船用柴油机示功图测量及分析系统研究

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当前,柴油机在船舶动力领域中已占据着统治地位,应用范围极广,但船舶柴油机构造复杂,工作环境恶劣,容易发生故障,且一旦发生故障不仅会造成巨大的经济损失,污染事故水域,还会威胁到人身安全。此外,国内外对环境问题和能源安全极为重视,需要优化柴油机的性能,使其朝着节能环保的方向发展。示功图直接反应了柴油机缸内燃烧状况,对示功图进行实时监测可以准确的掌握柴油机的工作状态,对减少故障、性能改善具有重大意义。本文以STM32F407单片机为主控制器,设计了压力信号采集及调理电路、触摸屏接口电路、数据存储电路、通信接口电路、电源电路等,实现了柴油机气缸压力数据的采集、传输、处理等,并将采集的数据存储到SD卡之中,同时在触摸屏上显示柴油机示功图曲线,以实现柴油机示功图的便携测量。下位机通过无线通信方式将存储在SD卡中的数据传输给上位机,上位机对接收的数据进行存储、分析、处理和示功图曲线绘制,并计算柴油机的性能参数,以实现对船舶柴油机性能参数的重现。在示功图曲线处理算法上,融合了多种柴油机示功图曲线预处理算法,优化了五点三次光顺处理算法,并详细地阐述了实现过程,最终获得平滑、连续的示功图曲线。本系统通过在4190ZLC柴油机上的实测数据进行了相关参数计算,验证了测试系统及算法的实用性,证明了文中设计的船用柴油机示功图测量及分析系统和算法的有效性。
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