CNG-柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)研究.pdf

1、柴油機被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領(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)燃機技術(shù)發(fā)展的主導方向。
　　 壓縮天然氣(CNG)作為現(xiàn)如今內(nèi)燃機廣泛使用的替代燃料,具有較高的能量密度、排放低、便于貯存和運輸?shù)葍?yōu)點,被認為是最有發(fā)展前途的發(fā)動機清潔燃料。相對于柴油或汽油的單燃料發(fā)動機,單純使用天然氣作為燃料的發(fā)動機其動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)動機動力性下降的問題,并且實現(xiàn)了減少污染和保護環(huán)境的目的。
　　 采用四缸直列式增壓柴油機進行實驗。實驗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恢復純柴油模式下的轉(zhuǎn)矩。對于機械式噴油泵的柴油機來說,精確控制其減油則是實驗過程中的一項重要難題。本文首先介紹了基于MACS565快速原型開發(fā)平臺對機械式噴油泵柴油機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,通過仿真試驗臺,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波形圖驗證天然氣噴嘴控制模型的正確性;最后,設(shè)計發(fā)動機臺架試驗,通過控制步進電機推動柴油機供油量調(diào)節(jié)手柄減少柴油機的供油量,驗證所建步進電機控制模型的正確性,同時根據(jù)雙燃料發(fā)動機外特性及不同轉(zhuǎn)速的負荷特性對比試驗,分析雙燃料發(fā)動機動力性,經(jīng)濟性與原柴油機的差異。
　　 設(shè)計一套增壓柴油機的天然氣供氣系統(tǒng)。雙燃料發(fā)動機天然氣的供氣方案采用進氣道供氣,在進氣總管中加入混合器使天然氣與空氣

4、在進氣道內(nèi)混合。氣瓶內(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接口相連,混合器內(nèi)的天然氣經(jīng)輸出端口流入進氣道中。整個天然氣供氣系統(tǒng)獨立控制,因此不必對原柴油機做較大結(jié)構(gòu)上的改動。
　　 CNG/柴油雙燃料發(fā)動機控制系統(tǒng)主要是對柴油機減油的精確控制以及對天然氣噴射的精確控制,采用步進電機推動柴油機油量調(diào)節(jié)手柄限制柴油供油量以達到減油效果,根據(jù)步進電機行駛步數(shù)與供油量減少的對應關(guān)系實現(xiàn)精確減油。

5、試驗結(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:步進電機控制模型可以精確驅(qū)動步進電機推動柴油機供油量調(diào)節(jié)手柄,達到減少柴油機供油量的效果;中高轉(zhuǎn)速大負荷工況下雙燃料發(fā)動機的動力性較原柴油機有所提高,最大轉(zhuǎn)矩點轉(zhuǎn)速與原柴油機相比相對較小;外特性低轉(zhuǎn)速工況下雙燃料發(fā)動機的當量燃油消耗率比原柴油機的燃油消耗率大,隨著轉(zhuǎn)速的提升,雙燃料發(fā)動機的燃油消耗率逐漸小于原柴油機;相同轉(zhuǎn)速條件下,雙燃料發(fā)動機在大負荷工況下的燃油