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斯特林发动机燃油系统控制装置失效安全策略研究

作　者: 王坤
导　师: 刘建新
学　校: 河南科技大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 斯特林发动机 燃油系统 控制策略 失效安全策略 故障诊断
分类号: TK403
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


斯特林发动机是一种利用外部热源加热的、按斯特林循环工作的活塞式发动机。其效率高、噪音小、不受环境与地域限制的特点使其具有广阔的应用前景,特别是用于水下动力、空间站动力等特殊场合,更具有独特的优势。电控燃油系统是斯特林发动机燃烧系统的核心之一,其可靠性直接影响斯特林发动机的运行,斯特林发动机常用到一些特殊场合,提高其可靠性显得尤为重要。为提高电控燃油系统的可靠性,有必要对其失效安全策略进行研究。本文所研究的基于转速控制的斯特林发动机电控燃油系统,由伺服电机系统、高压油泵、蓄油器、旋流雾化喷嘴、流量传感器、压力传感器和电控单元等部件组成。电控单元依据上位机发出的流量设定信号,通过改变伺服电机转速来调节高压油泵向蓄油器的输油量,从而实现对电控燃油系统供油量的控制。本文探讨了斯特林发动机电控燃油系统的工作方式和控制策略,完善了燃油系统主控制软件。归纳分析了电控燃油系统可能的失效形式,在将其分类的基础上,提出了相应的失效安全策略。讨论了一些典型的故障诊断方法,并结合本系统特点,提出了基于传感器参数的在线实时失效诊断方法。编写了失效安全处理软件,进行了燃油系统控制方案对比试验、系统控制效果试验、设定流量信号失效时验证试验。根据试验结果,选取了最佳的系统控制方案——基于转速控制的方案,实现了燃油系统的精确控制,验证了设定流量信号失效时的安全处理措施。

全文目录


摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
第1章 前言  7-13
  1.1 引言  7
  1.2 斯特林发动机的发展历史及工作原理  7-9
    1.2.1 斯特林发动机的发展历史  7-8
    1.2.2 斯特林发动机工作原理及特点  8-9
  1.3 国内外研究动态  9-11
    1.3.1 国外研究动态  9-10
    1.3.2 国内研究动态  10-11
  1.4 本文的研究内容  11-13
    1.4.1 本课题的意义  11-12
    1.4.2 本课题的主要工作  12-13
第2章 电控燃油系统总体设计  13-25
  2.1 电控燃油系统构成与工作原理  13-16
  2.2 电控单元  16-24
    2.2.1 电控单元总体方案  16-17
    2.2.2 电控单元硬件设计  17-19
    2.2.3 电控单元软件  19-24
  2.3 小结  24-25
第3章 燃油系统控制策略研究  25-33
  3.1 系统控制理论  25-27
    3.1.1 开环控制  25
    3.1.2 闭环控制  25-26
    3.1.3 模糊控制  26-27
  3.2 斯特林发动机燃油系统特点  27-28
  3.3 燃油系统控制策略  28-32
    3.3.1 燃油系统控制方案  28-30
    3.3.2 供油流量控制  30-32
  3.4 小结  32-33
第4章 电控燃油系统失效安全策略研究  33-47
  4.1 电控燃油系统失效形式分析  33-35
    4.1.1 电控燃油系统可能发生的故障  33-34
    4.1.2 燃油系统故障分类  34-35
  4.2 电控燃油系统部分失效安全策略  35-38
    4.2.1 压力传感器失效安全策略  36-37
    4.2.2 流量传感器失效安全策略  37
    4.2.3 流量传感器、压力传感器均失效安全策略  37
    4.2.4 流量设定信号失效安全策略  37
    4.2.5 伺服电机转速信号失效安全策略  37-38
    4.2.6 伺服电机系统驱动电路失效安全策略  38
    4.2.7 电控单元ECU 失效安全策略  38
    4.2.8 燃油系统启动失效安全策略  38
  4.3 故障诊断  38-43
    4.3.1 故障诊断原理  39
    4.3.2 故障诊断方法  39-41
    4.3.3 本系统所采用的故障诊断方法  41-43
  4.4 部分失效安全策略实现  43-46
    4.4.1 燃油系统的运行状态  43-44
    4.4.2 燃油系统状态转换算法  44-45
    4.4.3 失效安全模块程序说明  45-46
  4.5 本章小结  46-47
第5章 试验及调试  47-54
  5.1 主要实验仪器设备介绍  47-49
  5.2 燃油系统工作方案试验分析  49
  5.3 燃油系统控制效果实验分析  49-52
  5.4 设定流量信号失效安全策略验证试验  52-53
  5.5 本章小结  53-54
第6章 结论  54-55
参考文献  55-59
致谢  59-60
攻读硕士学位期间的研究成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 一般性问题 > 构造
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