低浓度乙醇重整燃料发动机空燃比控制系统的设计与试验.pdf

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1、浙江交通职业技术学院学报，第l6卷第1期，2015年3月JournalofZhejiangInstituteofCommunicationsVo1．16No．1．Mar．2015低浓度乙醇重整燃料发动机空燃比控制系统的设计与试验徐进，李金寿，唐炜铭，黄学卫，黄松华(镇江船艇学院船艇装备保障系，江苏镇江212003)摘要：利用发动机尾气余热对低浓度乙醇进行催化重整，生成一种富舍H2、CO等可燃性气体的发动机替代燃料。由于重整反应过程中，温度、流量、乙醇浓度等因素会对重整产物的组分造成影响，使燃料的理论空燃比发生变化，设计了一种低浓度乙醇重整燃料发动机空燃比控制系统，对发动机的空燃比进行实

2、时调节，并在低浓度乙醇重整燃料发动机上进行试验。试验结果表明，空燃比控制系统基本达到了设计的预期效果，降低了发动机的排气温度，提高了发动机的燃料利用率。关键词：低浓度乙醇重整；空燃比；控制系统中图分类号：TK434．6文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1671—234X．2015．O1．0a7文章编号：1671—234X(2015)01—0028—050引言1空燃比控制系统的总体设计低浓度乙醇重整燃料是指将质量浓度为75％空燃比控制系统采用STC12C5A60S2单片机作左右的乙醇，利用发动机的尾气余热，在高温和贵为电控单元，空燃比控制系统通过各种传感器采集金属催化的

3、条件下进行重整反应，生成富含一种富包括排气氧浓度、曲轴转速、节气门开度、空气进含H2、CO、CH4等可燃性气体的新燃料。针对新气压力、燃气进气压力、混合气进气压力等信号，燃料空燃比不稳定的特点，设计了一种空燃比控制通过信号调理电路对各信号进行分析处理，并对发系统，对硬件系统进行了搭建，并提出了发动机在动机的工况进行判断，将最终结果转化为对燃气稳态工况和过渡工况下，空燃比控制的策略。联机阀、空气阀和节气门的开度执行信号进行输出，完试验结果表明，本控制系统实现了对发动机空燃比成对发动机空燃比的实时调节和控制。空燃比控制的优化控制。系统的结构图如图1所示。收稿日期：2014—10—30作者简

4、介：徐进(1984一)，男，四川广元人，助教，硕士，E—mail：33084998@qq．oom。第1期徐进，李金寿，唐炜铭，等：低浓度乙醇重整燃料发动机空燃比控制系统的设计与试验29图1空燃比控制系统结构图2空燃比控制系统控制策略的设计空燃比控制系统是一个硬件和软件的结合体，空燃比控制系统能否稳定、高效、可靠的对空燃比进行控制，除了合理的系统硬件结构设计以外，还要有一个设计合理、功能完善的控制策略作为支撑。空燃比控制系统的整个程序分为主程序模块和子程序模块，子程序模块包括：稳态工况模块、过渡工况模块、故障诊断模块三个部分_1I2J。2．1主程序模块设计主程序模块实现了空燃比控制系统功

5、能的主体逻辑关系，它的主要任务是对各个传感器传输来的信号进行采集和分析，依据这些信号和发动机当前图2主程序模块流程图的工况进行判断，选取恰当的子模块进行工作，并2．2稳态工况模块设计发出指令对发动机的燃气阀、空气阀和节气门的开当发动机工作状态处于稳态工况时，对发动机度进行调节，最终达到一个适合当前发动机运转的空燃比的控制采用闭环控制方案。由于PID控制器最佳空燃比。主程序模块流程图如图2所示_3_。的成熟发展，并且在ECU中实现起来较为方便，在本系统的闭环控制中，完全能够达到使用要求，浙江交通职业技术学院学报因此本系统在稳态工况下的空燃比控制策略上选择PID控制器(图3)E4-6]。图

6、5比值控制方框图图3PID控制方框图过渡工况下，控制模块流程图如图6所示。稳态工况下，控制模块流程图如图4所示。没定‰、I(f、参数信号t、燃气的雎±一温度值Y采样时间是否结束?＼、T图6过渡工况控制模块流程图2．4故障诊断模块设计当空燃比控制系统处于非正常工作状态时，为了保护空燃比控制系统和保证空燃比控制的准确性，系统设计了故障诊断模块(图7)。图4稳态工况控制模块流程图2．3过渡工况模块设计在发动机过渡工况下，发动机快速加速或者减速，发动机的转速与节气门的变化速度都较大，而空燃比控制系统对发动机的参数收集、分析、判断和执行都需要一定的时间来完成，并且过渡工况相对于稳态工况，持续时间

7、较短。因此在过渡工况模块的设计中，采用单一前馈的方案对空燃比进行调节。忽略氧传感器所搜集的氧气浓度信号，参照发动机空气的温度压力、燃气的温度压力、节气门的开度、发动机转速，对照过渡工况下标定好的预设空气阀与燃气阀的开度表，采用比值控制器对空燃图7故障诊断模块流程图比进行双阀控制(图5)I7J。3空燃比控制系统的联机试验空燃比控制系统对低浓度重整燃料发动机空燃第1期徐进，李金寿，唐炜铭，等：低浓度乙醇重整燃料发动机空燃比控制系统的设计与试验431