一种调距桨柴油主机断缸控制方法

本发明涉及的是一种柴油机控制方法，具体地说是柴油机断缸控制方法。

背景技术：

柴油机动力装置由于其具有比较优良的性能，而广泛应用于船舶上，目前我国柴油机船的船舶总数、吨位和主机总功率均占90％以上。同时，随着我国经济的快速发展，对石油资源的需求日益增大，石油短缺成为世界性问题。据统计，2018年中国石油表观消费首破6亿吨,达到6.25亿吨，居全世界第二，增长速度达到7％。且船舶尾气排放法规目前已处在tierⅲ阶段，对船舶柴油机的燃油消耗量与燃烧效率有了更高的要求。而一般柴油机经过齿轮箱减速后驱动螺旋桨时，其输出的有效功率由螺旋桨的工作状态决定(如在遇到波浪时，螺旋桨的吃水深度的变化就会使柴油机的负荷发生变化)。此时控制系统会改变各个气缸的喷油量去调节柴油机功率，各缸中已喷入的燃油就得不到有效的利用，同时会使燃烧质量下降，排气污染增加。这就要求提高其工作时的燃油效率与经济性，在节油减排的目的下，使主机工作时螺旋桨功率和主机功率相匹配。

断缸技术即可变排量技术为节油减排提供了负荷良好的技术手段，其本质是在发动机工作在部分负荷的情况下，通过一系列的手段，如切断部分气缸燃油供给等，使部分气缸停止工作，增加剩余气缸负荷率，使发动机工作在经济油耗工况下，从而提高燃油效率，降低燃油消耗。目前，该项技术在汽车的汽油发动机领域应用最多。

公开号cn107795395a(公开日2018年3月13日)的发明专利公开了一种用于三缸以上汽油机的断缸降扭方法。其特征在于：在通常直喷汽油机空燃比闭环功能基础上通过混合气自适应专用控制软件增加混合气自适应控制功能，采用两个发动机工作循环作为一个断缸控制周期来下发喷油器喷油指令，并结合点火角的调节，从而达到更加精确的降扭要求。该发明没有涉及主机功率与调距桨功率匹配的断缸控制方法。

公开号cn101858259b(公开日2013年1月2日)的发明专利公开了一种一种用于柴油机部分缸停缸节油控制方法，其特征在于停缸控制器通过can总线自动识别整车状态，根据停缸控制器中存的转速、油门和扭矩的三维关系图判断是否满足停缸条件，进行停缸操作。该发明不需要对整车结构进行改动，利用ecu软硬件内部数据实现停缸节油控制。该发明没有涉及主机功率与调距桨功率匹配的断缸控制方法。

公开号cn110080888a(公开日2019年08月02日)的在审发明提到了一种定距桨断缸控制的方法。其特征在于当柴油主机降速带定距桨运行时，即齿轮箱执行由分离到啮合过程时，柴油主机监控系统收到齿轮箱拟合控制指令后，判断柴油主机工作模式，从而判断是否进行断缸控制停止部分气缸的供油。该发明不需要在匹配时控制柴油机的转速，保持柴油机工作的稳定性。该发明没有涉及到主机功率与调距桨功率匹配的断缸控制方法。

《柴油机》(vol.27(2005)no.4)中刊登的“现代船用柴油机特性曲线的研讨”一文中，介绍了船舶柴油机的功率-转速特性曲线，柴油机功率-转速特性曲线的最大功率平台区以及柴油机工作区域的划分。通过对柴油机工作特性的介绍，将柴油机的工作区域进行了划分。给机桨匹配划定了匹配区域。但该文献没有提及柴油机与调距桨的匹配方法以及主机功率与调距桨匹配的断缸控制方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供实现降低燃油消耗量，提高燃油燃烧质量以及减少污染物排放等目的的一种调距桨柴油主机断缸控制方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种调距桨柴油主机断缸控制方法，其特征是：

(1)通过实验标定柴油机一工况负荷特性曲线1、二工况负荷特性曲线2、螺旋桨在转速n下的调距桨推进功率与调距桨螺距比的关系曲线，得到柴油机在标定转速nh下的最大有效输出功率p、第一部分负荷工况下的有效输出功率p1、第二部分负荷工况下的有效输出功率p2、调距桨在转速为nh下的推进功率为p1时的螺距比h1/d1、调距桨在转速为nh下的推进功率为p2时的螺距比h2/d2，记调距桨推进功率为pp，柴油机有效输出功率为pe；

(2)将柴油机最大负荷特性曲线、第一部分负荷特性曲线、螺旋桨转速n下的调距桨推进功率与调距桨螺距比的关系曲线输入监控系统中，比较p1、p2与pp(即h1/d1、h1/d1与h/d)的大小：若pp＜p2即进入步骤(3)；若pp＞p1即进入步骤(4)；

(3)监控系统发出断油指令给喷油系统，对部分气缸停止喷油，柴油机进入断缸工作模式；

(4)监控系统发出恢复喷油指令给喷油系统，恢复断油气缸的喷油，柴油机进入全缸工作模式；

(5)返回步骤(2)，或者结束。

本发明的优势在于：本发明在保持柴油机工作的稳定性的情况下，能降低柴油主机燃油消耗量，提高燃油燃烧质量。

附图说明

图1为柴油机负荷特性曲线；

图2是本发明实施例在柴油主机转速为nh的情况下的调距桨推进功率与调距桨螺距比的关系曲线；

图3是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-3，柴油主机带动调距桨时，为了让柴油主机工作稳定，往往将柴油主机的工作转速固定在某一标定转速下。当船舶运行状态发生变化时，调距桨转速和柴油机转速不变，柴油机负荷与调距桨的螺距比发生变化。将柴油机的标定工作转速设为nh，对应的调距桨转速为n。

位于柴油机某一部分负荷特性曲线下的区域为可变断缸控制区域，即当柴油机工作转速为nh、调距桨工作转速为n时，当调距桨螺距比小于某一值时，为可变断缸控制区域。当船舶运行工况(负载)发生变化时，若调距桨螺距比小于某一值时，此时主机监控系统发出指令控制喷油系统对柴油机部分气缸停止喷油，这时柴油机进入断缸控制模式。若调距桨螺距比大于某一值时，此时主机监控系统发出指令使得柴油机喷油系统恢复停止工作气缸的供油，全部气缸重新进入工作状态。

本发明一种调距桨柴油主机断缸控制的方法，包括以下几个步骤：

第一步，通过实验标定柴油机一工况负荷特性曲线1、二工况负荷特性曲线2、螺旋桨在转速n下的调距桨推进功率与调距桨螺距比的关系曲线3。得到柴油机在标定转速nh下的最大有效输出功率p、某一部分负荷工况下的有效输出功率p1、某一部分负荷工况下的有效输出功率p2、调距桨在转速为nh下的推进功率为p1时的螺距比h1/d1、调距桨在转速为nh下的推进功率为p2时的螺距比h2/d2。记调距桨推进功率为pp，柴油机有效输出功率为pe。

第二步，将柴油机最大负荷特性曲线、某一部分负荷特性曲线、螺旋桨转速n下的调距桨推进功率与调距桨螺距比的关系曲线输入监控系统中，比较p1、p2与pp(即h1/d1、h1/d1与h/d)的大小。(1)若pp＜p2即进入第三步；(2)若pp＞p1即进入第四步。

第三步，监控系统发出断油指令给喷油系统，对部分气缸停止喷油，柴油机进入断缸工作模式；

第四步，监控系统发出恢复喷油指令给喷油系统，恢复断油气缸的喷油，柴油机进入全缸工作模式；

第五步，返回第二步。

对于柴油主机停缸控制造成的热负荷不均匀，可以采取将工作缸的废气引入到不工作缸中，尽可能保证各缸的温度维持在一定水平，保证柴油主机的热负荷的稳定，进而维持柴油主机的正常使用寿命。