电控天然气掺氢发动机性能研究

【摘要】： 化石燃料的短缺使石油替代燃料的研究日趋紧迫。氢气以其优势成为未来发动机最有前途的燃料,而天然气掺氢发动机是氢能在发动机上应用最具可行性的方式之一。开展天然气掺氢发动机的性能试验研究具有较高的学术价值。本文受到了国家自然科学基金资助项目发动机燃用低热值掺氢混合气体燃料的基础研究(项目编号50676008)的支持。 本文在WT615型电控多缸天然气发动机的基础上,提出了天然气掺氢发动机的改型设计方案。分析了天然气掺氢发动机电控单元的控制策略,并开发了天然气和氢气燃料双喷射控制软件。研究了贝叶斯网络推理理论在故障诊断策略中的应用,并完成了电控单元故障检测模块的软件开发。 本文在ZS1100M-CNG型单缸机上开展了天然气掺氢发动机性能试验研究。采用正交试验方法,研究了在一定范围内的掺氢比、节气门开度等因素对发动机动力性,经济性和排放性的影响。同时又分别对过量空气系数和点火提前角对发动机性能的影响进行了试验研究。试验结果表明,在15%-25%的掺氢比范围内,随着掺氢比的增大,发动机动力性提高;经济性也得以改善;HC、CO和CO_2的排放量降低,NOx排放量升高。掺氢可以扩展天然气发动机的稀燃极限。采用稀燃和推迟点火提前角的方法可以在保证发动机热效率的前提下,使NOx排放量显著降低。 【关键词】：天然气掺氢发动机 故障诊断 正交试验方法 性能试验
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TK463
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-8
• 目录8-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 天然气掺氢发动机供气系统的研究现状12-16
• 1.2.2 电控单元故障诊断模块的研究现状16-18
• 1.2.3 天然气掺氢发动机性能试验的研究现状18-19
• 1.3 论文的主要工作19-21
• 2 电控 HCNG发动机改型设计21-33
• 2.1 原CNG发动机技术特性21
• 2.2 燃料供给系统方案设计21-25
• 2.2.1 原天然气发动机燃气供给系统22
• 2.2.2 HCNG发动机燃料供给系统设计22-25
• 2.3 电控系统总体方案设计25-32
• 2.3.1 电控系统结构及其功能26-27
• 2.3.2 ECU选型和性能分析27
• 2.3.3 传感器选型27-30
• 2.3.4 执行器选型30-32
• 2.3.5 线束的设计32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 HCNG发动机电控单元研究开发33-52
• 3.1 HCNG发动机电控单元控制策略研究33-36
• 3.1.1 发动机电控燃料喷射控制策略33-34
• 3.1.2 发动机顺序点火控制策略34-35
• 3.1.3 发动机怠速控制35-36
• 3.1.4 发动机起动控制36
• 3.2 HCNG发动机电控单元软件功能开发36-48
• 3.2.1 HCNG发动机燃料双喷射系统36-40
• 3.2.2 发动机瞬态工况控制功能的开发40-43
• 3.2.3 电控单元与上位机通信功能的开发43-48
• 3.3 通信程序调试实验48-50
• 3.3 本章小结50-52
• 4 电控单元故障诊断模块开发52-69
• 4.1 故障诊断模块总体设计52
• 4.2 故障诊断策略——贝叶斯网络52-54
• 4.2.1 贝叶斯网络定义52-54
• 4.3 基于贝叶斯网络的故障诊断策略研究54-58
• 4.3.1 发动机故障系统分析54-56
• 4.3.2 发动机故障诊断贝叶斯网络推理计算56-58
• 4.4 故障检测模块软件实现58-66
• 4.4.1 故障检测软件功能需求58-59
• 4.4.2 故障检测软件开发平台59-61
• 4.4.3 故障检测软件总体设计61
• 4.4.4 故障检测软件的基本任务流程设计61-66
• 4.5 故障检测系统的调试试验66-68
• 4.6 本章小结68-69
• 5 HCNG发动机性能试验研究69-97
• 5.1 试验装置69-71
• 5.1.1 试验发动机主要性能参数69-70
• 5.1.2 试验发动机测试仪器与设备70-71
• 5.2 试验设计71-73
• 5.2.1 正交试验设计71-73
• 5.2.2 过量空气系数对HCNG发动机性能影响的试验设计73
• 5.2.3 点火提前角对HCNG发动机性能影响的试验设计73
• 5.3 试验结果及分析73-95
• 5.3.1 正交试验结果与分析73-84
• 5.3.2 过量空气系数对HCNG发动机性能影响的试验结果84-94
• 5.3.3 点火提前角对HCNG发动机性能影响的试验结果94-95
• 5.4 本章小结95-97
• 6 全文总结与展望97-99
• 参考文献99-102
• 附录A102-103
• 附录B103-104
• 附录C104-105
• 附录D105
• 附录E105-107
• 作者简历107-109
• 学位论文数据集109

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