柴油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)與試驗(yàn)研究

【摘要】：長期以來,發(fā)動(dòng)機(jī)主要燃用液態(tài)石油燃料,然而隨著石油儲(chǔ)量的不斷減少,節(jié)能減排受到廣泛關(guān)注,可替代燃料的研究漸漸成為一項(xiàng)重要的課題。天然氣作為一種干凈可靠、儲(chǔ)量豐富的優(yōu)質(zhì)燃料,將迅速成為石油的主要替代品,引領(lǐng)氣體燃料的時(shí)代。 天然氣自燃溫度高,抗爆性好,排放特性能夠達(dá)到較高水平,兼?zhèn)淦?、柴油的?yōu)點(diǎn),非常適合作為內(nèi)燃機(jī)的代用燃料使用,但是需要對(duì)原發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行特別的設(shè)計(jì)或改造,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)呈現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。 本文開發(fā)的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)原型為某6210ZLDS型增壓柴油機(jī),在保持原機(jī)供油系統(tǒng)、配氣系統(tǒng)等主要結(jié)構(gòu)基本不變的前提下,增加天然氣供給系統(tǒng),采用電液系統(tǒng)控制天然氣噴射量和噴射時(shí)間,實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)“雙階段雙燃料模式”工作,即在怠速和50%以下負(fù)荷工況采用純柴油模式工作,在50%以上負(fù)荷適量添加天然氣,以柴油為引燃劑點(diǎn)燃天然氣。 本文介紹了雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式轉(zhuǎn)換、穩(wěn)態(tài)工作和異常工作等工況下的ECU控制流程,并通過試驗(yàn)完成了各項(xiàng)控制參數(shù)的匹配以及配套應(yīng)用于發(fā)電機(jī)組動(dòng)力時(shí)的主要性能的評(píng)價(jià)。 (1)調(diào)速能力試驗(yàn)、連續(xù)工作穩(wěn)定性試驗(yàn)。評(píng)價(jià)了發(fā)動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能、工作穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等主要指標(biāo)； (2)雙燃料燃燒狀況評(píng)價(jià)試驗(yàn)。發(fā)現(xiàn)低速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)具有柴油替代率越高最大爆發(fā)壓力越大的特點(diǎn)；同時(shí)比較最大爆發(fā)壓力與排氣溫度的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)其具有正相關(guān)的特性,驗(yàn)證了ECU以各缸排氣溫度為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)各缸供氣均勻性、保證工作穩(wěn)定性的控制策略的可行性。 通過仿真對(duì)天然氣噴射閥的氣體通過量進(jìn)行了模擬計(jì)算,發(fā)現(xiàn)了氣體通過量與氣門升程的線性相關(guān)性,得到氣體通過氣門的臨界升程HMAX=3.5mm,為噴射閥結(jié)構(gòu)的下一步優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了仿真數(shù)據(jù)支持,驗(yàn)證了氣體通過性能進(jìn)一步優(yōu)化的可能性。同時(shí),結(jié)合噴射閥的氣門升程曲線,通過積分估算了其工作時(shí)的小時(shí)進(jìn)氣量,為ECU控制策略的制定和優(yōu)化提出了一定的參考 開發(fā)的發(fā)電機(jī)組用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速750r/min、額定負(fù)荷500kW時(shí),實(shí)現(xiàn)了80%左右替代率的穩(wěn)定工作,經(jīng)濟(jì)成本明顯降低。 【關(guān)鍵詞】：雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī) 控制流程 試驗(yàn)研究 天然氣噴射閥
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：TK46
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀12-16
• 1.1.1 燃?xì)夤┙o方式12-14
• 1.1.2 點(diǎn)火方式14-16
• 1.2 以天然氣為主要燃料的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 本文的選題背景19-20
• 1.4 本文的主要研究工作20
• 1.5 本章小結(jié)20-22
• 第二章 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)裝置22-36
• 2.1 原機(jī)主要結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 天然氣噴射閥系統(tǒng)23-29
• 2.2.1 ECU23-24
• 2.2.2 液壓動(dòng)力系統(tǒng)24
• 2.2.3 天然氣噴射閥24-29
• 2.3 天然氣供氣系統(tǒng)29-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第三章 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略36-46
• 3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)信息采集36-39
• 3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)雙燃料模式下工作時(shí)的控制策略39-44
• 3.2.1 工作模式轉(zhuǎn)換時(shí)的控制策略40-41
• 3.2.2 雙燃料模式下穩(wěn)態(tài)工作時(shí)的控制策略41-42
• 3.2.3 雙燃料模式下工作異常時(shí)的控制策略42-44
• 3.3 本章小節(jié)44-46
• 第四章 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)46-66
• 4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)46-56
• 4.1.1 工作模式轉(zhuǎn)換時(shí)的循環(huán)轉(zhuǎn)速變化46-52
• 4.1.2 雙燃料模式負(fù)荷突加突減時(shí)的循環(huán)轉(zhuǎn)速變化52-56
• 4.2 雙燃料燃燒狀況評(píng)價(jià)試驗(yàn)56-61
• 4.2.1 柴油燃燒與雙燃料爆發(fā)壓力的對(duì)比56-58
• 4.2.2 各缸工作的均勻性58-60
• 4.2.3 單個(gè)氣缸的循環(huán)變動(dòng)60-61
• 4.3 雙燃料系統(tǒng)連續(xù)工作穩(wěn)定性評(píng)價(jià)試驗(yàn)61-63
• 4.4 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組經(jīng)濟(jì)成本評(píng)價(jià)63-64
• 4.5 本章小結(jié)64-66
• 第五章 天然氣噴射閥的穩(wěn)態(tài)模擬仿真66-72
• 5.1 噴射閥的穩(wěn)態(tài)模擬仿真計(jì)算66-69
• 5.1.1 天然氣噴射閥幾何模型的建立66-67
• 5.1.2 網(wǎng)格的生成67-68
• 5.1.3 邊界條件設(shè)置68
• 5.1.4 計(jì)算設(shè)置68
• 5.1.5 仿真結(jié)果68-69
• 5.2 天然氣噴射閥的進(jìn)氣量估算69-71
• 5.3 本章小結(jié)71-72
• 第六章 結(jié)論與展望72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 致謝78-80
• 學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表80

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船用柴油—天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)    江楠

點(diǎn)火提前角對(duì)CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)涞∷傩阅艿挠绊?nbsp;   何義團(tuán);安娜;鄧蛟;Nashay Naeve;馬凡華;

車用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究與發(fā)展    劉凱;席躍進(jìn);

純氫和天然氣摻氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究    王磊;方俊華;黃震;

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甲烷-氫氣-空氣預(yù)混合氣燃燒特性研究    尉慶國;白小磊;張紅光;

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閉鎖式變矩器與不同調(diào)速器發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的研究    過學(xué)迅，孫傳文

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發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)渦流比計(jì)算方法的改進(jìn)——對(duì)RICADO公式的修正    鄭時(shí)如

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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)指示性能指標(biāo)的微機(jī)測試    任正華;楊秀忠;

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甲醇/汽油混合燃料在汽油機(jī)上的應(yīng)用性能研究    王運(yùn)超;介石磊;

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基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的天然氣—柴油電控雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模型的研究    趙駱偉

混合噴射液化石油氣/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究    祁東輝

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高原環(huán)境下內(nèi)燃機(jī)工作過程應(yīng)用基礎(chǔ)研究    沈穎剛

基于分散低溫預(yù)混合燃燒概念的柴油機(jī)TR燃燒系統(tǒng)的研究    楊德勝

預(yù)混合壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)混合氣形成與燃燒過程研究    姚廣濤

低熱值氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究    單沖

柴油微引缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程仿真研究    陳長軍

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)匹配及標(biāo)定方法研究    鄔斌揚(yáng)

YJH-Q5/1駐車加熱器內(nèi)部燃燒室結(jié)構(gòu)改進(jìn)研究    李云

發(fā)動(dòng)機(jī)可變壓縮比技術(shù)方案研究    崔彪

基于外部廢氣再循環(huán)的甲醇均質(zhì)壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)研究    佟娟娟

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增壓式柴油機(jī)柴油/甲醇和柴油/摻水甲醇組合燃燒性能研究    張隆康

PTV用于柴油機(jī)燃燒過程中氣/顆粒相多環(huán)芳香烴分布研究    朱廣艷

柴油—天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)電控氣體燃料噴射技術(shù)的研究    李國岫

供油參數(shù)對(duì)CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷排放的影響    蘇嶺,鐘輝,汪映,周龍保

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)供氣方式及其特點(diǎn)分析    尤秋菊;張來斌;王朝暉;段禮祥;樊鑰寬;

柴油引燃天然氣的雙燃料燃燒機(jī)理的研究    姚春德,劉增勇,高昌卿,孫家峰

混燃甲醇和乙醇改善柴油機(jī)碳煙排放    杜德興,元廣杰

雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣噴射控制系統(tǒng)及其性能    梁保山,高青,張紀(jì)鵬,孫濟(jì)美

車用增壓柴油機(jī)循環(huán)變動(dòng)特性分析    陸家祥,羅遠(yuǎn)榮,陳松泉,李鐘平

稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒循環(huán)變動(dòng)影響因素研究    姚寶峰;李國岫;

火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)壓力循環(huán)變動(dòng)的評(píng)價(jià)方法研究    李興虎,蔣德明,沈惠賢

氣口順序噴射、稀燃、全電控柴油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研究    蘇萬華,林志強(qiáng),汪洋,謝輝,王江,裴毅強(qiáng),費(fèi)向陽,劉文勝,李紅珍,王根生

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稀燃天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程研究和燃燒系統(tǒng)開發(fā)    焦運(yùn)景

電控汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)故障模擬試驗(yàn)及診斷研究    袁華智

135型柴油機(jī)氣門定時(shí)及升程的電控技術(shù)研究    尹曉青

摩托車用數(shù)字點(diǎn)火系統(tǒng)的研究    張敏

直噴式CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程的控制技術(shù)    林學(xué)東,袁兆成,王霆,小野信輔

發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣門處氣體流動(dòng)數(shù)值模擬    韓占忠,趙福堂,劉耀峰

內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)流場數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀及發(fā)展    沈建平

二行程發(fā)動(dòng)機(jī)換氣過程數(shù)值模擬的研究    蔣炎坤,羅馬吉,鐘毅芳,陳國華

對(duì)裝有EGR的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究    馬艷明,許忠厚,馬凡華,呂劍飛

雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能與排放的試驗(yàn)研究    張強(qiáng),王志明

基于RBF優(yōu)化控制氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角    楊振中;劉海潮;

車用替代燃料多目標(biāo)優(yōu)化研究    胡志遠(yuǎn);譚丕強(qiáng);樓狄明;董堯清;浦耿強(qiáng);

氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)三維數(shù)值模擬研究    湯琪;肖進(jìn);黃震;

凸輪機(jī)構(gòu)氣門升程的新算法    徐波,何偉,陳國華

蓄能器及其在試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用    陳超;陸軍;唐凌;

柴油機(jī)中壓共軌綜合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其控制策略的研究    盧蘭光

中壓共軌電控柴油機(jī)可變氣門系統(tǒng)的研究    陳勤學(xué)

用于長度測量的位移傳感器及直線度補(bǔ)償器    蔡明知

氫和含氫氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放特性研究    湯琪

雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝及其使用經(jīng)濟(jì)性分析    劉雄,張惠明,楊樹凱,傅茂林

污水廠污泥沼氣40KW雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝和研制    許煥章;糜振琥;何方正;王寶太;

影響雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)總碳?xì)渑欧乓蛩氐膶?shí)驗(yàn)研究    王子延,任江,平濤,張東旭,鐘輝,郝勝宏

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車用柴油/CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作性能的研究    熊樹生,何文華,楚書華,楊振中

信息動(dòng)態(tài)    高荃;

雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)分時(shí)、混合供給控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    趙金才;董晉峰;

COLT—SEMT12PC2-3DF發(fā)動(dòng)機(jī)長期使用結(jié)果    李元鐘;

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雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣電子控制噴射系統(tǒng)的研究    夏淵,周希德

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淺談?wù)託狻裼碗p燃料發(fā)動(dòng)機(jī)與純沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的配置與工藝    曾憲芳;

LNG船用二沖程低速雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)    袁春元;王琪;

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昆侖雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)油研制成功    馮玉昆

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曼公司推出ME-GI雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)    記者 劉穎

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跨越發(fā)展：今朝一月勝往昔一年    劉泓波　傅偉 陽志華 （記者 劉泓波 通訊員 傅偉）

及早應(yīng)對(duì) 搶占船舶“燃?xì)狻毕葯C(jī)    記者 甘豐錄

超越國度的大愛    

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基于化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的天然氣—柴油電控雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模型的研究    趙駱偉

生物制氣—柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒試驗(yàn)與模擬    梁昱

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甲醇、柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)    顧文領(lǐng)

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高原地區(qū)小型沼氣/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研制    蔣五洋

柴油/CNG雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究    姜耀華

船舶發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)研究    馬志超

LPG-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化研究    陸庭達(dá)