本文關鍵詞：變組分沼氣動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世紀人類面臨的主要問題。沼氣作為熱值高、可再生的清潔能源,具有巨大的社會和經濟價值,引起了人們極大的關注。在沼氣燃燒過程中,空燃比是影響燃燒效率、發(fā)動機動力性能和排放性能的關鍵因素,對沼氣在燃燒過程中的空燃比進行控制,可以穩(wěn)定燃燒過程,提高燃燒速度,從而提高燃燒效率。在沼氣技術研究發(fā)展過程中,其組分變化過大導致空燃比控制困難,因此如何實現變組分沼氣動力空燃比控制是當前研究的重點難題。本文首先對沼氣發(fā)動機燃氣供給系統(tǒng)進行研究。設計了沼氣供氣系統(tǒng)流量控制方案,可以根據空燃比控制要求對沼氣濃度擾動進行快速有效的流量控制。根據實際樣機的要求設計了沼氣進氣流量調節(jié)閥,完成了閥的流量特性實驗,研究了閥在沼氣組分不同情況下的流量變化規(guī)律以及對應的流量范圍。其次,本文研究了沼氣動力空燃比控制策略。以沼氣發(fā)動機為研究對象,利用GT-POWER和MATLAB/Simulink建立單缸發(fā)動機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控制算法對沼氣在燃燒過程中的空燃比進行控制,可以使空燃比值穩(wěn)定在給定值附近。結果顯示,采用模糊PID算法對空燃比進行控制時,系統(tǒng)有更好的控制精度和穩(wěn)定性。最后對實際樣機進行了模糊PID空燃比控制實驗。在改變沼氣組分時,分別針對起動工況、空載工況、加載工況進行了研究。通過實驗確定了起動工況的過量空氣系數及不同負載和組分對應的最優(yōu)過量空氣系數;實驗顯示,在加載時本文所控制的過量空氣系數波動較小,響應時間短。本文研究設計的燃氣供給系統(tǒng)及變組分沼氣動力空燃比控制系統(tǒng)控制效果良好,達到了預期目標。
【關鍵詞】：沼氣流量特性 進氣量調節(jié)閥 空燃比 模糊PID控制
【學位授予單位】：上海師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內外研究現狀11-15
• 1.2.1 沼氣發(fā)電機組的國內外發(fā)展現狀11-12
• 1.2.2 燃氣動力空燃比控制策略的研究12-15
• 1.3 論文的主要研究內容15-16
• 第二章 沼氣進氣量調節(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 沼氣進氣量調節(jié)閥的結構設計17-19
• 2.3 沼氣進氣量調節(jié)閥的驅動控制系統(tǒng)設計19-20
• 2.4 沼氣進氣量調節(jié)閥的流量特性研究20-27
• 2.4.1 流量特性實驗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27-28
• 第三章 沼氣動力空燃比控制策略研究28-53
• 3.1 空燃比控制特點的概述28
• 3.2 沼氣動力空燃比控制總體方案28-29
• 3.3 沼氣發(fā)動機仿真模型的建立29-38
• 3.3.1 沼氣發(fā)動機進排氣模塊建模31-33
• 3.3.2 沼氣發(fā)動機氣缸模塊建模33-38
• 3.3.3 沼氣發(fā)動機曲軸模塊建模38
• 3.4 沼氣發(fā)動機仿真模型驗證38-40
• 3.5 沼氣動力空燃比控制策略40-46
• 3.5.1 基于經典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 沼氣動力空燃比控制模型的仿真46-52
• 3.6.1 沼氣組分對空燃比的影響47-49
• 3.6.2 節(jié)氣門變化對空燃比的影響49-50
• 3.6.3 發(fā)電機組速度對空燃比的影響50-52
• 3.7 本章小結52-53
• 第四章 沼氣發(fā)電機組空燃比控制實驗研究53-64
• 4.1 實驗平臺53-54
• 4.2 沼氣發(fā)動機的空燃比控制實驗54-62
• 4.2.1 起動工況54-56
• 4.2.2 空載實驗56-57
• 4.2.3 加載實驗57-62
• 4.3 本章小結62-64
• 第五章 總結與展望64-66
• 5.1 本文工作總結64
• 5.2 后續(xù)工作展望64-66
• 參考文獻66-69
• 附錄69-70
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文69
• 攻讀學位期間發(fā)表的專利69
• 攻讀學位期間參加的科研項目69-70
• 致謝70

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