變組分沼氣動(dòng)力空燃比控制策略研究.pdf

1、能源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化是21世紀(jì)人類面臨的主要問(wèn)題。沼氣作為熱值高、可再生的清潔能源，具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，引起了人們極大的關(guān)注。在沼氣燃燒過(guò)程中，空燃比是影響燃燒效率、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能和排放性能的關(guān)鍵因素，對(duì)沼氣在燃燒過(guò)程中的空燃比進(jìn)行控制，可以穩(wěn)定燃燒過(guò)程，提高燃燒速度，從而提高燃燒效率。在沼氣技術(shù)研究發(fā)展過(guò)程中，其組分變化過(guò)大導(dǎo)致空燃比控制困難，因此如何實(shí)現(xiàn)變組分沼氣動(dòng)力空燃比控制是當(dāng)前研究的重點(diǎn)難題。
　　本文首先對(duì)沼氣

2、發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)了沼氣供氣系統(tǒng)流量控制方案，可以根據(jù)空燃比控制要求對(duì)沼氣濃度擾動(dòng)進(jìn)行快速有效的流量控制。根據(jù)實(shí)際樣機(jī)的要求設(shè)計(jì)了沼氣進(jìn)氣流量調(diào)節(jié)閥，完成了閥的流量特性實(shí)驗(yàn)，研究了閥在沼氣組分不同情況下的流量變化規(guī)律以及對(duì)應(yīng)的流量范圍。
　　其次，本文研究了沼氣動(dòng)力空燃比控制策略。以沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象，利用GT-POWER和MATLAB/Simulink建立單缸發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型以及空燃比控制仿真模型，分別基于 PID

3、算法和模糊 PID控制算法對(duì)沼氣在燃燒過(guò)程中的空燃比進(jìn)行控制，可以使空燃比值穩(wěn)定在給定值附近。結(jié)果顯示，采用模糊 PID算法對(duì)空燃比進(jìn)行控制時(shí)，系統(tǒng)有更好的控制精度和穩(wěn)定性。
　　最后對(duì)實(shí)際樣機(jī)進(jìn)行了模糊 PID空燃比控制實(shí)驗(yàn)。在改變沼氣組分時(shí)，分別針對(duì)起動(dòng)工況、空載工況、加載工況進(jìn)行了研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了起動(dòng)工況的過(guò)量空氣系數(shù)及不同負(fù)載和組分對(duì)應(yīng)的最優(yōu)過(guò)量空氣系數(shù)；實(shí)驗(yàn)顯示，在加載時(shí)本文所控制的過(guò)量空氣系數(shù)波動(dòng)較小，響應(yīng)時(shí)間短。