船用LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性研究
發(fā)布時(shí)間:2022-08-07 20:32
全球性的能源危機(jī)和環(huán)境問題使得替代能源型內(nèi)燃機(jī)研究成為一個(gè)重要開拓方向。其中由純柴油機(jī)改裝而成的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)因改裝簡(jiǎn)易、經(jīng)濟(jì)性好、熱效率高等優(yōu)點(diǎn)更成為內(nèi)燃機(jī)研究的重點(diǎn)方向之一。本課題將上柴船用G128ZLCa2-WX柴油機(jī)改裝成液化天然氣(LNG)/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī),結(jié)合船用發(fā)動(dòng)機(jī)螺旋槳推進(jìn)特性和發(fā)電特性,通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)來研究雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性。本文的研究?jī)?nèi)容主要集中在以下幾個(gè)方面:1)立足于液化天然氣的理化特性分析基礎(chǔ)上,結(jié)合目前國(guó)內(nèi)船舶市場(chǎng)發(fā)展,提出了液化天然氣/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的改裝與設(shè)計(jì)方案。2)依據(jù)船用柴油機(jī)的常見工作特性,利用搭建的試驗(yàn)臺(tái)架,展開兩種不同缸外進(jìn)氣方式的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)研究。這里又包括以下幾個(gè)部分。a.在螺旋槳推進(jìn)特性下,對(duì)比兩種不同類型的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能;b.研究了柴油質(zhì)量替代率、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放影響;c.在多點(diǎn)噴射式雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)上研究了燃?xì)鈬娚涮崆敖菍?duì)排放變化影響;d.利用排放數(shù)據(jù)、缸壓以及排溫,對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放情況進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析。3)根據(jù)目前雙燃料排放模型的研究現(xiàn)狀,提出了基于徑向基函數(shù)(RBF)網(wǎng)絡(luò)的排放模型。并利...
【文章頁數(shù)】:99 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景
1.1.1 能源危機(jī)
1.1.2 環(huán)境污染
1.1.3 天然氣優(yōu)勢(shì)
1.2 LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及研究現(xiàn)狀
1.2.1 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介
1.2.2 天然氣/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 課題研究目的及意義
1.3.1 船用LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)潛力
1.3.2 船舶行業(yè)的污染控制
1.3.3 我國(guó)船舶行業(yè)發(fā)展情況
1.3.4 研究意義
1.4 本文主要工作
第二章 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方案
2.1 液化天然氣LNG的理化特性
2.2 船舶柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與各類工作工況
2.2.1 螺旋槳推進(jìn)特性
2.2.2 發(fā)電機(jī)特性
2.2.3 其他工作特性
2.3 整體改裝設(shè)計(jì)方案
2.3.1 LNG供氣方式
2.3.1.1 增壓器前預(yù)混合式缸外供氣系統(tǒng)
2.3.1.2 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式缸外供氣系統(tǒng)
2.3.2 LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制基本策略
2.4 試驗(yàn)方案
2.4.1 增壓器前預(yù)混合式雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方案
2.4.2 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方案
2.4.3 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣提前角試驗(yàn)方案
2.5 本章小結(jié)
第三章 船用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備與試驗(yàn)規(guī)范
3.1 船用柴油機(jī)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求
3.1.1 試驗(yàn)測(cè)試環(huán)境規(guī)范
3.1.2 試驗(yàn)臺(tái)架主要測(cè)試設(shè)備性能要求
3.1.3 尾氣排放分析儀設(shè)備要求
3.2 原船用柴油機(jī)
3.3 試驗(yàn)臺(tái)架搭建
3.3.1 測(cè)功機(jī)
3.3.2 臺(tái)架測(cè)控系統(tǒng)
3.3.3 溫度傳感器
3.4 天然氣供氣系統(tǒng)主要設(shè)備
3.4.1 增壓器前預(yù)混合式其他供氣部件
3.4.2 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式供氣部件
3.5 雙燃料控制器
3.6 排放污染物濃度測(cè)量裝置
3.7 氣缸壓力采集設(shè)備
3.7.1 缸壓傳感器與電荷放大器
3.7.2 光電編碼器(增量型)
3.7.3 高速A/D數(shù)據(jù)采集卡
3.7.4 數(shù)據(jù)采集流程與存儲(chǔ)
3.8 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理
4.1.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差
4.1.2 柴油質(zhì)量替代率與有效熱效率
4.2 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)有效熱效率
4.2.1 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)特性下有效熱效率
4.2.2 發(fā)電特性下雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率
4.3 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性
4.4 噴氣提前角對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放影響
4.5 推進(jìn)工況下雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓
4.6 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性成因的簡(jiǎn)單分析
4.7 本章小結(jié)
第五章 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的排放模型
5.1 徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介
5.1.1 RBF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
5.1.2 RBF網(wǎng)絡(luò)的工作原理
5.1.3 RBF網(wǎng)絡(luò)在Matlab中的實(shí)現(xiàn)
5.2 排放模型的建立與驗(yàn)證
5.2.1 模型的建立
5.2.2 模型求解與結(jié)果
5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]國(guó)內(nèi)外雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r分析[J]. 彭雪竹. 船舶物資與市場(chǎng). 2012(03)
[2]船用柴油機(jī)應(yīng)對(duì)IMO Tier Ⅲ排放法規(guī)的技術(shù)措施[J]. 張東明,平濤,閆萍,張文正,孫強(qiáng). 柴油機(jī). 2011(04)
[3]缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)[J]. 鄒博文,李靜波,李開國(guó),葛曉成. 汽車技術(shù). 2011(05)
[4]綠色船舶理念與船舶動(dòng)力技術(shù)發(fā)展[J]. 吳中強(qiáng). 武漢交通職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2010(03)
[5]發(fā)展中國(guó)家如何有效地實(shí)施MARPOL73/78附則VI防止船舶造成大氣污染[J]. 汪翔. 安全生產(chǎn)與監(jiān)督. 2010(01)
[6]雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究綜述[J]. 梁昱,周立迎. 貴陽學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(03)
[7]基于Lab VIEW的柴油機(jī)缸壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 馬志超,張賓. 航海技術(shù). 2008(S1)
[8]世界船舶排放法規(guī)的進(jìn)展及其主要配套技術(shù)探討[J]. 張杰,楊傳富,于軍. 柴油機(jī). 2007(05)
[9]天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)供氣方式及其特點(diǎn)分析[J]. 尤秋菊,張來斌,王朝暉,段禮祥,樊鑰寬. 柴油機(jī). 2007(01)
[10]天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 劉永峰,張幽彤,裴普成. 現(xiàn)代化工. 2006(S2)
碩士論文
[1]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)[D]. 江楠.山東大學(xué) 2013
[2]船用天然氣—柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能數(shù)值研究[D]. 任川.大連海事大學(xué) 2013
[3]基于船舶廢氣排放控制對(duì)策的監(jiān)管體系研究[D]. 趙明哲.大連海事大學(xué) 2013
[4]LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及其燃料管系安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[D]. 庹漢鄖.武漢理工大學(xué) 2013
[5]城市大氣顆粒物(PM10)源解析與濃度預(yù)測(cè)及氣象因素影響研究[D]. 石靈芝.中南大學(xué) 2011
[6]船用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)特性研究[D]. 靖海國(guó).哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]柴油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能模擬研究[D]. 尹佳.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[8]徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在過程建模中的研究與應(yīng)用[D]. 宮亞瓊.北京化工大學(xué) 2007
[9]天然氣擴(kuò)散燃燒炭黑生成及與火焰輻射和NOX排放相互作用研究[D]. 宋在樂.上海交通大學(xué) 2007
[10]基于虛擬儀器的通用小型汽油機(jī)缸壓采集分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 張瀛.天津大學(xué) 2007
本文編號(hào):3670997
【文章頁數(shù)】:99 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景
1.1.1 能源危機(jī)
1.1.2 環(huán)境污染
1.1.3 天然氣優(yōu)勢(shì)
1.2 LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)及研究現(xiàn)狀
1.2.1 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介
1.2.2 天然氣/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.3 課題研究目的及意義
1.3.1 船用LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)潛力
1.3.2 船舶行業(yè)的污染控制
1.3.3 我國(guó)船舶行業(yè)發(fā)展情況
1.3.4 研究意義
1.4 本文主要工作
第二章 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)方案
2.1 液化天然氣LNG的理化特性
2.2 船舶柴油機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與各類工作工況
2.2.1 螺旋槳推進(jìn)特性
2.2.2 發(fā)電機(jī)特性
2.2.3 其他工作特性
2.3 整體改裝設(shè)計(jì)方案
2.3.1 LNG供氣方式
2.3.1.1 增壓器前預(yù)混合式缸外供氣系統(tǒng)
2.3.1.2 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式缸外供氣系統(tǒng)
2.3.2 LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制基本策略
2.4 試驗(yàn)方案
2.4.1 增壓器前預(yù)混合式雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方案
2.4.2 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)方案
2.4.3 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣提前角試驗(yàn)方案
2.5 本章小結(jié)
第三章 船用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備與試驗(yàn)規(guī)范
3.1 船用柴油機(jī)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范要求
3.1.1 試驗(yàn)測(cè)試環(huán)境規(guī)范
3.1.2 試驗(yàn)臺(tái)架主要測(cè)試設(shè)備性能要求
3.1.3 尾氣排放分析儀設(shè)備要求
3.2 原船用柴油機(jī)
3.3 試驗(yàn)臺(tái)架搭建
3.3.1 測(cè)功機(jī)
3.3.2 臺(tái)架測(cè)控系統(tǒng)
3.3.3 溫度傳感器
3.4 天然氣供氣系統(tǒng)主要設(shè)備
3.4.1 增壓器前預(yù)混合式其他供氣部件
3.4.2 進(jìn)氣歧管多點(diǎn)噴射式供氣部件
3.5 雙燃料控制器
3.6 排放污染物濃度測(cè)量裝置
3.7 氣缸壓力采集設(shè)備
3.7.1 缸壓傳感器與電荷放大器
3.7.2 光電編碼器(增量型)
3.7.3 高速A/D數(shù)據(jù)采集卡
3.7.4 數(shù)據(jù)采集流程與存儲(chǔ)
3.8 本章小結(jié)
第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
4.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理
4.1.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差
4.1.2 柴油質(zhì)量替代率與有效熱效率
4.2 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)有效熱效率
4.2.1 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)推進(jìn)特性下有效熱效率
4.2.2 發(fā)電特性下雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的有效熱效率
4.3 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性
4.4 噴氣提前角對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放影響
4.5 推進(jìn)工況下雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)缸壓
4.6 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)排放特性成因的簡(jiǎn)單分析
4.7 本章小結(jié)
第五章 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的排放模型
5.1 徑向基函數(shù)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介
5.1.1 RBF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
5.1.2 RBF網(wǎng)絡(luò)的工作原理
5.1.3 RBF網(wǎng)絡(luò)在Matlab中的實(shí)現(xiàn)
5.2 排放模型的建立與驗(yàn)證
5.2.1 模型的建立
5.2.2 模型求解與結(jié)果
5.3 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
6.1 全文總結(jié)
6.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]國(guó)內(nèi)外雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展?fàn)顩r分析[J]. 彭雪竹. 船舶物資與市場(chǎng). 2012(03)
[2]船用柴油機(jī)應(yīng)對(duì)IMO Tier Ⅲ排放法規(guī)的技術(shù)措施[J]. 張東明,平濤,閆萍,張文正,孫強(qiáng). 柴油機(jī). 2011(04)
[3]缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)[J]. 鄒博文,李靜波,李開國(guó),葛曉成. 汽車技術(shù). 2011(05)
[4]綠色船舶理念與船舶動(dòng)力技術(shù)發(fā)展[J]. 吳中強(qiáng). 武漢交通職業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào). 2010(03)
[5]發(fā)展中國(guó)家如何有效地實(shí)施MARPOL73/78附則VI防止船舶造成大氣污染[J]. 汪翔. 安全生產(chǎn)與監(jiān)督. 2010(01)
[6]雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究綜述[J]. 梁昱,周立迎. 貴陽學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2008(03)
[7]基于Lab VIEW的柴油機(jī)缸壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]. 馬志超,張賓. 航海技術(shù). 2008(S1)
[8]世界船舶排放法規(guī)的進(jìn)展及其主要配套技術(shù)探討[J]. 張杰,楊傳富,于軍. 柴油機(jī). 2007(05)
[9]天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)供氣方式及其特點(diǎn)分析[J]. 尤秋菊,張來斌,王朝暉,段禮祥,樊鑰寬. 柴油機(jī). 2007(01)
[10]天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 劉永峰,張幽彤,裴普成. 現(xiàn)代化工. 2006(S2)
碩士論文
[1]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)[D]. 江楠.山東大學(xué) 2013
[2]船用天然氣—柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能數(shù)值研究[D]. 任川.大連海事大學(xué) 2013
[3]基于船舶廢氣排放控制對(duì)策的監(jiān)管體系研究[D]. 趙明哲.大連海事大學(xué) 2013
[4]LNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)及其燃料管系安全監(jiān)控系統(tǒng)研究[D]. 庹漢鄖.武漢理工大學(xué) 2013
[5]城市大氣顆粒物(PM10)源解析與濃度預(yù)測(cè)及氣象因素影響研究[D]. 石靈芝.中南大學(xué) 2011
[6]船用雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)特性研究[D]. 靖海國(guó).哈爾濱工程大學(xué) 2011
[7]柴油/天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能模擬研究[D]. 尹佳.哈爾濱工程大學(xué) 2010
[8]徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在過程建模中的研究與應(yīng)用[D]. 宮亞瓊.北京化工大學(xué) 2007
[9]天然氣擴(kuò)散燃燒炭黑生成及與火焰輻射和NOX排放相互作用研究[D]. 宋在樂.上海交通大學(xué) 2007
[10]基于虛擬儀器的通用小型汽油機(jī)缸壓采集分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 張瀛.天津大學(xué) 2007
本文編號(hào):3670997
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