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船用双燃料发动机特性研究

作　者: 靖海国
导　师: 宋恩哲
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 双燃料谐振进气监控界面喷油提前角基础油量
分类号: U664.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

能源危机和环境问题使得天然气发动机的研究成为发动机技术的一个重要发展方向。其中用柴油作引燃燃料的柴油/CNG双燃料发动机以其改装方便、经济性好、热效率高等优点日益受到重视。本文选用船用柴油机2135G改装成双燃料发动机；以MC9S12XDP512单片机为核心设计了电路板用来处理发动机状态参数信号、控制步进电机以及和监控界面进行通讯。基于LabVIEW软件,本文设计了双燃料发动机监控系统,实现了柴油机转速显示、爆震信号显示、步进电机控制等功能。谐振进气系统是提高发动机的充气系数、改善其动力性能的一种行之有效的方法。根据谐振理论,本文设计了一套谐振腔进气系统,在双燃料发动机试验台上研究了谐振腔体积对发动机动力性能的影响。试验表明,谐振进气系统能够增加进气量,为CNG单一燃料发动机功率提升做了技术储备。本文研究了基础油量对双燃料发动机性能的影响。试验表明,在相同负荷下,基础油量增加,CO排放减少,NOx排放增加,在中低负荷时尤为明显。在高负荷时改变基础油量对CO和NOx的排放影响变小。本文研究了喷油提前角对双燃料发动机性能的影响。试验表明,当供油提前角增加时,NOx排放升高,CO的变化不明显,因此增大供油提前角对降低NO、排放不利。若供油提前角过小,则会出现严重的后燃现象,爆震值增加。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
    1.1.1 能源问题  9
    1.1.2 环境问题  9-10
    1.1.3 天然气燃料的优势  10
  1.2 CNG发动机分类及特点  10-12
  1.3 国内外对柴油机燃用CNG的研究现状  12-13
  1.4 船用双燃料发动机  13-15
    1.4.1 船用双燃料发动机发展现状  13-14
    1.4.2 天然气/柴油双燃料船舶发动机的特点  14-15
    1.4.3 CNG/柴油双燃料船舶关键问题  15
  1.5 本文的主要工作  15-16
第2章双燃料发动机试验台建设  16-21
  2.1 概述  16
  2.2 发动机试验台设计  16-19
  2.3 试验台测试仪器介绍  19-21
2.4 本章小结  21-22
第3章谐振腔进气系统设计及试验验证  22-41
  3.1 谐振进气理论  22-24
  3.2 无限可变谐振腔进气系统设计  24-25
  3.3 谐振系统电路板设计  25-34
  3.4 谐振系统软件设计  34
  3.5 监控界面设计  34-39
  3.6 谐振腔系统试验验证  39-40
  3.7 本章小结  40-41
第4章发动机台架试验  41-64
  4.1 发动机尾气排放概述  41-44
  4.2 原型机试验  44-48
  4.3 基础油量对双燃料发动机性能影响  48-54
  4.4 双燃料发动机与柴油机机性能比较  54-60
  4.5 喷油提前角对双燃料发动机性能影响  60-63
  4.6 本章小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71

船用双燃料发动机特性研究

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