本發(fā)明涉及一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置及其控制方法，屬于內(nèi)燃機(jī)。

背景技術(shù)：

1、船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在氨燃料模式下需要柴油引燃。一方面，過量空氣系數(shù)較高、氨燃料火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷沟冒比剂显诘拓?fù)荷燃燒狀態(tài)下容易發(fā)生失火；另一方面，受制于氨燃料噴射器和柴油引燃噴射器的最小穩(wěn)定噴射脈寬，負(fù)荷向下拓展困難，一般常規(guī)的氨燃料模式負(fù)荷運(yùn)行區(qū)間設(shè)定在25％-100％負(fù)荷。因此，亟需一種既能實(shí)現(xiàn)氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷向下拓展又能控制穩(wěn)定燃燒的裝置及方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷燃燒狀態(tài)下容易發(fā)生失火同時(shí)受制于氨燃料噴射器和柴油引燃噴射器的最小穩(wěn)定噴射脈寬，負(fù)荷向下拓展困難的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置及其控制方法，通過柴油引燃噴射脈寬和氨燃料噴射脈寬的組合控制實(shí)現(xiàn)氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷向下拓展。

3、為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

4、第一方面，本發(fā)明提供了一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置，包括氣缸蓋、燃料噴射組件及缸壓傳感器，所述氣缸蓋用于裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接，所述燃料噴射組件設(shè)置有兩組并分設(shè)在氣缸蓋上用于向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)噴射引燃燃料及主燃燃料，所述缸壓傳感器設(shè)置在氣缸蓋上且位于兩組燃料噴射組件之間用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的缸壓；

5、還包括燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，缸壓傳感器與所述燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電連接，燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電連接，兩組所述燃料噴射組件分別與發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電連接。

6、優(yōu)選的，所述燃料噴射組件包括共軌式柴油燃料噴射器及增壓式氨燃料噴射器，所述共軌式柴油燃料噴射器及增壓式氨燃料噴射器均設(shè)置在所述氣缸蓋上并分別與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電連接。

7、進(jìn)一步的，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括兩個(gè)pid控制器。

8、第二方面，本發(fā)明提供了一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，應(yīng)用上述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置，包括常規(guī)控制模式及穩(wěn)定燃燒控制模式，常規(guī)控制模式下采用同時(shí)噴射策略，兩組所述燃料噴射組件的所述共軌式柴油燃料噴射器同時(shí)噴射充當(dāng)引燃作用，兩組燃料噴射組件的所述增壓式氨燃料噴射器同時(shí)噴射充當(dāng)主燃作用；穩(wěn)定燃燒控制模式下，兩組燃料噴射組件采用順序噴射策略，第一個(gè)循環(huán)，其中一組燃料噴射組件工作；第二個(gè)循環(huán)，另外一組燃料噴射組件工作，后續(xù)依次反復(fù)運(yùn)行。

9、優(yōu)選的，所述常規(guī)控制模式下，柴油引燃噴射脈寬injd在該負(fù)荷提前標(biāo)定設(shè)置為固定值，氨燃料噴射脈寬inja根據(jù)設(shè)定的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)脈寬達(dá)到負(fù)荷要求。

10、優(yōu)選的，所述穩(wěn)定燃燒控制模式下，所述燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集所述缸壓傳感器發(fā)出的缸壓信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)率covimep，并將平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)率傳遞給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，兩個(gè)所述pid控制器根據(jù)接收到的平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)率分別控制低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。

11、進(jìn)一步的，所述pid控制器控制低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性時(shí)，設(shè)定控制目標(biāo)值為y＝covimep，取x＝injdi/injai(i＝1，2)為控制對(duì)象，其中x為柴油噴射脈寬injd與氨燃料噴射脈寬inja的比值；當(dāng)y大于設(shè)定目標(biāo)值，增大柴油噴射比例，調(diào)增x；當(dāng)y小于設(shè)定目標(biāo)值，減少柴油噴射比例，調(diào)減x。

12、進(jìn)一步的，所述pid控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷時(shí)，當(dāng)前負(fù)荷低于目標(biāo)負(fù)荷時(shí)，同比例增加injdi和injai噴射量；當(dāng)前負(fù)荷大于目標(biāo)負(fù)荷時(shí)，同比例減小injdi和injai的噴射量。

13、優(yōu)選的，所述常規(guī)控制模式及穩(wěn)定燃燒控制模式可以相互切換，且均采用等油量切換策略實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的平順過度。

14、進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定燃燒控制模式下，單支共軌式柴油燃料噴射器噴射量等于所述常規(guī)控制模式下兩支共軌式柴油燃料噴射器噴射量之和；單支增壓式氨燃料噴射器噴射量等于常規(guī)控制模式下兩支增壓式氨燃料噴射器噴射量之和。

15、本發(fā)明提供的一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置及其控制方法，存在以下優(yōu)點(diǎn)：

16、本發(fā)明中通過柴油引燃噴射脈寬和氨燃料噴射脈寬的組合控制實(shí)現(xiàn)氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷向下拓展，并可以降低氨燃料在低負(fù)荷燃燒狀態(tài)下發(fā)生失火的可能性。

技術(shù)特征：

1.一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置，其特征在于，包括氣缸蓋、燃料噴射組件及缸壓傳感器，所述氣缸蓋用于裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接，所述燃料噴射組件設(shè)置有兩組并分設(shè)在氣缸蓋上用于向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)噴射引燃燃料及主燃燃料，所述缸壓傳感器設(shè)置在氣缸蓋上且位于兩組燃料噴射組件之間用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的缸壓；

2.如權(quán)利要求1所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置，其特征在于，所述燃料噴射組件包括共軌式柴油燃料噴射器及增壓式氨燃料噴射器，所述共軌式柴油燃料噴射器及增壓式氨燃料噴射器均設(shè)置在所述氣缸蓋上并分別與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電連接。

3.如權(quán)利要求2所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括兩個(gè)pid控制器。

4.一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，其特征在于，應(yīng)用如權(quán)利要求3所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置，包括常規(guī)控制模式及穩(wěn)定燃燒控制模式，常規(guī)控制模式下采用同時(shí)噴射策略，兩組所述燃料噴射組件的所述共軌式柴油燃料噴射器同時(shí)噴射充當(dāng)引燃作用，兩組燃料噴射組件的所述增壓式氨燃料噴射器同時(shí)噴射充當(dāng)主燃作用；穩(wěn)定燃燒控制模式下，兩組燃料噴射組件采用順序噴射策略，第一個(gè)循環(huán)，其中一組燃料噴射組件工作；第二個(gè)循環(huán)，另外一組燃料噴射組件工作，后續(xù)依次反復(fù)運(yùn)行。

5.如權(quán)利要求4所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，其特征在于，所述常規(guī)控制模式下，柴油引燃噴射脈寬injd在該負(fù)荷提前標(biāo)定設(shè)置為固定值，氨燃料噴射脈寬inja根據(jù)設(shè)定的負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)脈寬達(dá)到負(fù)荷要求。

6.如權(quán)利要求4所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，其特征在于，所述穩(wěn)定燃燒控制模式下，所述燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集所述缸壓傳感器發(fā)出的缸壓信號(hào)，實(shí)時(shí)計(jì)算一段時(shí)間內(nèi)的平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)率covimep，并將平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)率傳遞給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，兩個(gè)所述pid控制器根據(jù)接收到的平均指示壓力循環(huán)變動(dòng)率分別控制低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷。

7.如權(quán)利要求6所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，其特征在于，所述pid控制器控制低負(fù)荷燃燒穩(wěn)定性時(shí)，設(shè)定控制目標(biāo)值為y＝covimep，取x＝injdi/injai(i＝1，2)為控制對(duì)象，其中x為柴油噴射脈寬injd與氨燃料噴射脈寬inja的比值；當(dāng)y大于設(shè)定目標(biāo)值，增大柴油噴射比例，調(diào)增x；當(dāng)y小于設(shè)定目標(biāo)值，減少柴油噴射比例，調(diào)減x。

8.如權(quán)利要求6所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，其特征在于，所述pid控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷時(shí)，當(dāng)前負(fù)荷低于目標(biāo)負(fù)荷時(shí)，同比例增加injdi和injai噴射量；當(dāng)前負(fù)荷大于目標(biāo)負(fù)荷時(shí)，同比例減小injdi和injai的噴射量。

9.如權(quán)利要求4所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，其特征在于，其特征在于，所述常規(guī)控制模式及穩(wěn)定燃燒控制模式可以相互切換，且均采用等油量切換策略實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的平順過度。

10.如權(quán)利要求9所述的船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制方法，其特征在于，所述穩(wěn)定燃燒控制模式下，單支共軌式柴油燃料噴射器噴射量等于所述常規(guī)控制模式下兩支共軌式柴油燃料噴射器噴射量之和；單支增壓式氨燃料噴射器噴射量等于常規(guī)控制模式下兩支增壓式氨燃料噴射器噴射量之和。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種船用氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷穩(wěn)定燃燒控制裝置，包括氣缸蓋、燃料噴射組件及缸壓傳感器，所述氣缸蓋用于裝置與發(fā)動(dòng)機(jī)的連接，所述燃料噴射組件設(shè)置有兩組并分設(shè)在氣缸蓋上用于向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)噴射引燃燃料及主燃燃料，所述缸壓傳感器設(shè)置在氣缸蓋上且位于兩組燃料噴射組件之間用于采集發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的缸壓；還包括燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，缸壓傳感器與所述燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電連接，燃燒在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電連接，兩組所述燃料噴射組件分別與發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電連接。本發(fā)明通過柴油引燃噴射脈寬和氨燃料噴射脈寬的組合控制實(shí)現(xiàn)氨燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷向下拓展，并可以降低氨燃料在低負(fù)荷燃燒狀態(tài)下發(fā)生失火的可能性。

技術(shù)研發(fā)人員：桂勇,崔磊,趙俊紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中船動(dòng)力研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14