CN115949516A - 一种船用发动机控制方法、系统及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种船用发动机控制方法、系统及可读存储介质，涉及船用发动机技术领域，本发明的实施例提供的船用发动机控制方法，其通过控制发动机以传统燃烧模式启动，并运行至怠速工况，在接收到碳中和运行模式指令并满足预设条件后，控制发动机以甲醇燃料作为燃料并以生物柴油作为引燃剂点燃甲醇燃料，发动机运行过程中可根据需求灵活选择燃料类型，保证了在碳中和模式运行过程中实现温室气体零排放的应用场景需求，同时甲醇燃料的燃烧运行更为稳定。

Description

一种船用发动机控制方法、系统及可读存储介质

技术领域

本发明涉及船用发动机技术领域，具体而言，涉及一种船用发动机控制方法、系统及可读存储介质。

背景技术

传统的船用发动机一般使用柴油作为燃料，但是在环境污染日益严重的今天，降低碳排放的需求也逐渐提升，传统的以单一柴油作为燃料的船用发动机难以满足低碳排放的需求。

为了降低船舶运行过程中造成的污染，目前提出了一种甲醇柴油双燃料船用发动机。目前的甲醇柴油双燃料船用发动机一般采用甲醇气道喷射，柴油缸内直喷的模式，由于受到甲醇理化特性的影响，这种模式下的甲醇在高工况会出现爆震，低工况会出现失火和循环波动大的问题，因此甲醇对柴油的替代非常有限，一般只能够实现40％左右的替代率。为了改善上述问题，将甲醇气道喷射改为了缸内直喷的形式，以提升柴油替代率，降低排放，但是甲醇自燃温度为465℃，在船用发动机燃烧室内仍需要以点火方式着火，目前船用甲醇燃料发动机都以5～10％或更高比例的传统柴油或船用轻柴油进行引燃，在船用柴油机以甲醇模式运行时，仍有部分温室气体排放，不能实现完全的碳中和排放目标。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的目的包括，提供了一种船用发动机控制方法，其有助于实现船舶零排放的目标，满足碳中和燃料实现温室气体零排放的应用场景需求。

本发明的目的还包括，提供了一种船用发动机系统，其有助于实现船舶零排放的目标，满足碳中核燃料实现温室气体零排放的应用场景需求。

本发明的目的还包括，提供了一种可读存储介质，其有助于实现船舶零排放的目标，满足碳中核燃料实现温室气体零排放的应用场景需求。

本发明的实施例可通过以下方式实现：

一种船用发动机控制方法，其用于船用发动机系统，所述船用发动机系统包括发动机、喷油器、甲醇燃料供油系统以及灵活燃料供油系统，所述甲醇燃料供油系统和所述灵活燃料供油系统均与所述喷油器连通，所述喷油器用于向所述发动机的气缸内喷油；所述灵活燃料供油系统包括轻柴油箱、船用重油箱和生物柴油箱，所述灵活燃料供油系统用于向所述喷油器供给轻柴油、船用重油和生物柴油；所述船用发动机控制方法包括：

控制所述喷油器喷射所述轻柴油或所述船用重油，以启动所述发动机，并运行至怠速工况；

获取碳中和运行模式指令；

判断所述发动机是否满足预设条件；

若所述发动机满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述生物柴油，并控制所述喷油器在将所述生物柴油喷入所述气缸后向所述气缸喷入甲醇燃料，以将所述生物柴油作为引燃剂引燃所述甲醇燃料；

若所述发动机不满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述轻柴油或所述船用重油，以使所述发动机运行传统燃烧模式。

可选地，所述预设条件包括：

发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况；

甲醇燃料供油系统具备运行条件；

发动机在正常范围内运行。

可选地，判断是否满足发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的步骤包括：

获取发动机的增压器后空气压力信号、增压器转速信号以及发动机转速信号；

根据预先建立的数学模型获得发动机运行负荷值；

若所述发动机运行负荷值大于或等于所述发动机20％负荷，则判定满足所述发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的条件；

其中，所述数学模型以增压器转速、增压后空气压力和发动机转速作为输入，发动机负荷作为输出进行构建。

可选地，判断是否满足发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的步骤包括：

获取高压油泵齿条位置；

根据所述高压油泵齿条位置查询油泵齿条位置与发动机负荷关系曲线，以获得发动机运行负荷值；

若所述发动机运行负荷值大于或等于所述发动机20％负荷，则判定满足所述发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的条件。

可选地，所述甲醇燃料供油系统的运行条件包括：

甲醇供给压力达到甲醇缸内直喷设定值；其中，所述设定值根据发动机不同工况预先以MAP图形式进行标定；

未触发甲醇泄漏报警以及甲醇燃料箱液位报警。

可选地，判断是否满足发动机在正常范围内运行的步骤包括：

获取发动机的润滑油温度信号、冷却水温度信号以及排气温度信号；

判断润滑油温度、冷却水温度以及排气温度是否均处于发动机运行的正常范围值域内；

若润滑油温度信号、冷却水温度信号以及排气温度信号均处于发动机运行的正常范围值域，则判定满足发动机在正常范围内运行的条件。

可选地，在所述发动机以碳中和运行模式运行的过程中，所述船用发动机控制方法还包括：

获取降载信号；

控制所述发动机降载，并在所述发动机的运行负荷低于预设负荷时，控制所述发动机以传统燃烧模式运行；其中，所述预设负荷低于20％负荷。

可选地，在所述发动机以碳中和模式运行的过程中，所述船用发动机控制方法还包括：

获取生物柴油箱报警信号；

控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述轻柴油或所述船用重油，以将所述轻柴油或所述船用重油作为所述引燃剂引燃所述甲醇燃料。

一种船用发动机系统，其包括发动机、喷油器、甲醇燃料供油系统、灵活燃料供油系统以及电控单元；所述甲醇燃料供油系统和所述灵活燃料供油系统均与所述喷油器连通，所述喷油器安装于所述发动机的气缸盖，并用于向所述发动机的气缸内喷油；所述灵活燃料供油系统包括轻柴油箱、船用重油箱和生物柴油箱，所述灵活燃料供油系统用于向所述喷油器供给轻柴油、船用重油和生物柴油；所述电控单元与所述发动机、所述喷油器、所述甲醇燃料供油系统以及所述灵活燃料供油系统均电连接；

所述电控单元用于控制所述喷油器喷射所述轻柴油或所述船用重油，以启动所述发动机，并运行至怠速工况；获取碳中和运行模式指令；判断所述发动机是否满足预设条件；若所述发动机满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述生物柴油，并控制所述喷油器在将所述生物柴油喷入所述气缸后向所述气缸喷入甲醇燃料，以将所述生物柴油作为引燃剂引燃所述甲醇燃料；若所述发动机不满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统项所述喷油器供给所述轻柴油或所述船用重油，以使所述发动机运行传统燃烧模式。

可选地，所述喷油器具有第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴与所述灵活燃料供油系统连通，并用于在所述电控单元的控制下向所述气缸内喷射所述轻柴油、所述船用重油或所述生物柴油；所述第二喷嘴与所述甲醇燃料供油系统连通，并用于在所述电控单元的控制下向所述气缸内喷射所述甲醇燃料。

可选地，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之间的距离为d，5mm≤d≤40mm；

所述第一喷嘴和所述第二喷嘴布置在同一平面内；或，所述第一喷嘴所在平面与所述第二喷嘴所在平面上下间隔设置。

一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现上述的船用发动机控制方法。

本发明的实施例提供的船用发动机控制方法、系统及可读存储介质的有益效果包括：

本发明的实施例提供了一种船用发动机控制方法，其用于船用发动机系统。该船用发动机系统包括发动机、喷油器、甲醇燃料供油系统以及灵活燃料供油系统，甲醇燃料供油系统和灵活燃料供油系统均与喷油器连通，喷油器用于向发动机的气缸内喷油。灵活燃料供油系统包括轻柴油箱、船用重油箱和生物柴油箱，且灵活燃料供油系统用于向喷油器供给轻柴油、船用重油和生物柴油。船用发动机控制方法包括：控制喷油器喷射轻柴油或船用重油，以启动发动机，并运行至怠速工况；获取碳中和运行模式指令；判断发动机是否满足预设条件；若发动机满足预设条件，则控制灵活燃料供油系统向喷油器供给生物柴油，并控制喷油器在将生物柴油喷入气缸后向气缸喷入甲醇燃料，以将生物柴油作为引燃剂引燃甲醇燃料；若发动机不满足预设条件，则控制灵活燃料供油系统向喷油器供给轻柴油或船用重油，以使发动机运行传统燃烧模式。该船用发动机控制方法，控制发动机以传统燃烧模式启动，并运行至怠速工况，在接收到碳中和运行模式指令并满足预设条件后，控制发动机以甲醇燃料作为燃料并以生物柴油作为引燃剂点燃甲醇燃料，保证了在碳中和模式运行过程中实现温室气体零排放的应用场景需求，同时甲醇燃料的燃烧运行更为稳定。

本发明的实施例还提供了一种船用发动机系统，其包括发动机、喷油器、甲醇燃料供油系统、灵活燃料供油系统以及电控单元，甲醇燃料供油系统和灵活燃料供油系统均与喷油器连通，喷油器用于向发动机的气缸内喷油。灵活燃料供油系统包括轻柴油箱、船用重油箱和生物柴油箱，且灵活燃料供油系统用于向喷油器供给轻柴油、船用重油和生物柴油。电控单元与发动机、喷油器、甲醇燃料供油系统以及灵活燃料供油系统均电连接；同时电控单元用于控制喷油器喷射轻柴油或船用重油，以启动发动机，并运行至怠速工况；获取碳中和运行模式指令；判断发动机是否满足预设条件；若发动机满足预设条件，则控制灵活燃料供油系统向喷油器供给生物柴油，并控制喷油器在将生物柴油喷入气缸后向气缸喷入甲醇燃料，以将生物柴油作为引燃剂引燃甲醇燃料；若发动机不满足预设条件，则控制灵活燃料供油系统向喷油器供给轻柴油或船用重油，以使发动机运行传统燃烧模式。该船用发动机系统，控制发动机以传统燃烧模式启动，并运行至怠速工况，在接收到碳中和运行模式指令并满足预设条件后，控制发动机以甲醇燃料作为燃料并以生物柴油作为引燃剂点燃甲醇燃料，保证了在碳中和模式运行过程中实现温室气体零排放的应用场景需求，同时甲醇燃料的燃烧运行更为稳定。

本发明的实施例还提供了一种可读存储介质，其用于实现上述的船用发动机控制方法，因此也具有有助于在碳中和模式运行过程中实现温室气体零排放的应用场景需求，同时甲醇燃料的燃烧运行更为稳定的有益效果。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。

图1示出了根据本发明的一方面提供的船用发动机系统的结构示意图；

图2示出了根据本发明的一方面提供的船用发动机控制方法的流程图；

图3示出了根据本发明的另一方面提供的船用发动机系统中高压油泵处的结构示意图。

附图标记：

10-船用发动机系统；110-发动机；111-气缸；112-缸盖；113-增压器；120-喷油器；200-灵活燃料供油系统；211-生物柴油箱；212-轻柴油箱；213-船用重油箱；214-第一燃料切换阀；215-燃油输送泵；216-第二燃料切换阀；217-第一燃料供给单元；218-低压燃油泵；219-燃油滤器；220-高压油泵；221-油泵齿条；300-甲醇燃料供油系统；311-甲醇燃料箱；312-第二燃料供给单元；313-高压甲醇泵；314-高压甲醇轨；315-溢流阀；400-电控单元；411-增压器后空气压力传感器；412-增压器转速传感器；413-发动机转速传感器；414-高压油泵齿条位置传感器；415-液位传感器；416-润滑油温度传感器；417-冷却水温度传感器；418-排气温度传感器；419-可燃气体泄漏检测件；420-燃烧检测传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

同时，需要说明的是，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于进行区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定或限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，可以是一体地连接，或可拆卸地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，或两个元件内部的连通等。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

图1为本实施例一方面提供的船用发动机系统10的结构示意图，图2为本实施例一方面提供的船用发动机控制方法的流程图。请结合参照图1和图2，本实施例提供了一种船用发动机系统10及船用发动机控制方法，船用发动机系统10中具有电控单元400，该电控单元400可执行上述的船用发动机控制方法，从而实现对发动机110运行的控制。需要说明的是，图1中的实线代表液体输送管道，图1中的点划线代表控制线路。

请参照图1，在本实施例中，船用发动机系统10包括发动机110、喷油器120、甲醇燃料供油系统300、灵活燃料供油系统200以及电控单元400(ECU)。喷油器120安装在发动机110的缸盖112的中心位置处，并用于向发动机110的气缸111内喷油。甲醇燃料供油系统300以及灵活燃料供油系统200均与喷油器120连通，且灵活燃料供油系统200包括轻柴油箱212、船用重油箱和生物柴油箱211，通过灵活燃料供油系统200能够向喷油器120供给轻柴油、船用重油和生物柴油。电控单元400同时与发动机110、喷油器120、甲醇燃料供油系统300和灵活燃料供油系统200电连接，从而通过电控单元400控制发动机110、喷油器120、甲醇燃料供油系统300和灵活燃料供油系统200工作，灵活燃料供油系统200在电控单元400的控制下灵活向喷油器120供给轻柴油、船用重油或生物柴油，以满足不同运行模式下的需求。

可选地，生物柴油箱211与轻柴油箱212均连接于第一燃料切换阀214，第一燃料切换阀214与燃油输送泵215连通，通过电控单元400对第一燃料切换阀214的控制，实现燃油输送泵215与生物柴油箱211或轻柴油箱212的通断控制。

灵活燃料供油系统200还包括依次设置的第二燃料切换阀216、低压燃油泵218、燃油滤器219以及高压油泵220，高压油泵220与喷油器120连通，燃油输送泵215和船用重油箱均与第二燃料切换阀216连接，通过电控单元400对第二燃料切换阀216的控制，实现低压燃油泵218可选择地与燃油输送泵215及船用重油箱连通。灵活燃料供油系统200还包括第一燃料供给单元217，第一燃料供给单元217设置在船用重油箱与第二燃料切换阀216的连通管道上，船用重油箱中的船用重油可经过第一燃料供给单元217的处理并泵送至第二燃料切换阀216。

具体地，当电控单元400控制第一燃料切换阀214将生物柴油箱211与燃油输送泵215连通、控制第二燃料切换阀216将燃油输送泵215与低压燃油泵218连通时，燃油输送泵215在电控单元400的控制下将生物柴油箱211中的生物柴油泵送至低压燃油泵218，并依次经过燃油滤器219和高压油泵220后供给至喷油器120，此时喷油器120可在电控单元400的控制下将生物柴油喷入气缸111中。当电控单元400控制第一燃料切换阀214将轻柴油箱212与燃油输送泵215连通、控制第二燃料切换阀216将燃油输送泵215与低压燃油泵218连通时，燃油输送泵215在电控单元400的控制下将轻柴油箱212中的轻柴油泵送至低压燃油泵218，并依次经过燃油滤器219和高压油泵220后供给至喷油器120，此时喷油器120可在电控单元400的控制下将轻柴油喷入气缸111中。当电控单元400控制第二燃料切换阀216将船用重油箱低压燃油泵218连通时，船用重油箱中的船用重油可在第一燃料供给单元217的作用下向低压燃油泵218输送，并依次通过燃油滤器219和高压油泵220后输送至喷油器120，此时喷油器120可在电控单元400的控制下将船用重油喷入气缸111中。

在本实施例中，轻柴油可以采用MDO柴油(MARINE DIESEL OIL)，也可以采用MGO柴油(MARINE GAS OIL)。第一燃料供给单元217的结构根据船用重油所需进行设置，通过第一燃料供给单元217将船用重油处理为可缸内直喷燃烧的状态并向第二燃料切换阀216泵送即可。

甲醇燃料供油系统300包括依次连通的甲醇燃料箱、第二燃料供给单元312、高压甲醇泵313以及高压甲醇轨314，高压甲醇轨314与喷油器120连通，甲醇燃料箱中的甲醇燃料可依次通过第二燃料供给单元312、高压甲醇泵313和高压甲醇轨314输送至喷油泵，此时喷油泵可在电控单元400的控制下将甲醇燃料喷入气缸111内。甲醇燃料供油系统300还包括溢流阀315，溢流阀315的两端分别与甲醇燃料箱和高压甲醇轨314连通，在甲醇燃料液压过高时，高压甲醇轨314处的甲醇燃料可从溢流阀315溢流回甲醇燃料箱中。第二燃料供给单元312的结构根据甲醇燃料需求进行设置，通过第二燃料供给单元312对甲醇燃料进行处理并向高压甲醇泵313输送。

在本实施例中，灵活燃料供油系统200和甲醇燃料供油系统300与同一喷油器120连通，该喷油器120具有两个喷嘴，该两个喷嘴分别为第一喷嘴和第二喷嘴，第一喷嘴与灵活燃料供油系统200连通，通过第一喷嘴将灵活燃料供油系统200供给给喷油器120的燃油喷入气缸111中；第二喷嘴与甲醇燃料供油系统300连通，通过第二喷嘴将甲醇燃料喷入气缸111中。

为了保证在碳中和运行模式下，作为引燃剂的生物柴油能够成功引燃，第一喷嘴和第二喷嘴之间的距离不宜过大，可选地，将第一喷嘴和第二喷嘴之间的距离设置为d，5mm≤d≤40mm，即可设置为d＝5mm、d＝25mm或d＝40mm。

第一喷嘴和第二喷嘴可布置在同一平面内，即第一喷嘴和第二喷嘴平行布置；或者，也可以将第一喷嘴和第二喷嘴上下间隔布置，此时第一喷嘴所在平面和第二喷嘴所在平面上下间隔(如图1所示视角)。

请参照图2，本实施例还提供了一种船用发动机控制方法，其包括以下步骤：

S01：控制喷油器120喷射轻柴油或船用重油，以启动发动机110并运行至怠速工况。

电控单元400控制第一燃料切换阀214将轻柴油箱212与燃油输送泵215连通、第二燃料切换阀216将燃油输送泵215与低压燃油泵218连通，同时控制燃油输送泵215将轻柴油箱212中的轻柴油向低压燃油泵218泵送，并最终通过灵活燃料供油系统200将轻柴油输送至喷油器120，随后控制喷油器120将轻柴油喷入气缸111中，以启动发动机110，直至发动机110运行至怠速工况。

或者，也可以电控单元400控制第二燃料切换阀216将船用重油箱与低压燃油泵218连通，通过灵活燃料供油系统200将船用重油输送至喷油器120，随后控制喷油器120将船用重油喷入气缸111中，以启动发动机110，直至发动机110运行至怠速工况。

S02：获取碳中和运行模式指令。

在发动机110运行至怠速工况后，操作人员可向电控单元400发出碳中和运行模式指令，在电控单元400接收到该碳中和运行模式指令的情况下，电控单元400执行步骤S03。相应地，若电控单元400未接收到碳中和运行模式指令，则电控单元400控制发动机110以及灵活燃料供油系统200以当前模式继续运行，此时的当前模式为发动机110以轻柴油或船用重油作为燃料运行的传统燃料模式，即电控单元400执行步骤S05。

S03：判断发动机110是否满足预设条件。

在本实施例中，预设条件包括：发动机110以轻柴油或船用重油燃烧运行至发动机20％以上负荷工况；甲醇燃料供油系统300具备运行条件；发动机110在正常范围内运行。在上述三个条件均满足的情况下，判定发动机110满足预设条件；与之对应的，在上述三个条件中任意一个不满足的情况下，判定发动机110不满足预设条件。具体地，判断发送机是否满足预设条件的步骤包括：

S31：判断是否满足发动机110以轻柴油或船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况。

在本实施例中，电控单元400通过增压器113后空气压力、增压器113转速以及发动机转速间接获取发动机110的运行负荷。相应地，船用发动机系统10还包括增压器113、增压器后空气压力传感器411、增压器转速传感器412以及发动机转速传感器413。增压器113设置在发动机110的进气管道前，以提升发动机110的进气压力。增压器后空气压力传感器411用于检测经增压器113增压后的空气的压力值(即增压器113后空气压力)。增压器转速传感器412设置在增压器113处，以检测增压器113转速。发动机转速传感器413设置在发动机110处，以检发动机110的转速，可选地，发动机转速传感器413可以设置在发动机110的曲轴处，通过获取曲轴位置得到发动机110的转速信息，或者也可以设置在发动机110的凸轮轴处，通过获取凸轮轴位置得到发动机110的转速信息。

电控单元400中内置有预先设置的数学模型，该数学模型以增压器113后空气压力、增压器113转速以及发动机转速作为输入，以发动机110的负荷值作为输出。电控单元400获取到增压器113后空气压力、增压器113转速以及发动机转速后，通过该数学模型即可得到发动机110的负荷值。

得到发动机110的负荷值后，若该负荷值大于或等于发动机110的20％负荷，则判定满足发动机110以轻柴油或船用柴油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的条件。

在其他实施例中，也可以采用其他方式获得发动机110的运行负荷值，作为示例性地，图3示出了本发明的另一方面提供的船用发动机系统10船用发动机系统中高压油泵220处的结构示意图，图3示出的船用发动机系统10具有高压油泵齿条位置传感器414，高压油泵齿条位置传感器414设置在高压油泵220的油泵齿条221处，在执行步骤S31时，根据高压油泵齿条位置传感器414获取到的高压油泵齿条位置获得发动机110的运行负荷值。具体地，在电控单元400中预制油泵齿条位置与发动机负荷关系曲线，在获取到高压油泵齿条位置的信息后，查询该关系曲线得到发动机110运行负荷值。若该负荷值大于或等于发动机20％负荷，则判定满足发动机110以轻柴油或船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的条件。

S32：判断是否满足甲醇燃料供油系统300具备运行条件。

在本实施例中，运行条件包括：甲醇供给压力达到甲醇缸内直喷设定值；未触发甲醇泄漏报警以及甲醇燃料箱液位报警。

具体地，甲醇缸内直喷设定值的具体值根据发动机110不同工况预先以MAP图形式进行标定，换言之，电控单元400中预置有甲醇缸内直喷设定值MAP图。电控单元400通过获取发动机110运行工况得到设定值，并将获取的甲醇供给压力与该设定值进行比较。若甲醇供给压力大于或等于设定值，则判定甲醇供给压力达到甲醇缸内直喷设定值。

船用发动机系统10还包括设置在第二燃料供给单元312处的可燃气体泄漏检测件419，通过该可燃气体泄漏检测件419对甲醇泄漏情况进行检测，若可燃气体泄漏检测件419未检测到甲醇泄露，则判定未触发甲醇泄露报警；与之相对的，若可燃气体泄露检测件检测到甲醇泄露，则电控单元400发出甲醇泄露报警。

船用发动机系统10还包括设置在甲醇燃料箱中的液位传感器415，通过该液位传感器415对甲醇燃料箱中的甲醇液位进行检测，当甲醇液位小于预设值时，电控单元400发出甲醇燃料箱液位报警；若甲醇液位大于或等于预设值，则判定未触发甲醇燃料箱液位报警。进一步地，生物柴油箱211、轻柴油箱212以及船用重油箱中均设置有液位传感器415，以分别对生物柴油箱211、轻柴油箱212以及船用重油箱中燃油的液位进行检测。

S33：判断是否满足发动机110在正常范围内运行。

获取发动机110的润滑油温度信号、冷却水温度信号以及排气温度信号，润滑油温度信号表征润滑油温度，冷却水温度信号表征冷却水温度，排气温度信号表征排气温度。将润滑油温度、冷却水温度以及排气温度分别与发动机110运行的正常范围值域仅比较，从而判断润滑油温度、冷却水温度以及排气温度是否均处于发动机110运行的正常范围值域内。若润滑油温度、冷却水温度以及排气温度是否均处于发动机110运行的正常范围值域内，则判定满足发动机110在正常范围内运行的条件。发动机110运行的正常范围值域根据发动机110的型号规格进行确定。

相应地，船用发动机系统10还包括润滑油温度传感器416、冷却水温度传感器417和排气温度传感器418。润滑油温度传感器416、冷却水温度传感器417和排气温度传感器418均设置在发动机110上。润滑油温度传感器416设置在发动机110的润滑油入口处，用于检测润滑油的进机温度，并将表征润滑油进机温度的润滑油温度信号传输至电控单元400；冷却水温度传感器417用于检测发动机110的冷却水温度，并将表征冷却水温度的冷却水温度信号传输至电控单元400；排气温度传感器418用于检测发动机110的排气温度，并将表征排气温度的排气温度信号传输至电控单元400。

S04：控制发动机110以碳中和运行模式运行。

在执行步骤S03，并判定发动机110满足所有的预设条件之后，控制发动机110以碳中和运行模式运行。

具体地，电控单元400控制第一燃料切换阀214将生物柴油箱211与燃油输送泵215连通、第二燃料切换阀216将燃油输送泵215与低压燃油泵218连通，从而控制灵活燃料供油系统200向喷油器120供给生物柴油；同时电控单元400控制甲醇燃料供油系统300向喷油器120供给甲醇燃料。在发动机110点火时刻前，喷油器120在电控单元400的控制下通过第一喷嘴向气缸111喷入生物柴油，随后喷油器120在电控单元400的控制下通过第二喷嘴向气缸111喷入甲醇燃料，此时生物柴油作为引燃剂将甲醇燃料引燃，从而实现碳中和运行模式。

进一步地，在发动机110以碳中和模式运行的过程中，若电控单元400获取到生物柴油箱211报警信号，则说明生物柴油箱211中的生物柴油液位低于设定液位，此时电控单元400控制灵活燃料供油系统200向喷油器120供给轻柴油或船用重油，并将该轻柴油或船用重油作为引燃剂引燃甲醇燃料。

S05：控制发动机110以传统燃烧模式运行。

在执行步骤S03，并判定发动机110不满足预设条件中的任意一个之后，控制发动机110以传统燃烧模式运行。在传统燃烧模式下，灵活燃料供油系统200向喷油器120供给轻柴油或船用重油，发动机110以轻柴油或船用重油作为燃料运行。

在发动机110以碳中和模式运行的过程中，若电控单元400接收到降载信号，则电控单元400控制发动机110降载，并在发动机110的运行负荷降低至预设负荷时，控制发动机110以传统燃烧模式运行。其中，预设负荷低于20％负荷，例如将预设负荷设置为10％负荷。

进一步地，船用发动机系统10还包括布置在缸盖112上的燃烧检测传感器420。在船用发动机系统10以碳中和模式运行的过程中，通过该燃烧检测传感器420对发动机110的燃烧情况进行检测，从而判断发动机110的气缸111中甲醇燃料是否存在失火状况。在检测到失火后，电控单元400控制发动机110以传统燃料模式运行。

本发明的实施例还提供了一种可读存储介质，该可读存储介质中存储有计算机可读的计算机程序。该计算机程序被处理器执行，从而实现上述的船用发动机控制方法中的一个或多个步骤。该可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但是本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种船用发动机控制方法，其特征在于，用于船用发动机系统，所述船用发动机系统包括发动机、喷油器、甲醇燃料供油系统以及灵活燃料供油系统，所述甲醇燃料供油系统和所述灵活燃料供油系统均与所述喷油器连通，所述喷油器用于向所述发动机的气缸内喷油；所述灵活燃料供油系统包括轻柴油箱、船用重油箱和生物柴油箱，所述灵活燃料供油系统用于向所述喷油器供给轻柴油、船用重油和生物柴油；所述船用发动机控制方法包括：

控制所述喷油器喷射所述轻柴油或所述船用重油，以启动所述发动机，并运行至怠速工况；

获取碳中和运行模式指令；

判断所述发动机是否满足预设条件；

若所述发动机满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述生物柴油，并控制所述喷油器在将所述生物柴油喷入所述气缸后向所述气缸喷入甲醇燃料，以将所述生物柴油作为引燃剂引燃所述甲醇燃料；

若所述发动机不满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述轻柴油或所述船用重油，以使所述发动机运行传统燃烧模式。

2.根据权利要求1所述的船用发动机控制方法，其特征在于，所述预设条件包括：

发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况；

甲醇燃料供油系统具备运行条件；

发动机在正常范围内运行。

3.根据权利要求2所述的船用发动机控制方法，其特征在于，判断是否满足发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的步骤包括：

获取发动机的增压器后空气压力信号、增压器转速信号以及发动机转速信号；

根据预先建立的数学模型获得发动机运行负荷值；

若所述发动机运行负荷值大于或等于所述发动机20％负荷，则判定满足所述发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的条件；

其中，所述数学模型以增压器转速、增压后空气压力和发动机转速作为输入，发动机负荷作为输出进行构建。

4.根据权利要求2所述的船用发动机控制方法，其特征在于，判断是否满足发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的步骤包括：

获取高压油泵齿条位置；

根据所述高压油泵齿条位置查询油泵齿条位置与发动机负荷关系曲线，以获得发动机运行负荷值；

若所述发动机运行负荷值大于或等于所述发动机20％负荷，则判定满足所述发动机以所述轻柴油或所述船用重油燃烧运行至发动机20％及以上负荷工况的条件。

5.根据权利要求2所述的船用发动机控制方法，其特征在于，所述甲醇燃料供油系统的运行条件包括：

甲醇供给压力达到甲醇缸内直喷设定值；其中，所述设定值根据发动机不同工况预先以MAP图形式进行标定；

未触发甲醇泄漏报警以及甲醇燃料箱液位报警。

6.根据权利要求2所述的船用发动机控制方法，其特征在于，判断是否满足发动机在正常范围内运行的步骤包括：

获取发动机的润滑油温度信号、冷却水温度信号以及排气温度信号；

判断润滑油温度、冷却水温度以及排气温度是否均处于发动机运行的正常范围值域内；

若润滑油温度信号、冷却水温度信号以及排气温度信号均处于发动机运行的正常范围值域，则判定满足发动机在正常范围内运行的条件。

7.根据权利要求2所述的船用发动机控制方法，其特征在于，在所述发动机以碳中和运行模式运行的过程中，所述船用发动机控制方法还包括：

获取降载信号；

控制所述发动机降载，并在所述发动机的运行负荷低于预设负荷时，控制所述发动机以传统燃烧模式运行；其中，所述预设负荷低于20％负荷。

8.根据权利要求1所述的船用发动机控制方法，其特征在于，在所述发动机以碳中和模式运行的过程中，所述船用发动机控制方法还包括：

获取生物柴油箱报警信号；

控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述轻柴油或所述船用重油，以将所述轻柴油或所述船用重油作为所述引燃剂引燃所述甲醇燃料。

9.一种船用发动机系统，其特征在于，所述船用发动机系统包括发动机、喷油器、甲醇燃料供油系统、灵活燃料供油系统以及电控单元；所述甲醇燃料供油系统和所述灵活燃料供油系统均与所述喷油器连通，所述喷油器安装于所述发动机的气缸盖，并用于向所述发动机的气缸内喷油；所述灵活燃料供油系统包括轻柴油箱、船用重油箱和生物柴油箱，所述灵活燃料供油系统用于向所述喷油器供给轻柴油、船用重油和生物柴油；所述电控单元与所述发动机、所述喷油器、所述甲醇燃料供油系统以及所述灵活燃料供油系统均电连接；

所述电控单元用于控制所述喷油器喷射所述轻柴油或所述船用重油，以启动所述发动机，并运行至怠速工况；获取碳中和运行模式指令；判断所述发动机是否满足预设条件；若所述发动机满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统向所述喷油器供给所述生物柴油，并控制所述喷油器在将所述生物柴油喷入所述气缸后向所述气缸喷入甲醇燃料，以将所述生物柴油作为引燃剂引燃所述甲醇燃料；若所述发动机不满足所述预设条件，则控制所述灵活燃料供油系统项所述喷油器供给所述轻柴油或所述船用重油，以使所述发动机运行传统燃烧模式。

10.根据权利要求9所述的船用发动机系统，其特征在于，所述喷油器具有第一喷嘴和第二喷嘴，所述第一喷嘴与所述灵活燃料供油系统连通，并用于在所述电控单元的控制下向所述气缸内喷射所述轻柴油、所述船用重油或所述生物柴油；所述第二喷嘴与所述甲醇燃料供油系统连通，并用于在所述电控单元的控制下向所述气缸内喷射所述甲醇燃料。

11.根据权利要求10所述的船用发动机系统，其特征在于，所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之间的距离为d，5mm≤d≤40mm；

所述第一喷嘴和所述第二喷嘴布置在同一平面内；或，所述第一喷嘴所在平面与所述第二喷嘴所在平面上下间隔设置。

12.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行以实现权利要求1-8任一项所述的船用发动机控制方法。

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