本發(fā)明涉及一種船用柴油機(jī)的控制方法，特別涉及一種船用二沖程低速柴油機(jī)(以下簡(jiǎn)稱主機(jī))多模式燃油優(yōu)化的應(yīng)用方法，屬于柴油機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

受世界經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的影響，國際航運(yùn)市場(chǎng)低迷，航運(yùn)企業(yè)面臨著巨大的運(yùn)營(yíng)成本壓力，為了降低運(yùn)行成本，采取船舶降速航行以使主機(jī)的燃油消耗減少就成了一個(gè)可行并且效果顯著的措施。

對(duì)于選定功率點(diǎn)的低速柴油機(jī)，在不同的負(fù)荷優(yōu)化模式下，主機(jī)燃油優(yōu)化的側(cè)重點(diǎn)有所不同：在高負(fù)荷優(yōu)化模式下，燃油優(yōu)化的功率范圍是85％到100％SMCR負(fù)荷；在部分負(fù)荷優(yōu)化模式下，燃油優(yōu)化的功率范圍是50％到85％SMCR負(fù)荷；在低負(fù)荷優(yōu)化模式下，燃油優(yōu)化的功率范圍是25％到70％SMCR負(fù)荷。因此在船舶實(shí)際航行的過程中，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇不同的優(yōu)化運(yùn)行模式。例如船舶在低速航行或載重不多的情況下，可以選擇低負(fù)荷運(yùn)行模式；而在全速航行或載重較大的情況下，船舶則可以選擇高負(fù)荷優(yōu)化運(yùn)行模式。

另外，當(dāng)主機(jī)切換到低負(fù)荷優(yōu)化模式時(shí)，即在低負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)，主機(jī)的廢氣排放量也會(huì)相應(yīng)地減少。在功率降低的同時(shí)，燃油的消耗量和船舶航行速度都會(huì)有所下降，而油耗的減少則意味著溫室氣體(CO₂)排放的減少。一般來說，廢氣(即NOx和SOx)排放量隨著每海里燃油消耗和CO₂排放的下降而按比例下降；此外，負(fù)荷降低同時(shí)也意味著消耗更少的氣缸滑油。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種船用二沖程低速柴油機(jī)多模式燃油優(yōu)化的應(yīng)用方法，對(duì)船舶運(yùn)行模式進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，使船用低速柴油機(jī)可以在多種運(yùn)行模式之間進(jìn)行切換，在滿足IMO排放等級(jí)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)在多種不同負(fù)荷下燃油消耗率的優(yōu)化，達(dá)到節(jié)約燃油和減少廢氣排放的效果。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種船用二沖程低速柴油機(jī)多模式燃油優(yōu)化的應(yīng)用方法，其特征在于：首先選配能夠同時(shí)兼顧多種燃油優(yōu)化模式的增壓器，使主機(jī)在硬件上滿足多模式的需求，然后在主機(jī)控制系統(tǒng)中設(shè)置和標(biāo)定能夠?qū)?yīng)不同燃油優(yōu)化模式的多套主機(jī)性能控制參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)的多種模式切換，優(yōu)化主機(jī)在不同負(fù)荷下的燃油消耗率，并且滿足IMO排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

進(jìn)一步地，所述的燃油優(yōu)化模式包括低負(fù)荷優(yōu)化模式、部分負(fù)荷優(yōu)化模式和高負(fù)荷優(yōu)化模式。

進(jìn)一步地，所述的選配能夠同時(shí)兼顧多種燃油優(yōu)化模式的增壓器是指，通過分別計(jì)算各種燃油優(yōu)化模式下的主機(jī)性能，找到能夠同時(shí)滿足多種燃油優(yōu)化模式的增壓器，并配置能夠滿足各種燃油優(yōu)化模式的噴嘴環(huán)和擴(kuò)壓器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種降低燃油消耗率、提高主機(jī)在不同負(fù)荷下運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的可行方案，在同一船用二沖程低速柴油機(jī)上使用多種不同負(fù)荷燃油優(yōu)化模式的控制方法，在相同的主機(jī)硬件配置下，對(duì)應(yīng)多種不同負(fù)荷的燃油優(yōu)化策略，分別使用多套不同的性能控制參數(shù)，從而在滿足IMO排放等級(jí)要求的前提下，實(shí)現(xiàn)了多種不同負(fù)荷下的燃油消耗率的優(yōu)化，滿足了船舶在不同情況下航行的節(jié)能需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例選用增壓器的壓氣機(jī)特性圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例選用增壓器的透平流量曲線圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例在不同模式下主機(jī)的實(shí)際燃油消耗率的曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明首先通過分別計(jì)算各種燃油優(yōu)化模式下的主機(jī)性能，找到能夠同時(shí)滿足多種燃油優(yōu)化模式的增壓器，并配置能夠滿足各種燃油優(yōu)化模式的噴嘴環(huán)和擴(kuò)壓器，使主機(jī)在硬件上滿足多模式的需求，然后在主機(jī)控制系統(tǒng)中設(shè)置和標(biāo)定能夠?qū)?yīng)不同燃油優(yōu)化模式的多套主機(jī)性能控制參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)的多種模式切換，優(yōu)化主機(jī)在不同負(fù)荷下的燃油消耗率，并且滿足IMO排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。所述的燃油優(yōu)化模式包括低負(fù)荷優(yōu)化模式、部分負(fù)荷優(yōu)化模式和高負(fù)荷優(yōu)化模式。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的船用二沖程低速柴油機(jī)多模式燃油優(yōu)化的應(yīng)用方法作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述，但不應(yīng)以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例

以下以一種雙模式優(yōu)化的二沖程低速柴油機(jī)為例，機(jī)型為MAN6S60ME-C8.2，在原來常規(guī)配置的基礎(chǔ)上，選配能夠同時(shí)兼顧高負(fù)荷和低負(fù)荷兩種優(yōu)化模式的增壓器，并通過主機(jī)性能參數(shù)的調(diào)整來實(shí)現(xiàn)主機(jī)運(yùn)行模式的切換。

考慮到要實(shí)現(xiàn)兩種不同的運(yùn)行模式，所以需要選擇合適的增壓器配置保證兩種模式之間的切換。首先通過分別計(jì)算高負(fù)荷和低負(fù)荷優(yōu)化模式下的主機(jī)性能，找到能夠同時(shí)滿足兩種模式的增壓器型號(hào)。本雙模式主機(jī)通過性能計(jì)算，選用的是MAN公司的TCA66-2型高效增壓器，并選配能滿足兩種運(yùn)行模式的噴嘴環(huán)和擴(kuò)壓器。

對(duì)于增壓器來說，噴嘴環(huán)影響掃氣壓力和體積流量，從而改變壓氣機(jī)工作線的位置；擴(kuò)壓器影響壓氣機(jī)喘振特性和效率特性，使得壓氣機(jī)圖譜在流量和壓比坐標(biāo)系中發(fā)生偏移。因此在實(shí)際配機(jī)過程中，依據(jù)臺(tái)架試驗(yàn)的數(shù)據(jù)，試驗(yàn)不同增壓器的噴嘴環(huán)以及擴(kuò)壓器下的主機(jī)性能，直到能夠滿足主機(jī)性能和排放的要求為止，并將此時(shí)的噴嘴環(huán)和擴(kuò)壓器作為雙模式主機(jī)增壓器的配置。

選用的MAN公司的TCA66-2型增壓器的特性如圖1和圖2所示，其中可以看出，該增壓器在保證壓比的同時(shí)，留有足夠的喘振裕度。

另外，對(duì)于不同的運(yùn)行模式，主機(jī)的性能參數(shù)不同，這就需要對(duì)主機(jī)控制系統(tǒng)性能參數(shù)進(jìn)行調(diào)整和匹配。在主機(jī)動(dòng)車磨合的過程中，分別對(duì)應(yīng)低負(fù)荷優(yōu)化模式和高負(fù)荷優(yōu)化模式對(duì)主機(jī)控制系統(tǒng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和標(biāo)定，這樣針對(duì)低負(fù)荷和高負(fù)荷優(yōu)化模式，主機(jī)控制系統(tǒng)就能夠提供兩套主機(jī)性能參數(shù)。在設(shè)置結(jié)束后，將兩種模式的數(shù)據(jù)分別保存下來，這樣當(dāng)需要切換另一種模式時(shí)，無需對(duì)主機(jī)的硬件配置進(jìn)行更改，而只需要切換到該控制模式對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)就行了。

對(duì)于雙模式主機(jī)，高負(fù)荷和低負(fù)荷優(yōu)化的主機(jī)性能都需要通過臺(tái)架試驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證，而主要的評(píng)判依據(jù)就是主機(jī)在不同負(fù)荷下的燃油消耗率以及主機(jī)的排放及性能。

本實(shí)施例臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，主機(jī)跑合的負(fù)荷點(diǎn)分別是25％、50％、75％、90％、100％以及110％，主機(jī)的系統(tǒng)參數(shù)也是根據(jù)這幾個(gè)負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行設(shè)置和標(biāo)定的。實(shí)際臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)，先根據(jù)主機(jī)磨合情況設(shè)置并標(biāo)定高負(fù)荷優(yōu)化模式下的主機(jī)性能參數(shù)；完成以后，再設(shè)置并標(biāo)定低負(fù)荷優(yōu)化模式下的主機(jī)性能參數(shù)。這樣在主機(jī)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，將對(duì)應(yīng)不同模式的主機(jī)性能參數(shù)上傳至主機(jī)控制系統(tǒng)，就能實(shí)現(xiàn)主機(jī)運(yùn)行模式的切換。圖3是雙模式主機(jī)在實(shí)際臺(tái)架試驗(yàn)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從中可以明顯看出雙模式主機(jī)在不同負(fù)荷下的燃油消耗率優(yōu)化效果。

另外，還驗(yàn)證了雙模式主機(jī)在高負(fù)荷優(yōu)化模式和低負(fù)荷優(yōu)化模式下的排放值，下列表1和表2是在試驗(yàn)時(shí)各負(fù)荷的主機(jī)出口廢氣中的NOx排放量，并依據(jù)IMO排放指標(biāo)公式計(jì)算出加權(quán)值:

NOx＝5％NOx(25％load)+11％NOx(50％load)+55％NOx(75％load)+29％NOx(100％load)。

表1雙模式主機(jī)在高負(fù)荷優(yōu)化模式下的NOx排放值

表2雙模式主機(jī)在低負(fù)荷優(yōu)化模式下的NOx排放值

在不同的運(yùn)行模式下，雖然NOx的排放量會(huì)有所不同,但最后的NOx排放量均低于14.4g/kwh(IMO Tier II排放標(biāo)準(zhǔn)值)。這也意味著無論該雙模式主機(jī)切換到哪種運(yùn)行模式，都能滿足IMO Tier II的排放標(biāo)準(zhǔn)。

以上為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對(duì)其所作出的任何顯而易見的等同或等效改動(dòng)，都應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。