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船用中速柴油机缸内燃烧状态评估方法研究
| 论文题名： | 船用中速柴油机缸内燃烧状态评估方法研究 |
| 关键词： | 船用中速柴油机;缸内燃烧;综合评估;缸压传感器 |
| 摘要： | 随着自动化控制和计算机技术的蓬勃发展，对柴油机燃烧状态评估技术的研究已成为实现智能船舶的必要途径之一。柴油机缸内燃烧受到众多因素影响的同时，也影响着整个柴油机的运行情况，所以对缸内燃烧进行评估不仅可以及时地发现故障，确保在运转时的可靠性，还可以实现对燃烧的控制，使得柴油机在不同工况下均能保持良好的运行状态，即有效的缸内燃烧数据监测和燃烧状态评估技术是改善柴油机缸内燃烧状态和提高柴油机整体工作性能的主要手段之一。 缸内压力曲线是最佳的评估缸内燃烧的信号来源，但由于缸压传感器的成本较高且承担过高的热负荷，所以缸压传感器在长时间工作的可靠性和使用寿命都限制着缸压传感器应用于燃烧状态评估，所以本文利用扭矩传感器计算缸内压力信号既可节约成本又可获得缸内更多地燃烧信息。对于常见的燃烧状态评估以单一信号进行判断，但仅依靠单一的信号很难判断相应的燃烧状态，因此本文提出了基于进气温度、进气压力、废气中氧含量、排气温度、转速和扭矩传感器测量数据综合评估缸内燃烧状态的方法。 首先，本文通过研究了缸内燃烧过程的主要影响因素，并确定了缸内燃烧状态评估的方案。利用扭矩传感器测量信号对缸内压力信号进行计算，通过计算缸内压力提取主要燃烧特征参数，其主要燃烧特征参数的误差在5％左右;并利用进气压力传感器、进气温度传感器、排气温度传感器和氧浓度传感器监测信号提取辅助燃烧特征参数。 其次，利用GT-Power仿真软件搭建船用中速柴油机单缸仿真模型，在100％工况条件下，对正常燃烧状态、喷油提前状态、喷油滞后状态、喷孔磨损状态、进气压力不足状态、进气温度提高状态、喷油量减少状态、增油量增加状态和停油状态等9个燃烧状态在不同程度上进行模拟，并提取了不同燃烧状态的燃烧特征参数及其变化情况。 最后，利用提取的燃烧特征参数与D-S证据理论结合的燃烧状态评估模型，以避免人为评估主观性带来的缺陷，与此同时，通过燃烧特征参数的变化情况，也可以弥补以往智能诊断方法的“黑箱”的特点即判断行为的不透明。评估结果表明，在多数燃烧特征参数在合理范围内的情况下，输出结果会趋于正常燃烧状态或正常燃烧状态的概率较大，但随着燃烧状态的程度加深，超出合理范围的燃烧特征参数增加，基于D-S证据论评估模型的评估结果准确率较高。 |
| 作者： | 张琦 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 刘龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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