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船用LNG/柴油双燃料发动机控制系统设计及试验研究
| 论文题名： | 船用LNG/柴油双燃料发动机控制系统设计及试验研究 |
| 关键词： | 船用柴油机;双燃料发动机;液化天然气;电控系统;多点喷射 |
| 摘要： | 环境污染和石油短缺已成为当今社会发展不可回避的两大问题。作为航运动力来源的船用柴油机，受这两大问题的制约，对其发展也提出了更高的要求。因此，寻找替代燃料降低对石油的依赖以及满足越来越严格的排放法规，成为船用柴油机发展方向之一。天然气储量丰富而又兼具清洁能源的优势，是船用柴油机的理想替代燃料，国内外也进行了内燃机燃用天然气的应用研究。与CNG相比LNG存储密度高，应用在船机上可以解决频繁加气的问题，本文将船用柴油机改装为 LNG/柴油双燃料发动机，设计开发其电控系统，并进行双燃料发动机性能试验研究。 本文以燃用LNG为目标为船用柴油机X6170设计匹配一套燃气系统，安装供油量调节执行器，实现燃气多点喷射配合燃油位置式电控的双燃料发动机技术。选用双核16位高性能微控制器开发其电控系统，设计控制器硬件，分层分模块编制软件。阐述多点喷射技术喷气正时、转速等重要参数的计算处理方法。根据双燃料发动机特点制定运行管理策略合理分配控制系统任务，基于转速闭环计算当量燃料的思想制定燃气调速控制策略，并特别针对两种燃料运行模式的过渡过程制定油气切换控制策略。最终达到全工况范围内双燃料模式下发动机稳定运行而又节能减排的目的。 在进行试验研究之前首先进行标定试验，为接下来的各项试验研究进行必要的数据准备。油气切换试验表明切换过程中缓慢改变燃气喷射量可以降低转速波动率，缩短稳定时间。燃气调速试验证明双燃料发动机可以采用燃气进行调速控制并且动力性上能够达到船用发动机的要求。从推进工况下两种燃料模式的对比试验可以看出双燃料模式下综合燃油替代率可以达到70％以上，燃料经济性较好，碳烟排放降低，NOx排放量相差不大。改变喷气正时的试验表明，喷气正时对NOx排放量影响不大，而提前喷气可以降低HC排放量。另外，替代率升高会导致HC和排温升高；低转速下替代率越高碳烟排放量越低，高转速下随替代率的增高碳烟排放量先升后降；替代率对NOx排放量影响较小。 |
| 作者： | 刘庆伟 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 马修真 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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