一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及燃烧稳定性控制技术领域，公开一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统及方法，该控制系统包括主扫气单元、辅扫气单元、主排气单元、辅排气单元、采集单元和控制单元。该控制方法包括采集单元检测燃烧缸内可燃混合气的燃烧状态参数，控制单元根据检测到的燃烧状态参数，判断燃烧缸内过量空气系数是否需要增大或减小，若判断过量空气系数需要增大，控制单元控制启动辅扫气单元，若判断过量空气系数需要减小，控制单元控制启动辅排气单元。本发明专利技术通过实时调整缸内过量空气系数，改善了双燃料机气体模式下的燃烧稳定性，提升了双燃料机的工作性能，节省了船舶的整体燃料消耗量，降低了运行成本。

A Control System and Method for Combustion Stability of Combustion Cylinder

The invention relates to the technical field of combustion stability control, and discloses a combustion stability control system and method for a combustion cylinder, which comprises a main scavenging unit, an auxiliary scavenging unit, a main exhaust unit, an auxiliary exhaust unit, a collection unit and a control unit. The control method includes acquisition unit detecting combustion state parameters of combustible mixture in combustion cylinder, control unit judging whether excess air coefficient in combustion cylinder needs to be increased or decreased according to the detected combustion state parameters. If excess air coefficient needs to be increased, control unit controls start auxiliary scavenging unit. If excess air coefficient needs to be reduced, control unit controls. Start auxiliary exhaust unit. By adjusting the excess air coefficient in the cylinder in real time, the combustion stability under the gas mode of the dual-fuel engine is improved, the working performance of the dual-fuel engine is improved, the overall fuel consumption of the ship is saved, and the operation cost is reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统及方法
本专利技术涉及燃烧稳定性控制
，尤其涉及一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统及方法。
技术介绍
双燃料机凭借着良好的燃料适应性、经济性以及气体模式下燃烧清洁性等特点正在逐步取代传统柴油机。缸内混合气的过量空气系数是控制气体预混燃烧过程的关键参数之一，过量空气系数越小，则燃烧速率越快，容易产生自燃和爆震等不正常燃烧现象，缸内过量空气系数越大，则容易导致失火和循环热效率降低。因此，双燃料发动机气体模式下需要运行在合适的过量空气系数范围内。当前技术方案是，采用轴流式涡轮增压器，配合排气阀正时和废气旁通阀调节缸内过量空气系数。然而，缸内的可燃混合气燃烧仍然不可控，部分燃气在引燃油喷射之前即发生自燃。同时，缸内燃气燃烧速率受环境温度影响较大，当环境温度较高时，涡轮增压器效率降低，缸内过量空气系数降低，缸内燃烧速率加速，最大爆压和压升率对主机的正常运行造成挑战。中低负荷下，采用废气旁通方式降低了发动机的循环热效率，增大了燃气消耗量。综上，现有的技术方案下，双燃料机额定负荷下燃烧稳定性难以满足燃气预混燃烧稳定性要求，中低负荷下采用废气旁通方式增大了发动机能耗，增加持续运行成本支出。
技术实现思路
基于以上问题，本专利技术的目的在于提供一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统及方法，改善双燃料机气体模式下的燃烧稳定性。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统，包括：主扫气单元，所述主扫气单元的进口端连通外界，出口端连接有扫气集管；辅扫气单元，所述辅扫气单元的进口端连接所述主扫气单元，出口端连接所述扫气集管；主排气单元，所述主排气单元的进口端连接有排气集管，出口端连通外界；辅排气单元，所述辅排气单元的进口端与所述排气集管连接；采集单元，所述采集单元能够测得燃烧缸内可燃混合气的燃烧状态参数；控制单元，分别与所述主扫气单元、所述辅扫气单元、所述主排气单元、所述辅排气单元和所述采集单元电连接，所述控制单元能够根据所述可燃混合气的燃烧状态参数控制所述辅扫气单元和所述辅排气单元。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统的优选方案，所述辅排气单元包括废气动力涡轮和辅排气阀，所述废气动力涡轮的进口端通过所述辅排气阀与所述排气集管连接，出口端连通外界。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统的优选方案，还包括回收发电单元，所述回收发电单元包括发电机组，所述发电机组由所述废气动力涡轮驱动发电，所发电能供所述辅扫气单元使用。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统的优选方案，所述主扫气单元包括涡轮增压器、主空冷器和主扫气阀，所述涡轮增压器包括同轴连接的涡轮和压气机，所述涡轮进口端与所述主排气单元的出口端连接，废气经由所述涡轮出口端排出，所述压气机的进口端连通外界，所述压气机的出口端连接所述主空冷器的进口端，所述主空冷器的出口端通过所述主扫气阀与所述扫气集管连接，所述辅扫气单元的进口端与所述主空冷器连接。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统的优选方案，所述辅扫气单元包括鼓风机和辅扫气阀，所述鼓风机的进口端通过所述辅扫气阀与所述主扫气单元连接，所述鼓风机的出口端与所述扫气集管连接。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统的优选方案，所述鼓风机的出口端通过辅空冷器与所述扫气集管连接，所述鼓风机连接有驱动电机。一种燃烧缸的燃烧稳定性控制方法，应用于本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统控制燃烧，该方法包括以下步骤：所述采集单元检测燃烧缸内可燃混合气的燃烧状态参数；所述控制单元根据检测到的燃烧状态参数，判断燃烧缸内过量空气系数是否需要增大或减小；若判断所述过量空气系数需要增大，所述控制单元控制启动所述辅扫气单元；若判断所述过量空气系数需要减小，所述控制单元控制启动所述辅排气单元。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制方法的优选方案，所述控制单元存储了所述燃烧状态参数的预设范围；若检测到的燃烧状态参数小于所述预设范围的最小值，则判断所述过量空气系数需要减小；若检测到的燃烧状态参数大于所述预设范围的最大值，则判断所述过量空气系数需要增大。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制方法的优选方案，在启动所述辅扫气单元或所述辅排气单元之前，还包括检查燃气量和引燃油定时是否正常的步骤；若检查正常，才启动述辅扫气单元或辅排气单元；若检查不正常，则先检查燃气阀压力和脉宽，并调整燃气阀参数和引燃油定时直到正常。作为本专利技术的燃烧缸的燃烧稳定性控制方法的优选方案，所述燃烧状态参数为爆压。本专利技术的有益效果为：本专利技术提出的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统通过采集单元检测燃烧缸内可燃混合气的燃烧状态参数，根据此燃烧状态参数通过控制单元控制辅扫气单元和辅排气单元的工作状态，能够实时调整缸内过量空气系数，改善了双燃料机气体模式下的燃烧稳定性，提升了双燃料机的工作性能。通过辅排气单元、回收发电单元和辅扫气单元完成废气的回收再利用，节省了船舶整体燃料消耗量，降低了运行成本。本专利技术提出的燃烧缸的燃烧稳定性控制方法通过采集单元检测燃烧缸内可燃混合气的燃烧状态参数；控制单元根据检测到的燃烧状态参数，判断燃烧缸内过量空气系数是否需要增大或减小，相应地控制启动辅扫气单元或辅排气单元，能够实时调整缸内过量空气系数，改善了双燃料机气体模式下的燃烧稳定性，提升了双燃料机的工作性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本专利技术实施例的内容和这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术具体实施方式提供的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统的示意图；图2是本专利技术具体实施方式提供的燃烧缸的燃烧稳定性控制方法的流程示意图。图中：11-涡轮增压器；12-主空冷器；13-主扫气阀；21-鼓风机；22-辅扫气阀；23-辅空冷器；24-驱动电机；41-废气动力涡轮；42-辅排气阀；7-扫气集管；8-排气集管；91-发电机组；92-电站。具体实施方式为使本专利技术解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本实施方式提供一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统，该控制系统包括主扫气单元、辅扫气单元、主排气单元、辅排气单元、回收发电单元、采集单元和控制单元。其中，主扫气单元的进口端连通外界，出口端连接有扫气集管7。一般情况下，燃烧缸内的空气主要通过与燃烧缸相连的扫气集管7经由主扫气单元进入。主排气单元的进口端连接有排气集管8，出口端连通外界。一般情况下，燃烧缸内的废气主要通过与燃烧缸相连的排气集管8经由主排气单元排出。具体的，主扫气单元包括涡轮增压器11、主空冷器12和主扫气阀13。涡轮增压器11包括同轴连接的涡轮和压气机，涡轮进口端与主排气单元的出口端连接，废气经由涡轮出口端排出，压气机的进口端连通外界，压气机的出口端连接主空冷器12的进口端，主空冷器12的出口端通过主扫气阀13与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统，其特征在于，包括：主扫气单元，所述主扫气单元的进口端连通外界，出口端连接有扫气集管(7)；辅扫气单元，所述辅扫气单元的进口端连接所述主扫气单元，出口端连接所述扫气集管(7)；主排气单元，所述主排气单元的进口端连接有排气集管(8)，出口端连通外界；辅排气单元，所述辅排气单元的进口端与所述排气集管(8)连接；采集单元，所述采集单元能够测得燃烧缸内可燃混合气的燃烧状态参数；控制单元，分别与所述主扫气单元、所述辅扫气单元、所述主排气单元、所述辅排气单元和所述采集单元电连接，所述控制单元能够根据所述可燃混合气的燃烧状态参数控制所述辅扫气单元和所述辅排气单元。

【技术特征摘要】
1.一种燃烧缸的燃烧稳定性控制系统，其特征在于，包括：主扫气单元，所述主扫气单元的进口端连通外界，出口端连接有扫气集管(7)；辅扫气单元，所述辅扫气单元的进口端连接所述主扫气单元，出口端连接所述扫气集管(7)；主排气单元，所述主排气单元的进口端连接有排气集管(8)，出口端连通外界；辅排气单元，所述辅排气单元的进口端与所述排气集管(8)连接；采集单元，所述采集单元能够测得燃烧缸内可燃混合气的燃烧状态参数；控制单元，分别与所述主扫气单元、所述辅扫气单元、所述主排气单元、所述辅排气单元和所述采集单元电连接，所述控制单元能够根据所述可燃混合气的燃烧状态参数控制所述辅扫气单元和所述辅排气单元。2.根据权利要求1所述的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统，其特征在于，所述辅排气单元包括废气动力涡轮(41)和辅排气阀(42)，所述废气动力涡轮(41)的进口端通过所述辅排气阀(42)与所述排气集管(8)连接，出口端连通外界。3.根据权利要求2所述的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统，其特征在于，还包括回收发电单元，所述回收发电单元包括发电机组(91)，所述发电机组(91)由所述废气动力涡轮(41)驱动发电，所发电能供所述辅扫气单元使用。4.根据权利要求1所述的燃烧缸的燃烧稳定性控制系统，其特征在于，所述主扫气单元包括涡轮增压器(11)、主空冷器(12)和主扫气阀(13)，所述涡轮增压器(11)包括同轴连接的涡轮和压气机，所述涡轮进口端与所述主排气单元的出口端连接，废气经由所述涡轮出口端排出，所述压气机的进口端连通外界，所述压气机的出口端连接所述主空冷器(12)的进口端，所述主空冷器(12)的出口端通过所述主扫气阀(13)与所述扫气集管(7)连接，所述辅扫气单元的进口端与所述主空冷器...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹尔明，桂勇，钱跃华，朱骏，董晶瑾，李磊，
申请(专利权)人：中船动力研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31