12V190EFI-MPI鉆井用天然氣發(fā)動機進氣結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)的研究與實踐.pdf

1、12V190柴油發(fā)動機在中國鉆井動力設(shè)備中占據(jù)了極大的比重，開發(fā)12V190天然氣鉆井發(fā)動機，對于改變中國鉆井動力一次能源結(jié)構(gòu)及落實鉆井產(chǎn)業(yè)減排指標意義重大。由于作業(yè)方式的特殊性，鉆井動力需要同時具備優(yōu)異的動態(tài)性能、經(jīng)濟性能、可靠性、自動化水平及排放性能，這給天然氣鉆井發(fā)動機開發(fā)帶來了極大的挑戰(zhàn)。與預(yù)混合進氣技術(shù)、單點電控燃氣噴射進氣技術(shù)相比，多點電控燃氣噴射進氣技術(shù)能夠更好地滿足鉆井動力需求，但同時也是開發(fā)難度最大，發(fā)展層次較高的發(fā)動

2、機進氣技術(shù)。
　　本文開發(fā)了12V190EFI-MPI天然氣鉆井發(fā)動機的燃氣噴射系統(tǒng)，運用理論分析、仿真計算與試驗相結(jié)合的方法，對燃氣噴射結(jié)構(gòu)及其控制系統(tǒng)進行了深入、系統(tǒng)地研究，為12V190EFI-MPI天然氣鉆井發(fā)動機推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　論文的主要研究工作及研究成果如下:
　　1)應(yīng)用CFD數(shù)值分析手段，對EFI-MPI多點電控燃氣噴射系統(tǒng)混合氣形成過程進行了分析，并設(shè)計對比了單管噴射結(jié)構(gòu)、文丘里環(huán)形噴射結(jié)構(gòu)

3、、雙管噴射結(jié)構(gòu)下的混合氣形成效果。研究與測試結(jié)果表明，數(shù)值分析結(jié)果與測試結(jié)果具有良好的對應(yīng)關(guān)系，對于12V190EFI-MPI串聯(lián)進氣道，雙管噴射結(jié)構(gòu)效果最優(yōu)。
　　2)提出了燃氣噴射控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)指標，分析并建立了相關(guān)控制模型，同時開發(fā)了控制軟件架構(gòu)及核心算法，應(yīng)用結(jié)果表明，開發(fā)的控制系統(tǒng)滿足鉆井發(fā)動機工況多變瞬態(tài)響應(yīng)以及經(jīng)濟性能、排放性能、可靠性、自動化程度的應(yīng)用需求。
　　3)將最優(yōu)控制理論應(yīng)用于噴射控制系統(tǒng)

4、，解決了發(fā)動機動態(tài)性能、經(jīng)濟性能、排放性能的平衡問題，實現(xiàn)了12V190EFI-MPI控制系統(tǒng)全局最優(yōu)化的控制目標;
　　4)提出了發(fā)動機控制最小系統(tǒng)概念，并應(yīng)用到噴射系統(tǒng)中，保證了發(fā)動機動力輸出的可靠性;
　　5)將專家型PID算法應(yīng)用于燃氣發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)空燃比控制、調(diào)速控制、單缸噴射量修正控制等子系統(tǒng)，實現(xiàn)了空燃比的良好控制，改善了發(fā)動機瞬態(tài)工況的性能;
　　6)對發(fā)動機動態(tài)性能、經(jīng)濟性能、缸內(nèi)燃燒過程、并車與