煤层气发动机电控单元硬件优化及控制规律研究

论文摘要

石油资源的短缺和汽车排放产生的污染问题是发动机领域急待解决的两大问题，开发电控煤层气发动机对于充分利用能源，改善能源结构，保护全球环境，具有极为重要的意义。为了使发动机处于最佳工作状态，并使其具有良好的经济性和排放性，电控技术是不可缺少的有效手段。本文研究的主要内容如下：1．对原煤层气发动机电控单元进行了改进和优化，改进内容主要包括AD采集模块电路、转速测量电路、爆震控制电路、FLASH存储电路、USB通讯电路：通过增加抗干扰电路以及调整电路单元与传感器的线束连接，解决了以往电控单元工作不稳定的问题。2．结合发动机台架实验，得到了点火提前角与发动机各工作工况下工作参数之间的关系，建立了发动机稳态工况下基本点火提前角的控制MAP，并提出了不同工况下的反馈控制策略；通过对点火系统点火能量的分析研究，建立了适合煤层气发动机的点火闭合角控制MAP。3．分析了火花点火式发动机的爆震机理，研究了爆震波形的处理方法，通过对实验中出现的爆震现象和爆震强度的分析，提出了基于爆震的点火提前角反馈控制策略。4．根据煤层气发动机台架实验数据，分析了不同工况下空气阀、燃气阀的控制规律，建立了基本阀位控制MAP，并通过开环控制实验对其进行了验证。针对不同的运行环境和工况，提出了相应的空燃比反馈控制策略。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 气体发动机燃料的特性
• 1.2.1 各种气体代用燃料的理化性质
• 1.2.2 气体代用燃料的燃烧特性
• 1.3 国内外气体发动机的技术研究现状
• 1.3.1 国内气体发动机的研究情况
• 1.3.2 国外气体发动机的研究情况
• 1.4 火花点火式发动机爆震的研究
• 1.5 本课题主要研究的内容
• 第二章 发动机电控单元的硬件优化
• 2.1 电控单元的整体结构及工作原理
• 2.1.1 电控单元的整体结构
• 2.1.2 电控单元系统的工作原理
• 2.2 点火控制系统的优化
• 2.2.1 点火控制系统的整体结构
• 2.2.2 发动机爆震检测电路
• 2.2.3 点火反馈电路的设计
• 2.3 在线调试接口
• 2.4 USB通讯电路
• 2.5 串行FLASH的扩展
• 2.6 转角、上止点信号模块的改进
• 2.7 抗干扰设计的添加
• 2.8 本章小结
• 第三章 发动机点火系统控制规律研究
• 3.1 点火提前角的影响因素
• 3.2 点火提前角的控制
• 3.2.1 点火信号的产生
• 3.2.2 基本点火提前角的开环控制
• 3.2.2.1 发动机起动时点火提前角的控制
• 3.2.2.2 怠速工况下基本点火提前角
• 3.2.2.3 稳态工况下基本点火提前角
• 3.2.3 点火提前角的反馈修正
• 3.3 点火闭合角的控制
• 3.3.1 闭合角的计算生成
• 3.3.2 闭合角的控制
• 3.4 本章小结
• 第四章 发动机的爆震控制
• 4.1 爆震产生机理
• 4.2 爆震的测试方法及评价指标
• 4.2.1 爆震的测试方法
• 4.2.2 爆震的评价指标
• 4.3 爆震的影响因素
• 4.4 爆震信号的处理
• 4.4.1 爆震传感器
• 4.4.2 爆震信号识别
• 4.4.2.1 不同输入波形对输出值的影响
• 4.4.2.2 不同频率值对输出值的影响
• 4.4.2.3 不同积分常数对输出值的影响
• 4.4.3 爆震信号分析
• 4.5 爆震强度分析
• 4.6 爆震控制策略
• 4.7 实验结果分析
• 4.7.1 实验参数设定
• 4.7.2 实验结果比较
• 4.8 本章小结
• 第五章 发动机空燃比控制规律的研究
• 5.1 实验用装置
• 5.2 理论空燃比的计算
• 5.3 空气阀、燃气阀控制规律研究
• 5.3.1 空气阀、燃气阀、节气门的标定
• 5.3.2 热膜、热线流量传感器的静态模型
• 5.3.3 空气阀、燃气阀控制规律分析
• 5.3.4 空气阀、燃气阀位置控制MAP的生成
• 5.3.5 实验结果验证
• 5.3.6 空气阀、燃气阀的反馈控制策略
• 5.3.6.1 稳态工况闭环控制策略
• 5.3.6.2 过渡工况控制策略（急加、急减、启动等）
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况