天然氣發(fā)動機爆震檢測與控制應(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。在船舶動力領(lǐng)域，天然氣發(fā)動機作為推進動力主機運用越來越廣泛。為了追求更高的經(jīng)濟性，船舶發(fā)動機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。強烈爆震會惡化發(fā)動機缸內(nèi)燃燒環(huán)境，損壞重要零部件，縮短發(fā)動機壽命。而研究表明在輕微爆震下發(fā)動機的動力性和經(jīng)濟性均有所提升，因此準(zhǔn)確地找到爆震邊緣并將發(fā)動機控制在輕微爆震下工作成為了研究

2、重點。
　　本文針對船用柴油機改裝的電控多點噴射天然氣發(fā)動機，建立了基于測機體振動法的爆震信號檢測系統(tǒng)，運用短時傅里葉變換和離散小波變換對采集到的振動信號處理分析，找到了爆震臨界點并提取出了爆震特征頻率。針對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)和爆震強度判定指標(biāo)，完成了基于芯片積分電壓實時反饋、點火提前角和節(jié)氣門開度實時調(diào)節(jié)的閉環(huán)爆震控制系統(tǒng)軟硬件設(shè)計

3、工作。
　　爆震特征提取試驗表明，短時傅里葉變換和離散小波變換均能提取出爆震發(fā)生時刻，而短時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度信息。在爆震控制試驗中，通過計算爆震臨界點100個循環(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，同時在爆震情況下，確定出了不同爆震強度的積分電壓幅值范圍。在爆震實時閉環(huán)控制試驗中，在當(dāng)前循環(huán)出現(xiàn)爆震后，通過實時閉環(huán)爆震控制，下一個循環(huán)控制在了輕微