一种柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法
本发明提供一种柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法、装置、电子设备以及存储介质。其中，该方法包括：柴油和氨燃料双燃料发动机从停机状态到起动过程中，以及负荷百分比小于20％的工况下，按照所述纯柴油模式运行；柴油和氨燃料双燃料发动机在荷百分比在20％‑100％之间的工况下运行时，由所述纯柴油模式基于第一预设切换方法切换至所述双燃料模式；柴油和氨燃料双燃料发动机所述双燃料模式下运行时，基于第二预设切换方法自动切换至所述纯柴油模式；柴油和氨燃料双燃料发动机所述双燃料模式下运行时，基于第三预设切换方法手动切换至所述纯柴油模式。本公开有助于提高发动机运行尤其是工况变化和燃烧模式调整过程中的稳定性，提高发动机可靠性。
发明专利
CN202311564464.0
2023-11-21
CN117605581A
2024-02-27
F02D19/08(2006.01)
中国船舶集团有限公司第七一一研究所%中国船舶集团有限公司
叶映;朱旺旺;吴孝雄;李德文;饶建梁;王君惠
201108 上海市闵行区华宁路3111号;
中国船舶专利中心
董素沫
上海;31
1.一种柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法，其特征在于，所述方法包括： 柴油和氨燃料双燃料发动机从停机状态到起动过程中，以及负荷百分比小于20％的工况下，按照所述纯柴油模式运行，不供给氨燃料；柴油喷射压力、正时按照所述纯柴油模式Map目标值进行设定，柴油喷射脉宽由转速PID闭环控制； 柴油和氨燃料双燃料发动机在荷百分比大于等于20％并小于等于100％的工况下运行时，由所述纯柴油模式基于第一预设切换方法切换至所述双燃料模式； 柴油和氨燃料双燃料发动机所述双燃料模式下运行时，基于第二预设切换方法自动切换至所述纯柴油模式； 柴油和氨燃料双燃料发动机所述双燃料模式下运行时，基于第三预设切换方法手动切换至所述纯柴油模式。 2.如权利要求1所述的柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法，其特征在于，所述方法中所述第一预设切换方法还包括： 步骤S100：接收用用户发出的由所述纯柴油模式切换至所述双燃料模式的切换指令； 步骤S101：判断发动机负荷百分比是否处于20％-100％之间，若否则进行步骤S102，若是则进行步骤S103； 步骤S102：燃烧模式输出“纯柴油模式”，输出切换失败提示/报警信号； 步骤S103：燃烧模式输出“柴油转氨模式”，表示发动机运行状态为柴油转双燃料的过渡阶段，并进行步骤S104； 步骤S104：在“柴油转氨模式”下，通过调节柴油喷射脉宽对发动机转速进行闭环控制，喷射脉宽增加负值前馈增量，所述增量由氨燃料喷射脉宽及其斜率和两种燃料的热值比例确定；柴油喷射压力、正时按预设斜率调整为双燃料模式下的柴油喷射Map中的目标值；氨燃料喷射压力、脉宽按照预设斜率增加到相应Map中的目标值，喷射正时按Map目标值；目标氨燃料喷射脉宽达到相应Map中的目标值后进行步骤S105； 步骤S105：对实际氨燃料喷射量进行持续10s的判定，判定实际氨燃料喷射量和目标氨燃料喷射量的比值误差是否总是小于等于±2％：若判定成功进行步骤S106，否则进行步骤S107； 步骤S106：模式切换成功，燃烧模式输出“双燃料模式”； 步骤S107：燃烧模式输出“氨转柴油模式”，并进行步骤S108； 步骤S108：保持转速闭环控制调整柴油喷射脉宽，喷射脉宽增加正值前馈增量，该增量由氨燃料喷射脉宽及其斜率两种燃料的热值比例确定；柴油喷射压力、正时按照预设斜率调整到纯柴油模式下Map中相应目标值；氨燃料喷射压力、脉宽按照预设斜率减少，喷射正时按Map； 步骤S109：对2s内柴油喷射量和纯柴油模式下的目标值之间的误差是否小于等于2％进行判定，判定不成功返回步骤S107，判定成功进行步骤S110； 步骤S110：控制氨燃料喷射阀关闭，返回步骤S102。 3.如权利要求2所述的柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法，其特征在于，所述方法还包括： 所述预设斜率与发动机运行的负荷百分比正相关，根据发动机实际运行状态进行标定生成。 4.如权利要求2所述的柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法，其特征在于，所述方法还包括： 所述实际氨燃料喷射量根据燃料喷射器参数和实际喷射压力、喷射脉宽计算得到，或是根据实际参数查询预设的氨燃料喷射器特性Map得到； 所述目标氨燃料喷射量通过转速-负荷百分比Map中的喷射压力、喷射脉宽和燃料喷射器参数计算得到，或是根据相关理论参数查询预设的氨燃料喷射器特性Map得到。 5.如权利要求1所述的柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法，其特征在于，所述方法中所述第二预设切换方法还包括： 步骤S201：在“双燃料模式”下，对发动机负荷百分比是否落在合理范围内进行判定，若果发动机负荷百分比落在预设范围内，则进行步骤S202，若发动机负荷百分比未落在预设范围内，则进行步骤S203； 步骤S202：保持双燃料模式不进行切换，燃烧模式输出“双燃料模式”； 步骤S203：判定负荷百分比是否小于预设范围下限，若是则跳至步骤S205，否则进行步骤S204； 步骤S204：判定是否持续1s内负荷大于预设范围上限，若否则返回步骤S202；若是则进行步骤205； 步骤S205：燃烧模式切换并输出为“氨转柴油模式”，并进行步骤S206； 步骤S206：调整柴油喷射脉宽对转速进行闭环控制，喷射脉宽增加正值前馈增量，所述增量由氨燃料喷射脉宽及其斜率两种燃料的热值比例确定；柴油喷射压力、正时按照预设斜率调整到纯柴油模式下Map中相应目标值；在“氨转柴油模式”下，氨燃料喷射压力、脉宽按照预设斜率减少。 步骤S207：2s内所述柴油喷射量和所述纯柴油模式下的目标值之间的误差是否小于等于2％进行判定，若否则返回步骤S206，若是则进行步骤S208； 步骤S208：控制氨燃料喷射阀关闭，燃烧模式输出“纯柴油模式”。 6.如权利要求5所述的柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法，其特征在于，所述方法还包括： 所述预设范围为15％≤负荷百分比≤103％。 7.如权利要求1所述的柴油和氨双燃料发动机的模式控制方法，其特征在于，所述方法中所述第三预设切换方法还包括： 步骤S301：在“双燃料模式下”人工操作发出切换指令，燃烧模式输出“氨转柴油模式”； 步骤S302：调整柴油喷射脉宽对转速进行闭环控制，喷射脉宽增加正值前馈增量，所述增量由氨燃料喷射脉宽及其斜率两种燃料的热值比例确定；柴油喷射压力、正时按照预设斜率调整到纯柴油模式下Map中相应目标值；氨燃料喷射压力、脉宽按照预设斜率减少； 步骤S303：2s内所述柴油喷射量和所述纯柴油模式下的目标值之间的误差是否小于等于2％，判若不是则返回步骤S302；若是则进行步骤S304； 步骤S304：控制氨燃料喷射阀关闭，燃烧模式输出“纯柴油模式”。 8.一种柴油和氨双燃料发动机的模式控制装置，其特征在于，所述装置包括： 纯柴油运行模块，用于柴油和氨燃料双燃料发动机从停机状态到起动过程中，以及负荷百分比小于20％的工况下，按照所述纯柴油模式运行，不供给氨燃料；柴油喷射压力、正时按照所述纯柴油模式Map目标值进行设定，柴油喷射脉宽由转速PID闭环控制； 第一切换模块，用于柴油和氨燃料双燃料发动机在荷百分比大于等于20％并小于等于100％的工况下运行时，由所述纯柴油模式基于第一预设切换方法切换至所述双燃料模式； 第二切换模块，用于柴油和氨燃料双燃料发动机所述双燃料模式下运行时，基于第二预设切换方法自动切换至所述纯柴油模式； 第三切换模块，用于柴油和氨燃料双燃料发动机所述双燃料模式下运行时，基于第三预设切换方法手动切换至所述纯柴油模式。 9.一种电子设备，其特征在于，包括 处理器；以及 存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现根据权利要求1至7中任一项所述的方法。 10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现根据权利要求1至7中任一项所述方法。