燃气发动机空燃比控制系统硬件设计

摘 要：燃气发动机空燃比控制系统由电子控制单元（ECU）、传感器和执行器三部分组成。硬件设计的重点包括控制器、传感器和执行器的选择，以及信号调理电路、报警电路、键盘电路、显示电路、执行器驱动电路和电源电路等的设计。要求设计的控制系统具有良好的抗干扰能力，保证系统运行可靠。

关键词：燃气发动机，控制器，空燃比控制

引言

煤层气俗称煤矿瓦斯，是煤矿的主要灾源，也是一种清洁能源资源，若不加利用又是温室气体污染源。截至2020年末，累计探明地质储量9380亿立方米，比“十二五”末增长71%。2020年，全国煤层气供应量78亿立方米（含煤层气区块内其他非常规天然气），较2015年翻一番。

“十三五”期间，煤炭、煤层气行业深入贯彻习近平总书记关于安全生产和能源发展重要指示批示精神，抓牢瓦斯抽采这一治本之策，坚持井下瓦斯抽采与地面煤层气开发并举，以用促抽、以抽保安，推动煤矿瓦斯防治水平跨越式提升，煤层气成为常规天然气供应的有力补充，让煤炭这个国家能源安全“压舱石”的底盘更稳，重点地区天然气供应保障的底气更足。

1 控制器的选择

煤层气发动机的工作条件要求空燃比控制系统必须具有可靠性高、抗干扰强、响应快、精度高等特点，同时各种信息的采集必须准确可靠。考虑到本系统的性能要求、输入输出的点数、性价比等，本设计选择的控制器为西门子公司的S7-200系列的CPU224DC/DC/DC型可编程控制器。此外，还选择了6个扩展模块：两个EM222数字量扩展模块、两个EM231模拟量扩展模块和两个EM231热电偶扩展模块。……