沼气动力空燃比控制技术的研究

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1、学校代码：〖0270分类号：TP273学号：122201104硕士学位论文沼气动力空燃比控制技术的研究学院：信息与机电工程学院专业：通信与信息系统研究方向：嵌入式系统与通信控制系统研究生姓名3E_JI指导教师：方祖华完成日期：2015年4月论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或机构己经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中做了明确的声明并表示了谢意。作者签名：三F1期：2^5"丄知论文使用授

2、权声明本人完全了解上海师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：导师签名：^本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合上海师范大学硕（博）士学位论文质量要求。答辩委员会签名：主席（工作单位、职称)：委员：I^导师:上海师范大学硕士学位论文摘要摘要沼气作为热值高、可再生的清洁能源，拥有巨大的社会、经济和环保价值，引起了人们极大的关注。空燃比是影响燃烧

3、效率、动力和排放性能的关键因素，对沼气作为发动机燃料在燃烧过程中空燃比进行控制，可以实现稳定燃烧，提高燃烧效率。本文从以下三个方面对沼气动力空燃比控制进行研究。首先，沼气是成分复杂且成分浓度变化很大的混合气体，要实现对沼气高效利用以及空燃比的精确控制，沼气成分的稳定及高甲烷含量是必须的。本文基于沼气纯化机理及纯化技术，通过控制沼气在纯化过程中的进气压力、进气流量、碱液流量等可变因素，研究了在不同条件下沼气的纯化效果，总结了沼气在纯化过程中的纯化规律。其次，沼气的喷射流量特性是沼气发动机空燃比控制的基础数据，

4、沼气实际喷射量与喷射压力、温度、喷射时间、喷射器尺寸等因素相关，直接影响发动机空燃比精确控制及发动机性能。本文选取C8051F340单片机作为控制芯片，设计了反应迅速的喷射驱动电路，研究了在不同喷射时间、不同喷射压力、不同喷嘴的尺寸及数量等条件下气体喷射流量特性，并以此来确定气体发动机所选用的喷射器型号及其控制参数范围。最后，基于沼气发动机空燃比控制特点，本文提出了沼气发动机空燃比控制方案。搭建了沼气发动机平均值模型；对PID控制和模糊控制进行了分析和比较，提出了模糊PID控制策略；结合模糊PID控制策略和

5、沼气发动机平均值模型，搭建了沼气动力空燃比控制仿真模型，利用Matlab/Simulink软件对沼气发动机在不同负载和不同转速条件下的空燃比控制进行了仿真。仿真结果表明，模糊PID和普通PID两种控制策略对沼气发动机在不同负载、不同转速条件下的空燃比都具有较好的控制效果，但与普通PID控制策略相比，模糊PID控制策略对发动机在不同运行状态下的空燃比控制得更为准确，响应时间更短，波动更小，且系统的动静态特性更为稳定，鲁棒性也更好。关键词：沼气燃料；沼气纯化；喷射流量特性；空燃比；模糊PID控制ⅠShangha

6、iNormalUniversityMasterDegreeDissertationAbstractAbstractBiogas,ahighcalorificvalue,renewablecleanenergy,arousedpeople’sgreatattention,andalongwiththefastdevelopmentofbiogastechnologyandthestronglysupportbythegovernment,biogashashugesocial.Economicandenvir

7、onmentalvalueasadrivingforcefuelwithhighcalorificvalue.Theair-fuelratioisthekeyfactor,whichaffectsthecombustionefficiencyandtheemissionperformanceofenginepowerintheprocessingofbiogascombustion.Controltheair-fuelratioincombustioncanstablecombustionprocess,s

8、peedupthecombustionrate,thusimprovethecombustionefficiency.Thispaperstudiesthecontrollingoftheair-fuelratiointhefollowingthreeaspects.Firstly,biogasisacomplexcompositionanditsconcentrationchangesalot,inordert