本文關(guān)鍵詞：變組分沼氣動(dòng)力空燃比控制策略研究

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【摘要】：能源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化是21世紀(jì)人類面臨的主要問(wèn)題。沼氣作為熱值高、可再生的清潔能源,具有巨大的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)價(jià)值,引起了人們極大的關(guān)注。在沼氣燃燒過(guò)程中,空燃比是影響燃燒效率、發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能和排放性能的關(guān)鍵因素,對(duì)沼氣在燃燒過(guò)程中的空燃比進(jìn)行控制,可以穩(wěn)定燃燒過(guò)程,提高燃燒速度,從而提高燃燒效率。在沼氣技術(shù)研究發(fā)展過(guò)程中,其組分變化過(guò)大導(dǎo)致空燃比控制困難,因此如何實(shí)現(xiàn)變組分沼氣動(dòng)力空燃比控制是當(dāng)前研究的重點(diǎn)難題。本文首先對(duì)沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)了沼氣供氣系統(tǒng)流量控制方案,可以根據(jù)空燃比控制要求對(duì)沼氣濃度擾動(dòng)進(jìn)行快速有效的流量控制。根據(jù)實(shí)際樣機(jī)的要求設(shè)計(jì)了沼氣進(jìn)氣流量調(diào)節(jié)閥,完成了閥的流量特性實(shí)驗(yàn),研究了閥在沼氣組分不同情況下的流量變化規(guī)律以及對(duì)應(yīng)的流量范圍。其次,本文研究了沼氣動(dòng)力空燃比控制策略。以沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)為研究對(duì)象,利用GT-POWER和MATLAB/Simulink建立單缸發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型以及空燃比控制仿真模型,分別基于PID算法和模糊PID控制算法對(duì)沼氣在燃燒過(guò)程中的空燃比進(jìn)行控制,可以使空燃比值穩(wěn)定在給定值附近。結(jié)果顯示,采用模糊PID算法對(duì)空燃比進(jìn)行控制時(shí),系統(tǒng)有更好的控制精度和穩(wěn)定性。最后對(duì)實(shí)際樣機(jī)進(jìn)行了模糊PID空燃比控制實(shí)驗(yàn)。在改變沼氣組分時(shí),分別針對(duì)起動(dòng)工況、空載工況、加載工況進(jìn)行了研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了起動(dòng)工況的過(guò)量空氣系數(shù)及不同負(fù)載和組分對(duì)應(yīng)的最優(yōu)過(guò)量空氣系數(shù);實(shí)驗(yàn)顯示,在加載時(shí)本文所控制的過(guò)量空氣系數(shù)波動(dòng)較小,響應(yīng)時(shí)間短。本文研究設(shè)計(jì)的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)及變組分沼氣動(dòng)力空燃比控制系統(tǒng)控制效果良好,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：沼氣流量特性 進(jìn)氣量調(diào)節(jié)閥 空燃比 模糊PID控制
【學(xué)位授予單位】：上海師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ038
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 沼氣發(fā)電機(jī)組的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 燃?xì)鈩?dòng)力空燃比控制策略的研究12-15
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 第二章 沼氣進(jìn)氣量調(diào)節(jié)閥流量特性的研究16-28
• 2.1 沼氣供氣系統(tǒng)流量控制方案16-17
• 2.2 沼氣進(jìn)氣量調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17-19
• 2.3 沼氣進(jìn)氣量調(diào)節(jié)閥的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-20
• 2.4 沼氣進(jìn)氣量調(diào)節(jié)閥的流量特性研究20-27
• 2.4.1 流量特性實(shí)驗(yàn)裝置及沼氣成分配制21-22
• 2.4.2 流量特性研究22-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第三章 沼氣動(dòng)力空燃比控制策略研究28-53
• 3.1 空燃比控制特點(diǎn)的概述28
• 3.2 沼氣動(dòng)力空燃比控制總體方案28-29
• 3.3 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型的建立29-38
• 3.3.1 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣模塊建模31-33
• 3.3.2 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸模塊建模33-38
• 3.3.3 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸模塊建模38
• 3.4 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)仿真模型驗(yàn)證38-40
• 3.5 沼氣動(dòng)力空燃比控制策略40-46
• 3.5.1 基于經(jīng)典PID算法空燃比控制策略40-43
• 3.5.2 基于模糊PID算法空燃比控制策略43-46
• 3.6 沼氣動(dòng)力空燃比控制模型的仿真46-52
• 3.6.1 沼氣組分對(duì)空燃比的影響47-49
• 3.6.2 節(jié)氣門變化對(duì)空燃比的影響49-50
• 3.6.3 發(fā)電機(jī)組速度對(duì)空燃比的影響50-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 第四章 沼氣發(fā)電機(jī)組空燃比控制實(shí)驗(yàn)研究53-64
• 4.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)53-54
• 4.2 沼氣發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比控制實(shí)驗(yàn)54-62
• 4.2.1 起動(dòng)工況54-56
• 4.2.2 空載實(shí)驗(yàn)56-57
• 4.2.3 加載實(shí)驗(yàn)57-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 第五章 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 本文工作總結(jié)64
• 5.2 后續(xù)工作展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄69-70
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文69
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的專利69
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目69-70
• 致謝70

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