小型发电用天然气发动机电控建模与仿真研究

【摘要】：随着石油资源的日益紧张及社会对环境保护的日益重视，人们在不断地寻找新型能源的同时，也在不断地研发新的技术来降低发动机排放和改善燃料燃烧的经济性。为此，本文将单缸汽油机改装为用于发电的天然气发动机，对改装前后发动机的相关性能及其控制系统进行研究。 基于AVL-BOOST软件研究汽油机改装为天然气发动机后，不同比例燃气、不同压缩比和不同点火提前角对发动机各项工作性能的影响，并依据发动机工作特性选择一个最佳工况点。使用Altium Designer对天然气发动机电控系统硬件电路进行设计并仿真。完成了单片机工作所需的电源电路设计与接口分配。开展了温度传感器、压力传感器、氧传感器、喷气控制电路和点火控制电路的设计与仿真分析。基于MPLAB IDE软件对电控系统的软件进行了设计，并基于Proteus单片机仿真软件对电控系统软件进行仿真分析。 仿真结果表明，选用市面销售的一般天然气为燃料，压缩比选取11，点火提前角选取20°，发动机的各项性能表现最为优良。所设计电控系统硬件及软件都达到设计要求。 【关键词】：天然气发动机 性能仿真 电控系统 硬件设计 软件设计
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TK43
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 选题背景及意义8
• 1.2 天然气发动机的燃料特性及其分类8-10
• 1.3 国内外研究背景10-13
• 1.4 论文的主要研究内容13-15
• 2 发动机仿真及性能优化15-35
• 2.1 发动机模型建立15-16
• 2.2 发动机相关参数的设置16-21
• 2.3 不同燃料对发动机性能的影响21-27
• 2.4 压缩比对发动机性能的影响27-31
• 2.5 点火提前角对发动机性能的影响31-33
• 2.6 本章小结33-35
• 3 天然气发动机电控系统总体设计35-40
• 3.1 发动机电控系统组成35-37
• 3.2 发动机电控系统控制策略37-39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 天然气发动机电控系统硬件设计40-53
• 4.1 单片机接口电路40-42
• 4.2 电源电路42-43
• 4.3 传感器电路43-49
• 4.4 执行器电路设计49-51
• 4.5 串行通信电路设计和 E2PROM 电路设计51-52
• 4.6 本章小结52-53
• 5 天然气发动机电控系统软件设计53-67
• 5.1 主程序设计53-54
• 5.2 工况判断模块54-56
• 5.3 A/D 采集模块56-58
• 5.4 喷气点火的计算及修正58-60
• 5.5 软件仿真60-65
• 5.6 软件抗干扰65-66
• 5.7 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-68
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-72

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