基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法与流程

专利检索2025-06-22  17


本发明涉及船舶主机的运行,具体涉及一种基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,属于船用柴油机。


背景技术:

1、为了满足船舶市场的需要,一些低速柴油机在低负荷处对燃油消耗进行了特别优化,这样在低负荷燃油消耗下降的同时,柴油机氮氧化物排放将适当的有所增加;为了满足相应的排放规范,在部分负荷以及高负荷上采取一定的措施,降低这些负荷下的氮氧化物排放,也即,在部分负荷以及高负荷上采用相继喷射技术,以确保柴油机排放满足规范要求。

2、低速柴油机的相继喷射技术一般为,选择柴油机气缸上其中一个燃油喷射阀,相对该气缸上其它燃油喷射阀提前一定时间开始喷油,而喷油结束时间与其它燃油喷射阀一致。这样,在燃油喷射总量一致的情况下,燃烧时间加长,燃烧剧烈程度以及燃烧峰值温度将相对降低,从而柴油机的氮氧化物排放将相应有所下降,不过此时的燃油消耗量将相对有所增加。

3、采用相继喷射技术的低速柴油机在车间台架试验中,将会综合柴油机的整体排放情况,对柴油机部分和高负荷下采用相继喷射的燃油喷射阀的提前喷射时间进行试验并确定。然而,在船舶实际运行之中,柴油机的实际负荷工况、环境状况难免会与台架试验时存在着一定差异,如果还是采用台架试验确定的提前喷射参数,可能会导致柴油机性能状况变差,柴油机油耗增加,废气排气温度增加,同时也将加剧燃烧室零部件的损耗。此外,在船舶运行周期内,由于柴油机零部件的损耗,也将造成柴油机性能状况变差,这种情况下如果还是采用台架试验确定的参数,将导致柴油机性能状况进一步变差。当然,也有可能会导致柴油机排放增加情况发生,当柴油机排放增加超过一定限度时,就需要去加以限制,以满足排放法规的要求,尽管这种情况发生的概率相对较少。

4、如何在柴油机负荷工况及环境状况变化时,以及柴油机零部件有一定损耗的情况下,在部分负荷以及高负荷工况下运行时,确保采用相继喷射技术的柴油机始终处于一个较佳的性能状态,这是我们需要解决的一个问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于,提供一种基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,解决船舶在运行中,由于负荷工况及环境因素的变化,以及柴油机零部件存在一定损耗的情况,所导致的柴油机性能状况恶化或者排放超标的问题。

2、基于上述目的,本发明的技术方案具体如下:

3、一种基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,该低速柴油机内置有控制程序且气缸上设置有相继喷射阀,其特征在于:所述低速柴油机在某负荷工况下运行时,根据实测的实际扫气压力值ps act与该负荷工况的标准扫气压力参考值psref(n)的差异以及实测的实际爆发压力值pmax act与该负荷工况的标准爆发压力参考值pmax ref(n)的差异,对所述相继喷射阀的实际相对提前喷射时间tact进行动态调节,从而实现所述低速柴油机的部分负荷以及高负荷处相继喷射的动态调节与性能优化,确保该低速柴油机的性能状况始终处于良好的状态;

4、所述标准扫气压力参考值ps ref(n)和标准爆发压力参考值pmax ref(n)的获得方法为:

5、在柴油机台架试验时,使所述低速柴油机以与所述某负荷工况相同的负荷工况运行,同时将该低速柴油机的性能状况调整至最优状态,从而将所述低速柴油机在该最优状态下的部分负荷与高负荷时的扫气压力作为该某负荷工况的标准扫气压力参考值ps ref(n),将所述低速柴油机在该最优状态下的爆发压力作为该负荷工况的标准爆发压力参考值pmax ref(n),将所述低速柴油机在该最优状态下的相继喷射阀的相对提前喷射时间作为该负荷工况的标准相对提前喷射设定参考时间tref(n);之后将所述标准扫气压力参考值ps ref(n)、标准爆发压力参考值pmax ref(n)和标准相对提前喷射设定参考时间tref(n)标定在所述低速柴油机的控制程序中。

6、进一步地,所述的低速柴油机的负荷工况包括但不仅仅局限于该低速柴油机的主机转速和扭矩。

7、进一步地,所述的实际扫气压力值ps act通过安装在所述低速柴油机的扫气箱上的扫气压力传感器获得,所述实际爆发压力值pmax act通过安装在气缸上的在线爆压传感器获得。

8、进一步地,所述的动态调节和优化方法包括如下具体内容:

9、1)当ps act<ps ref(n)、pmax act<pmax ref(n)且(pmax ref(n)-pmax act)≥2bar时,将tact相对tref(n)调节减少,直到(ps act-ps ref(n))≥0或者tact缩减至0为止;

10、2)当ps act<ps ref(n)、pmax act<pmax ref(n)且(pmax ref(n)-pmax act)<2bar时,无须对tact相对tref(n)进行调整;

11、3)当ps act<ps ref(n)且pmax act>pmax ref(n)时,触发所述控制程序报警,提醒检查所述扫气压力传感器、在线爆压传感器以及柴油机扭矩和转速信号是否正常;

12、4)当ps act>ps ref(n)、pmax act>pmax ref(n)且(pmax act-pmax ref(n))≥3bar时,将tact相对tref(n)调节增加,直到(pmax act-pmax ref(n))<3bar或者(tact–tref(n))/tref(n)>30%为止;

13、5)当ps act>ps ref(n)、pmax act>pmax ref(n)且0<(pmax act-pmax ref(n))<3bar时,tact无需调节,仍旧采用tref(n);

14、6)当ps act>ps ref(n)且pmax act<pmax ref(n)时,触发所述控制程序报警,提醒检查所述扫气压力传感器、在线爆压传感器以及柴油机扭矩和转速信号是否正常;

15、以上项1)至项6)中,

16、ps ref(n)为标准扫气压力参考值,

17、pmax ref(n)为标准爆发压力参考值,

18、tref(n)为标准相对提前喷射设定参考时间,

19、ps act为实际扫气压力值,

20、pmax act为实际爆发压力值,

21、tact为实际相对提前喷射时间。

22、进一步地,所述的项1)中,所述相继喷射阀的实际相对提前喷射时间tact相对所述标准相对提前喷射设定参考时间tref(n)的减少梯度设定为该标准相对提前喷射设定参考时间tref(n)的10%幅度。

23、进一步地,所述的项4)中,所述(tact–tref(n))/tref(n)>30%的限定条件根据实际情况作相应的调整。

24、与现有技术相比,本发明能够在柴油机运行在部分负荷以及高负荷状况时,根据柴油机不同的运行环境、不同的运行状况,以及柴油机本身状况发生变化时,对柴油机相继喷射阀的实际相对提前喷射时间进行动态调节,从而确保柴油机的部分负荷以及高负荷处性能始终处于一个较佳的状态。


技术特征:

1.一种基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,该低速柴油机内置有控制程序且气缸上设置有相继喷射阀,其特征在于:所述低速柴油机在某负荷工况下运行时,根据实测的实际扫气压力值ps act与该负荷工况的标准扫气压力参考值psref(n)的差异以及实测的实际爆发压力值pmax act与该负荷工况的标准爆发压力参考值pmax ref(n)的差异,对所述相继喷射阀的实际相对提前喷射时间tact进行动态调节,从而实现所述低速柴油机的部分负荷以及高负荷处相继喷射的动态调节与性能优化,确保该低速柴油机的性能状况始终处于良好的状态;

2.根据权利要求1所述的基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,其特征在于:所述的低速柴油机的负荷工况包括但不仅仅局限于该低速柴油机的主机转速和扭矩。

3.根据权利要求1所述的基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,其特征在于:所述的实际扫气压力值ps act通过安装在所述低速柴油机的扫气箱上的扫气压力传感器获得,所述实际爆发压力值pmax act通过安装在气缸上的在线爆压传感器获得。

4.根据权利要求1所述的基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,其特征在于:所述的动态调节和优化方法包括如下具体内容:

5.根据权利要求4所述的基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,其特征在于:所述的项1)中,所述相继喷射阀的实际相对提前喷射时间tact相对所述标准相对提前喷射设定参考时间tref(n)的减少梯度设定为该标准相对提前喷射设定参考时间tref(n)的10%幅度。

6.根据权利要求4所述的基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,其特征在于:所述的项4)中,所述(tact–tref(n))/tref(n)>30%的限定条件根据实际情况作相应的调整。


技术总结
一种基于相继喷射技术的低速柴油机运行性能的动态调节和优化方法,其特征在于:所述低速柴油机在某负荷工况下运行时,根据实测的实际扫气压力值Ps act与该负荷工况的标准扫气压力参考值Ps ref(n)的差异以及实测的实际爆发压力值Pmax act与该负荷工况的标准爆发压力参考值Pmax ref(n)的差异,对相继喷射阀的实际相对提前喷射时间Tact进行动态调节,从而实现该低速柴油机的部分负荷以及高负荷处相继喷射的动态调节与性能优化,确保柴油机的性能状况始终处于良好的状态。本发明实现了根据不同的运行环境、不同的运行状况以及柴油机本身的状况变化,对相继喷射阀的实际相对提前喷射时间进行动态调节,从而确保了部分负荷以及高负荷下柴油机性能始终处于较佳状态。

技术研发人员:邓高雄,刘聪,冉华琴
受保护的技术使用者:上海中船三井造船柴油机有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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