本发明涉及船用发动机，尤其涉及一种船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置与方法。
背景技术：
1、大功率活塞式内燃机燃烧室最高燃气温度可达2500k，受限于活塞的工作环境及材料的弹性、强度、硬度、疲劳、腐蚀等因数，活塞使用的金属材料的最高可靠运行温度远低于此值，铸钢的温度约低于900k，铸铁的温度约低于700k，铝合金的温度约低于600k。为了保证活塞的可靠运行，采用特定的冷却技术降低活塞温度已成为大功率活塞式内燃机中必不可少的组成部分；且由于大功率内燃机燃气向壁面传热的热通量可高达10mw/m^2量级，因此需要通过活塞内部设计冷却油腔实现高通量的热量传递，基于前述内容可知，无论是射流冷却还是振荡冷却，冷却油腔中冷却油的填充率是影响热量传递的关键因数之一；
2、目前，活塞冷却油腔的填充率在设计阶段一般是按照其所使用的某一具体工况进行优化并定型设计的，但是此种设计方案存在的问题是：活塞冷却油腔的填充率在运营过程中不能按照实际情况进行实时调节，具体的：在内燃机运营过程中，内燃机需根据实际需求运行于高、中、低不同负荷且常常处于不同的不同燃料模式(燃油模式、燃气模式、混烧模式等)以及不同阶段(暖机、启动、正常运行等)下；实际上，内燃机运行在不同负荷、不同燃料模式、不同阶段，需要通过活塞传递的热量均不相同，活塞所需的最优填充率均有差异。在运营过程中合理调整活塞冷却油腔的填充率是保证大功率活塞式内燃机可靠、高效运行的有效途径，如果设计不合理，如当活塞冷却的换热量过多，燃气向壁面传热量太大，会降低内燃机的热效率、引发活塞受热不均变形、气缸壁低温腐蚀等问题；传热量太小会引起敲缸、活塞烧蚀、润滑油膜劣化等问题；
3、在现有技术中也有对在运营过程中调整活塞冷却油腔的填充率进行设计改造的方案，如在机架内安装常规的流量监测控制装置，进而实现对活塞冷却油腔的填充率调节，但是在大型多缸发动机中，机架内油气浓度和温度往往较高，容易引起爆炸，因此机架内并不适合安装常规的流量监测控制装置。
技术实现思路
1、基于此，为解决在现有技术所存在的不足，特提出了一种船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置与方法。
2、一种船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其用于对活塞的冷却系统进行控制调节，其特征在于，包括：
3、信号采集单元、控制器以及压力调节装置；
4、其中，信号采集单元能够获取各个采样时刻的内燃机工作数据以及伸缩套管进油分配总管的压力信号；
5、控制器能够根据所述内燃机工作数据辨识出当前采样时刻的内燃机工作状态后，确认出对应的伸缩套管进油分配总管的所需压力，并根据压力调整策略输出相应的控制命令，所述控制命令用于控制压力调节装置内的各个组件调整各自对应的转速/开度，以改变伸缩套管进油分配总管的压力进而间接控制调整活塞填充率；
6、压力调节装置能够执行所述控制命令，以调整内部各个组件各自对应的转速/开度。
7、其中，在一些具体的实施例中，所述信号采集单元包括信号采集卡以及压力传感器，信号采集卡能够获取各个采样时刻的内燃机工作数据；压力传感器设置伸缩套管进油分配总管用于实时采集伸缩套管进油分配总管的实际压力。
8、其中，在一些具体的实施例中，所述压力调整策略包括：
9、l1、根据所述内燃机工作数据中的主机关键状态参数，判断采集的活塞出口润滑油温度是否在合理的范围之内，是则执行l2；否则执行l3；
10、l2、在合理的范围之内即为温度检测正常，则根据所述主机关键状态参数确定发动机的工作状态，进而根据所确定的发动机的工作状态查询map图获得伸缩套管进油分配总管的压力设定值；
11、l3、未在合理的范围之内，则确认本系统发生故障，使得本系统停用并启动声光报警程序；
12、l4、获得伸缩套管进油分配总管实际压力并判断是否稳定于对应的压力设定值，是则确定当前时刻的调节过程结束，重新在下一时刻执行步骤l1；否则执行l5；
13、l5、判断实际压力没有稳定至压力设定值，则进一步判断实际压力是否低于压力设定值，是则确定需要提升伸缩套管进油分配总管压力，输出控制命令以使得压力调节装置动作，进而提高伸缩套管进油分配总管压力至压力设定值，否则输出控制命令以使得压力调节装置动作，进而降低伸缩套管进油分配总管压力至压力设定值。
14、其中，在一些具体的实施例中，所述压力调节装置包括增压单元、释压单元、填充率微调单元；其中所述增压单元用于增加伸缩套管进油分配总管的压力；所述释压单元用于降低伸缩套管进油分配总管的压力；填充率微调单元用于调整伸缩套管进油分配总管上各个伸缩套管入口位置的入口压力，进而使得各个伸缩套管入口位置的入口压力保持一致。
15、优选的，所述增压单元至少包括增压齿轮泵以及第一变频电机，第一变频电机用于通过控制增压齿轮泵的开度以增加伸缩套管进油分配总管的压力；
16、进一步优选的，所述增压单元还包括防止增压齿轮泵过载的安全阀、用于过滤润滑油中的杂质的第二滤器。
17、优选的，所述释压单元采用释压调节阀降低伸缩套管进油分配总管的压力。
18、优选的，所述填充率微调单元包括若干安装于各伸缩套管入口位置的背压调节阀。
19、优选的，所述压力调节装置还包括协同单元，所述协同单元包含安装于滑油日用系统分配至活塞冷却系统管路上的单向阀。
20、其中，在一些具体的实施例中，所述压力调节装置包括增压/释压集成单元、其中所述增压/释压集成单元用于增加/降低伸缩套管进油分配总管的压力；填充率微调单元用于调整伸缩套管进油分配总管上各个伸缩套管入口位置的入口压力，进而使得各个伸缩套管入口位置的入口压力保持一致。
21、优选的，所述增压/释压集成单元包括双向齿轮泵，通过控制双向齿轮泵正向与反向的开度以增加/降低伸缩套管进油分配总管的压力。
22、其中，在一些具体的实施例中，所述压力调节装置包括增压/释压集成单元，该增压/释压集成单元包括多个分别位于伸缩套管进油分配总管上各个伸缩套管入口位置的齿轮泵、传递轴、连接盘、第二变频电机，其增加/降低伸缩套管进油分配总管的压力过程直接通过调节第二变频电机的电机转速实现，该齿轮泵受控于第二变频电机，将油液从油箱中抽出，并将其送入伸缩套管进油分配总管中，以增加或减少总管中的压力；传递轴连接第二变频电机和齿轮泵，当第二变频电机转动时，该传递轴将旋转动力传递给齿轮泵，使齿轮泵开始工作；该连接盘位于传递轴的一端，用于将传递轴与齿轮泵的输入轴相连接。
23、此外，本发明还提出了一种基于上述船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置实现控制活塞冷却油腔填充率的方法，其包括：
24、通过信号采集单元能够获取各个采样时刻的内燃机工作数据以及伸缩套管进油分配总管的实时的压力信号；
25、通过控制器根据所述内燃机工作数据辨识出当前采样时刻的内燃机工作状态后，确定出对应的伸缩套管进油分配总管的所需压力，并根据压力调整策略以及所述实时的压力信号输出相应的控制命令，所述控制命令用于控制压力调节装置内的各个组件调整各自对应的转速/开度，以改变伸缩套管进油分配总管的压力进而间接控制调整活塞填充率；
26、通过压力调节装置接收并执行所述控制命令，以调整内部各个组件各自对应的转速/开度。
27、此外，为解决存在的不足，还提出了一种计算机可读存储介质，包括计算机指令，当所述计算机指令在计算机上运行时，使得计算机执行所述的方法。
28、实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
29、(1)相比于现有活塞式内燃船用发动机机，本发明通过压力调节装置以及控制器的协调控制下，可在全负荷范围内提高内燃机的热效率。特别是在低负荷运行时，活塞换热需求大大降低，通过本发明装置可以降低活塞换热量减少燃料热量损失，提高低负荷时的热效率。
30、(2)相比于现有活塞式内燃机，本发明可提高内燃机的超负荷运行的能力。通过本发明通过压力调节装置以，急剧增加冷却滑油流量，强化活塞冷却效率，保障设备具备更长时间超负荷运行能力。
31、(3)相比于现有活塞式内燃机流量调节方法，本发明采用伸缩套管总管压力控制方法或者伸缩套管入口流量控制方法，对现有机型改动很小，几乎不需要额外增加成本；电气装置可布置于机架外更安全。
32、(4)相比于现有船用发动机活塞式内燃机，本发明可以降低内燃机启动阶段的热量损失，实现内燃机的快速暖机，快速高负荷运行，提高设备的机动性。
33、(5)本发明可以在停用填充率调整装置时自动使用滑油日用系统冷却活塞，确保本发明装置故障或者失效时原系统仍可正常工作，具有更高的生命力。
34、(6)相比于现有船用双燃料发动机现有活塞式内燃机，本发明可以在运营过程中控制活塞冷却油腔的填充率，实现活塞式内燃机在不同工况、不同燃料模式、不同运行阶段的精细化管理。
1.一种船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其用于对活塞的冷却系统进行控制调节，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其特征在于，
7.根据权利要求1所述的船用发动机活塞冷却油腔填充率的控制装置，其特征在于，
8.一种基于权利要求1-7任意一项所述控制装置对活塞的冷却系统进行控制调节的方法，其特征在于，包括如下步骤：
