【摘要】： 隨著汽車工業的高速發展及汽車保有量的急劇增加,汽車造成的環境污染和石油危機問題日益突出,促使人們去尋找可以代替石油的清潔能源。作為車用發動機代用燃料,壓縮天然氣CNG(Compressed Natural Gas)可有效地緩和這一矛盾。天然氣/柴油雙燃料發動機以其排放性能良好、改裝方便、使用靈活的優點正受到人們的重視。 天然氣/柴油雙燃料發動機在低負荷工況下的動力性、經濟性及排放性惡化。為了改善發動機低負荷的性能,在低負荷工況下燃用純柴油是一種較好的解決方法。這就存在一個從純柴油工況向雙燃料工況切換的過程,若不對此過程進行有效的控制,則發動機在此過程中轉速波動大、排放惡化。 為避免雙燃料發動機在由純柴油工況向雙燃料工況切換過程中出現的轉速大幅度波動現象和節約發動機燃料成本,本文在國內外相關研究的基礎上,對天然氣/柴油雙燃料發動機進行了性能研究。分析了雙燃料發動機低負荷性能惡化的原因和油氣切換過程,找出了切換過程中引起速度波動的原因;根據現有的燃料供給系統,改進了油氣切換系統;根據實際情況,綜合考慮發動機的動力性和經濟性,提出了油氣切換過程優化控制的目標函數;依據變分法和發動機的相關理論與實踐知識,建立了油氣切換過程的數學模型。 發動機是一個具有時滯性、不確定性、嚴重非線性、時變性的系統,對其實施控制就需要一種高級、快速、可靠、有效的控制方法。本文通過研究對比各種控制算法和發動機的控制模型,在比較詳細地分析預測控制算法基礎上,運用廣義預測控制GPC(Generalized Predictive Control)對雙燃料發動動機油氣切換過程的燃料進行調節,實現了此過程的優化控制。運用MATLAB對模型和切換過程的優化控制進行了仿真并對仿真結果進行了分析,說明了模型和控制算法的有效性和實用性。 【關鍵詞】：雙燃料發動機 油氣切換 變分法 模型 廣義預測控制
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：U464
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 緒論7-17
• 1.1 引言7
• 1.2 汽車發展引發的能源危機7-8
• 1.3 汽車代用燃料8-10
• 1.3.1 各種代用燃料性能評價8-9
• 1.3.2 代用燃料的選擇9-10
• 1.4 天然氣發動機的發展狀況10-14
• 1.4.1 天然氣在發動機上的應用形式與特點10-11
• 1.4.2 天然氣發動機的主要優點11-13
• 1.4.3 氣體燃料供給系統的發展及趨勢13-14
• 1.4.4 天然氣發動機的關鍵技術14
• 1.5 目前天然氣發動機的研究熱點14-15
• 1.6 課題研究意義及論文的主要內容15-17
• 2 天然氣/柴油雙燃料發動機油氣切換系統17-24
• 2.1 天然氣/柴油雙燃料發動機的性能分析17
• 2.2 改善雙燃料發動機低負荷性能的措施17-18
• 2.3 雙燃料發動機的燃料供給系統18-20
• 2.4 油氣切換系統20-21
• 2.5 雙燃料發動機油氣切換過程研究21-22
• 2.6 雙燃料發動機對油氣切換的要求22-23
• 2.7 本章小結23-24
• 3 雙燃料發動機油氣切換過程的數學模型24-35
• 3.1 變分法及最優控制24-26
• 3.1.1 歐拉方程24-25
• 3.1.2 橫截條件25-26
• 3.1.3 勒讓德條件26
• 3.2 發動機轉速與油耗的關系26-27
• 3.3 數學模型的建立27-30
• 3.4 模型的仿真30-34
• 3.5 本章小結34-35
• 4 優化控制的實現35-53
• 4.1 控制算法的選擇35-36
• 4.2 預測控制的基本機理36-39
• 4.2.1 預測模型36-37
• 4.2.2 滾動優化37-38
• 4.2.3 反饋校正38-39
• 4.3 廣義預測控制原理39-46
• 4.3.1 廣義預測控制基本算法39-42
• 4.3.2 廣義預測控制基本算法的改進42-44
• 4.3.3 廣義預測控制控制參數的選擇44-46
• 4.4 雙燃料發動機油氣切換的預測控制46-49
• 4.4.1 雙燃料發動機的控制模型46-48
• 4.4.2 雙燃料發動機的控制算法仿真48-49
• 4.5 雙燃料發動機的仿真分析49-52
• 4.6 本章小結52-53
• 5 結束語53-55
• 5.1 結論53
• 5.2 存在的問題和展望53-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-58
• 附錄58

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