本發(fā)明專利涉船用發(fā)動機，尤其涉及一種缸徑在250-350mm的船用共軌中高速柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著越來越嚴苛的排放法規(guī)的出臺，以及越來越嚴峻的化石能源形勢，柴油機已逐步從傳統(tǒng)的機械式控制系統(tǒng)過度到電子控制系統(tǒng)，而電子控制系統(tǒng)又分為單體泵式電控系統(tǒng)和高壓共軌電控系統(tǒng)。而高壓共軌電控系統(tǒng)由于噴油器的壓力不受柴油機轉(zhuǎn)速的影響，任何工況下都可以獲得較大的噴射壓力以及最優(yōu)的霧化效果，在節(jié)能和減排上都明顯優(yōu)于其他類型的柴油機。但共軌柴油機最大控制難點在于軌管內(nèi)壓力的穩(wěn)定控制，如果壓力控制不穩(wěn)定可能導致柴油機轉(zhuǎn)速波動異常、燃燒不充分、甚至熄火等風險。

2、在高壓油泵以及比例閥的加工過程中，由于加工材料、制造精度或制造工藝的問題，往往導致比例閥在實際使用過程中出現(xiàn)關(guān)不死的現(xiàn)象，當柴油機在小油量時，即使控制器已經(jīng)下達完全關(guān)閉比例閥指令，但高壓油泵進油量還是遠遠大于噴油器的出油量，會導致軌管內(nèi)壓力不斷升高出現(xiàn)超壓停車風險。

3、在柴油機運行過程中由于使用環(huán)境的復雜性，有時會出現(xiàn)負載突卸的情況，當突卸時，由于噴油器的噴油量極具減少，由于高壓油泵上比例閥的機械延時特性，此時可能會導致軌壓快速升高出現(xiàn)超壓停車風險。

4、當柴油機在風浪的水域行駛時，由于螺旋槳的起起伏伏，會導致柴油機負載時大時小，出現(xiàn)軌壓來回波動的情況，也可能導致柴油機出現(xiàn)超壓停車風險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述的風險，本發(fā)明所要解決的問題是：提供一種船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，通過在柴油機外布置機外噴油器的形式，當軌管中的實時壓力大于目標軌壓一定值后，可通過控制高壓油泵上的比例閥開度減小進油量，以及通過在柴油機機外布置的機外噴油器噴油對軌管進行壓力調(diào)節(jié)，使軌管內(nèi)的壓力保持在目標值附近，防止因軌管內(nèi)壓力過大而導致停機。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，應(yīng)用于船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)，所述船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)包括油箱，低壓油泵、高壓油泵、軌管、壓力傳感器、控制器、機上噴油器、氣動泄壓閥、機外噴油器、回油系統(tǒng)和安全閥，所述的高壓油泵與低壓油泵通過油管連接，所述的高壓油泵與軌管通過高壓油管連接，所述的控制器與壓力傳感器、機上噴油器、機外噴油器、氣動泄壓閥通過電線連接，所述的機上噴油器和所述機外噴油器通過高壓油管與軌管連接，所述機外噴油器不參與柴油機氣缸內(nèi)部燃燒；

4、所述船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法包括：

5、s10、控制器通過壓力傳感器獲取當前軌管內(nèi)的實時壓力；

6、s20、控制器比較所述實時壓力與目標壓力；

7、s30、若所述實時壓力小于目標壓力，控制器控制高壓油泵上的比例閥開度增大進油量；

8、s40、若所述實時壓力大于目標壓力且所述實時壓力與目標壓力的差值在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時，控制器控制高壓油泵上的比例閥開度減小進油量；

9、s50、若所述實時壓力大于目標壓力且所述實時壓力與目標壓力的差值大于預(yù)設(shè)范圍的最大值，則控制器控制高壓油泵上的比例閥開度減小進油量，且所述控制器還控制所述機外噴油器開啟，通過調(diào)整所述機外噴油器的開啟頻率和開啟時長來降低所述軌管內(nèi)的實時壓力。

10、優(yōu)選地，所述方法還包括：

11、s60、若柴油機處于停機狀態(tài)，控制器控制氣動泄壓閥快速釋放軌管內(nèi)的高壓；

12、s70、若控制器失效且軌管的實時壓力超出安全閥的工作壓力，則安全閥開啟，釋放軌管內(nèi)的高壓。

13、優(yōu)選地，在步驟s30和步驟s40中，控制器采用第一pid公式：

14、

15、計算所述高壓油泵的比例閥開度u(t)，其中e(t)為所述實際壓力與所述目標壓力的差值，kp1、ki1、kd1為預(yù)先標定的pid比例、積分和微分系數(shù)。

16、優(yōu)選地，步驟s50中，控制器先控制機外噴油器按照初始設(shè)定的噴射油量和噴射頻率進行噴油降壓，再根據(jù)實時壓力和目標壓力的差值采用第二pid公式進行所述機外噴油器的噴射油量的調(diào)節(jié)；所述第二pid公式為：

17、δu(t)＝kp[e(t)-e(t-1)]+kie(t)+kd[e(t)-2e(t-1)+e(t-2)]

18、增量δu(t)為所述機外噴油器的噴射油量的增量，e(t)為實際壓力與目標壓力的差值，kp2、ki2、kd2為預(yù)先標定的增量pid比例、積分和微分系數(shù)。

19、優(yōu)選地，所述安全閥為機械彈簧式安全閥，所述安全閥的工作壓力大于控制器內(nèi)控制氣動泄壓閥的最大壓力。

20、優(yōu)選地，所述機外噴油器不安裝噴孔，不對燃油進行霧化。

21、優(yōu)選地，所述船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法適用于缸徑在250-350mm的船用共軌中高速柴油機。

22、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明的優(yōu)點是：

23、本發(fā)明所述的船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)及方法，當柴油機在突卸工況、風浪工況、高壓油泵比例閥在全關(guān)狀態(tài)無法完全關(guān)閉時，導致軌壓升高，超過目標壓力過大時，可能導致超壓停機現(xiàn)象，而現(xiàn)有的pcv閥由于流量小的特點，無法滿足在超壓時及時排出軌管內(nèi)的多余油量，而氣動泄壓閥只有開和關(guān)兩個狀態(tài)也無法使用其來控制軌管內(nèi)的壓力。基于此，本發(fā)明在柴油機外布置機外噴油器的形式，當軌管內(nèi)的壓力超過目標值過大時，使用機外噴油器噴油的方式來降低軌管內(nèi)壓力以達到目標值，而機外噴油器噴出的柴油沒有進入柴油機燃燒，通過回油系統(tǒng)再次回到油箱可循環(huán)使用，降低了共軌柴油機因軌管壓力過大導致的停機風險，同時也未造成燃油的浪費。

技術(shù)特征：

1.一種船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，應(yīng)用于船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)，其特征在于，所述船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制系統(tǒng)包括油箱(1)，低壓油泵(2)、高壓油泵(3)、軌管(6)、壓力傳感器(5)、控制器(4)、機上噴油器(7)、氣動泄壓閥(8)、機外噴油器(9)、回油系統(tǒng)(10)和安全閥(12)，所述的高壓油泵(3)與低壓油泵(2)通過油管連接，所述的高壓油泵(3)與軌管(6)通過高壓油管連接，所述的控制器(4)與壓力傳感器(5)、機上噴油器(7)、機外噴油器(9)、氣動泄壓閥(8)通過電線連接，所述的機上噴油器(7)和所述機外噴油器(9)通過高壓油管與軌管(6)連接，所述機外噴油器(9)不參與柴油機氣缸(11)內(nèi)部燃燒；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，其特征在于，所述方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利1所述的船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，其特征在于，在步驟s30和步驟s40中，控制器(4)采用第一pid公式：

4.根據(jù)權(quán)利1所述的船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，其特征在于，步驟s50中，控制器(4)先控制機外噴油器(9)按照初始設(shè)定的噴射油量和噴射頻率進行噴油降壓，再根據(jù)實時壓力和目標壓力的差值采用第二pid公式進行所述機外噴油器(9)的噴射油量的調(diào)節(jié)；所述第二pid公式為：

5.根據(jù)權(quán)利1所述的船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，其特征在于，所述安全閥(12)為機械彈簧式安全閥，所述安全閥的工作壓力大于控制器(4)內(nèi)控制氣動泄壓閥(8)的最大壓力。

6.根據(jù)權(quán)利1所述的船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，其特征在于，所述機外噴油器(9)不安裝噴孔，不對燃油進行霧化。

7.根據(jù)權(quán)利1所述的船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，其特征在于，所述船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法適用于缸徑在250-350mm的船用共軌中高速柴油機。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種船用大型共軌柴油機軌壓穩(wěn)定控制方法，低壓油泵主要從油箱抽取柴油，高壓油泵將低壓柴油轉(zhuǎn)換為高壓柴油并存儲在軌管中，控制器通過壓力傳感器采集軌管內(nèi)的軌腔壓力，在不同工況下，通過控制高壓油泵上的比例閥、機上噴油器、機外噴油器實現(xiàn)軌腔壓力的穩(wěn)定，泄壓閥則是在軌腔壓力超高時卸掉壓力保證整個系統(tǒng)的安全。本發(fā)明還提出了一種船用大型共軌柴油機在功率突卸、油泵比例閥關(guān)不死、風浪工況下的軌壓穩(wěn)定控制方法。

技術(shù)研發(fā)人員：盧訓,張朦朦,李春,王護航,王文成,周琴
受保護的技術(shù)使用者：重慶紅江機械有限責任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2