火花点火式发动机恒速控制系统研究

摘要

发动机在作为农林机械、发电机组及其他场合的动力装置时都需要进行速度调节，以便在负载发生变化的情况下能够保持转速基本不变。对于这类发动机，速度控制系统作为其控制中心，能根据发动机负载变化情况自动地调节发动机节气门开度，保持发动机的转速稳定，从而保证发动机具有良好稳定的工作性能。目前，发电机组上发动机的速度控制系统多采用的是机械式控制系统，由于机械式控制系统存在惯性滞后及摩擦阻力大等固有缺陷，以及不能及时准确定位等问题，因此调速时必然存在瞬时调速率和稳定调速率差、过渡时间长等缺点，已不能适应发电机组对发动机转速稳定性日益提高的要求。为了解决机械式速度控制系统在调节发电机组时存在的诸多缺陷，提高发电机组的自动化水平、可靠性和发电品质，开发一种新型的实用性强、稳定性高、价格合理、具有通用性和扩展性的机电速度控制系统具有非常重要的意义。 课题以汽油发动机为控制对象，进行台架试验研究。要求在负载变化的情况下，利用单片机编程控制步进电机，再由步进电机控制节气门开度，使发动机转速恒定，达到设定值。根据试验要求设计搭建了一个恒速控制的标定系统，通过试验得出了恒定转速下发动机的扭矩和步进电机步数之间的定量关系曲线，为发动机闭环恒速控制系统的开发确定了控制参数脉谱。 本文给出了发动机恒速控制标定系统的软硬件设计过程与方法。本控制系统依靠控制软件和硬件的共同作用来实现调节和控制功能，使发动机的转速在负载不断变化的情况下，能够由步进电机自动控制调节节气门的开度，给发动机提供适量的可燃混合气，让发动机稳定在设定的转速下运行。解决了机械式控制系统的瞬时调速率和稳定调速率差、过渡时间长等缺点，具有很高的精确性和迅速调节能力。此恒速控制系统的研究将具有广阔的市场应用前景。