天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)爆震檢測(cè)與控制應(yīng)用研究.pdf

1、天然氣作為一種清潔高效的替代燃料具有良好的發(fā)展前景，能有效緩解石油短缺和環(huán)境污染等世界性難題。在船舶動(dòng)力領(lǐng)域，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)作為推進(jìn)動(dòng)力主機(jī)運(yùn)用越來(lái)越廣泛。為了追求更高的經(jīng)濟(jì)性，船舶發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司不斷提高壓縮比并采用稀薄燃燒技術(shù)，卻使得爆震發(fā)生概率大幅升高。強(qiáng)烈爆震會(huì)惡化發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒環(huán)境，損壞重要零部件，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。而研究表明在輕微爆震下發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性均有所提升，因此準(zhǔn)確地找到爆震邊緣并將發(fā)動(dòng)機(jī)控制在輕微爆震下工作成為了研究

2、重點(diǎn)。
　　本文針對(duì)船用柴油機(jī)改裝的電控多點(diǎn)噴射天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，建立了基于測(cè)機(jī)體振動(dòng)法的爆震信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)，運(yùn)用短時(shí)傅里葉變換和離散小波變換對(duì)采集到的振動(dòng)信號(hào)處理分析，找到了爆震臨界點(diǎn)并提取出了爆震特征頻率。針對(duì)該特征頻率作為爆震硬件處理芯片HIP9011帶通濾波頻率輸入，基于HIP9011輸出積分電壓選取了合理的爆震判定指標(biāo)和爆震強(qiáng)度判定指標(biāo)，完成了基于芯片積分電壓實(shí)時(shí)反饋、點(diǎn)火提前角和節(jié)氣門(mén)開(kāi)度實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)的閉環(huán)爆震控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)

3、工作。
　　爆震特征提取試驗(yàn)表明，短時(shí)傅里葉變換和離散小波變換均能提取出爆震發(fā)生時(shí)刻，而短時(shí)傅里葉變換能獲取所需要的爆震特征頻率2.5kHz，離散小波變換能有效提取到爆震強(qiáng)度信息。在爆震控制試驗(yàn)中，通過(guò)計(jì)算爆震臨界點(diǎn)100個(gè)循環(huán)內(nèi)積分電壓幅值平均值確定了爆震判定閾值 Vp為0.69，同時(shí)在爆震情況下，確定出了不同爆震強(qiáng)度的積分電壓幅值范圍。在爆震實(shí)時(shí)閉環(huán)控制試驗(yàn)中，在當(dāng)前循環(huán)出現(xiàn)爆震后，通過(guò)實(shí)時(shí)閉環(huán)爆震控制，下一個(gè)循環(huán)控制在了輕微