船用双燃料发动机电液联控多点喷射系统设计与实现
发布时间：2021-03-25 10:23
石油资源日益减少、雾霾等新型环保问题凸显、排放法规逐步严苛,在此背景下,人们迫切需要探寻石化资源的替代燃料。天然气具有热值高、储量多和清洁环保的优点,是非常受发动机行业重视的可替代资源。近年来国家一直鼓励将天然气应用于船舶运输,对采用柴油/天然气双燃料发动机的船舶给予一定的政策支持。天然气是柴油/天然气双燃料发动机的主要燃料,微量的柴油起到点火引燃的作用,其功率与原型柴油发动机相当,能够根据目前的工况转换为纯柴油模式或双燃料模式,实现燃油替代率的最大化（目前该值已经超过80%）,成为行业内新的研究热点。目前国内多个船用主机厂也已经研发成功船用双燃料发动机,但基本上都是预混合供气方式和电控单点喷射方式,这两种方式相对较为落后,安全性较低,难以达到较好的燃烧效果和较佳的排放水平,天然气对于排放性能的优势得不到有效的发挥。本文对淄柴的某船用柴油发动机进行改进,增加了天然气供气系统,并设计了相匹配的电液联控多点喷射系统,燃料供应的准确性、稳定性、均衡性和排放性都比电控单点喷射和预混合供气方式更优,并且安全性也有很大提升。本文主要内容如下:第一,介绍了双燃料发动机及其燃气喷射系统的研究和发展现状...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１能源结构及需求分布图??柴油发动机的尾气中含冇氮氧化物（Ｎ０Ｘ）、硫氧化物（Ｓ０２）、二氧化碳（Ｃ０２）、??未完全燃烧的碳氢化合物（ＣＨ）和微粒物（ＰＭ）等污染物，随着船舶运输量的??
或进气口处，又分为单点和多点两种喷射方式。缸内直喷技术包括缸内低压喷射??和缸内高压喷射［４７］。缸内直喷技术是目前研究的前沿和热点，国内的研究较少，??且仅局限于单缸机上的燃烧理论分析，并不深入［４８］。图１．２是典型进气管预混合供??气方式原理图。进气管预混合供气方式是靠机械或电控控制混合器实现空气与天然气预??混合，混合后进入进气总管，这时混合气可以进入各缸燃烧，预混合方式可以通过调节??供气管道中的蝶阀开度来调节天然气供气量，从而实现ｔｉ标替代率。采用预混合供气时，??天然气和空气在进气管内就已经混合，由于？进气门和排气门之间存在重叠的角度，发动??机在工作时会有一些混合气体从燃烧室屮排出，导致燃料浪费和安全隐患。其优点是幵??发成本低、不需要对柴油机做大的改动，供气系统比较简单。??器?》．介《?屮冷器??ＦＩＬＴ１Ｒ?ＧＡＳ?ＭＩＸＣＫ?ＴＵＲＢＯ?ＣＯＯＬＥＲ??燃气於汝阀?Ｏｐｔｉｏｎ：?Ｂｏｏｓｔ?Ｐｒｃ?＾?１??ＧＡＳ?ＴＨＲＯＴＴｉｌ?Ｊ?ＤＨＩＩＩＩ?３??Ｈ?［７??＾７；：??－?｜?ＥＸＨＡＵＳＴ?ＴＥＭ＾?ＭＯＮｎＯＲＩＮＧ??３Ｅ＾５Ｂ?＜柴油油门位堇油（ｍｓ传拷器??燃ｎ使用，ｍ??｜?ｓｉｇｎａｌ?ｏｕｔｐｕｔ?ｒＧａｓ?ｉｎ?ｕｓｅ??ｔ轚油模氏／双燃料横汽??这抒丌关??Ｄｉｅｓ？ｌ?Ｍｏｄｅｌ／Ｄｕａｌ?ｆｕｅｌ?Ｍｏｄｆｉｌ??Ｓｗｉｔｃｈ??阍１．２进气管预混合供气方式原理图??各缸进气歧管单独供气的原理图如图１．３所示。各缸进气歧管单独进气就是在各缸??进气歧管上安装天然气喷射阀
增加电子控制系统、天然气供气系统和液压系统，使发动机能够使用??柴油、天然气在纯柴油模式和双燃料模式两种模式下进行工作，系统结构如图??２．１所示，信号系统如图２．２?????ｉｓ燃气系统信号?＾?电』单－?＂?ｉ４?ａｎ觀百＃??１６工作状态信号｜——？?＂?１?１３狐系统信号??４??１２调速器信号??３电控?＾?４负荷＾???；???幵关阀?调节阀?＾?１１转速系统＂ｆｅ号??２?高压?５?？丨?Ｉ?Ｉ?」?Ｌ??ｎ?６１喷射装？?９１进气支管＾??％?＾?６２喷射装Ｓ?Ｉ一￣＾?９２进气支管＿?边????燃??一?｜??＾?．巇?ｎ??１?］ｆ?￣￣?”?卜６３喷射装１?一￣！一￣＾?９３进气支管＿?■?（增昂器??Ｃ￣＾?管?＾?６４喷射装置Ｉ—＞?９４进气支管１
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外双燃料发动机发展现状[J]. 黄超伟,聂志斌,秦炳甲,葛坚. 内燃机与配件. 2018(17)
[2]天然气/柴油双燃料发动机研究现状分析[J]. 李玉兰,王谦. 化工设计通讯. 2016(08)
[3]《船舶与港口污染防治专项行动实施方案（2015—2020年）》实施进展情况及重点工作推进建议[J]. 徐洪磊,韩兆兴. 港口科技. 2016(06)
[4]天然气缸内高压直喷发动机技术[J]. 黄家义,龚建政,胡伟,高申德. 机电工程技术. 2015(02)
[5]国内外双燃料发动机发展状况分析[J]. 彭雪竹. 船舶物资与市场. 2012(03)
[6]燃气汽车发动机研究现状与发展趋势[J]. 李西秦,刘冰. 天然气工业. 2009(04)
[7]可替代能源的新军——固体生物质燃料检测标准的制定[J]. 袁晓鹰,孙灿. 煤. 2008(04)
[8]双燃料发动机技术浅析[J]. 崔怡. 现代车用动力. 2007(02)
[9]甲醇燃料——最具竞争力的可替代能源[J]. 吴域琦,冯向法. 中外能源. 2007(01)
[10]天然气发动机供气方式及其特点分析[J]. 尤秋菊,张来斌,王朝晖,段礼祥,樊钥宽. 柴油机. 2007(01)
硕士论文
[1]船用LNG/柴油双燃料发动机控制系统设计及试验研究[D]. 刘庆伟.哈尔滨工程大学 2015
[2]船用双燃料发动机燃料喷射控制系统设计开发[D]. 张占虎.哈尔滨工程大学 2014
[3]船用柴油—天然气双燃料发动机控制系统设计与试验[D]. 江楠.山东大学 2013
[4]柴油/天然气双燃料发动机的开发与试验研究[D]. 孙建文.山东大学 2012
本文编号：3099529
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１能源结构及需求分布图??柴油发动机的尾气中含冇氮氧化物（Ｎ０Ｘ）、硫氧化物（Ｓ０２）、二氧化碳（Ｃ０２）、??未完全燃烧的碳氢化合物（ＣＨ）和微粒物（ＰＭ）等污染物，随着船舶运输量的??
或进气口处，又分为单点和多点两种喷射方式。缸内直喷技术包括缸内低压喷射??和缸内高压喷射［４７］。缸内直喷技术是目前研究的前沿和热点，国内的研究较少，??且仅局限于单缸机上的燃烧理论分析，并不深入［４８］。图１．２是典型进气管预混合供??气方式原理图。进气管预混合供气方式是靠机械或电控控制混合器实现空气与天然气预??混合，混合后进入进气总管，这时混合气可以进入各缸燃烧，预混合方式可以通过调节??供气管道中的蝶阀开度来调节天然气供气量，从而实现ｔｉ标替代率。采用预混合供气时，??天然气和空气在进气管内就已经混合，由于？进气门和排气门之间存在重叠的角度，发动??机在工作时会有一些混合气体从燃烧室屮排出，导致燃料浪费和安全隐患。其优点是幵??发成本低、不需要对柴油机做大的改动，供气系统比较简单。??器?》．介《?屮冷器??ＦＩＬＴ１Ｒ?ＧＡＳ?ＭＩＸＣＫ?ＴＵＲＢＯ?ＣＯＯＬＥＲ??燃气於汝阀?Ｏｐｔｉｏｎ：?Ｂｏｏｓｔ?Ｐｒｃ?＾?１??ＧＡＳ?ＴＨＲＯＴＴｉｌ?Ｊ?ＤＨＩＩＩＩ?３??Ｈ?［７??＾７；：??－?｜?ＥＸＨＡＵＳＴ?ＴＥＭ＾?ＭＯＮｎＯＲＩＮＧ??３Ｅ＾５Ｂ?＜柴油油门位堇油（ｍｓ传拷器??燃ｎ使用，ｍ??｜?ｓｉｇｎａｌ?ｏｕｔｐｕｔ?ｒＧａｓ?ｉｎ?ｕｓｅ??ｔ轚油模氏／双燃料横汽??这抒丌关??Ｄｉｅｓ？ｌ?Ｍｏｄｅｌ／Ｄｕａｌ?ｆｕｅｌ?Ｍｏｄｆｉｌ??Ｓｗｉｔｃｈ??阍１．２进气管预混合供气方式原理图??各缸进气歧管单独供气的原理图如图１．３所示。各缸进气歧管单独进气就是在各缸??进气歧管上安装天然气喷射阀
增加电子控制系统、天然气供气系统和液压系统，使发动机能够使用??柴油、天然气在纯柴油模式和双燃料模式两种模式下进行工作，系统结构如图??２．１所示，信号系统如图２．２?????ｉｓ燃气系统信号?＾?电』单－?＂?ｉ４?ａｎ觀百＃??１６工作状态信号｜——？?＂?１?１３狐系统信号??４??１２调速器信号??３电控?＾?４负荷＾???；???幵关阀?调节阀?＾?１１转速系统＂ｆｅ号??２?高压?５?？丨?Ｉ?Ｉ?」?Ｌ??ｎ?６１喷射装？?９１进气支管＾??％?＾?６２喷射装Ｓ?Ｉ一￣＾?９２进气支管＿?边????燃??一?｜??＾?．巇?ｎ??１?］ｆ?￣￣?”?卜６３喷射装１?一￣！一￣＾?９３进气支管＿?■?（增昂器??Ｃ￣＾?管?＾?６４喷射装置Ｉ—＞?９４进气支管１
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外双燃料发动机发展现状[J]. 黄超伟,聂志斌,秦炳甲,葛坚. 内燃机与配件. 2018(17)
[2]天然气/柴油双燃料发动机研究现状分析[J]. 李玉兰,王谦. 化工设计通讯. 2016(08)
[3]《船舶与港口污染防治专项行动实施方案（2015—2020年）》实施进展情况及重点工作推进建议[J]. 徐洪磊,韩兆兴. 港口科技. 2016(06)
[4]天然气缸内高压直喷发动机技术[J]. 黄家义,龚建政,胡伟,高申德. 机电工程技术. 2015(02)
[5]国内外双燃料发动机发展状况分析[J]. 彭雪竹. 船舶物资与市场. 2012(03)
[6]燃气汽车发动机研究现状与发展趋势[J]. 李西秦,刘冰. 天然气工业. 2009(04)
[7]可替代能源的新军——固体生物质燃料检测标准的制定[J]. 袁晓鹰,孙灿. 煤. 2008(04)
[8]双燃料发动机技术浅析[J]. 崔怡. 现代车用动力. 2007(02)
[9]甲醇燃料——最具竞争力的可替代能源[J]. 吴域琦,冯向法. 中外能源. 2007(01)
[10]天然气发动机供气方式及其特点分析[J]. 尤秋菊,张来斌,王朝晖,段礼祥,樊钥宽. 柴油机. 2007(01)
硕士论文
[1]船用LNG/柴油双燃料发动机控制系统设计及试验研究[D]. 刘庆伟.哈尔滨工程大学 2015
[2]船用双燃料发动机燃料喷射控制系统设计开发[D]. 张占虎.哈尔滨工程大学 2014
[3]船用柴油—天然气双燃料发动机控制系统设计与试验[D]. 江楠.山东大学 2013
[4]柴油/天然气双燃料发动机的开发与试验研究[D]. 孙建文.山东大学 2012
本文编号：3099529
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