基于天然气发动机的点火控制系统研究

摘要

在节能减排及新能源政策的大力推动之下，天然气以其丰富的储量、相对低廉的价格及相对清洁的排放逐渐为人们所重视，以天然气为燃料的发动机也越来越被广泛应用。点火系统作为天然气发动机电控系统中至关重要的模块，在提升发动机动力性能、经济性、排放性能上具有极为重要的意义。鉴于此，本文对天然气发动机点火控制系统进行了较为详细的研究。 本文从天然气发动机及其点火系统理论着手，分别建立了基于GT-Power仿真软件的天然气发动机模型和基于Matlab\Simulink的点火电路及火花塞模型，探究了点火系统特性，尤其是点火角对发动机动力性、经济性和排放性能的影响。在此基础上，针对基于N+1型凸轮齿盘的点火系统，设计并实现了基于飞思卡尔MC9S12XDT256单片机的通用点火驱动算法和多齿干扰信号容错控制算法，使得点火系统在灵活性和可靠性上有了很大提升。同时，提出了基于天然气发动机的点火角控制、爆震控制策略。为了验证文中所述相关结论和控制策略，本文设计了相关试验。 试验表明，本文设计的点火系统及爆震控制系统能够使发动机可靠稳定地运行。在部分负荷工况下，试验机型MBT位于32℃A附近，点火角改变对发动机经济性和排放性能影响较大。另外，多齿信号容错算法能够准确滤除三类齿盘干扰信号，说明本文提出的容错控制算法是可行的。

目录

第一个书签之前

摘 要

Abstract

第一章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 点火控制系统研究现状

1.2.1 点火驱动软硬件设计现状

1.2.2 点火角及爆震控制现状

1.2.3 点火系统容错控制及故障诊断现状

1.3 本文研究内容及结构安排

第二章 天然气发动机及其点火系统理论与建模仿真

2.1天然气发动机及其点火系统构成与原理

2.2天然气发动机及其点火系统建模

2.2.1 基于GT-Power的天然气发动机模型

2.2.2 基于MATLAB\Simulink的点火电路模型

2.2.3 仿真结果分析

2.3 点火系统与发动机特性的关系

2.3.1 点火系统与发动机动力特性和效率的关系

2.3.2 点火系统与发动机排放的关系

2.4 本章小结

第三章 点火角及爆震控制策略研究

3.1 点火控制策略研究

3.1.1 点火正时控制

3.1.2 点火能量控制

3.2 发动机爆震机理分析

3.3 爆震检测原理

3.4 爆震控制策略

3.5 本章小结

第四章 点火系统设计与容错控制

4.1 点火系统软硬件设计

4.1.1 点火系统硬件构成

4.1.2 点火系统软件构成

4.2点火系统常见故障及分析

4.3基于多齿信号干扰的点火系统容错方案设计

4.3.1 基于多齿信号干扰的的硬件容错策略

4.3.2 基于多齿信号脉冲的软件容错策略

4.4 本章小结

第五章 点火系统试验

5.1 总体试验设计

5.2 试验平台与设备

5.2.1 测试仪器与设备

5.2.2 测试机型

5.3 点火线圈特性试验

5.4点火角与发动机气耗、排放的关系

5.5 爆震试验

5.6多齿干扰容错试验

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

致 谢

参考文献

附录 硕士期间发表的论文