本文關(guān)鍵詞：空氣動力發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,能源危機與環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,因此節(jié)能減排成了人們面臨的艱巨任務(wù)。開發(fā)清潔能源越發(fā)受到人們的重視,空氣動力發(fā)動機的研制便成為解決該問題的重要措施之一。空氣動力發(fā)動機是利用高壓壓縮空氣膨脹做功,將壓縮空氣的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能,實現(xiàn)從原料到排放都無污染,并且壓縮空氣做功后又會排放到外界,實現(xiàn)原料的零消耗,充分滿足節(jié)能減排的要求。目前,國內(nèi)外的研究主要針對空氣動力發(fā)動機的機械系統(tǒng),例如對發(fā)動機的構(gòu)造、配氣系統(tǒng)等的研究。在滿足空氣動力發(fā)動機運行控制的要求下,作者采用一種新的控制方法以實現(xiàn)發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制。通過課題研究,主要完成了以下幾個方面的工作:(1)通過對空氣動力發(fā)動機做功過程的分析,在傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速控制方法的基礎(chǔ)上提出了一種通過控制發(fā)動機進、排氣量來控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速的新方法,并實現(xiàn)其控制算法。(2)建立了低轉(zhuǎn)速單缸空氣動力發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng),在搭建好的單缸空氣動力發(fā)動機上進行臺架實驗,對所提出的控制方法進行了驗證。(3)將提出的控制方法應(yīng)用到四缸空氣動力發(fā)動機上,采用PIC18F4525單片機作為控制器,單彈簧電磁驅(qū)動氣門機構(gòu)為執(zhí)行器,完成了對四缸空氣動力發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計。(4)在一臺由汽油機改裝成的四缸空氣動力發(fā)動機上進行初期臺架試驗,實現(xiàn)對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制,以及測試進氣壓力對轉(zhuǎn)速的影響。研究結(jié)果表明:所提出的控制方法可以很好的實現(xiàn)對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的控制。四缸氣動發(fā)動機臺架試驗測得,其發(fā)動機最高轉(zhuǎn)速為1340r/min,并且通過調(diào)節(jié)發(fā)動機的進氣壓力,測得發(fā)動機的轉(zhuǎn)速變化率隨進氣壓力的增大而增大,隨進氣壓力的減小而減小。
【關(guān)鍵詞】：空氣動力發(fā)動機 PIC18F4525 轉(zhuǎn)速控制 系統(tǒng)設(shè)計 臺架試驗
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK407
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 課題的研究意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 目前的技術(shù)難題及其解決方案17
• 1.4 課題主要研究內(nèi)容17-20
• 第2章 空氣動力發(fā)動機工作原理及其控制方法20-30
• 2.1 空氣動力發(fā)動機工作原理20-22
• 2.1.1 往復(fù)式空氣動力發(fā)動機20-21
• 2.1.2 葉片式空氣動力發(fā)動機21
• 2.1.3 旋轉(zhuǎn)式空氣動力發(fā)動機21-22
• 2.2 往復(fù)活塞式空氣動力發(fā)動機工作過程22
• 2.3 控制方法及算法22-27
• 2.3.1 控制方法22-25
• 2.3.2 算法實現(xiàn)25-27
• 2.4 控制器方案論證與選擇27-28
• 2.4.1 PLC27
• 2.4.2 單片機27-28
• 2.4.3 控制器選擇28
• 2.5 本章小結(jié)28-30
• 第3章 單缸空氣動力發(fā)動機低轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)30-36
• 3.1 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計30
• 3.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計30-31
• 3.3 控制系統(tǒng)調(diào)試31-34
• 3.4 單缸空氣動力發(fā)動機臺架試驗34-35
• 3.4.1 單缸空氣動力發(fā)動機臺架組成34
• 3.4.2 試驗結(jié)果分析34-35
• 3.4.3 結(jié)論35
• 3.5 本章小結(jié)35-36
• 第4章 四缸空氣動力發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)硬件設(shè)計36-52
• 4.1 控制系統(tǒng)硬件總體方案36
• 4.2 主要器件選型36-41
• 4.2.1 控制器36-37
• 4.2.2 傳感器37-38
• 4.2.3 隔離驅(qū)動芯片38-39
• 4.2.4 驅(qū)動管39
• 4.2.5 氣門機構(gòu)39-41
• 4.3 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計41-50
• 4.3.1 控制電路41-43
• 4.3.2 信號處理電路43-44
• 4.3.3 隔離驅(qū)動電路44-48
• 4.3.4 顯示電路48-49
• 4.3.5 電源電路49-50
• 4.4 本章小結(jié)50-52
• 第5章 四缸空氣動力發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制ECU軟件設(shè)計52-66
• 5.1 A/D采集程序53-55
• 5.2 轉(zhuǎn)速的測量與計算55-56
• 5.3 主、從單片機SPI通信56-60
• 5.4 工況判斷及處理程序60-61
• 5.4.1 工況判斷60
• 5.4.2 控制量范圍判定60-61
• 5.4.3 工況處理61
• 5.5 氣門磁閥順序控制程序61-64
• 5.6 顯示程序64-65
• 5.7 本章小結(jié)65-66
• 第6章 四缸空氣動力發(fā)動機臺架試驗66-74
• 6.1 四缸空氣動力發(fā)動機臺架組成66
• 6.2 控制系統(tǒng)調(diào)試與仿真66-69
• 6.2.1 控制系統(tǒng)的硬件電路調(diào)試67
• 6.2.2 控制系統(tǒng)仿真67-69
• 6.2.3 控制系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)試69
• 6.3 四缸空氣動力發(fā)動機臺架試驗69-72
• 6.4 本章小結(jié)72-74
• 第7章 結(jié)論74-76
• 7.1 本文主要內(nèi)容與總結(jié)74-75
• 7.2 展望75-76
• 參考文獻76-82
• 附錄1 隔離驅(qū)動部分電源電路原理圖82-83
• 附錄2 四缸空氣動力發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)硬件原理圖總圖83-84
• 附錄3 單片機部分硬件PCB布局圖(雙面)84
• 附錄4 隔離驅(qū)動部分硬件PCB布局圖(雙面)84-85
• 附錄5 控制系統(tǒng)硬件電路主要元器件清單85-86
• 作者攻讀學(xué)位期間的科研成果86-87
• 致謝87

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本文編號：1059790