LNG发动机喷气与点火系统及其控制方法研究

摘要

近年来，雾霾不断袭扰全球各大城市，使人们的生活和健康受到了前所未有的威胁。而汽车的尾气排放是导致雾霾的诱因之一，因此各国纷纷寻找清洁车用替代能源，天然气以其低排放和储量丰富的优点成为了最佳的车用替代能源。LNG（液化天然气）以存储效率高、续航里程远、燃料容器压力低、汽化时能量可回收利用、使用范围受供气网点影响小等优点成为人们关注的焦点。但是天然气发动机功率较低，一直备受诟病，因此提升LNG发动机功率、降低燃气消耗一直是LNG汽车的研究目标。
　　本文以潍柴WP12某型LNG发动机为原型机，在不改变原有发动机硬件结构的基础上，对LNG发动机电控喷气和点火控制系统进行研究，通过MATLAB/Simulink软件对LNG发动机进行了建模，并在此模型基础上利用BP神经网络对其进行了优化，以提高LNG发动机的性能。
　　针对LNG发动机运行特点对燃气喷射系统提出了BP神经网络自整定PID控制策略，并利用BP神经网络完成了燃气喷射系统的优化工作。然后以MC9S12XS128MAL为控制核心，对燃气喷射控制系统进行了控制电路设计，主要包括电源模块、信号采集电路、点火驱动电路等。
　　研究了LNG发动机点火控制策略，并针对LNG发动机点火控制策略设计了BP神经网络。基于平均值模型对LNG发动机的点火提前角进行标定，从而获得初始MAP图，在此基础上利用BP神经网络完成点火控制系统研究工作。
　　由于在进行LNG发动机建模、燃气系统开发、高能点火系统优化采用的都是由MATLAB/Simulink建立的平均值模型，忽略了发动机瞬态变化，采用各参数的平均值进行模拟计算。为了验证优化的可靠性，采用AMESim进行建模，将优化过的参数输入模型进行验证，并与实测数据进行比较。实现了LNG发动机电控系统的优化开发，为工程应用提供了一种可行的研究方法。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 LNG发动机技术国内外发展现状

1.3 LNG发动机控制系统发展现状

1.4 本课题研究的内容

第二章 LNG发动机研究原型机介绍

2.1 LNG发动机简介

2.2 LNG发动机微机控制系统的设计与改造

2.3 数值模型计算方法

2.4 LNG发动机仿真模型建立

2.5 本章小结

第三章 LNG发动机电控喷射系统研究

3.1 电控燃气喷射系统简介

3.2 燃气喷射控制策略

3.3 神经网络优化

3.4 电控燃气喷射硬件设计

3.5 本章小结

第四章 LNG发动机电控高能点火系统的研究

4.1 高能点火系统简介

4.2 点火系统控制策略

4.3 神经网络优化

4.4 本章小结

第五章 LNG发动机优化参数验证

5.1 AMEsim概述

5.2 基于AMESim的LNG发动机验证模型建立

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文