预混燃气发动机空燃比控制系统研究

摘要

随着大气污染越来越严重，政府大力倡导节能减排，排放法规日益严格；政府为减少尾气排放大力提倡对清洁能源的利用。天然气作为清洁燃料之一，且探明储量丰富，在发动机中逐渐得到广泛使用。空燃比作为天然气发动机运行中重要参数，其精确控制对于天然气发动机降低排放、提高经济性与改善动力性具有重要意义，为此，论文针对预混燃气发动机空燃比控制系统进行研究。
　　论文从预混燃气发动机系统结构出发，分析了预混燃气发动机进气系统，研究并搭建了预混燃气发动机模型、燃料电子节气门模型与氧传感器模型，为控制策略的验证提供理论模型。由于发动机空燃比系统存在较大的延时，单纯的空燃比闭环控制策略无法满足系统性能要求，论文在分析了预混燃气发动机静态前馈进气模型后设计了前馈控制策略，在稳态工况下采用“前馈+闭环”控制策略，瞬态工况下采用前馈控制策略；考虑到空燃比系统的排放性能、经济性能等因素设计了空燃比稀薄燃烧控制策略，同时为克服空燃比漂移问题以提高系统的自适应性设计了空燃比自学习控制策略；在燃料电子节气门控制策略中引入了模糊控制策略，设计了模糊PID复合控制器，仿真实验与台架实验均表明模糊PID复合控制策略在控制效果上要优于常规PID控制策略。
　　为对论文中所提出的控制策略进行验证，设计了空燃比控制系统，包括系统硬件、控制软件以及标定软件，并搭建了空燃比系统实验平台，通过仿真实验与台架实验验证了所设计的空燃比控制系统的正确性与有效性。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 空燃比控制研究现状

1.3 本文主要内容

第二章 预混燃气发动机系统构成与建模

2.1 预混燃气发动机系统构成

2.2 预混燃气发动机系统模型

2.3 本章小结

第三章 空燃比系统控制策略

3.1 空燃比控制策略

3.2 燃料电子节气门控制策略

3.3 仿真实验与分析

3.4 本章小结

第四章 空燃比控制系统设计

4.1 系统硬件设计

4.2控制软件设计

4.3 标定软件设计

4.4 本章小结

第五章 空燃比控制系统台架实验

5.1 实验总体方案

5.2 实验设备

5.3 工装测试

5.4 台架实验

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录一 本文用缩略语

附录二 攻读学位期间发表论文目录