變組分沼氣動力空燃比控制策略研究.pdf

1、能源短缺和生態(tài)環(huán)境惡化是21世紀人類面臨的主要問題。沼氣作為熱值高、可再生的清潔能源，具有巨大的社會和經(jīng)濟價值，引起了人們極大的關注。在沼氣燃燒過程中，空燃比是影響燃燒效率、發(fā)動機動力性能和排放性能的關鍵因素，對沼氣在燃燒過程中的空燃比進行控制，可以穩(wěn)定燃燒過程，提高燃燒速度，從而提高燃燒效率。在沼氣技術研究發(fā)展過程中，其組分變化過大導致空燃比控制困難，因此如何實現(xiàn)變組分沼氣動力空燃比控制是當前研究的重點難題。
　　本文首先對沼氣

2、發(fā)動機燃氣供給系統(tǒng)進行研究。設計了沼氣供氣系統(tǒng)流量控制方案，可以根據(jù)空燃比控制要求對沼氣濃度擾動進行快速有效的流量控制。根據(jù)實際樣機的要求設計了沼氣進氣流量調節(jié)閥，完成了閥的流量特性實驗，研究了閥在沼氣組分不同情況下的流量變化規(guī)律以及對應的流量范圍。
　　其次，本文研究了沼氣動力空燃比控制策略。以沼氣發(fā)動機為研究對象，利用GT-POWER和MATLAB/Simulink建立單缸發(fā)動機仿真模型以及空燃比控制仿真模型，分別基于 PID

3、算法和模糊 PID控制算法對沼氣在燃燒過程中的空燃比進行控制，可以使空燃比值穩(wěn)定在給定值附近。結果顯示，采用模糊 PID算法對空燃比進行控制時，系統(tǒng)有更好的控制精度和穩(wěn)定性。
　　最后對實際樣機進行了模糊 PID空燃比控制實驗。在改變沼氣組分時，分別針對起動工況、空載工況、加載工況進行了研究。通過實驗確定了起動工況的過量空氣系數(shù)及不同負載和組分對應的最優(yōu)過量空氣系數(shù)；實驗顯示，在加載時本文所控制的過量空氣系數(shù)波動較小，響應時間短。