[0001] 本发明涉及船舶发动机技术领域，具体涉及一种船舶发动机扫气加湿燃烧装置、方法及船舶发动机。

[0002] 这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

[0003] 目前，主要的船舶减排技术有SCR技术、EGR技术、iCER技术、脱硫技术以及掺水燃烧技术等。不同的减排技术的实施路线和适用范围不同。

[0004] 掺水燃烧作为其中有效的减排技术措施之一，具体实施方式有燃料掺水(燃料乳化)、缸内喷水和进气道掺水等多种方式，不同方式的减排原理相同，利用水较高的比热容降低压缩止点的温度和压力，同时降低缸内氧气浓度，最终通过降低缸内最高燃烧温度来降低NOX的减排。不同方式的技术特点和实施难度不同，如燃料乳化易于实现，但是对于喷射系统要求较高，缸内喷水需要对结构进行改进，且同样对喷射系统要求较高，相比之下，进气道掺水原理简单，但是对燃料与水的混合控制要求加高。

[0005] 目前，已公开的船舶发动机掺水燃烧技术相关应用研究对象大多集中于中高速发动机，如专利“一种增压柴油机进气道增湿装置”(ZL201410108007.5)，该专利通过对废气能力的重复利用，实现柴油机进气道喷水蒸汽的目的，从而实现进气道加湿，完成柴油机掺水燃烧，但是上述专利存在以下缺陷：

[0006] 在结构上存在个别条件下无法掺混的缺陷，上述专利中，当文丘里管引射器入口水蒸汽压力过高时，由于引射进气和被引射水蒸汽压差不满足引射条件，是无法通过文丘里管引射器来实现掺混的，因此上述专利没法在所有工况、所有进气压力下使用，存在着一定的功能缺陷，适用性较差。

[0028] 实施例1

[0029] 本实施例提供了一种船舶发动机扫气加湿燃烧装置，船舶发动机为低速机(利用扫气箱进气的发动机)，如图1所示，包括扫气箱12，扫气箱12与主机气缸13连接，主机气缸13通过扫气箱12进行进气，所述主机气缸13的排气口与排气集管1连接，排气集管1用于将主机气缸13内燃烧产生的废气排出，所述排气集管1的出气端与涡轮2的进口连接，涡轮2与压气机3连接，能够带动压气机3工作，压气机3安装在空气管路上，空气管路的出气端连接至扫气箱12。

[0030] 上述扫气箱、主机气缸、涡轮、压气机及空气管路的设置方式采用现有技术即可，其进一步的细节结构在此不进行详细叙述。

[0031] 所述压气机3与扫气箱12之间的空气管路上安装有文丘里管引射器5，如图2所示，文丘里管引射器5采用现有设备即可，具有第一入口、第二入口和出口，其具体结构在此不进行详细叙述。

[0032] 其中文丘里管引射器5的第二入口与压气机3的出气口通过空气管路连接，文丘里管引射器5的出口通过空气管路与扫气箱连12接，压气机3流出的压缩空气能够通过空气管路经由文丘里管引射器5后进入扫气箱12。

[0033] 所述的扫气加湿燃烧装置还包括微雾加湿器6，微雾加湿器6能够产生水雾，所述微雾加湿器6采用现有设备即可，其具体结构在此不进行详细叙述。

[0034] 所述微雾加湿器6的出口与水雾管路的一端连接，水雾管路的另一端连接至扫气箱12，能够将微雾加湿器6产生的水雾直接送入扫气箱12。

[0035] 所述水雾管路上设置有第一水雾控制阀11，第一水雾控制阀11采用现有的开关阀，其具体结构在此不进行详细叙述。

[0036] 所述第一水雾控制阀11与微雾加湿器6之间的水雾管路与连接管路的一端连通，连接管路的另一端连接至文丘里管引射器5的第一入口，沿水雾的流动方向，连接管路与水雾管路的连接位置位于第一水雾控制阀11的下游，连接管路上设置有第二水雾控制阀10，第二水雾控制阀10采用现有的开关阀，其具体结构在此不进行详细叙述。

[0037] 所述文丘里管引射器5与压气机3之间的空气管路上安装有空气压力传感器4，即沿气体流向，文丘里管引射器5上游的空气管路上安装有空气压力传感器4，空气压力传感器4用于检测空气管路内的空气压力。

[0038] 沿水雾的流动方向，所述连接管路、水雾管路之间的连接位置与微雾加湿器6之间的水雾管路上依次设置有水雾压力传感器8和单向阀9，水雾压力传感器8用于检测水雾管路内水雾的压力，所述单向阀9允许水雾只能够朝向扫气箱12流动而不会反向流动。

[0039] 所述水雾压力传感器8与微雾加湿器6之间的水雾管路上连接有泄放管路，泄放管路上安装有水雾泄放阀7，当水雾管路内水雾压力过高时，打开水雾泄放阀7，能够对水雾管路进行卸压。

[0040] 实施例2

[0041] 本实施例提供了一种实施例1所述的船舶发动机扫气加湿燃烧装置的控制方法，包括常规增压模式和扫气加湿燃烧模式。

[0042] 当在非排放控制区域工作时，发动机的排风满足要求，采用常规增压模式，此时第一水雾控制阀11和第二水雾控制阀10均处于关闭状态，压气机3出口压缩空气经过空气管路和文丘里管引射器5射出后直接进入扫气箱12，扫气箱12将气体送入主机气缸13进行燃烧，该种工作模式与发动机常规工作模式相同。

[0043] 当在排放控制区域工作时，发动机的排放无法满足要求，开启扫气加湿燃烧模式，具体的工作控制逻辑如下：

[0044] 获取水雾压力传感器8检测得到的水雾压力值P1和空气压力传感器4检测得到的空气压力值P2。

[0045] 当水雾压力值P1不小于空气压力值P2，即P1≥P2时，水雾压力值过大，无法利用文丘里管引射器5进行引射，因此第一水雾控制阀11开启，第二水雾控制阀10关闭，由微雾加湿器6喷射出的水雾，经由水雾管路、单向阀9和第一水雾控制阀11后直接喷入扫气箱12，同时，空气管路经由文丘里管引射器5向扫气箱12内射入压缩空气，水雾和压缩空气在扫气箱12内混合后进入主机气缸13完成湿式燃烧。

[0046] 而且，水雾直接进入扫气箱12与扫气箱12内的压缩空气混合，与进入空气管路并与空气管路内压缩空气混合相比，扫气箱12内气流流动更加稳定，掺混更容易控制，掺混效果更好。

[0047] 当水雾压力值P1小于空气压力值P2，即P1＜P2时，微雾加湿器6喷射出来的书屋由于压力差无法直接与压缩空气混合，因此第一水雾控制阀11关闭，第二水雾控制阀10开启，微雾加湿器6出口水雾经过水雾管路和连接管路进入文丘里管引射器5的第一入口，经由文丘里管引射器5与压缩空气进行引射混合后，进入扫气箱12，扫气箱12驱动气体进入主机气缸13内进行湿式燃烧。

[0048] 本实施例的装置和控制方法，整个扫气加湿燃烧装置能够在任何条件下工作，克服了传统加湿燃烧装置在个别条件下无法将水雾与压缩空气掺混的缺陷，整个装置能够在任意进气压力下使用，适用性更强。

[0049] 进一步的，当水雾压力传感器8检测到水雾压力值P1与空气压力传感器4检测到的空气压力值P2的差值大于设定阈值时，水雾泄放阀7打开，对水雾管路进行卸压，优选的，设定阈值为1bar，即|P2‑P1|≥1bar时，水雾泄放阀7开启进行卸压。

[0050] 实施例3

[0051] 本实施例提供了一种船舶发动机，为低速机，设置有实施例1所述的船舶发动机扫气加湿燃烧装置，船舶发动机的其余结构采用现有技术即可，在此不进行详细叙述。

[0052] 以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。