发动机是船舶动力装置的核心,其工作状态的好坏直接影响到船舶运营的安全性及经济性。示功图直接反映缸内燃烧状况,蕴含丰富的信息,对示功图进行在线监测可以准确反映发动机各缸工作状态,对发动机状态监测、工作性能改善具有重要意义和工程价值。本文研制由基于FPGA的数据采集硬件和以NI LabVIEW为开发平台的上位机软件组成的船用发动机缸压在线监测系统,主要研究内容和成果如下:1、研究示功图采集和数据处理方法,分析不同燃烧状态的示功图并提取示功图特征参数。建立4120SG型柴油机仿真模型,针对柴油机典型故障进行仿真计算,研究示功图特征参数变化规律;另外,通过故障模拟试验研究天然气和双燃料发动机中常见的爆震故障,提取故障敏感参数。为缸压在线监测系统开发提供理论依据。2、设计开发缸压在线监测系统,实现对上止点信号、曲柄转角信号以及缸压信号的同步采集与处理,实时显示各缸示功图特征参数,监测发动机典型故障。使用SQL Server数据库系统对监测结果进行存储管理。3、设计开发船用发动机多缸缸压在线监测功能验证试验台(以下简称缸压在线监测试验台),辅助缸压在线监测系统的开发、调试及功能验证。4、分别在ACD320船用中速天然气发动机和4120SG型柴油机上验证缸压在线监测系统的软硬件功能。在ACD320气体机上通过和Kistler公司的KiBox燃烧分析仪对比测试结果,验证监测系统的准确性。另外在ACD320气体机上进行失火和爆震故障模拟试验、在4120柴油机上进行排气阀漏气模拟试验,对缸压在线监测系统故障诊断模块进行验证。结果表明本文开发的船用发动机缸压在线监测系统满足设计要求,可实现发动机运行状况的实时监测。