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燃气发动机多点喷射控制系统研究与开发

作　者: 李玉明
导　师: 高松
学　校: 山东理工大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 燃气发动机 多点喷射 空燃比控制 小脑模型神经网络(CMAC)
分类号: TK473
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


本文首先分析了煤层气作为发动机代用燃料在节能、环保方面的意义,介绍了燃气发动机及其喷射控制技术的发展现状,针对燃气发动机喷射控制,提出了本文的主要研究内容。在煤层气组分浓度变化的情况下,只有对发动机空燃比进行精确控制,才能使煤层气发动机安全稳定运行并获得较大功率。通过对燃气发动机性能要求的研究,提出了发动机在启动,怠速,加、减速和稳定等不同工况下的燃气喷射控制策略。详细介绍了在稳定工况下,基于CMAC神经网络和IPID并行控制的燃气发动机空燃比控制策略及其总体设计方案。通过仿真分析,说明了该方案的可行性。在此基础上,开发了一种以C8051F005单片机为核心的燃气发动机多点喷射电控单元,通过对五路模拟信号和三路数字信号采集及处理后,根据不同工况的控制策略,查出相应的燃气量,通过PWM脉冲输出方式输出燃气喷射脉冲信号,驱动喷射阀喷射燃气。控制软件包括主程序模块,信号采集及处理模块,发动机启动、怠速、加速、减速、稳定等工况的燃气喷射控制程序模块和控制量输出程序模块。采用模块化结构设计方法,提高了软件的可扩展性和可维护性。采用抗干扰设计,系统的可靠性提高。为了验证电控单元实际工作的正确性,对电控单元的控制过程进行了计算机仿真和模拟实验。试验表明,控制系统能够按照设计要求稳定运行。本文为燃气发动机多点喷射电控系统的进一步开发与应用奠定了良好的基础。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 课题背景及其研究意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 燃气发动机国外研究现状  9-10
    1.2.2 燃气发动机国内研究现状  10-11
  1.3 主要研究内容  11-12
  1.4 本章小结  12-13
第二章 燃气发动机喷射控制系统总体设计方案及控制策略研究  13-29
  2.1 燃气发动机燃气喷射方式对发动机性能的影响  13-14
  2.2 燃气喷射控制  14-16
    2.2.1 基本喷射量控制  14-15
    2.2.2 喷射修正控制  15-16
  2.3 不同工况控制策略研究  16-28
    2.3.1 启动工况  16-19
    2.3.2 怠速工况  19
    2.3.3 加减速工况  19
    2.3.4 稳定工况  19-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章燃气发动机喷射控制系统硬件设计  29-48
  3.1 控制器的选择  29-31
  3.2 传感器的选择  31-34
    3.2.1 转速传感器  32
    3.2.2 节气门位置传感器  32-33
    3.2.3 压力传感器  33
    3.2.4 温度传感器  33
    3.2.5 甲烷传感器  33
    3.2.6 氧传感器  33-34
    3.2.7 相位传感器  34
  3.3 喷射器的选择  34
  3.4 硬件电路设计  34-45
    3.4.1 输入信号调理电路  34-37
    3.4.2 数据通信电路  37-38
    3.4.3 单片机外围电路设计  38-40
    3.4.4 执行电路设计  40-44
    3.4.5 系统总电路设计  44-45
  3.5 PCB印刷电路板的制作  45-47
  3.6 本章小结  47-48
第四章 燃气发动机喷射控制系统软件设计  48-59
  4.1 开发环境简介  48-49
  4.2 控制系统资源分配  49-50
  4.3 控制系统软件设计  50-57
    4.3.1 主程序模块  50
    4.3.2 信号采集及数据处理模块  50-54
    4.3.3 喷射顺序控制模块  54-55
    4.3.4 缸号和工况判断模块  55
    4.3.5 控制程序中阈值的选取  55
    4.3.6 喷射驱动模块  55-57
  4.4 软件抗干扰设计  57-58
  4.5 本章小结  58-59
第五章 燃气发动机喷射控制系统的调试  59-64
  5.1 概述  59
  5.2 调试的作用  59
  5.3 调试的原则  59-60
  5.4 调试的内容  60
  5.5 调试方案与步骤  60-63
    5.5.1 调试方案  60
    5.5.2 调试步骤  60-63
  5.6 本章小结  63-64
第六章 总结与展望  64-66
  6.1 总结  64
  6.2 展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-70
攻读硕士学位期间发表的论文和参与的科研项目  70

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 燃气轮机（燃气透平） > 构造
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