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双燃料发动机爆震影响因素及特征辨识研究
| 论文题名： | 双燃料发动机爆震影响因素及特征辨识研究 |
| 关键词： | 双燃料发动机;船舶动力;爆震燃烧;离散小波变换;特征辨识 |
| 摘要： | 为了限制船舶发动机排放，国际海事组织就船用发动机排放出台了一系列严苛的排放法规。天然气因其优良性质成为理想发动机替代燃料。目前，柴油/天然气双燃料发动机相比于传统发动机具有诸多优势但仍存在诸多问题，比如发动机处于高负荷工况下极易导致发动机爆震。本文采用试验与仿真模拟相结合的方法，通过三维仿真软件CONVERGE探究了天然气替代率、引燃柴油预喷正时、引燃柴油预喷比例及引燃柴油主喷正时四种参数对于双燃料发动机爆震燃烧的影响，同时利用采集到的机体振动信号对比分析了爆震特征提取算法，为后续发动机爆震判定及控制提供理论依据。 首先利用仿真手段研究了上述四种参数对发动机爆震燃烧过程的影响，结果发现，适当增大预喷比例可以减小缸内局部压力波动，进而降低发动机爆震强度指标;缸内局部带通滤波后的压力振荡幅值随着主喷正时的提前呈先增大后减小的趋势，因而爆震强度指标KI随主喷正时的提前而先增大后减小;此外，随着预喷正时的提前和天然气替代率的增大，缸内局部压力波动振幅减小。 为了进一步探究四种参数对于发动机爆震燃烧过程的耦合影响，本文在上述研究基础上，选择参数间两两耦合，探究其对发动机爆震燃烧特性的交互影响。结果表明，在预喷比例和主喷正时耦合作用下，发动机爆震强度指标KI受引燃柴油预喷比例的影响会随着主喷正时的提前而逐渐显著;在不同天然气替代率与柴油预喷比例耦合作用下，当天然气替代率为91.19％时，随着引燃柴油预喷比例的增加缸内局部压力峰值反升高;柴油预喷正时与天然气替代率耦合作用下，爆震强度在不同天然气替代率下受预喷正时影响结果不同;柴油主喷正时与预喷正时耦合作用下，预喷正时对发动机爆震强度受主喷正时影响较小，而不同的预喷正时下，主喷正时的提前爆震强度指标KI呈正相反的变换趋势。 通过对试验数据进行分析，研究发现:传统的爆震检测方法例如直接滤波法可以在较强爆震工况下提取出爆震信息，但是对于轻微爆震的识别能力不足。利用凸轮轴信号选择爆震计算窗口，对窗口内的数据进行离散小波变换，选择Daubechies小波的db2小波，分析细节分量信号进行爆震特征提取，试验证明，该方法可以有效的从机体振动信号中提取到轻微爆震信号，为后续实现爆震强度的分级判定提供理论指导。 |
| 作者： | 杜海超 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 杨立平 |
| 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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