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内燃机碳中和与排放控制

摘要

发动机气缸压力曲线反映了发动机机械功输出的热转换过程，反映了发动机动力性能。船用发动机结构复杂，运行环境恶劣，容易发生故障，为了减少故障的发生，有必要对船用发动机的缸内运行状态进行在线监测。通过实时测量和分析每个气缸的压力，计算燃烧特征参数，不仅可以准确反映船用发动机每个气缸的工作状态，还可以用于实现发动机的燃烧闭环控制。相对于状态监测，闭环控制对缸压监测的实时性提出了更高的要求。燃烧闭环控制采用逐循环（Cycle-by-Cycle）控制方式可以提高系统响应特性，即本循环的控制输出是根据上一个循环的燃烧特征参数计算得到的，为了满足逐循环的燃烧闭环控制要求，本文采用FPGA+ARM总体架构，基于逐点计算法对缸内压力、角域数据采集处理方法和燃烧算法进行了研究分析，实现了对发动机每缸每循环缸压内压力的采集、处理及通信功能，并进行了模拟验证平台和实机平台的试验验证。结果表明，缸压监测系统支持在2500 r/min以下转速范围内，对最高20缸发动机进行每缸每循环燃烧特征参数计算、处理能力，并具有较高的准确性和实时性。

关键词

缸压监测;逐循环;FPGA;ARM;逐点计算;实时通讯

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