船用柴油机示功图测量及分析系统研究

发布时间：2023-04-19 18:38

　　当前,柴油机在船舶动力领域中已占据着统治地位,应用范围极广,但船舶柴油机构造复杂,工作环境恶劣,容易发生故障,且一旦发生故障不仅会造成巨大的经济损失,污染事故水域,还会威胁到人身安全。此外,国内外对环境问题和能源安全极为重视,需要优化柴油机的性能,使其朝着节能环保的方向发展。示功图直接反应了柴油机缸内燃烧状况,对示功图进行实时监测可以准确的掌握柴油机的工作状态,对减少故障、性能改善具有重大意义。本文以STM32F407单片机为主控制器,设计了压力信号采集及调理电路、触摸屏接口电路、数据存储电路、通信接口电路、电源电路等,实现了柴油机气缸压力数据的采集、传输、处理等,并将采集的数据存储到SD卡之中,同时在触摸屏上显示柴油机示功图曲线,以实现柴油机示功图的便携测量。下位机通过无线通信方式将存储在SD卡中的数据传输给上位机,上位机对接收的数据进行存储、分析、处理和示功图曲线绘制,并计算柴油机的性能参数,以实现对船舶柴油机性能参数的重现。在示功图曲线处理算法上,融合了多种柴油机示功图曲线预处理算法,优化了五点三次光顺处理算法,并详细地阐述了实现过程,最终获得平滑、连续的示功图曲线。本系统通过在...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 选题背景及研究目的和意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 各章节内容安排
第2章 系统方案选择及论证
    2.1 系统设计要求
    2.2 系统测量原理
    2.3 方案选择
        2.3.1 主控制器的选择
        2.3.2 压力传感器选择
        2.3.3 电荷放大器
        2.3.4 上止点和曲轴转角传感器
    2.4 系统总体方案设计及工作原理
    2.5 本章小结
第3章 系统数据处理算法及仿真
    3.1 柴油机气缸压力数据处理方法
    3.2 示功图曲线预处理算法
        3.2.1 压力数据平均值计算
        3.2.2 同一循环的压力平均值计算
        3.2.3 或然误差计算
        3.2.4 压力数据的取舍判断及替代处理
        3.2.5 中值滤波算法处理
    3.3 压力数据光顺处理算法
    3.4 基于MATLAB的算法仿真分析
    3.5 P-V图与P-Φ图的转换
    3.6 柴油机性能参数的计算
        3.6.1 放热率的计算
        3.6.2 爆发压力和爆发压力角计算
        3.6.3 压缩力与膨胀压力计算
        3.6.4 平均指示压力与平均指示功计算
        3.6.5 指示功率与有效功率计算
    3.7 本章小结
第4章 系统硬件开发及实现
    4.1 主控制器电路
    4.2 压力信号调理及采集电路
        4.2.1 偏置电路及隔离放大器
        4.2.2 电路实现
    4.3 压力采集触发电路
        4.3.1 上止点信号的整形
        4.3.2 曲轴转角信号处理
    4.4 触摸屏模块
    4.5 数据存储模块
    4.6 通信模块
    4.7 电源电路
    4.8 本章小结
第5章 软件实现
    5.1 柴油机转速测量
        5.1.1 测量方法
        5.1.2 转速精度控制与单缸测量时间计算
        5.1.3 转速测量软件设计
    5.2 下位机数据采集程序
    5.3 上位机数据处理分析软件
    5.4 本章小结
第6章 系统测试及分析
    6.1 硬件系统功能机
    6.2 参数标定及分析
    6.3 转速测量及分析
    6.4 示功图曲线实验及分析
    6.5 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论及创新点
    7.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢



本文编号：3793998