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全球化石能源的枯竭、排放法规的日益严格以及公众环保意识的增强推动了船用柴油/天然气双燃料发动机的应用和推广。虽然天然气/柴油双燃料发动机能够在降低NO_x和PM的同时,在大部分工况下保持与原机相当的热效率,然而相对于传统柴油机,双燃料发动机在中低负荷时存在着热效率低、THC和CO排放高、燃烧稳定性差等问题,因此如何改善双燃料发动机在中低负荷燃烧和排放特性成为国内外科研机构的研究热点。尽管国内外大量研究表明采用适当提前引燃柴油喷射正时、增大引燃柴油量、提高进气温度、提高柴油喷射压力、降低替代率等手段可以有效的提高发动机在低负荷时的热效率,降低THC、CO排放,但是这些手段的应用都具有一定的局限性,因此,国内外研究学者开始提出并研究不同的柴油喷射策略对双燃料发动机燃烧和排放的影响,尤其是带有预喷的柴油喷射策略。虽然大量的研究表明对于提高双燃料发动机在中低负荷时燃烧和排放特性,带有预喷的柴油喷射策略是一种更加富有潜力的燃油喷射策略,但是对于预喷柴油喷射参数对燃烧和排放的影响以及如何优化预喷柴油喷射参数的研究较少,因此本文的目的在于探究不同柴油喷射策略以及不同燃油喷射参数对天然气/柴油双燃料发动机在中低负荷时燃烧、排放特性的影响,为优化柴油喷射策略和改善双燃料发动机中低负荷燃烧和排放特性提供理论和试验指导。本文的主要工作包括:(1).首先对一台由高压共轨柴油机改装完成的柴油/天然气双料发动机进行系统结构的分析,进而提出了双燃料发动机的控制需求;然后为了满足双燃料发动机的控制需求,提出了柴油ECU和天然气ECU分布协调控制的思路,并对控制系统的硬件进行了设计。(2).双燃料发动机控制系统的软件设计。针对实现双燃料发动机油气切换、转速闭环、微量柴油喷射精确性和灵活性控制设计了燃料模式管理、燃料分配控制、柴油喷射协调等控制模块,为探究双燃料发动机在高替代率下不同柴油喷策略对其燃烧和排放特性的影响提供技术支持。(3).柴油/天然气双燃料发动机中低负荷燃烧和排放特性的优化。通过试验的方法研究在不同引燃柴油喷射策略(单次、两次柴油喷射)对双燃料发动机中低负荷、高替代率下燃烧和排放特性的影响,尤其对两次柴油喷射模式下不同柴油喷射参数是如何影响双燃料发动机燃烧和排放特性做了详细的分析和解释,在此基础上,提出了如何从优化柴油喷射策略的角度出发来改善双燃料发动机中低负荷性能的方法。