作為一種新型的清潔能源,天然氣已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)被廣泛使用,尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)。發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)的發(fā)展不僅能夠提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和更能夠改善發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能。因此,開(kāi)發(fā)具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元成為了當(dāng)前的主流研究目標(biāo)�，F(xiàn)代控制系統(tǒng)的“V模式”開(kāi)發(fā)是發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)重要環(huán)節(jié)之一,其中針對(duì)ECU的硬件在環(huán)測(cè)試環(huán)節(jié),發(fā)動(dòng)機(jī)模型的準(zhǔn)確性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性和實(shí)時(shí)性是影響控制器控制效果和發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵。本文在分析了目前主流天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真的相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上,搭建了一套較為完善的硬件在環(huán)仿真系統(tǒng),包括半物理仿真實(shí)驗(yàn)臺(tái)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)模型、信號(hào)處理模塊以及半物理仿真實(shí)驗(yàn)上位機(jī)監(jiān)控界面。利用Simulink軟件采用模塊化思想建立的基于硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)零維分缸容積法模型,在滿足精度要求的前提下,提高優(yōu)化了模型的仿真速度,并根據(jù)控制器的控制需求,能夠反映出不同工況下天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)參數(shù)變化以及燃燒放熱率的變化,使模型能夠滿足電控系統(tǒng)對(duì)不同控制策略的開(kāi)發(fā)。本文針對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)建模方法進(jìn)行研究,采用分缸容積法原理利用Simulink軟件對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行模型的搭建。在實(shí)時(shí)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

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995年、2005年、2015年石油資源儲(chǔ)量分布

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文2圖1.22016年天然氣探明儲(chǔ)量分布圖由儲(chǔ)量分布以及年消耗量來(lái)看，石油依然是全球的第一大燃料，并且也是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的主要燃料之一，然而石油卻是不可再生能源。目前，世界上大部分船舶發(fā)動(dòng)機(jī)仍然以傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力來(lái)源，船舶發(fā)動(dòng)機(jī)成為“喝油”大戶之一。另外，由于全球石油資源的不平均分布，約60%的石油資源儲(chǔ)存在政治動(dòng)蕩的國(guó)家和地區(qū)[5]，因此導(dǎo)致原油價(jià)格受世界性重大事件影響而經(jīng)常出現(xiàn)較大范圍的波動(dòng)。因此，降低內(nèi)燃機(jī)對(duì)石油燃料的依賴程度成為內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)的首要目標(biāo)。我國(guó)天然氣資源探明程度低，并且發(fā)展?jié)摿薮�。根�?jù)新一輪油氣資源評(píng)估和全國(guó)油氣資源動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，我國(guó)常規(guī)天然氣資源量為52萬(wàn)億m，最終可采天然氣資源量約32萬(wàn)億m。2017年，在我國(guó)新疆塔里木地區(qū)新發(fā)現(xiàn)一批儲(chǔ)量巨大的天然氣田。我國(guó)在12年12月3日正式頒發(fā)了《天然氣發(fā)展"十二五"規(guī)劃》。制定的目的是有效的擴(kuò)大天然氣使用規(guī)模，促進(jìn)天然氣產(chǎn)業(yè)健康、有序發(fā)展。相信未來(lái)我國(guó)的天然氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮蟆Ｒ虼碎_(kāi)發(fā)船用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)符合能源危機(jī)的需要。1.1.2排放法規(guī)船舶運(yùn)輸是世界上歷史最悠久的運(yùn)輸方式之一，由于它的成本低廉、運(yùn)輸數(shù)量大、運(yùn)送距離長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在運(yùn)輸行業(yè)中從始至終都占據(jù)著重要位置。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球至少70％的貨物的運(yùn)輸方式是通過(guò)船舶運(yùn)輸來(lái)實(shí)現(xiàn)的[6]。隨著航運(yùn)業(yè)的不斷發(fā)展，船用柴油機(jī)的廢氣排放對(duì)大氣環(huán)境的污染日益加劇。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球海運(yùn)船舶每年的NO排放量占全球每年總NO排放量的18％到30%。我國(guó)內(nèi)河船舶每年的NO和SO的排放量高達(dá)100萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)到2020年，全球航運(yùn)業(yè)將需要4.0×10t的燃料柴油，溫室氣體的排放量將在目前的排放基礎(chǔ)上再增加75%[7]。因此，船舶的廢氣減排標(biāo)?

哈爾濱工程大學(xué)碩士學(xué)位論文6流強(qiáng)度以及合理組織天然氣分布可以拓展天然氣的稀燃極限和降低燃燒循環(huán)變動(dòng)，且有利于抑制爆震。與進(jìn)氣道噴射相比，缸內(nèi)直噴還可以降低掃氣過(guò)程中燃料的損失和強(qiáng)化對(duì)燃燒過(guò)程的控制[26]。但是，缸內(nèi)直噴需要特定的天然氣噴嘴以克服缸內(nèi)壓力，特別是對(duì)于壓縮比高和要求上止點(diǎn)附近噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)[27]。進(jìn)氣道噴射和缸內(nèi)直噴的示意圖如圖1.3所示。圖1.3進(jìn)氣道噴射和缸內(nèi)直噴示意圖2.壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)單一燃料的壓縮著火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)主要有兩種工作方式，即均質(zhì)混合壓縮著火和分層混合壓縮著火[32]。在天然氣的均質(zhì)混合壓縮著火方式中，在著火前已經(jīng)在缸內(nèi)形成均質(zhì)混合氣，當(dāng)缸內(nèi)溫度超過(guò)天然氣-空氣混合氣的自燃溫度時(shí)，混合氣發(fā)生壓縮自燃，這種燃燒方式屬于天然氣的均質(zhì)充量壓縮著火（HCCI）。天然氣的HCCI燃燒主要通過(guò)進(jìn)氣道噴射形成均質(zhì)混合氣，其燃燒過(guò)程呈現(xiàn)出兩階段燃燒的特征[33]。由于天然氣的自燃溫度較高，因此需要采用較高的壓縮比、進(jìn)氣加熱、高EGR率、低散熱燃燒室或者電熱塞來(lái)實(shí)現(xiàn)單一天然氣的HCCI燃燒[32]。天然氣的均質(zhì)混合壓縮著火燃燒方式可以實(shí)現(xiàn)較高的熱效率和較低的NOx排放，但是HC和CO排放較高，主要通過(guò)氧化催化器進(jìn)行改善。與汽油和柴油等燃料的HCCI燃燒類似，天然氣的HCCI燃燒也存在著火和燃燒速率難以控制以及發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況范圍過(guò)窄等問(wèn)題[34-35]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3439460