定负荷点，在满足排放特性的前提下，对应的排气阀开启正时所允许的最大偏差值，将该最大偏差值作为100％的最大调整限值设定在控制系统中，并基于这些排放测定负荷点的限值拟合出针对该双燃料发动机的完整限值曲线。
步骤二，双燃料发动机燃气模式运转过程中，如果船员发现废气温度过低，废气锅炉产生的蒸汽量不足，则可以开启本控制方法，并设定排气阀开启正时偏差百分比，数值越大废气温度提升越明显，最大设定值为100％。
进一步地，可通过增加废气锅炉的废气进气温度传感器或蒸汽流量传感器作为辅助的信号采集点，根据废气锅炉的废气温度需求或蒸汽量需求，作为本控制方法的自动触发条件。
进一步地，本控制方法可开启自动控制功能，在控制系统中设定废气温度需求或蒸汽量需求限值，当蒸汽量或废气温度低于限值时，自动按默认排气阀开启正时偏差百分比开启本控制方法。
请参阅图1，在双燃料发动机燃气模式运行过程中，如船员发现废气温度过低，或废气锅炉产生的蒸汽量不足，可以在主机控制面板上选择激活“废气增温模式”，并设定百分比，控制系统将根据百分比需求按比例调整排气阀正时偏差，从而提高废气排温，增加废气锅炉产生的蒸汽量。

Claims (5)

1.一种提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，其特征在于：基于所述双燃料发动机原有的控制模块，该控制模块包括有废气排放传感器、排气阀和控制系统，在排放特性允许的范围内，通过调整排气阀开启正时，提高所述双燃料发动机的燃气模式的废气温度。
2.根据权利要求1所述的提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括如下步骤：
步骤一，通过所述废气排放传感器采集所述双燃料发动机在标态下各个排放测定负荷点的数据，在满足排放特性的前提下，对应的排气阀开启正时所允许的最大偏差值，将该最大偏差值作为100％的最大调整限值且设定在所述控制系统中，并且基于所述排放测定负荷点的限值拟合出针对该双燃料发动机的完整限值曲线；
步骤二，所述双燃料发动机在燃气模式运转过程中，通过通过所述废气排放传感器采集各个排放测定负荷点的数据，若废气温度过低或者废气锅炉产生的蒸汽量不足，则激活“废气增温模式”，开启所述控制方法，执行步骤三，否则返回执行步骤一；
步骤三，设定排气阀开启正时偏差百分比，运行所述“废气增温模式”，所述控制系统根据所述排气阀开启正时偏差百分比数值按比例调整排气阀正时偏差，从而提高所述双燃料发动机的燃气模式的废气温度，增加废气锅炉产生的蒸汽量。
3.根据权利要求2所述的提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，其特征在于：所述的步骤三中，所述排气阀开启正时偏差百分比的最大设定值为100％。
4.根据权利要求1所述的提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，其特征在于：所述的控制方法还包括：通过增加废气锅炉的废气进气温度传感器或蒸汽流量传感器作为辅助的信号采集点，再根据该废气锅炉的废气温度需求或蒸汽量需求，作为所述控制方法的自动触发条件。
5.根据权利要求1所述的提高双燃料发动机燃气模式中废气温度的控制方法，其特征在于：所述的控制方法还包括有自动控制功能：在所述控制系统中设定废气温度需求限值或蒸汽量需求限值，当废气温度或蒸汽量低于限值时，自动按照默认的排气阀开启正时偏差百分比开启所述控制方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180003118A1 (en) * 2014-12-17 2018-01-04 Cummins Inc. Charge-flow adjustment in closed-loop exhaust temperature control on dual fuel engines
CN108869060A (zh) * 2017-05-15 2018-11-23 温特图尔汽柴油公司 用于操作大型柴油发动机的方法和大型柴油发动机

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