船用低速柴油机由于功率大、燃油消耗率低、可靠性高等特点,作为主要动力源广泛用于大型油船、集装箱船、散货船等船舶。但是,随着船用低速柴油机快速发展,人们对环境保护和能源危机等问题的要求越来越高,所以对船用低速柴油机的噪声、排放、效率的要求也越来越严格。当前船用柴油机的控制是以柴油机整体为对象的,实际工作过程中,各缸间和各循环间尚存在一定的差异,以气缸为对象进行缸压反馈控制,可以减小这种差异,从而提高柴油机的控制精度。因此,缸压反馈控制技术是柴油机技术发展的必然要求,但该技术的应用需要时间的积累。本文研究的缸压反馈控制硬件在环技术旨在为以后更深入的应用研究提供测试平台,节省实机试验成本,减少或避免实机调试的风险。本文针对船用低速柴油机各缸间和各循环间燃烧不平衡性问题,以中船动力研究院有限公司自主研发的6EX340EF型船用低速柴油机为研究对象,结合NI cRIO硬件和NI LabVIEW软件,根据船用低速柴油机缸压反馈控制系统的具体要求,开发了船用低速柴油机缸压反馈控制快速原型;使用AVL Cruise M软件建立了该机实时仿真模型,结合缸压反馈控制策略,进行了缸压反馈控制软件在环仿真试验,验证了控制逻辑的可行性;在硬件在环仿真平台上,测试验证了船用低速柴油机缸压反馈控制快速原型和控制策略。主要研究内容和成果如下所示:(1)分析了6EX340EF型船用低速柴油机缸压反馈控制快速原型的需求,完成了该快速原型的总体设计。根据缸压反馈控制快速原型的需求,基于NI cRIO硬件和NI LabVIEW软件,开发了位置管理模块和缸压采集分析处理模块,从缸压数据中提取燃烧特征参数IMEP和CA50作为反馈变量,以喷油正时和喷油脉宽为控制变量,开发了缸压反馈控制快速原型和控制策略。经测试,控制原型基础功能可以用于缸压反馈控制硬件在环测试。(2)使用AVL Cruise M软件,根据缸压反馈控制要求,改进了仿真模型燃油喷射模块,添加了各缸间和各循环间的波动,建立了6EX340EF型船用低速柴油机实时仿真模型,并对该仿真模型进行了验证,结果表明,缸压信号仿真值和测试值之间的误差均在5%之内,且实时因子一直小于1,满足准确性和实时性的要求;结合实时仿真模型和开发的缸压反馈控制逻辑,建立了软件在环仿真平台,并制定了软件在环仿真试验方案,经测试,缸压反馈控制逻辑对各缸间和各循环间的波动均有所改善。(3)将6EX340EF型船用低速柴油机实时仿真模型、硬件在环仿真系统和控制器集成在一起,构成了闭环控制系统,通过硬件在环仿真试验验证了缸压反馈控制的可行性和控制效果,试验结果表明,开发的缸压反馈控制策略能够减少1倍左右的波动,对各缸间和各循环间的燃烧不平衡性均有改善效果。本文主要研究开发了船用低速柴油机缸压反馈控制快速原型和控制策略,结合建立的实时仿真模型,建立了软件在环仿真平台和硬件在环仿真平台,经测试,开发的缸压反馈控制快速原型和控制策略能够改善各缸间和各循环间的波动,为以后深入研究和应用奠定了基础。