天然气发动机起动及怠速转速闭环控制的试验研究
天然气发动机起动及怠速转速闭环控制的试验研究【摘要】:随着世界能源危机问题的突显和环境保护呼声的日益高涨,近年来天然气作为一种新型的代用燃料已经得到了人们广泛的关注与支持。本文介绍
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TK437
【目录】:
- 摘要4-6
- Abstract6-11
- 第1章 绪论11-29
- 1.1 引言11
- 1.2 天然气资源简介11-13
- 1.2.1 天然气作为代用燃料的优势11-13
- 1.2.2 天然气作为代用燃料的劣势13
- 1.3 天然气发动机的发展现状13-16
- 1.4 天然气发动机燃料喷射技术的发展16-17
- 1.4.1 进气道混合器预混合供气方式16
- 1.4.2 电控单点喷射系统(SPI)16-17
- 1.4.3 电控多点喷射系统(MPI)17
- 1.4.4 缸内直接喷射17
- 1.5 发动机冷起动过程概述17-20
- 1.5.1 发动机冷起动特性分析18-19
- 1.5.2 发动机冷起动过程的阶段划分19-20
- 1.6 发动机怠速过程概述20-26
- 1.6.1 怠速控制系统分类21-24
- 1.6.2 怠速控制的基本要求24-25
- 1.6.3 发动机怠速转速的控制方法25-26
- 1.7 本论文的主要研究内容26-29
- 第2章 发动机信号模拟发生装置的研制29-51
- 2.1 概述29-30
- 2.1.1 研究背景及意义29
- 2.1.2 研究现状分析29-30
- 2.1.3 系统构成30
- 2.2 发动机信号模拟发生装置的硬件设计30-40
- 2.2.1 硬件开发工具30-31
- 2.2.2 硬件电路设计31-40
- 2.3 发动机信号模拟发生装置的软件设计40-43
- 2.3.1 软件开发工具40-42
- 2.3.2 软件控制策略42-43
- 2.4 发动机信号模拟发生装置的调试43-49
- 2.4.1 仿真调试43-44
- 2.4.2 试验调试44-49
- 2.5 本章小结49-51
- 第3章 发动机转速采集系统的研制51-63
- 3.1 研究背景及意义51
- 3.2 发动机转速采集系统的下位机设计51-60
- 3.2.1 系统方案51-53
- 3.2.2 单片机选型53
- 3.2.3 硬件设计53-58
- 3.2.4 软件设计58-60
- 3.3 发动机转速采集系统上位机设计60-61
- 3.4 本章小结61-63
- 第4章 天然气发动机冷起动过程的试验研究63-81
- 4.1 试验台架63-66
- 4.1.1 试验装置的方案设计63
- 4.1.2 发动机试验台架63-66
- 4.2 控制系统ECU66-68
- 4.2.1 控制系统ECU介绍66-67
- 4.2.2 多片式ECU的优点67-68
- 4.3 控制策略68-69
- 4.4 天然气发动机冷起动试验监控系统69-70
- 4.5 试验结果分析70-78
- 4.5.1 天然气喷射脉宽对起动过程的影响71
- 4.5.2 点火提前角对起动过程的影响71-72
- 4.5.3 缸内残余废气对起动过程的影响72
- 4.5.4 旁通空气阀开度对最大起动转速的影响72-73
- 4.5.5 旁通空气阀开度对起动过程的影响73-74
- 4.5.6 冷却水温度对起动过程的影响74-75
- 4.5.7 多次点火控制对起动过程的影响75-76
- 4.5.8 点火能量对起动过程的影响76-77
- 4.5.9 发动机连续起动对起动过程的影响77-78
- 4.6 本章小结78-81
- 第5章 天然气发动机怠速转速闭环控制的试验研究81-137
- 5.1 步进电机的控制方法81-84
- 5.1.1 步进电机的控制思想81-82
- 5.1.2 步进电机的驱动电路82-84
- 5.2 冷却水温度信号的调理84-87
- 5.2.1 目标转速的设定84
- 5.2.2 冷却水温度传感器的信号特性84-86
- 5.2.3 冷却水温度信号调理电路的设计86-87
- 5.3 天然气发动机怠速转速单闭环控制的试验研究87-117
- 5.3.1 增量式PID控制算法87-88
- 5.3.2 怠速单闭环控制策略88-89
- 5.3.3 怠速单闭环控制软件流程图89
- 5.3.4 怠速单闭环试验监控界面89-90
- 5.3.5 怠速单闭环试验结果及分析90-117
- 5.4 天然气发动机怠速转速双闭环控制的试验研究117-126
- 5.4.1 控制策略117-119
- 5.4.2 怠速双闭环试验监控界面119-120
- 5.4.3 怠速双闭环与单闭环的试验结果对比120-126
- 5.5 天然气发动机断缸试验研究126-129
- 5.5.1 目标转速为1200rpm时的断缸试验126-129
- 5.5.2 目标转速为850rpm时的断缸试验129
- 5.6 天然气发动机过渡工况试验研究129-132
- 5.6.1 目标转速1200rpm→850rpm过渡工况试验130-131
- 5.6.2 目标转速850rpm→1200rpm过渡工况试验131-132
- 5.7 其他目标转速的怠速闭环控制132-134
- 5.8 本章小结134-137
- 总结与展望137-141
- 参考文献141-145
- 附录1 发动机信号模拟发生装置软件145-157
- 附录2 发动机转速采集系统软件157-177
- 附录3 天然气发动机冷起动试验监控软件177-191
- 附录4 天然气发动机怠速双闭环试验监控软件191-209
- 攻读学位期间发表的学术论文209-211
- 致谢211
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