用于操作船用发动机的方法

摘要

本申请公开了一种用于船舶的发动机操作方法，该船舶包括能够同时使用天然气和燃油作为燃料的发动机。根据用于操作用于船舶的发动机的方法，每台发动机以包括：气体模式、燃油模式以及燃料分担模式中的一种模式操作，在所述气体模式中，使用天然气作为燃料来驱动发动机，在所述燃油模式中，使用燃油作为燃料来驱动发动机，在所述燃料分担模式中，同时使用天然气和燃油作为燃料来驱动发动机。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于船舶的发动机操作方法，该船舶包括由天然气和燃油同时供给燃料的发动机。

背景技术

通常，天然气被液化并以液化天然气(LNG)的形式长距离输送。液化天然气通过在大气压下将天然气冷却至约-163℃的非常低的温度而获得，并且由于液化天然气与呈气态的天然气相比，其体积显著减小，因此非常适合于海上的长距离输送。

即使当液化天然气储罐被隔热时，完全阻挡外部的热也是有限度的。因此，液化天然气在液化天然气储罐中通过传递到储罐中的热而连续地蒸发。在储罐中蒸发的液化天然气被称为蒸发气体(BOG)。

如果储罐中的压力由于蒸发气体的产生而超过预定的安全压力，则蒸发气体通过安全阀从储罐排出。从储罐排出的蒸发气体用作用于船舶的燃料，或者再液化并返回储罐。

发明内容

【技术问题】

本发明的一方面是提供一种用于船舶的有效的发动机操作方法，该船舶包括由天然气和燃油同时供给燃料的发动机。

【技术方案】

根据本发明的一方面，提供了一种用于船舶的发动机操作方法，该船舶包括能够同时使用天然气和燃油操作的发动机，其中，发动机中的每台发动机以气体模式、燃油模式以及燃料分担模式中的任一者操作，在气体模式中，使用天然气作为燃料来驱动发动机中的每台发动机，在燃油模式中，使用燃油作为燃料来驱动发动机中的每台发动机，在燃料分担模式中，同时使用天然气和燃油来驱动发电机中的每台发动机。

发动机中的每台发动机可以在燃料分担模式下通过下述过程操作，所述过程包括：将发动机切换至燃料分担模式；确定在燃料分担模式中燃烧的气体的比例；计算在燃料分担模式中消耗的气体的量；以及提供关于在燃料分担模式中的发动机的状态的反馈。

发动机操作方法可以由集成自动化系统中彼此相结合操作的功率管理系统和气体管理系统来确定，并且功率管理系统可以以柴油模式、第一混合模式、仅气体模式、仅燃料分担模式、第二混合模式和第三混合模式中的任一者操作，在柴油模式中船舶的多台发动机全部处于燃油模式，在第一混合模式中，多台发动机中的一些发动机处于燃油模式并且其他一些发动机处于气体模式，在仅气体模式中，多台的发动机全部处于气体模式，在仅燃料分担模式中，多台发动机全部处于燃料分担模式，在第二混合模式中，多台发动机中的一些发动机处于燃料分担模式并且其他一些发动机处于气体模式，在第三混合模式中，多台发动机中的一些发动机处于燃料分担模式，并且其他一些发动机处于燃油模式。

气体管理系统可以对设置在船舶上的液化天然气存储罐的内部压力进行测量，并且基于所测量的储罐的内部压力计算能够分配至处于气体模式的发动机的总负载、或能够分配至处于燃料分担模式的发动机的总负载中的基于气体的负载的比例。

如果储罐的内部压力下降，则气体管理系统可以将以气体模式操作的发动机强制地切换至燃油模式或燃料分担模式，并且如果储罐的内部压力增大，则气体管理系统可以将剩余的蒸发气体输送至气体燃烧单元以用于燃烧或排出剩余的蒸发气体。

集成自动化系统可以基于如下的信息而自动地向每台发动机分配负载，所述信息为关于由气体管理系统根据储罐的内部压力计算出的能够分配至处于气体模式的发动机和处于燃料分担模式的发动机的总负载的信息。

功率管理系统可以以仅燃料分担模式操作，其中，气体管理系统(a)基于测量到的储罐中的蒸发气体的压力来确定期望被用作燃料的蒸发气体的量，并且计算当在处于燃料分担模式的发动机中使用所确定的蒸发气体的量进行操作时能够获得的最大负载(以下称为“基于蒸发气体的最大发动机负载”)；(b)通过将在(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”除以“发动机的总数量”来计算“分配至每台发动机的基于蒸发气体的负载”；(c)基于(b)中计算出的“分配至每台发动机的基于蒸发气体的负载”来确定用于每台发动机的天然气与燃油的比率；(d)将每台发动机操作为：将燃油和储罐中的蒸发气体按照在(c)中确定的所述比率而作为燃料使用；以及(e)如果在每台发动机的操作期间储罐中的蒸发气体的压力改变，则基于改变的压力重复从(a)到(d)的过程。

功率管理系统可以以第二混合模式操作，其中，气体管理系统(a)基于测量到的储罐中的蒸发气体的压力来确定期望用作燃料的蒸发气体的量，并且计算当在处于燃料分担模式的发动机和处于气体模式的发动机中使用所确定的蒸发气体的量进行操作时能够获得的最大负载(下文中称为“基于蒸发气体的最大发动机负载”)；(b)将(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”分配至处于气体模式的发动机；(c)将“基于蒸发气体的最大发动机负载”中的除了在(b)中分配至处于气体模式的发动机的负载之外的负载负载除以“处于所述燃料分担模式的发动机的数量”来计算“分配至处于燃料分担模式的发动机的每台发动机的基于蒸发气体的负载”；(d)基于在(c)中计算出的“分配至处于燃料分担模式的发动机的每台发动机的基于蒸发气体的负载”来确定用于处于燃料分担模式的发动机中的每台发动机的天然气与燃油的比率；(e)将每台发动机操作为：将燃油和储罐中的蒸发气体按照在(b)中确定的由处于气体模式的发动机所满足的负载以及(d)中确定的用于处于燃料分担模式的发动机中的每台发动机的天然气与燃油的比率而作为燃料使用；(f)如果在每台发动机的操作期间储罐中的蒸发气体的压力改变，则基于改变的压力重复从(a)至(e)的过程；(g)如果储罐中的蒸发气体的量减少，则用于处于燃料分担模式的发动机的燃油的比例增大，并且如果所需燃油高于一定水平，则处于气体模式的发动机中一些或所有发动机被切换至燃料分担模式。

功率管理系统可以以第三混合模式操作，其中，气体管理系统(a)基于所测量到的储罐中的蒸发气体的压力来确定期望用作燃料的蒸发气体的量，并且计算在处于燃料分担模式的发动机中使用所确定的蒸发气体的量进行操作时能够获得的最大负载(下文中称为“基于蒸发气体的最大发动机负载”)；(b)通过将(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”除以“处于燃料分担模式的发动机的总数量”计算“分配至处于燃料分担模式的发动机中的每台发动机的基于蒸发气体的负载”；(c)基于(b)中计算出的“分配至处于燃料分担模式的发动机中的每台发动机的基于蒸发气体的负载”来确定用于处于燃料分担模式的发动机中的每台发动机的天然气与燃油的比率；(d)将由船舶所需的发动机输出中的除了分配至处于燃料分享模式中的发动机的负载之外的负载分配至处于燃油模式的发动机；(e)将每台发动机操作为：将燃油和储罐中的蒸发气体按照在(c)中确定的用于处于燃料分担模式的发动机中的每台发动机的天然气和燃油的比率以及在(d)中确定的分配置处于燃油模式的发动机的负载而作为燃料使用；以及(f)如果在每台发动机的操作期间储罐中的蒸发气体的压力改变，则基于改变的压力重复从(a)至(e)的过程。

发动机中的每台发动机可以由操作船舶的用户手动操作，其中如果储罐中的蒸发气体足以驱动发动机，则用户自己确定由功率管理系统(PMS)和气体管理系统(GMS)能够允许的蒸发气体的量的范围内可以实现最佳效率的点，并且如果储罐中的蒸发气体不足以驱动发动机，则所述用户自己确定在维持所述储罐中的液化天然气被强制蒸发的操作方法的程度下能够实现最佳效率的点。

发动机中的每台发动机以燃料分担模式操作，并且发动机的负载被确定为发动机的总负载的15％或15％以上至85％或85％以下。

发动机中的每台发动机以燃料分担模式操作，并且发动机的负载中的基于气体的负载的比例被确定为发动机的负载的15％或15％以上至85％或85％以下。

发动机中的每台发动机以燃料分担模式操作，并且随着发动机的负载增大，发动机的负载中的基于气体的负载的最大比例增大，并且发动机的负载中的基于气体的负载的最小比例减小。

功率管理系统以第二混合模式操作，并且使处于气体模式的发动机的数量最大化且使处于燃料分担模式中的发动机的数量最小化。

船舶包括多台发动机，并且使每台单独发动机的负载最大化以使待驱动的发动机的数量最小化。

所述发动机操作方法可以包括：(a)基于储罐中的蒸发气体的压力计算“基于气体的总发动机负载”；(b)通过从船舶所需的发动机输出减去(a)中计算出的“基于气体的总发动机负载”来计算“基于燃油的总发动机负载”；(c)通过考虑船舶所需的发动机输出和每台发动机的最大输出来确定船舶的待驱动的发动机的数量(以下称为“运行的发动机的数量”)；(d)将在(a)中计算出的“基于气体的总发动机负载”除以(c)中计算出的“运行的发动机的数量”来确定分配至每台发动机的“基于气体的发动机负载”；以及(e)通过考虑每台发动机的最大负载来确定将分担(b)中计算出的“基于燃油的总发动机负载”的发动机的数量。

处于气体模式的发动机的“基于气体的发动机负载”与处于燃料分担模式的发动机的“基于气体的发动机负载”相同。

处于所述气体模式的发动机的各自的负载相同，并且处于所述燃料分担模式的发动机的各自的负载相同。

发动机中的每台发动机是用于发电的四冲程DF发动机。

根据本发明的另一方面，提供了一种船舶，所述船舶包括能够以燃料分担模式操作的多台DF发动机，其中，多台DF发动机以气体模式或燃料分担模式操作，并且使以气体模式操作的DF发动机的数量最大化且多台DF发动机中的每台发动机的负载最大化。

【有益效果】

根据本发明的用于船舶的发动机操作方法，在以气体模式或燃料分担模式操作的多台发动机中，在气体模式下操作的发动机的数量被最大化，由此可能使用当以燃料分担模式操作发动机时将被丢弃的气体，以使燃料分担模式中的不稳定性最小化，并且使发动机燃烧期间产生的氮氧化物和硫氧化物的排放最小化。

由于在燃料分担模式下操作的发动机由气体和燃油两者供给燃料，所以气体在低负载下燃烧，导致高的气体消耗。相比之下，处于气体模式操作的发动机允许气体在高负载下燃烧。根据本发明的用于船舶的发动机操作方法，在能够以气体模式或燃料分担模式操作的多台发动机中，以气体模式操作的发动机的数量最大化，从而减少气体消耗。

另外，根据本发明的用于船舶的发动机操作方法，提供给船舶的每台单独的发动机的负载被最大化，从而延长了发动机的使用寿命。

附图说明

图1是示出了根据发动机负载的、处于燃料分担模式(FSM)的发动机的负载中的基于气体的负载的比例的图表。

图2是示出了当船舶所需的总发动机输出为24,000kW时用于船舶的典型的发动机操作方法的图表。

图3是示出了当船舶所需的总发动机输出为24,000kW时根据本发明的一个实施方式的用于船舶的发动机操作方法的图表。

图4是示出了当船舶所需的总发动机输出为20,000kW时用于船舶的典型的发动机操作方法的图表。

图5是示出了当船舶所需的总发动机输出为20,000kW时根据本发明的一个实施方式的用于船舶的发动机操作方法的图表。

具体实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的实施方式进行描述。根据本发明的发动机操作方法适用的船舶可以是用于各种目的的船舶、例如液化天然气运载器、液化天然气燃料船、钻探船和海上结构。虽然根据本发明的用于船舶的发动机操作方法适用的发动机优选的是DF发动机，但是应当理解的是，本发明不限于此并且该发动机操作方法可适用于由燃油和天然气两者供给燃料的任何发动机。本文中，将以示例的方式描述根据本发明的用于船舶的发动机操作方法应用于DF发动机的情况。应理解的是，本发明可以以不同的方式实施，并且不限于以下实施方式。

在用于船舶的发动机中，可以由天然气供给燃料的发动机的示例是双燃料(DF)发动机。DF发动机是可以由天然气和燃油两者供给燃料的发动机，并且可以分为四冲程发电发动机和二冲程主推进发动机。

用于发电的四冲程DF发动机通常被称为DF发动机并且连接到发电机，并且发动机的负载取决于所连接的发电机。当连接到发电机的装置需要更大功率时，使发电机旋转的扭矩增加。随着扭矩增大，发电机的每分钟转数(RPM)减小，并且通过发动机的调节器将更多的燃料喷射到发动机中以补偿RPM的减小，使得发动机的RPM增加从而将发动机的转速保持在恒定水平。由于发动机的负载取决于发动机的转速和扭矩，因此可以通过将发动机的转速保持在恒定水平并调节扭矩来调节发动机的负载。

表1

表1示出了当用于发电的四冲程DF发动机以恒定速度旋转时根据发动机负载的燃料消耗。参照表1，可以看出随着发动机负载增大燃料消耗线性地减小。也就是说，当发动机以较高负载运行时，发动机的效率变得更好。

用于主推进的二冲程DF发动机的示例包括X-DF发动机、ME-GI发动机等，并且用于主推进的二冲程DF发动机连接至推进器而不是发电机，这是因为该发动机是用于推进船舶的发动机。与四冲程DF发动机不同，二冲程DF发动机的燃料消耗在低负载时高、在中负载时低并且在高负载时再次变高，而不是随着发动机负载增大而线性地减小。

虽然典型的DF发动机可以由天然气和燃油两者供给燃料，但是发动机不能同时使用天然气和燃油作为燃料。也就是说，典型的DF发动机或者以燃油(FO)模式或者以气体模式被驱动。

用于船舶的发动机操作方法主要根据集成自动化系统(IAS)的功率管理系统(PMS)和气体管理系统(GMS)如何联接在一起并进行操作的方式而确定。操作设置有典型DF发动机的船舶的功率管理系统(PMS)和气体管理系统(GMS)的方法如下：

由于典型的DF发动机可以使用天然气或燃油作为燃料，因此设置有典型的DF发动机的船舶的功率管理系统(PMS)以下述模式中的任一种模式驱动：柴油模式，其中船舶的多台发动机全部处于燃油模式(FO模式)；混合模式，其中多台发动机中的一些发动机处于燃油模式(FO模式)而其他的一些发动机处于气体模式；以及仅气体模式，其中多台发动机全部处于气体模式。

设置有典型的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)对储罐的内部压力进行测量并且然后基于测量到的储罐的内部压力计算可分配给以气体模式操作的发动机的总负载。如果储罐的内部压力降低，则设置有典型的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)将以气体模式运行的发动机强制地切换到燃油模式，并且如果储罐的内部压力增加，则将剩余的蒸发气体输送到气体燃烧单元(GCU)用于燃烧或者将剩余的蒸发气体排出到外部，同时向用户提供关于如下信息：基于测量到的储罐的内部压力可分配给以气体模式操作的发动机的总负载。因此，设置有典型DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)可以用于将储罐的内部压力保持在恒定水平。

设置有DF发动机的船舶的集成自动化系统(IAS)可以具有下述特殊功能：基于可分配至处于气体模式的发动机的总负载的信息向处于气体模式的每台发动机自动地分配基于由气体管理系统(GMS)测量的储罐的内部压力计算的负载。

在设置有DF发动机的船舶的集成自动化系统(IAS)具有向处于气体模式的每台发动机自动地分配负载的特殊功能的情况下，当储罐中的蒸发气体的压力高时，增大发动机负载并且船速增加，并且当储罐中的蒸发气体的压力低时，减小发动机负载并且船速降低。

基于储罐中的蒸发气体的压力通过设置有典型的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)以罐压力控制模式来确定每台发动机的适当负载的方法的一个实施方式如下：

(a)基于所测量的储罐中的蒸发气体的压力来确定预期用作燃料的蒸发气体的量，并且使用所确定的蒸发气体的量计算当以气体模式操作发动机时可以获得的最大负载(以下称为“基于蒸发气体量的最大发动机负载”)。

(b)将(a)中计算的“基于蒸发气体的最大发动机负载”除以“处于气体模式的发动机的数量”，来计算“分配至处于气体模式的发动机中的每台发动机的负载”。

(c)如果船舶所需的发动机输出小于(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”，剩余蒸发气体被排出或在气体燃烧单元(GCU)中燃烧。

(d)如果船舶所需的发动机输出大于(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”，则处于气体模式的发动机操作成使得在(b)中计算出的“分配至处于气体模式的发动机中的每台发动机的负载”可以实际上分配给处于气体模式的发动机中的每台发动机，并且允许所需的发动机输出的其余部分由处于燃油模式的发动机产生。

(e)如果即使当储罐中的蒸发气体被完全使用并且所有处于燃油模式发动机都被使用时也不能满足船舶所需的发动机输出，则储罐中的液化天然气被再气化并被压缩以用作燃料。

燃料气体供应系统(FGGS)用于使储罐中的液化天然气再气化。如果储罐中的蒸发气体足以使发动机运行，则燃料气体供应系统(FGGS)将蒸发气体输送至发动机；如果储罐中的蒸发气体用以使所有发动机运行是过量的，则将剩余的蒸发气体输送至气体燃烧单元(GCU)；并且如果储罐中的蒸发气体不足以使发动机运行则重新气化储罐中的液化天然气并且将再气化的液化天然气输送至发动机。气体管理系统(GMS)控制燃料气体供应系统(FGGS)以维持储罐的内部压力。

燃料分担模式(FSM)是指DF发动机由天然气和燃油同时供给燃料的状态。根据本发明，仅可以以或者气体模式或者燃油模式(FO模式)操作的典型DF发动机被改进成即使燃油和气体被同时喷入发动机也不会降低燃烧性能，从而能够以燃料分担模式以及以气体模式和燃油模式(FO模式)操作。

以气体模式、燃油模式(FO模式)和燃料分担模式(FSM)中的任一模式操作的DF发动机可以通过包括如下步骤的过程来以燃料分担模式(FSM)操作：将发动机切换到燃料分担模式(FSM)、确定在燃料分担模式(FSM)中燃烧的气体的比例、计算在燃料分担模式(FSM)中消耗的气体的量以及提供关于处于燃料分担模式(FSM)的发动机的状态的反馈。

能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机具有下述优点：与典型的DF发动机相比，可以使对在储罐中产生的蒸发气体的利用最大化。

接下来，将以示例的方式对下述情况进行描述：船舶设置有四台DF发动机、每台DF发动机的容量为10,000kW，船舶所需的总发动机负载为32,000kW，储罐中产生的蒸发气体足以产生30,000kW的负载，并且发动机中的每台发动机的最大负载为90％的情况为例进行说明。

当DF发动机是典型的DF发动机时，考虑到气体比燃油更便宜的事实，期望的是三台发动机以气体模式操作分别满足9,000kW的负载并且一台发动机以燃油模式运行以满足剩余的5,000kW。然而，在这种情况下存在下述问题：仅使用与27,000kW相对应的蒸发气体，而与剩余的3,000kW相对应的蒸发气体被废弃。

当DF发动机是能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机时，考虑到气体比燃油更便宜的事实，三台发动机以气体模式操作分别满足9,000kW的负载并且一台发动机以燃料分担模式操作以使用天然气产生3,000kW并且使用燃油产生2,000kW从而满足剩余的5,000kW，由此使废弃的蒸发气体最少。

此外，能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机具有比典型的DF发动机更高的燃油燃烧效率。也就是说，能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机消耗较少的燃油产生与典型的DF发动机相同量的负载。接着，将以示例的方式对使用燃油产生300kW的负载的情况进行描述。

参照表1，在典型的DF发动机中，当具有1,000kW容量的DF发动机在燃油模式下以30％的负载运行时，燃油的消耗量为231.0g/kWh×300kW＝69,300.0g/h。

参照表1，在能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的情况下，当具有1,000kW容量的DF发动机在燃料分担模式(FSM)下以50％的负载操作时在将气体与燃油的比率设定成使用气体产生200kW的负载并使用燃油产生300kW的负载之后，燃油的消耗量为204.0g/kWh×300kW＝61,200.0g/h。

可以看出，能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机具有比典型的DF发动机更高的燃油燃烧效率，由于典型的DF发动机消耗69,300.0g/h的燃油，而能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机消耗61,200.0g/h的燃油以产生300kW的负载。

接下来，将对操作设置有DF发动机的船舶的功率管理系统(PMS)和气体管理系统(GMS)的方法进行描述，该DF发动机可以以气体模式、燃油模式(FO模式)和燃料分担模式(FSM)中的任一模式进行操作。

与设置有典型的DF发动机的船舶的功率管理系统(PMS)类似，设置有能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的船舶的功率管理系统(PMS)可以以柴油模式、混合模式和仅气体模式中的任一模式驱动。此外，设置有能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的船舶的功率管理系统(PMS)也可以以下述模式中的任一模式操作：船舶的多台发动机全部处于燃料分担模式(FSM)的仅燃料分担模式、多台发动机中的一些发动机处于燃料分担模式(FSM)且其他一些发动机处于燃油模式(FO模式)的混合模式、以及多台发动机中的一些发动机处于燃料分担模式(FSM)且其他一些发动机处于气体模式的混合模式。

设置有能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)对储罐的内部压力进行测量，并且然后基于测量到的储罐的内部压力计算可分配至以气体模式操作的发动机的总负载、以及可分配至以燃料分担模式(FSM)操作的发动机的总负载中的基于气体的负载的比例。

另外，如果储罐的内部压力减小，则设置有能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)强制地将以气体模式运行的发动机切换到燃油模式或燃料分担模式，而如果储罐的内部压力增大，则将剩余的蒸发气体输送到气体燃烧单元(GCU)用于燃烧或将剩余的蒸发气体排出到外部，同时向用户提供关于如下方面的信息：可分配至以气体模式操作的发动机的总负载和可分配至以燃料分担模式(FSM)操作的发动机的总负载中的基于气体的负载的比例。

与设置有典型的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)类似，设置有能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)可以用于将储罐的内部压力保持处于恒定水平。

在设置有能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的船舶的集成自动化系统(IAS)具有如下特殊功能的情况下，该功能为基于可分配至处于气体模式的发动机和处于燃料分担模式的发动机的总负载的信息自动地向每台发动机分配由气体管理系统(GMS)基于储罐的内部压力计算的负载，当储罐中的蒸发气体的压力高时，发动机的负载增大并且船舶的速度增大，并且当储罐中的蒸发气体的压力低时，发动机的负载减小并且船舶的速度减小，如设置有典型的DF发动机的船舶一样。

然而，由于气体管理系统以与功率管理系统(PMS)相结合的方式操作，该功率管理系统以下述模式中的任一模式驱动：仅燃料分担模式、燃料分担模式(FSM)与燃油模式(FO模式)的混合模式、以及燃料分担模式(FSM)与气体模式的混合模式，因此设置有能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机的船舶的气体管理系统(GMS)也可以以下列方式操作。

当功率管理系统(PMS)处于仅燃料分担模式时，

(a)基于所测量到的储罐中的蒸发气体的压力来确定期望被用作燃料的蒸发气体的量，并且使用所确定的蒸发气体的量计算当以燃料分担模式操作发动机时可获得的最大负载(下文中称作“基于蒸发气体的最大发动机负载”)。

(b)将(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”除以“发动机的总数量”来计算“分配至每台发动机的基于蒸发气体的负载”。

(c)基于(b)中计算出的“分配至每台发动机的基于蒸发气体的负载”来确定用于每台发动机的天然气与燃油的比率。(例如，天然气：燃油＝7：3)

(d)每台发动机操作为使得根据在(c)中确定的比率使用储罐中的燃油和蒸发气体作为燃料。

(e)如果在每台发动机的操作期间储罐中的蒸发气体的压力改变，则基于改变的压力重复从(a)至(d)的过程。

当功率管理系统(PMS)处于燃料分担模式(FSM)与燃油模式(FO模式)的混合模式时，

(a)基于测量到的储罐中的蒸发气体的压力来确定期望用作燃料的蒸发气体的量，并且使用所确定的蒸发气体的量计算当以燃料分担模式操作发动机时可获得的最大负载(下文中称作“基于蒸发气体的最大发动机负载”)；

(b)将(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”除以“处于燃料分担模式的发动机的总数量”来计算“分配至处于燃料分担模式的每台发动机的基于蒸发气体的负载”；

(c)基于(b)中计算出的“分配至处于燃料分担模式的每台发动机的基于蒸发气体的负载”来确定用于处于燃料分担模式的每台发动机的天然气与燃油的比率(例如，天然气：燃油＝7：3)；

(d)使得由处于燃油模式的发动机能够产生船舶所需的发动机输出除了分配至处于燃料分担模式的发动机的负载的量；

(e)每台发动机以下述方式操作：根据(c)中确定的用于处于燃料分担模式的每台发动机的天然气与燃油的比率以及(d)中确定的由处于燃油模式的发动机满足的负载来使用储罐中的燃油和蒸发气体作为燃料；以及

(f)如果在每台发动机的操作期间储罐中的蒸发气体的压力改变，则基于改变的压力重复从(a)至(e)的过程。

当功率管理系统(PMS)处于燃料分担模式(FSM)与气体模式的混合模式时，

(a)基于测量到的储罐中的蒸发气体的压力来确定期望用作燃料的蒸发气体的量，并且使用所确定的蒸发气体的量计算当以燃料分担模式操作发动机和以气体模式操作发动机时可获得的最大负载(下文中称为“基于蒸发气体的最大发动机负载”)；

(b)将(a)中计算出的“基于蒸发气体的最大发动机负载”首先分配至处于气体模式的发动机。由于气体比燃油便宜，所以优选地是优先地将负载分配给处于气体模式的发动机；

(c)将除了在(b)中分配至处于气体模式的发动机的负载之外的“基于蒸发气体的最大发动机负载”除以“处于燃料分担模式的发动机的数量”来计算“分配至处于燃料分担模式的每台发动机的基于蒸发气体的负载”；

(d)基于在(c)中计算出的“分配至处于燃料分担模式的每台发动机的基于蒸发气体的负载”来确定用于处于燃料分担模式中发动机中的每台发动机的天然气与燃油的比率(例如，天然气：燃油＝7：3)；

(e)每台发动机以下述方式操作：根据(b)中确定的由处于气体模式的发动机所满足的负载以及(d)中确定的用于处于燃料分担模式的发动机中的每台发动机的天然气与燃油的比率来使用储罐中的燃油和蒸发气体作为燃料；

(f)如果在每台发动机的操作期间储罐中的蒸发气体的压力改变，则基于改变的压力重复从(a)至(e)的过程；以及

(g)如果储罐中的蒸发气体的量减少，则用于处于燃料分担模式的发动机的燃油的比率增加以满足船舶所需的发动机输出。如果所需燃油高于一定水平，则一些或所有处于气体模式的发动机被切换至燃料分担模式。

能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机还可以由操作船舶的用户手动操作。在对能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机进行手动操作的情况下，如果储罐中的蒸发气体足以驱动发动机，则用户自己确定在由功率管理系统(PMS)和气体管理系统(GMS)许可的蒸发气体的量的范围内可以实现最佳效率的点。另外，如果储罐中的蒸发气体不足以驱动发动机，则用户自己确定在维持所述储罐中的液化天然气被强制蒸发的操作方法的程度下能够实现最佳效率的点。

在能够以燃料分担模式(FSM)操作的DF发动机由用户手动操作的情况下，上述实施方式可以帮助建议可以实现最佳效率的点。

图1是示出了在根据发动机负载的处于燃料分担模式(FSM)的发动机的负载中的基于气体的负载的比例的图表。在图1中，横轴以％表示“发动机的负载”，纵轴以％表示处于燃料分担模式(FSM)的发动机的负载中的“基于气体的负载的比例”。另外，图1的A是示出了根据发动机的负载的“基于气体的负载的比例的最大值”的曲线；图1的B是示出了根据发动机的负载的“基于气体的负载的比例的最小值”的曲线；图1的C是示出了发动机的最小负载的曲线；以及图1的D是示出了发动机的最大负载的曲线。

参照图1，可以看到的是，如果发动机负载过高(大约85％或更高)或太低(大约15％或更低)，则发动机不能以燃料分担模式(FSM)操作。由于如果发动机负载过高或过低，则难以平衡当将气体喷射到发动机中时气缸的燃烧爆炸压力，因此在受限的发动机负载的范围内，发动机可以以燃料分担模式(FSM)操作。

此外，可以看到的是，发动机的负载中的“基于气体的负载的比例”被限制为约15％或15％以上至85％或85％以下。也就是说，“基于气体的负载的比例”根据发动机负载而被限制。例如，当基于气体的负载的比例为5％时，不能以燃料分担模式(FSM)操作发动机。

如图1中所示，随着发动机负载增大，“基于气体的负载的比例的最大值”逐渐增大，并且“基于气体的负载的比例的最小值”逐渐减小。这表明，随着发动机负载增大，基于气体的负载的比例的可接受范围变宽。

燃料分担模式(FSM)具有使废弃的蒸发气体最小化的优点。然而，由于两种不同的燃料、即气体和燃油，在燃料分担模式下一起燃烧，因此需要仔细调节空气燃料比率。如果空气燃料比率未被适当地控制，则气体不完全燃烧并且未燃烧气体会被包含在废气中并且随后被排出。另外，当气体经常不燃烧时，发动机的内部部件所承受的应力变大。也就是说，当使用燃料分担模式(FSM)时，损坏发动机的风险大于发动机由仅燃油驱动时的风险。

当发动机由仅气体驱动时，氮氧化物的排放低并且可以满足IMO的排放规定，而在燃料分担模式(FSM)中当燃油被喷射至的发动机时，氮氧化物的排放急剧增加并且难以满足IMO的排放规定。此外，当发动机以使用燃油、即液体燃料的燃料分担模式(FSM)驱动时，与发动机由仅气体驱动相比，将排放更大量的硫氧化物。

因此，当功率管理系统(PMS)处于燃料分担模式(FSM)与气体模式的混合模式时，通过使处于气体模式的发动机的数量最大化并使处于燃料分担模式(FSM)的发动机的数量最少可以防止发动机受损并减少氮氧化物和硫氧化物的排放。

另外，当船舶的多台发动机中的每台发动机的负载被最大化以使被驱动的发动机的数量最少时，闲置的发动机的数量增加，从而延长发动机的使用寿命。

当功率管理系统(PMS)处于燃料分担模式(FSM)与气体模式的混合模式时，使处于气体模式的发动机的数量最大化以使处于燃料分担模式(FSM)的发动机的数量最小化并且使每台单独的发动机的负载最大化的方法的一个实施方式如下。

(a)基于储罐中的蒸发气体的压力计算“基于气体的总发动机负载”。“基于气体的总发动机负载”包括处于燃料分担模式的发动机的基于气体的负载以及处于气体模式的发动机的总负载。

(b)通过从船舶所需的发动机输出减去(a)中计算出的“基于气体的总发动机负载”来计算“基于燃油的总发动机负载”。如果船舶所需的发动机输出功率小于(a)中计算出的“基于气体的总发动机负载”，则期望功率管理系统(PMS)以仅气体模式操作而不是以燃料分担模式(FSM)与气体模式的混合模式操作，并且剩余的蒸发气体被输送至气体燃烧单元(GCU)用于燃烧或排放到外部。

(c)通过考虑船舶所需的发动机输出和每台发动机的最大输出来确定船舶的多台发动机中的多少台发动机将被驱动。在此，每台发动机被以最大负载操作以使待被操作的发动机的数量最少(下文中称为“运行的发动机的数量”)。

(d)通过将(a)中计算出的“基于气体的总发动机负载”除以(c)中计算出的“运行的发动机的数量”来确定分配至每台发动机的“基于气体的发动机负载”。尽管期望分别分配至处于气体模式的发动机和分配至处于燃料分担模式的发动机的“基于气体的发动机负载”相同，但是所有发动机的“基于气体的发动机负载”未必相同。然而，优选的是，处于气体模式的发动机的各自的负载相同，并且处于燃料分担模式的发动机的各自的负载相同。(例如，燃料分担模式：气体模式：气体模式＝5000：5500：5500)

(e)通过考虑每台发动机的最大负载来确定将分担在(b)中计算出的“基于燃油的总发动机负载”的发动机的数量。由于根据本发明的功率管理系统(PMS)处于燃料分担模式(FSM)与气体模式的混合模式，因此仅处于燃料分担模式(FSM)的发动机被供给燃油。因此，分担“基于燃油的总发动机负载”的发动机是处于燃料分担模式的发动机。

图2是示出了当船舶所需的总发动机输出为24,000kW时用于船舶的典型发动机操作方法的图表，并且图3是示出了当船舶所需的总发动机输出功率为24,000kW时根据本发明的一个实施方式的用于船舶的发动机操作方法的图表。将参照图2和图3并对比典型方法来描述根据本实施方式的用于船舶的发动机操作方法。

当船舶设置有四台发动机时，根据用于船舶的典型的发动机操作方法，四台发动机中的三台以燃料分担模式驱动而另一台发动机处于闲置状态。因此，每台发动机满足下述比例表达式，基于燃油的发动机负载：基于天然气的发动机负载＝1,000kW：7,000kW。

相比之下，在根据本实施方式的用于船舶的发动机操作方法中，当船舶设置有四台发动机时，三台运行的发动机中的一台发动机以气体模式驱动以满足7,000kW的负载，而另外两台发动机以燃料分担模式驱动。因此，处于燃料分担模式发动机中的每台发动机满足下述比例表达式，基于燃油的发动机负载：基于天然气的发动机负载＝1,500kW：7,000kW。

换句话说，在根据本实施方式的用于船舶的发动机操作方法中，与典型的发动机操作方法相比，处于燃料分担模式的发动机的数量从三台减少到两台。

图4是示出了当船舶所需的总发动机输出为20,000kW时用于船舶的典型发动机操作方法的图表，并且图5是示出了当船舶所需的总发动机输出为20,000kW时根据本发明的一个实施方式的用于船舶的发动机操作方法的图表。将参照图4和图5对比典型方法来描述根据本实施方式的用于船舶的发动机操作方法。

当船舶设置有四台发动机时，根据用于船舶的典型的发动机操作方法，所有四台发动机都以燃料分担模式驱动。因此，每台发动机满足下述比例表达式，基于燃油的发动机负载：基于天然气的发动机负载＝1,000kW：4,000kW。

相比之下，在根据本实施方式的用于船舶的发动机操作方法中，当船舶设置有四台发动机时，仅三台发动机被驱动，并且三台运行的发动机中的两台发动机以气体模式驱动成分别输出5,500kW，而另一发动机以燃料分担模式驱动。因此，处于燃料分担模式的发动机满足下述比例表达式，基于燃油的发动机负载：基于天然气的发动机负载＝4,000kW：5,000kW。

接下来，当船舶所需的总发动机输出为20,000kW时，将参照“用于使每台单独的发动机的负载的最大化的方法的实施方式”和图5来对根据本发明的一个实施方式的用于船舶的发动机操作方法进行描述。

当如在用于使每台单独的发动机的负载的最大化的方法的实施方式的(c)中那样，将船舶所需的总发动机输出20,000kW除以被确定为发动机的最大输出9,000kW时，可以看出三台发动机可以满足船舶所需的总发动机输出(∵9000kW×3>20,000kW)。因此，与共使用四台发动机的典型的发动机操作方法不同，根据本实施方式的用于船舶的发动机操作方法允许仅使用三台发动机。根据本实施方式的船舶的发动机操作方法，使每台单独的发动机的负载最大化以使被操作的发动机的台数最少，从而延长发动机的使用寿命。

另外，当如在用于使每台单独的发动机的负载的最大化的方法的实施方式的(d)中那样，将“基于气体的总发动机负载”16,000kW除以“运行的发动机数量”3时，可以看出，适合的是每台发动机满足约5,000kW至约5,500kW的负载。因此，处于气体模式的发动机中的每台发动机的负载被确定为5,500kW，使得处于气体模式的发动机的各自的负载可以相同。

由于每台发动机的最大负载为9,000kW，当剩余的“基于气体的发动机负载”被分配至剩余的处于燃料分担模式的一台发动机时，满足基于燃油的发动机负载：基于天然气的发动机负载＝4,000kW：5,000Kw的比例表达式，而没有问题。根据由本实施方式的用于船舶的发动机操作方法，以气体模式操作的发动机的数量被最大化，并且以燃料分担模式操作的发动机的数量被最小化，从而能够使处于燃料分担模式的不稳定性最小化并且能够使在发动机燃烧期间产生的氮氧化物和硫氧化物的排放最小化。

虽然本文中已经描述了一些实施方式，但是应当理解提供这些实施方式仅用于说明的目的而不应以任何方式解释为对本发明的限制，并且本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种变形、修改、变化、变更和等效实施方式。