空气动力发动机转速控制系统

发布时间：2017-10-19 07:23

  本文关键词：空气动力发动机转速控制系统

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【摘要】：随着现代工业的发展,能源危机与环境污染问题日益严重,因此节能减排成了人们面临的艰巨任务。开发清洁能源越发受到人们的重视,空气动力发动机的研制便成为解决该问题的重要措施之一。空气动力发动机是利用高压压缩空气膨胀做功,将压缩空气的内能转化为机械能,实现从原料到排放都无污染,并且压缩空气做功后又会排放到外界,实现原料的零消耗,充分满足节能减排的要求。目前,国内外的研究主要针对空气动力发动机的机械系统,例如对发动机的构造、配气系统等的研究。在满足空气动力发动机运行控制的要求下,作者采用一种新的控制方法以实现发动机转速的控制。通过课题研究,主要完成了以下几个方面的工作:(1)通过对空气动力发动机做功过程的分析,在传统转速控制方法的基础上提出了一种通过控制发动机进、排气量来控制发动机转速的新方法,并实现其控制算法。(2)建立了低转速单缸空气动力发动机转速控制系统,在搭建好的单缸空气动力发动机上进行台架实验,对所提出的控制方法进行了验证。(3)将提出的控制方法应用到四缸空气动力发动机上,采用PIC18F4525单片机作为控制器,单弹簧电磁驱动气门机构为执行器,完成了对四缸空气动力发动机转速控制系统的软、硬件设计。(4)在一台由汽油机改装成的四缸空气动力发动机上进行初期台架试验,实现对发动机转速的控制,以及测试进气压力对转速的影响。研究结果表明:所提出的控制方法可以很好的实现对发动机转速的控制。四缸气动发动机台架试验测得,其发动机最高转速为1340r/min,并且通过调节发动机的进气压力,测得发动机的转速变化率随进气压力的增大而增大,随进气压力的减小而减小。
【关键词】：空气动力发动机 PIC18F4525 转速控制 系统设计 台架试验
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK407
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 课题的研究意义12-13
• 1.2 国内外的研究现状13-17
• 1.2.1 国外研究现状13-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.3 目前的技术难题及其解决方案17
• 1.4 课题主要研究内容17-20
• 第2章 空气动力发动机工作原理及其控制方法20-30
• 2.1 空气动力发动机工作原理20-22
• 2.1.1 往复式空气动力发动机20-21
• 2.1.2 叶片式空气动力发动机21
• 2.1.3 旋转式空气动力发动机21-22
• 2.2 往复活塞式空气动力发动机工作过程22
• 2.3 控制方法及算法22-27
• 2.3.1 控制方法22-25
• 2.3.2 算法实现25-27
• 2.4 控制器方案论证与选择27-28
• 2.4.1 PLC27
• 2.4.2 单片机27-28
• 2.4.3 控制器选择28
• 2.5 本章小结28-30
• 第3章 单缸空气动力发动机低转速控制系统30-36
• 3.1 控制系统硬件电路设计30
• 3.2 控制系统软件设计30-31
• 3.3 控制系统调试31-34
• 3.4 单缸空气动力发动机台架试验34-35
• 3.4.1 单缸空气动力发动机台架组成34
• 3.4.2 试验结果分析34-35
• 3.4.3 结论35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 四缸空气动力发动机转速控制系统硬件设计36-52
• 4.1 控制系统硬件总体方案36
• 4.2 主要器件选型36-41
• 4.2.1 控制器36-37
• 4.2.2 传感器37-38
• 4.2.3 隔离驱动芯片38-39
• 4.2.4 驱动管39
• 4.2.5 气门机构39-41
• 4.3 控制系统硬件设计41-50
• 4.3.1 控制电路41-43
• 4.3.2 信号处理电路43-44
• 4.3.3 隔离驱动电路44-48
• 4.3.4 显示电路48-49
• 4.3.5 电源电路49-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 四缸空气动力发动机转速控制ECU软件设计52-66
• 5.1 A/D采集程序53-55
• 5.2 转速的测量与计算55-56
• 5.3 主、从单片机SPI通信56-60
• 5.4 工况判断及处理程序60-61
• 5.4.1 工况判断60
• 5.4.2 控制量范围判定60-61
• 5.4.3 工况处理61
• 5.5 气门磁阀顺序控制程序61-64
• 5.6 显示程序64-65
• 5.7 本章小结65-66
• 第6章 四缸空气动力发动机台架试验66-74
• 6.1 四缸空气动力发动机台架组成66
• 6.2 控制系统调试与仿真66-69
• 6.2.1 控制系统的硬件电路调试67
• 6.2.2 控制系统仿真67-69
• 6.2.3 控制系统的系统调试69
• 6.3 四缸空气动力发动机台架试验69-72
• 6.4 本章小结72-74
• 第7章 结论74-76
• 7.1 本文主要内容与总结74-75
• 7.2 展望75-76
• 参考文献76-82
• 附录1 隔离驱动部分电源电路原理图82-83
• 附录2 四缸空气动力发动机转速控制系统硬件原理图总图83-84
• 附录3 单片机部分硬件PCB布局图(双面)84
• 附录4 隔离驱动部分硬件PCB布局图(双面)84-85
• 附录5 控制系统硬件电路主要元器件清单85-86
• 作者攻读学位期间的科研成果86-87
• 致谢87

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本文编号：1059790