【摘要】：隨著汽車保有量的急劇增加,汽車廢氣造成環(huán)境污染嚴重。在節(jié)能減排的背景下,天然氣作為車用燃料受到廣泛重視和推廣,是繼汽油和柴油之后的第三大車用燃料。目前我國天然氣發(fā)動機大部分是在原有汽油機和柴油機基礎(chǔ)上進行系統(tǒng)改造而來的,其中動力性下降是其主要問題。改善發(fā)動機功率及熱效率、進一步降低排放水平以及實現(xiàn)整車的優(yōu)化匹配技術(shù)是天然氣汽車推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。渦輪增壓中的廢氣旁通閥控制技術(shù),能提高天然氣發(fā)動機的燃燒效率和動力性等,因此針對廢氣旁通閥控制研究是非常有必要的。本文針對研究的廢氣旁通閥,將傳統(tǒng)的機械式廢氣旁通閥改造成電控廢氣旁通閥。該電控廢氣旁通閥由氣動執(zhí)行機構(gòu)和電磁閥控制端組成,根據(jù)分析兩部分的數(shù)學(xué)模型,在Simulink軟件中分別搭建其仿真模型。模型搭建完成后,仿真分析了廢氣旁通閥開啟過程的影響因素及其變化規(guī)律,為電子廢氣旁通閥模型優(yōu)化以及后續(xù)其選型設(shè)計提供依據(jù)。以DK4A柴油機為參考對象,在GT-Power軟件中分別搭建了柴油機和改裝后的天然氣增壓發(fā)動機。驗證了模型的準確性后,將天然氣發(fā)動機與增壓器進行了重新匹配,根據(jù)匹配要求進行計算和分析,選擇型號為GT2554R渦輪增壓器。針對廢氣旁通閥開度的優(yōu)化標定進行了研究,在天然氣發(fā)動機的外特性工況下,根據(jù)分析同一轉(zhuǎn)速下不同旁通閥開度對發(fā)動機性能的影響,標定了旁通閥最佳開度,在該開度下,天然氣發(fā)動機的性能有所提升。以同樣的標定方法,對發(fā)動機部分負荷下旁通閥開度進行了優(yōu)化標定,得到了發(fā)動機全工況下旁通閥最優(yōu)開度MAP,以及目標開度下發(fā)動機增壓壓力MAP。針對廢氣旁通閥控制策略進行了研究設(shè)計,采用開環(huán)前饋和閉環(huán)反饋相結(jié)合的復(fù)合控制方式。旁通閥控制模型分為增壓壓力控制和旁通閥位置控制,針對瞬態(tài)工況,采用以目標旁通閥開度開環(huán)前饋控制和旁通閥位置控制組合成單閉環(huán)控制;而穩(wěn)態(tài)工況下,采用以目標增壓壓力閉環(huán)修正控制和旁通閥位置控制組合雙閉環(huán)控制。在Simulink軟件中搭建整個旁通閥控制模型,其中針對目標增壓壓力MAP和旁通閥最佳開度MAP,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行了數(shù)據(jù)優(yōu)化處理;針對旁通閥位置控制,采用了增量式模糊PID控制器。將有天然氣發(fā)動的GT-Power與有旁通閥模型及其控制模型的Simulink進行聯(lián)合仿真分析,結(jié)果表明旁通閥位置控制器和增壓壓力控制器具有良好的控制效果。對于制定的旁通閥控制策略,完成了硬件電路設(shè)計和軟件程序設(shè)計,旁通閥控制系統(tǒng)采用分布式控制方案,通過CAN通訊接口獲取發(fā)動機參數(shù),計算分析后輸出PWM信號。利用自制的控制單元MCU,進行了電磁閥模型標定與測試實驗,以及廢氣旁通閥控制的響應(yīng)實驗。通過模擬實驗為搭建的電磁模型提供依據(jù),驗證了電子廢氣旁通閥控制策略的正確性,旁通閥控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)基于標定的最優(yōu)旁通閥開度進行控制,為以后的臺架實驗打下了良好的理論和實踐基礎(chǔ)。
【圖文】：

35000003327500279000024661641800000 178710217.416.613.912.39 8.9伊伊 中中 巴巴巴巴 阿阿阿 印印 巴巴05000001000000150000020000002500000300000035000004000000汽汽汽(輛)汽汽汽汽汽天天天汽汽天天天天020406080100圖 1.1 2014 年天然氣汽車保有量前 6 位國家Fig. 1.1 Top 6 countries of natural gas vehicles in 2014

天然氣增壓發(fā)動機廢氣旁通閥控制研究旁通路徑轉(zhuǎn)入廢氣出口路徑，從而減少提供給渦輪機轉(zhuǎn)子的廢氣能量。傳統(tǒng)的增壓器廢氣旁通閥設(shè)計中，旁通閥閥片與搖臂片通過銷釘連接在一起，并在閥片底部焊接或鉚接而成。這種結(jié)構(gòu)會加劇零件之間由于運動產(chǎn)生的磨損。長時間運行后，會出現(xiàn)間隙增加導(dǎo)致閥片在發(fā)動機低速時關(guān)不嚴，甚至脫落，，嚴重影響發(fā)動機的性能。如圖 1.3 所示為幾種不同放氣閥調(diào)節(jié)方式。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U464.174

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉洋;;天然氣及其應(yīng)用技術(shù)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀[J];石油商技;2015年06期

2 胡松;王銀燕;孫永瑞;王s

本文編號：2669568