天然气/柴油双燃料船用发动机电控系统研究

【摘要】： 随着排放法规的日趋严格和世界能源的日益短缺,节能、高效与环保成为内燃机技术发展的主导方向。而当前广泛使用的内燃机替代燃料压缩天然气(CNG)具有能量密度较高,排放低,便于贮存和运输等优点,被认为是最有发展前途的发动机清洁燃料。在三峡库区使用CNG燃料动力的船舶,有利于船东降低燃料成本和维护当地的生态环境。 CNG燃料在发动机上的应用,可以改善发动机的经济性和排放性能。在三峡库区,空气中的污染物主要来自于船舶柴油机的尾气,柴油机在工作时会排放大量有害物,形成对库区流域严重的污染。 电子控制的CNG/柴油双燃料供给系统作为一种较为理想的柴油机燃料供给系统,它可以使得柴油机选择灵活的燃料模式,在天然气充裕的地方选择燃用天然气替代部分柴油以改善排放性能,降低油耗节约成本。而在没有气源的情况下也能恢复到原方式运行。但这种船舶在三峡库区还未出现。 本论文在参阅文献和借鉴国内外设计开发经验的基础上,结合三峡库区船舶的实际情况,采用理论分析、仿真设计与试验研究相结合的研究模式。针对2135型柴油机燃料供给系统的,改制了一套电控柴油/天然气双燃料系统,并在柴油机试验台上进行了天然气配比掺烧试验研究。最后,根据2135型柴油机和螺旋桨运行工况特点,在中和考虑能耗,经济性,排放指标和系统稳定型之后,拟定发动机沿螺旋浆推进特征曲线运行时较佳掺烧比。 【关键词】：发动机 双燃料 天然气 电控系统
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U664.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 双燃料发动机和天然气现状10-15
• 1.1.1 车用现状10
• 1.1.2 船用现状10-14
• 1.1.3 天然气资源现状14-15
• 1.2 本文的选题背景15
• 1.3 研究目标和内容15-16
• 1.3.1 研究目标15-16
• 1.3.2 研究内容16
• 1.4 本章小结16-17
• 第2章 天然气/柴油双燃料船用发动机燃料系统17-26
• 2.1 天然气/柴油双燃料船用发动机燃料供给系统组成17-18
• 2.2 CNG/柴油双燃料船用发动机燃料供给系统工作原理18
• 2.3 驱动机构18-19
• 2.4 油量调节机构19
• 2.5 油泵标定19-23
• 2.6 天然气流量调节阀23-25
• 2.7 进气混合器25
• 2.8 本章小结25-26
• 第3章 控制策略26-35
• 3.1 双燃料发动机控制策略26
• 3.1.1 纯柴油模式运行下控制策略26
• 3.1.2 双燃料模式运行下控制策略26
• 3.2 PID控制26-29
• 3.2.1 位置式PID27-28
• 3.2.2 增量式PID28-29
• 3.3 实际控制形式确定29-30
• 3.4 MATLAB/SIMUlink软件仿真30-34
• 3.4.1 柴油机模型31
• 3.4.2 仿真过程31-34
• 3.5 本章小结34-35
• 第4章 发动机实验35-45
• 4.1 实验目的35
• 4.2 实验设备35-36
• 4.3 最佳掺烧比实验36-40
• 4.4 特征曲线拟合40-42
• 4.5 碳烟排放测试与分析42-44
• 4.6 经济性分析44
• 4.7 本章小结44-45
• 第5章 电控系统45-55
• 5.1 电控系统概述45
• 5.2 电控系统设计概述45-46
• 5.3 驱动器及接口要求46-48
• 5.4 单片机及硬件电路48-51
• 5.5 单片机资源分配及软件编程应用51-54
• 5.5.1 单片机A51-53
• 5.5.2 单片机B53-54
• 5.6 本章小结54-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士研究生期间发表的论文与参加的科研项目60

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