船用天然气发动机转速与空燃比协调控制研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船用天然气发动机转速与空燃比协调控制研究硕士研究生：谢涛指导教师：姚崇副教授学科、专业：动力工程及工程热物理论文主审人：董全副教授哈尔滨工程大学2018年03月值分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文船用天然气发动机转速与空燃比协调控制研究硕士研究生：谢涛指导教师：姚崇副教授学位级别：工学硕士学科、专业：动力工程及工程热物理所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年01月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertat

2、ionfortheDegreeofM.EngCoordinationControlofSpeedandAir-FuelRatioforMarineNaturalGasEngineSupervisor:Candidate:XieTaoAssociateProfessorYaoChongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringPowerEngineeringandEngineeringSpecialty:ThermalPhysicsDateofSubmission:Jan,2018DateofOralExa

3、mination:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的

4、有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日船

5、用天然气发动机转速与空燃比协调控制研究摘要当前针对船用天然气发动机的新技术突破很大部分集中在对电控系统的研究，尽管近年来大量仿真软件简化了开发设计流程，但是天然气发动机作为一种多变量、耦合性强、参数实时变化的被控对象，仅依靠仿真建模无法获得完全真实的数据。因此，本研究针对玉柴YC6K天然气发动机，设计开发了完整电控系统，对软硬件底层驱动和发动机管理系统都进行了详细设计，并实际配机完成了一系列实验以验证控制系统。在此基础上通过实验深入研究了天然气发动机转速与空燃比之间的协调关系及控制方式。空燃比是天然气发动机核心参数之一，如何在各工况下保持适当空燃比以

6、确保充分燃烧满足排放与经济性要求是控制系统研究的关键之一。不同于车用发动机完全基于扭矩的控制，船用发动机需实现各工况下的转速要求，即控制发动机在满足经济性排放性的前提下，依据车钟输入的目标转速实现一定调速动力性。因此本文针对天然气发动机空燃比与转速两个关键控制要素展开研究，并通过实验分析两者协调控制的耦合关系，并提出新的控制策略再结合实验验证得出一定规律。本研究开发的天然气发动机控制器能够对节气门开度，点火提前角，喷射脉宽等实现精确独立控制，可在不同工况下完成转速与空燃比协调控制。实验证明，应用自调整PID空燃比闭环策略可以较好的保证稳态时空燃比的稳

7、定性，通过实验标定了前馈MAP使得空燃比控制取得较好的瞬态响应。经过实验，先将目标空燃比设为定值即当量值，通过改变负载得到不同工况的实际空燃比，再将数据标入MAP作为新的目标值，以此完善了控制策略。最后通过突加突卸负荷和设定转速目标值两种方式在瞬态工况下测试了控制效果，通过实验研究了该型天然气发动机转速与空燃比的控制规律，并验证了控制系统的动力性。关键词：天然气发动机；电控系统；空燃比；转速；船用发动机I哈尔滨工程大学硕士学位论文船用天然气发动机转速与空燃比协调控制研究ABSTRACTAtpresent,thebreakthroughofnewtec

8、hnologyformarinenaturalgasengineismainlyfocusedonthere