天然氣發(fā)動機氣體噴射閉環(huán)控制技術研究.pdf

1、單一燃料天然氣發(fā)動機完全脫離了柴油和汽油,是解決當今能源問題和環(huán)境污染問題的一個有效手段。在天然氣發(fā)動機性能研究方面,電子控制技術是未來的主要方向,其中良好的燃氣噴射控制系統(tǒng)及空燃比控制策略能夠實現(xiàn)空燃比的精確控制,提高發(fā)動機經濟性、動力性和排放性。
　　本文進行了天然氣發(fā)動機實驗平臺的設計與搭建,將2135G柴油機改造為單一燃料天然氣發(fā)動機,并自主設計了燃氣噴射控制系統(tǒng),硬件電路以MC9S12XEP100微控制器為核心,包括信號

2、采集電路,寬域氧傳感器、噴射器、電子節(jié)氣門驅動電路以及通訊電路,其中寬域氧傳感器能夠實現(xiàn)空燃比信號的連續(xù)采集,將其作為反饋單元,完成空燃比的閉環(huán)控制。
　　PID控制算法簡單而實用,擁有良好的穩(wěn)定性能,所以本文采用PID算法作為燃氣噴射系統(tǒng)的核心控制策略。這種控制算法存在兩種缺陷:發(fā)動機在不同工況下PID參數(shù)不一致,如果分段設置PID參數(shù)增加了復雜度;由于天然氣發(fā)動機系統(tǒng)中存在由傳感器、濾波器和氣體傳輸?shù)纫鸬难舆t因素,使得控制滯

3、后。對于前者,本文采用了模糊算法,形成模糊自整定PID控制策略,對于后者,本文在控制前端加上了基于速度密度法的前饋控制,及時響應工況變化,最終形成基于前饋的模糊自整定PID控制策略。
　　在本文的最后部分,進行了天然氣發(fā)動機啟動過程實驗,基于空燃比閉環(huán)控制的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)實驗以及噴射相關因素對燃燒過程影響的實驗,由于實驗條件的限制,無法體現(xiàn)出模糊自整定PID的優(yōu)勢,在進行實驗閉環(huán)控制驗證的時候,采用了基于前饋的PID的控制策略,實驗表