本文關鍵詞：船用雙燃料發(fā)動機LNG摻燒量電子控制器的研究

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【摘要】：隨著石油資源的消耗以及燃油價格的上漲，積極尋找船舶主推進動力裝置柴油機的替代燃料成為了大家共同關注的話題。純凈的LNG液化天然氣的成分中主要含甲烷（CH4），它是一種主要含碳和氫這兩種類型化學元素的燃料，該燃料非常清潔和有著很高的熱效率。船舶使用的雙燃料發(fā)動機一般通常是指柴油/LNG雙燃料發(fā)動機，它主要是以天然氣和柴油為發(fā)動機的燃料，使用這種潔凈的氣體燃料，可以避免船舶發(fā)動機的尾氣排放中NOx和SOx量高的缺點，使船舶發(fā)動機在整個航行的過程中，特別是在ECAs區(qū)域中幾乎是無煙的狀況航行，因此使用柴油/LNG雙燃料發(fā)動機有著很好的發(fā)展前景。 液化天然氣LNG作為一種非常成熟的燃料氣源，它的來源可靠、易于儲存和運輸、生產技術可行、抗爆性能較強、熱值較高、排放量低等優(yōu)點使得它成為理想的船舶柴油機的代用燃料。船用柴油機，如果只是像通過機械控制送氣的方式一樣，進行簡單機械改裝為雙燃料發(fā)動機，并不能發(fā)揮雙燃料發(fā)動機的優(yōu)勢，在發(fā)動機運行的過程中還會出現(xiàn)非常多的不正常狀況。這樣的改裝就不能完全的體現(xiàn)出天然氣自身物理本性和化學性質，以及燃燒放熱的特性，不能表現(xiàn)出天然氣的顯著優(yōu)勢，在很大程度上降低了天然氣使用的性能，這樣在動力性能和經濟性能上就不能使雙燃料發(fā)動機達到原柴油機的標準，失去了發(fā)動機改裝的初衷和意義，既花費了成本，也沒有提高發(fā)動機的性能指標。但是利用電子控制的技術，用程序邏輯來調度各控制策略，反應既快速又準確，對噴油實行電子控制和對噴氣實行電子控制的相關技術之后，就會從根本上去克服雙燃料發(fā)動機的替代率低、熱效率不高、經濟性動力性不好以及排放等多方面的問題。使其能最大限度的發(fā)揮柴油與LNG混合燃燒的理化特性，，達到最佳的經濟性、動力性和排放性。 本文所做的工作主要分為如下幾個方面的內容： （1）天然氣供應系統(tǒng)的設計制定和柴油機改裝結構方案的設計。 （2）電控單元ECU的整體構架規(guī)劃，輸入輸出協(xié)議的制定。 （3）電控單元ECU的硬件和軟件的設計，它主要包括各調理電路的設計、畫圖制板、電子元器件的選型及各單元模塊程序的編寫。 （4）在輸入和輸出的信號端進行電子控制單元ECU模擬調試測量。 （5）噴射閥的標定實驗及噴射量數(shù)值分析。 （6）臺架實驗LNG供氣系統(tǒng)、電子噴射閥、電控系統(tǒng)、各種傳感器儀器設備的安裝、調試。 （7）課題最后通過雙燃料發(fā)動機的真實臺架實驗研究，用實驗數(shù)據(jù)驗證了其電子控制器ECU各種單元模塊的穩(wěn)定性、可行性，以及雙燃料發(fā)動機的各性能參數(shù)指標。 經過模擬調試和臺架實驗，從結果分析可以得到，該套電控單元ECU系統(tǒng)能用于雙燃料發(fā)動機的LNG噴射量的控制，并能準確的判別發(fā)動機的工況點和LNG噴射時刻及噴射量，該套電控單元ECU系統(tǒng)具有很強的實用性和經濟價值。
【關鍵詞】：電控單元 摻燒 XC2267M 標定 臺架實驗
【學位授予單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U664.12
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 課題研究的目的及意義10-11
• 1.2 LNG 的特性11-13
• 1.3 國內和國外雙燃料發(fā)動機的研究狀況13-15
• 1.3.1 國外雙燃料發(fā)動機的研究狀況13-14
• 1.3.2 國內雙燃料發(fā)動機的研究狀況14-15
• 1.4 本課題主要來源及研究內容15-19
• 1.4.1 氣體燃料發(fā)動機的分類15-16
• 1.4.2 雙燃料發(fā)動機的特點16-19
• 第2章 雙燃料發(fā)動機的電子控制系統(tǒng)總體設計19-24
• 2.1 發(fā)動機的主要技術參數(shù)19
• 2.2 系統(tǒng)設計19-24
• 第3章 電子控制器設計的硬件模塊24-40
• 3.1 電子控制器硬件系統(tǒng)的整體設計方案24
• 3.2 硬件的底層結構24-27
• 3.2.1 芯片 CPU 的結構圖24-26
• 3.2.2 芯片通道配置表26-27
• 3.3 硬件各調理電路的電路圖27-39
• 3.3.1 芯片晶振電路27-28
• 3.3.2 復位電路28-29
• 3.3.3 ECU 電源模塊電路29
• 3.3.4 電子噴射閥的驅動單元模塊電路29-34
• 3.3.5 JTAG 調試電路34
• 3.3.6 曲軸位置轉換模塊電路34-35
• 3.3.7 凸輪軸位置轉換模塊電路35-37
• 3.3.8 通信模塊電路37-39
• 3.4 本章小結39-40
• 第4章 電子控制器設計的軟件單元40-52
• 4.1 主程序模塊的功能40-42
• 4.1.1 各部分模塊的功能40
• 4.1.2 主程序流程40-42
• 4.2 各個模塊的功能42-49
• 4.2.1 轉速測量單元模塊42
• 4.2.2 溫度測量單元模塊42-43
• 4.2.3 油門位置測量單元模塊43-44
• 4.2.4 電子噴射閥控制單元模塊44-48
• 4.2.5 RS232 串口通信協(xié)議48-49
• 4.3 上位機 PC 端通信軟件模塊49-51
• 4.4 本章小結51-52
• 第5章 電子控制器仿真調試實驗52-56
• 5.1 電子控制器仿真系統(tǒng)52-53
• 5.1.1 仿真系統(tǒng)結構圖52
• 5.1.2 轉換電路模塊52-53
• 5.1.3 轉換電路原理53
• 5.2 ECU 仿真實驗53-55
• 5.3 本章小結55-56
• 第6章 液化天然氣雙燃料發(fā)動機臺架實驗56-65
• 6.1 發(fā)動機實驗臺儀器設備的安裝56
• 6.2 電子噴射閥的標定實驗56-60
• 6.3 雙燃料發(fā)動機整機臺架實驗60-64
• 6.4 本章小結64-65
• 第7章 全文總結65-68
• 7.1 本文總結65-66
• 7.2 不足之處66-68
• 參考文獻68-71
• 致謝71-72
• 附錄一72-73
• 附錄二73-74
• 附錄三74

【參考文獻】

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本文編號：870917