一种船用双燃料发动机控制系统、一种船用双燃料发动机的控制方法及系统技术方案

一种船用双燃料发动机控制系统、一种船用双燃料发动机的控制方法及系统，涉及船舶发动机控制系统技术领域。解决现有双燃料发动机电控系统没有涉及双燃料ECU或燃油ECU出现故障时互为主备的问题。控制系统包括传感器组件、燃油ECU、双燃料ECU、执行器组件和反馈采集模块；传感器组件用于采集发动机的数据信息并发送给燃油ECU和双燃料ECU；燃油ECU和双燃料ECU均用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并对发送机转速进行控制，还用于驱动执行器组件；反馈采集模块用于采集执行器组件的数据信息并反馈给燃油ECU和双燃料ECU；燃油ECU与双燃料ECU数据交互。所述控制方法对船用双燃料发动机控制系统进行控制。本发明专利技术适用于船舶发动机的控制。船舶发动机的控制。船舶发动机的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种船用双燃料发动机控制系统、一种船用双燃料发动机的控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及船舶发动机控制系统


技术介绍

[0002]随着船舶柴油机排放法规的日益严格和原油价格上涨，人们开始追求更加清洁、更加经济的船舶发动机替代能源。天然气因其清洁性好、储量大、热值高的特点现已被广泛应用于船舶发动机领域。柴油/天然气双燃料发动机是在柴油机基础上增加了天然气供给系统，在一定负荷下采用双燃料模式运行，相比于传统船舶柴油机，柴油/天然气双燃料发动机拥有更好的经济性和排放特性。
[0003]双燃料发动机因为其更为复杂的结构和运行条件，对控制系统也提出了更多要求。相比较传统柴油发动机控制系统，双燃料发动机控制系统存在有以下两个方面的不同，一是需要实现不同工况下燃烧模式的自动切换；二是在双燃料燃烧模式下面对多输入变量约束优化问题。
[0004]现有双燃料发动机电控系统大多都能实现双燃料及纯柴油模式下的燃烧控制，或者双燃料模式及纯柴油模式之间的切换，但不同的燃烧模式有不同的适用范围，故不同燃烧模式的自动平稳切换应当是双燃料发动机控制系统需要具备的功能。现有的双燃料发动机电控系统一般基于原有柴油机进行设计，在原机基础上增加一套燃气喷射系统并进行控制，其双燃料模式下的转速控制方法依旧使用原有柴油机的转速控制方法，多数为使用PID控制器，但控制效果较不理想。
[0005]同时，多数的现有双燃料发动机电控系统没有涉及双燃料ECU或燃油ECU出现故障时互为主备的设计内容。
[0006]例如：现有2012年11月07日公开的专利文献：CN102767435A，公开了一种油门位置信号转换控制柴油
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替代燃料发动机的方法，该方法在原柴油机加装替代燃料电控系统，包括一个双路触点继电器和替代燃料电控单元。能够不改变原机的基本结构，只是对油门踏板位置传感器信号进行转换，实现双燃料掺烧；又能简便的切换到纯柴油模式，保持原机正常运行，但是没有涉及柴油模式和双燃料掺烧模式切换时的控制策略相关内容。
[0007]现有2013年04月03日公开的专利文献：CN103016168A，公开了一种柴油机/天然气双燃料发动机的控制方法和装置，其在保留原机发动机控制系统的基础上，增加一套柴油及燃气控制单元。该控制系统能够根据柴油发动机不同的工作状态精确控制柴油喷射量及喷油时刻，同时能够控制天然气的喷射时刻及喷射持续期，但是没有涉及双燃料ECU或燃油ECU出现故障时互为主备的设计内容。
[0008]现有2014年08月13日公开的专利文献：CN103982308A，公开了一种电控喷油的油气双燃料发动机的控制系统及其控制方法，改进了现有电控共轨、电控单体泵或电控泵喷嘴供油的柴油/燃气双燃料发动机的油气的控制系统和控制方法存在的问题。其油/气双燃料电控系统内包含采集传感器部分的信号并控制执行器运作的双燃料ECU和燃油ECU，能够
使发动机在纯燃油工作模式和燃油/燃气双燃料工作模式下切换，并控制双燃料发动机安全平稳运行，但是没有涉及双燃料ECU或燃油ECU出现故障时互为主备的设计内容。
[0009]现有2015年04月22日公开的专利文献：CN104533639B，公开了一种基于可切换式喷油器的双燃料发动机燃烧系统及其方法，该系统包括电控共轨柴油供给装置、预混天然气供给装置和可切换式喷油器分别与电控系统ECU连接。通过电控系统控制混合气的流量及浓度、柴油供给压力及两套喷嘴给自的喷射定时，实现喷射器对双燃料发动机整个替代率范围的全覆盖，提高了双燃料发动机的柴油喷射雾化质量，但没有涉及工况识别以及控制策略方面的内容。

技术实现思路

[0010]本专利技术解决现有双燃料发动机电控系统没有涉及双燃料ECU或燃油ECU出现故障时互为主备的问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0012]本专利技术提供一种船用双燃料发动机控制系统，所述控制系统包括传感器组件、燃油ECU、双燃料ECU、执行器组件和反馈采集模块；
[0013]所述传感器组件用于采集发动机的数据信息并发送给所述燃油ECU和双燃料ECU；
[0014]所述燃油ECU用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并根据所述可识别数据对发送机转速进行控制，还用于根据可识别数据驱动执行器组件；
[0015]所述双燃料ECU用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并根据所述可识别数据对发送机转速进行控制，还用于根据可识别数据驱动执行组件；
[0016]所述反馈采集模块用于采集所述执行器组件的数据信息并反馈给所述燃油ECU和双燃料ECU；
[0017]所述燃油ECU与双燃料ECU数据交互。
[0018]进一步，还有一种优选实施例，上述传感器组件包括发动机转速传感器、油门位置传感器、调速器位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、燃气压力传感器、燃气温度传感器和各缸排温传感器。
[0019]进一步，还有一种优选实施例，上述燃油ECU包括燃油信号处理模块、PID控制器和燃油喷射驱动模块；
[0020]所述双燃料ECU包括双燃料信号处理模块、工控识别模块、MPC控制器和双燃料喷射驱动模块；
[0021]所述执行器组件包括柴油喷嘴、天然气喷嘴和节气门；
[0022]所述燃油信号处理模块用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并发送给所述PID控制器；
[0023]所述PID控制器用于根据接收到的可识别数据对发动机转速进行闭环控制，还用于通过所述燃油喷射驱动模块驱动柴油喷嘴；
[0024]所述双燃料信号处理模块用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并发送给所述工控识别模块；
[0025]所述工控识别模块用于根据接收到的可识别数据判断发动机的运行模式数据，并将所述运行模式数据发送给所述MPC控制器；
[0026]所述MPC控制器用于根据运行模式数据控制发动机的转速，还用于通过所述双燃料喷射驱动模块驱动柴油喷嘴、天然气喷嘴和节气门。
[0027]进一步，还有一种优选实施例，上述控制系统还包括信息显示终端；
[0028]所述信息显示终端用于接收并显示所述燃油ECU和双燃料ECU的数据信息。
[0029]进一步，还有一种优选实施例，上述燃油ECU还包括燃油安保通讯模块；
[0030]所述双燃料ECU还包括双燃料安保通讯模块；
[0031]所述燃油安保通讯模块用于通过CAN总线与所述双燃料安保通讯模块实现数据交互，还用于向所述信息显示终端发送燃油ECU的数据信息；
[0032]所述双燃料安保通讯模块用于向所述信息显示终端发送双燃料ECU的数据信息。
[0033]进一步，还有一种优选实施例，上述燃油ECU还包括燃油故障检测模块；
[0034]所述双燃料ECU还包括双燃料故障诊断模块；
[0035]所述燃油故障检测模块用于将接收到的发动机数据信息进行检测分析，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述控制系统包括传感器组件(1)、燃油ECU(2)、双燃料ECU(3)、执行器组件(4)和反馈采集模块(5)；所述传感器组件(1)用于采集发动机的数据信息并发送给所述燃油ECU(2)和双燃料ECU(3)；所述燃油ECU(2)用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并根据所述可识别数据对发送机转速进行控制，还用于根据可识别数据驱动执行器组件(4)；所述双燃料ECU(3)用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并根据所述可识别数据对发送机转速进行控制，还用于根据可识别数据驱动执行组件(4)；所述反馈采集模块(5)用于采集所述执行器组件(4)的数据信息并反馈给所述燃油ECU(2)和双燃料ECU(3)；所述燃油ECU(2)与双燃料ECU(3)数据交互。2.根据权利要求1所述的一种船用双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述传感器组件(1)包括发动机转速传感器、油门位置传感器、调速器位置传感器、进气压力传感器、进气温度传感器、燃气压力传感器、燃气温度传感器和各缸排温传感器。3.根据权利要求1所述的一种船用双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述燃油ECU(2)包括燃油信号处理模块(20)、PID控制器(21)和燃油喷射驱动模块(22)；所述双燃料ECU(3)包括双燃料信号处理模块(30)、工控识别模块(31)、MPC控制器(32)和双燃料喷射驱动模块(33)；所述执行器组件(4)包括柴油喷嘴(40)、天然气喷嘴(41)和节气门(42)；所述燃油信号处理模块(20)用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并发送给所述PID控制器(21)；所述PID控制器(21)用于根据接收到的可识别数据对发动机转速进行闭环控制，还用于通过所述燃油喷射驱动模块(22)驱动柴油喷嘴(40)；所述双燃料信号处理模块(30)用于将接收到的发动机数据信息处理为可识别数据，并发送给所述工控识别模块(31)；所述工控识别模块(31)用于根据接收到的可识别数据判断发动机的运行模式数据，并将所述运行模式数据发送给所述MPC控制器(32)；所述MPC控制器(32)用于根据运行模式数据控制发动机的转速，还用于通过所述双燃料喷射驱动模块(33)驱动柴油喷嘴(40)、天然气喷嘴(41)和节气门(42)。4.根据权利要求3所述的一种船用双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括信息显示终端(6)；所述信息显示终端(6)用于接收并显示所述燃油ECU(2)和双燃料ECU(3)的数据信息。5.根据权利要求4所述的一种船用双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述燃油ECU(2)还包括燃油安保通讯模块(23)；所述双燃料ECU(3)还包括双燃料安保通讯模块(34)；所述燃油安保通讯模块(23)用于通过CAN总线与所述双燃料安保通讯模块(34)实现数据交互，还用于向所述信息显示终端(6)发送燃油ECU的数据信息；所述双燃料安保通讯模块(34)用于向所述信息显示终端(6)发送双燃料ECU的数据信息。
6.根据权利要求5所述的一种船用双燃料发动机控制系统，其特征在于，所述燃油ECU(2)还包括燃油故障检测模块(24)；所述双燃料ECU(3)还包括双燃料故障诊断模块(35)；所述燃油故障检测模块(...

【专利技术属性】
技术研发人员：霍天源，王政，李文辉，侯仕卿，刘仁余，韩明泽，周叶培，石泽太，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：