船用LNG/柴油双燃料发动机排放特性研究
发布时间：2022-08-07 20:32
全球性的能源危机和环境问题使得替代能源型内燃机研究成为一个重要开拓方向。其中由纯柴油机改装而成的天然气/柴油双燃料发动机因改装简易、经济性好、热效率高等优点更成为内燃机研究的重点方向之一。本课题将上柴船用G128ZLCa2-WX柴油机改装成液化天然气（LNG）/柴油双燃料发动机,结合船用发动机螺旋桨推进特性和发电特性,通过发动机台架试验来研究双燃料发动机的排放特性。本文的研究内容主要集中在以下几个方面:1)立足于液化天然气的理化特性分析基础上,结合目前国内船舶市场发展,提出了液化天然气/柴油双燃料发动机的改装与设计方案。2)依据船用柴油机的常见工作特性,利用搭建的试验台架,展开两种不同缸外进气方式的双燃料发动机排放试验研究。这里又包括以下几个部分。a.在螺旋桨推进特性下,对比两种不同类型的双燃料发动机排放性能;b.研究了柴油质量替代率、负荷、转速对发动机的排放影响;c.在多点喷射式双燃料发动机上研究了燃气喷射提前角对排放变化影响;d.利用排放数据、缸压以及排温,对双燃料发动机排放情况进行简单的分析。3)根据目前双燃料排放模型的研究现状,提出了基于径向基函数（RBF）网络的排放模型。并利...
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.1.1 能源危机
1.1.2 环境污染
1.1.3 天然气优势
1.2 LNG/柴油双燃料发动机技术及研究现状
1.2.1 双燃料发动机简介
1.2.2 天然气/柴油双燃料发动机国内外研究现状
1.3 课题研究目的及意义
1.3.1 船用LNG/柴油双燃料发动机的市场潜力
1.3.2 船舶行业的污染控制
1.3.3 我国船舶行业发展情况
1.3.4 研究意义
1.4 本文主要工作
第二章 双燃料发动机设计与试验方案
2.1 液化天然气LNG的理化特性
2.2 船舶柴油机结构特点与各类工作工况
2.2.1 螺旋桨推进特性
2.2.2 发电机特性
2.2.3 其他工作特性
2.3 整体改装设计方案
2.3.1 LNG供气方式
2.3.1.1 增压器前预混合式缸外供气系统
2.3.1.2 进气歧管多点喷射式缸外供气系统
2.3.2 LNG/柴油双燃料发动机控制基本策略
2.4 试验方案
2.4.1 增压器前预混合式双燃料发动机试验方案
2.4.2 进气歧管多点喷射式双燃料发动机试验方案
2.4.3 进气歧管多点喷射式发动机的喷气提前角试验方案
2.5 本章小结
第三章 船用双燃料发动机试验测试设备与试验规范
3.1 船用柴油机测试标准与规范要求
3.1.1 试验测试环境规范
3.1.2 试验台架主要测试设备性能要求
3.1.3 尾气排放分析仪设备要求
3.2 原船用柴油机
3.3 试验台架搭建
3.3.1 测功机
3.3.2 台架测控系统
3.3.3 温度传感器
3.4 天然气供气系统主要设备
3.4.1 增压器前预混合式其他供气部件
3.4.2 进气歧管多点喷射式供气部件
3.5 双燃料控制器
3.6 排放污染物浓度测量装置
3.7 气缸压力采集设备
3.7.1 缸压传感器与电荷放大器
3.7.2 光电编码器（增量型）
3.7.3 高速A/D数据采集卡
3.7.4 数据采集流程与存储
3.8 本章小结
第四章 实验结果与分析
4.1 试验数据整理
4.1.1 试验数据的误差
4.1.2 柴油质量替代率与有效热效率
4.2 双燃料发动机有效热效率
4.2.1 双燃料发动机推进特性下有效热效率
4.2.2 发电特性下双燃料发动机的有效热效率
4.3 双燃料发动机排放特性
4.4 喷气提前角对双燃料发动机排放影响
4.5 推进工况下双燃料发动机缸压
4.6 双燃料发动机排放特性成因的简单分析
4.7 本章小结
第五章 基于RBF神经网络的排放模型
5.1 径向基函数网络简介
5.1.1 RBF网络结构
5.1.2 RBF网络的工作原理
5.1.3 RBF网络在Matlab中的实现
5.2 排放模型的建立与验证
5.2.1 模型的建立
5.2.2 模型求解与结果
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]船用柴油机应对IMO Tier Ⅲ排放法规的技术措施[J]. 张东明,平涛,闫萍,张文正,孙强. 柴油机. 2011(04)
[3]缸内直喷天然气发动机的开发[J]. 邹博文,李静波,李开国,葛晓成. 汽车技术. 2011(05)
[4]绿色船舶理念与船舶动力技术发展[J]. 吴中强. 武汉交通职业学院学报. 2010(03)
[5]发展中国家如何有效地实施MARPOL73/78附则VI防止船舶造成大气污染[J]. 汪翔. 安全生产与监督. 2010(01)
[6]双燃料发动机技术研究综述[J]. 梁昱,周立迎. 贵阳学院学报(自然科学版). 2008(03)
[7]基于Lab VIEW的柴油机缸压数据采集系统[J]. 马志超,张宾. 航海技术. 2008(S1)
[8]世界船舶排放法规的进展及其主要配套技术探讨[J]. 张杰,杨传富,于军. 柴油机. 2007(05)
[9]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)
[10]天然气发动机汽车的优势和发展现状[J]. 刘永峰,张幽彤,裴普成. 现代化工. 2006(S2)
硕士论文
[1]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
[2]船用天然气—柴油双燃料发动机性能数值研究[D]. 任川.大连海事大学 2013
[3]基于船舶废气排放控制对策的监管体系研究[D]. 赵明哲.大连海事大学 2013
[4]LNG/柴油双燃料发动机及其燃料管系安全监控系统研究[D]. 庹汉郧.武汉理工大学 2013
[5]城市大气颗粒物(PM10)源解析与浓度预测及气象因素影响研究[D]. 石灵芝.中南大学 2011
[6]船用双燃料发动机特性研究[D]. 靖海国.哈尔滨工程大学 2011
[7]柴油/天然气双燃料发动机性能模拟研究[D]. 尹佳.哈尔滨工程大学 2010
[8]径向基函数神经网络在过程建模中的研究与应用[D]. 宫亚琼.北京化工大学 2007
[9]天然气扩散燃烧炭黑生成及与火焰辐射和NOX排放相互作用研究[D]. 宋在乐.上海交通大学 2007
[10]基于虚拟仪器的通用小型汽油机缸压采集分析系统的设计[D]. 张瀛.天津大学 2007
本文编号：3670997
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景
1.1.1 能源危机
1.1.2 环境污染
1.1.3 天然气优势
1.2 LNG/柴油双燃料发动机技术及研究现状
1.2.1 双燃料发动机简介
1.2.2 天然气/柴油双燃料发动机国内外研究现状
1.3 课题研究目的及意义
1.3.1 船用LNG/柴油双燃料发动机的市场潜力
1.3.2 船舶行业的污染控制
1.3.3 我国船舶行业发展情况
1.3.4 研究意义
1.4 本文主要工作
第二章 双燃料发动机设计与试验方案
2.1 液化天然气LNG的理化特性
2.2 船舶柴油机结构特点与各类工作工况
2.2.1 螺旋桨推进特性
2.2.2 发电机特性
2.2.3 其他工作特性
2.3 整体改装设计方案
2.3.1 LNG供气方式
2.3.1.1 增压器前预混合式缸外供气系统
2.3.1.2 进气歧管多点喷射式缸外供气系统
2.3.2 LNG/柴油双燃料发动机控制基本策略
2.4 试验方案
2.4.1 增压器前预混合式双燃料发动机试验方案
2.4.2 进气歧管多点喷射式双燃料发动机试验方案
2.4.3 进气歧管多点喷射式发动机的喷气提前角试验方案
2.5 本章小结
第三章 船用双燃料发动机试验测试设备与试验规范
3.1 船用柴油机测试标准与规范要求
3.1.1 试验测试环境规范
3.1.2 试验台架主要测试设备性能要求
3.1.3 尾气排放分析仪设备要求
3.2 原船用柴油机
3.3 试验台架搭建
3.3.1 测功机
3.3.2 台架测控系统
3.3.3 温度传感器
3.4 天然气供气系统主要设备
3.4.1 增压器前预混合式其他供气部件
3.4.2 进气歧管多点喷射式供气部件
3.5 双燃料控制器
3.6 排放污染物浓度测量装置
3.7 气缸压力采集设备
3.7.1 缸压传感器与电荷放大器
3.7.2 光电编码器（增量型）
3.7.3 高速A/D数据采集卡
3.7.4 数据采集流程与存储
3.8 本章小结
第四章 实验结果与分析
4.1 试验数据整理
4.1.1 试验数据的误差
4.1.2 柴油质量替代率与有效热效率
4.2 双燃料发动机有效热效率
4.2.1 双燃料发动机推进特性下有效热效率
4.2.2 发电特性下双燃料发动机的有效热效率
4.3 双燃料发动机排放特性
4.4 喷气提前角对双燃料发动机排放影响
4.5 推进工况下双燃料发动机缸压
4.6 双燃料发动机排放特性成因的简单分析
4.7 本章小结
第五章 基于RBF神经网络的排放模型
5.1 径向基函数网络简介
5.1.1 RBF网络结构
5.1.2 RBF网络的工作原理
5.1.3 RBF网络在Matlab中的实现
5.2 排放模型的建立与验证
5.2.1 模型的建立
5.2.2 模型求解与结果
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]船用柴油机应对IMO Tier Ⅲ排放法规的技术措施[J]. 张东明,平涛,闫萍,张文正,孙强. 柴油机. 2011(04)
[3]缸内直喷天然气发动机的开发[J]. 邹博文,李静波,李开国,葛晓成. 汽车技术. 2011(05)
[4]绿色船舶理念与船舶动力技术发展[J]. 吴中强. 武汉交通职业学院学报. 2010(03)
[5]发展中国家如何有效地实施MARPOL73/78附则VI防止船舶造成大气污染[J]. 汪翔. 安全生产与监督. 2010(01)
[6]双燃料发动机技术研究综述[J]. 梁昱,周立迎. 贵阳学院学报(自然科学版). 2008(03)
[7]基于Lab VIEW的柴油机缸压数据采集系统[J]. 马志超,张宾. 航海技术. 2008(S1)
[8]世界船舶排放法规的进展及其主要配套技术探讨[J]. 张杰,杨传富,于军. 柴油机. 2007(05)
[9]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)
[10]天然气发动机汽车的优势和发展现状[J]. 刘永峰,张幽彤,裴普成. 现代化工. 2006(S2)
硕士论文
[1]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
[2]船用天然气—柴油双燃料发动机性能数值研究[D]. 任川.大连海事大学 2013
[3]基于船舶废气排放控制对策的监管体系研究[D]. 赵明哲.大连海事大学 2013
[4]LNG/柴油双燃料发动机及其燃料管系安全监控系统研究[D]. 庹汉郧.武汉理工大学 2013
[5]城市大气颗粒物(PM10)源解析与浓度预测及气象因素影响研究[D]. 石灵芝.中南大学 2011
[6]船用双燃料发动机特性研究[D]. 靖海国.哈尔滨工程大学 2011
[7]柴油/天然气双燃料发动机性能模拟研究[D]. 尹佳.哈尔滨工程大学 2010
[8]径向基函数神经网络在过程建模中的研究与应用[D]. 宫亚琼.北京化工大学 2007
[9]天然气扩散燃烧炭黑生成及与火焰辐射和NOX排放相互作用研究[D]. 宋在乐.上海交通大学 2007
[10]基于虚拟仪器的通用小型汽油机缸压采集分析系统的设计[D]. 张瀛.天津大学 2007
本文编号：3670997
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