CNG-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、柴油機(jī)被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,在人們的日常生活中發(fā)揮著極其重要的作用。然而,隨著排放法規(guī)的同趨嚴(yán)格和世界能源的日益短缺,節(jié)能、高效與環(huán)保成為了內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向。
　　 壓縮天然氣(CNG)作為現(xiàn)如今內(nèi)燃機(jī)廣泛使用的替代燃料,具有較高的能量密度、排放低、便于貯存和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的發(fā)動(dòng)機(jī)清潔燃料。相對(duì)于柴油或汽油的單燃料發(fā)動(dòng)機(jī),單純使用天然氣作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)其動(dòng)力性能最大功率下降較大。采用天然氣/柴

2、油雙燃料可以更好的解決發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性下降的問題,并且實(shí)現(xiàn)了減少污染和保護(hù)環(huán)境的目的。
　　 采用四缸直列式增壓柴油機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)的目的是通過減少柴油的噴射量,摻入一定量的天然氣使柴油機(jī)恢復(fù)純柴油模式下的轉(zhuǎn)矩。對(duì)于機(jī)械式噴油泵的柴油機(jī)來(lái)說,精確控制其減油則是實(shí)驗(yàn)過程中的一項(xiàng)重要難題。本文首先介紹了基于MACS565快速原型開發(fā)平臺(tái)對(duì)機(jī)械式噴油泵柴油機(jī)精確減油的控制模型,以及天然氣噴射量的精確控制模型:其次,通過仿真試驗(yàn)臺(tái),利用汽車

3、仿真器和示波器相結(jié)合,通過轉(zhuǎn)速與天然氣噴射正時(shí)波形圖驗(yàn)證天然氣噴嘴控制模型的正確性;最后,設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn),通過控制步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)柴油機(jī)供油量調(diào)節(jié)手柄減少柴油機(jī)的供油量,驗(yàn)證所建步進(jìn)電機(jī)控制模型的正確性,同時(shí)根據(jù)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)外特性及不同轉(zhuǎn)速的負(fù)荷特性對(duì)比試驗(yàn),分析雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性,經(jīng)濟(jì)性與原柴油機(jī)的差異。
　　 設(shè)計(jì)一套增壓柴油機(jī)的天然氣供氣系統(tǒng)。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣的供氣方案采用進(jìn)氣道供氣,在進(jìn)氣總管中加入混合器使天然氣與空氣

4、在進(jìn)氣道內(nèi)混合。氣瓶?jī)?nèi)天然氣經(jīng)減壓器總成減壓后,通過濾清器流入天然氣噴嘴體氣軌中,噴嘴與混合器的四個(gè)接口相連,混合器內(nèi)的天然氣經(jīng)輸出端口流入進(jìn)氣道中。整個(gè)天然氣供氣系統(tǒng)獨(dú)立控制,因此不必對(duì)原柴油機(jī)做較大結(jié)構(gòu)上的改動(dòng)。
　　 CNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)主要是對(duì)柴油機(jī)減油的精確控制以及對(duì)天然氣噴射的精確控制,采用步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)柴油機(jī)油量調(diào)節(jié)手柄限制柴油供油量以達(dá)到減油效果,根據(jù)步進(jìn)電機(jī)行駛步數(shù)與供油量減少的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)現(xiàn)精確減油。

5、試驗(yàn)結(jié)果表明:天然氣噴嘴控制模型可以控制噴嘴按照正確的噴射脈寬噴射天然氣:步進(jìn)電機(jī)控制模型可以精確驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)推動(dòng)柴油機(jī)供油量調(diào)節(jié)手柄,達(dá)到減少柴油機(jī)供油量的效果;中高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷工況下雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性較原柴油機(jī)有所提高,最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)轉(zhuǎn)速與原柴油機(jī)相比相對(duì)較小;外特性低轉(zhuǎn)速工況下雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)量燃油消耗率比原柴油機(jī)的燃油消耗率大,隨著轉(zhuǎn)速的提升,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率逐漸小于原柴油機(jī);相同轉(zhuǎn)速條件下,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工況下的燃油