多点顺序喷射电控系统的开发及天然气发动机的实验研究

【摘要】： 能源危机和空气污染问题迫使人们寻找高效、低能耗、低排放的发动机。在发动机的各种代用燃料中,天然气因其储量大和使用经济性好而得到广泛关注。多点顺序电控系统是实现发动机各缸混合气的均匀一致,提高其稀燃极限的有效手段。因此,本研究开发了天然气发动机的电控系统和数采系统,并通过发动机台架实验研究了控制参数对其燃烧特性的影响。 基于InfineonXC164CS评估板,采用模块化软件设计方法,开发了天然气发动机电控多点顺序喷射及高能点火系统软件。该系统可实现天然气发动机喷射脉宽、喷射定时、点火能量、点火定时的精确控制。并利用Visual C++编程语言,设计了PC机监控系统。该系统通过串口通讯方式实现PC机和电控单元的通讯,并能够实时监视发动机的工作过程、在线修改发动机的控制参数。 基于PCI2006高速AD数据采集卡,利用Visual C++语言和面向对象的设计方法,开发了一套基于PC机的缸压采集及燃烧分析系统,并能实现示功图的实时显示和保存。燃烧分析系统可实现放热率及其它燃烧特征参数如平均指示压力、着火时刻、燃烧持续期、燃烧循环变动系数等的计算。 在天然气发动机上研究了点火提前角、过量空气系数、转速、节气门开度等对燃烧过程的影响。研究表明,当最大爆发压力在上止点后15°CA左右,瞬时放热率峰值在上止点后10°CA左右时IMEP达到最大值;点火提前角在保持循环波动系数小于6%的范围内变化时(从20°CABTDC变化到45°CABTDC),着火延迟期的变化小于2°CA;过量空气系数从0.85变化到1.3时,着火延迟期的变化可以达到8°CA。 【关键词】：天然气 发动机 多点顺序喷射电控系统 数据采集 燃烧分析
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TK433
【目录】：

• 中文摘要2-3
• ABSTRACT3-6
• 第一章 绪论6-16
• 1.1 引言6-8
• 1.1.1 能源现状与对策6-7
• 1.1.2 大气环境问题及其对策7-8
• 1.2 天然气发动机8-15
• 1.2.1 天然气燃料的特性8-9
• 1.2.2 天然气发动机的分类9-11
• 1.2.3 稀燃天然气发动机的研究11-15
• 1.3 本课题研究的意义和内容15-16
• 第二章天然气发动机电控系统的开发16-31
• 2.1 天然气发动机电控系统的功能设计16
• 2.2 天然气发动机电控系统的硬件构成及开发16-22
• 2.2.1 XC164 CS评估板简介17-19
• 2.2.2 功率放大模块的设计19-20
• 2.2.3 电控系统的硬件抗干扰设计20-22
• 2.3 天然气发动机电控系统的软件开发22-27
• 2.3.1 XC164CS资源的使用分配22-23
• 2.3.2 多点顺序喷射及点火的控制策略23-24
• 2.3.3 多点顺序喷射及点火的软件实现24-27
• 2.4 PC机监控系统的开发27-29
• 2.4.1 监控系统功能设计28
• 2.4.2 串口通讯方式及协议28-29
• 2.4.3 监控系统控制界面29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 天然气发动机缸压采集及燃烧分析系统的开发31-45
• 3.1 天然气发动机缸压采集系统的硬件系统31-35
• 3.1.1 PCI2006A/D数据采集卡简介31-33
• 3.1.2 缸压传感器及电荷放大器33-34
• 3.1.3 增量型旋转编码器和光电开关34-35
• 3.1.4 缸压采集系统的抗干扰设计35
• 3.2 天然气发动机缸压采集及燃烧分析系统的软件开发35-43
• 3.2.1 数据采集系统的软件设计35-36
• 3.2.2 A/D数据的软件实现36-39
• 3.2.3 燃烧分析系统的软件实现39-43
• 3.3 缸压采集的数据连续性处理43-44
• 3.4 本章小节44-45
• 第四章 天然气发动机的实验研究45-62
• 4.1 天然气发动机实验系统45-47
• 4.1.1 天然气发动机实验台架46
• 4.1.2 天然气供气系统46-47
• 4.1.3 天然气发动机实验方法47
• 4.2 实验结果及分析47-60
• 4.2.1 点火提前角对天然气发动机燃烧过程的影响47-51
• 4.2.2 过量空气系数对天然气发动机燃烧过程的影响51-54
• 4.2.3 转速对天然气发动机燃烧过程的影响54-56
• 4.2.4 节气门开度对天然气发动机燃烧过程的影响56-59
• 4.2.5 喷气时刻对天然气发动机燃烧过程的影响59-60
• 4.3 本章小节60-62
• 第五章 全文总结及工作展望62-64
• 5.1 全文总结62-63
• 5.2 工作展望63-64
• 参考文献64-66
• 发表论文及参加科研情况说明66-67
• 致谢67

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