脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略及試驗(yàn)研究.pdf

1、缸內(nèi)直噴稀薄燃燒是當(dāng)今內(nèi)燃機(jī)有效節(jié)能技術(shù)方向之一。本論文利用脈沖多次缸內(nèi)直噴形成缸內(nèi)天然氣分層混合,在臨界觸發(fā)點(diǎn)火模式下,實(shí)現(xiàn)天然氣分層快速稀燃。采用具有高速響應(yīng)特性的噴氣閥,實(shí)現(xiàn)火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)特定工況條件下天然氣的預(yù)噴和主噴的控制策略,達(dá)到使燃料分層的效果,結(jié)合新型燃燒室中氣流的合理組織,實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)全工況所要求的分層混合氣特性。
　　 本文首先研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的火花點(diǎn)燃式天然氣缸內(nèi)直噴系統(tǒng)及開(kāi)發(fā)系統(tǒng),其中包括天然氣缸內(nèi)

2、直噴單缸實(shí)驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)新型燃燒室；可變點(diǎn)火能量的高能點(diǎn)火系統(tǒng)；控制單元ECU以及發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試、燃燒參數(shù)采集系統(tǒng)等。
　　 同時(shí)進(jìn)行了脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)軟件開(kāi)發(fā)及控制策略的研究。本控制軟件是基于AUTOSAR軟件結(jié)構(gòu),將其分為四個(gè)層次:用戶應(yīng)用層、數(shù)據(jù)交換區(qū)、ECU層和MCU層。ECU層提供了直噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制所需的各種模擬信號(hào)采集、數(shù)字信號(hào)采集、曲軸凸輪軸信號(hào)分析、噴氣閥控制、點(diǎn)火控制等功能,并提供各功能模塊的接口函數(shù)。MCU層

3、提供了對(duì)XC164CM單片機(jī)管腳、ASC、SSC、CAN、RAM、CC2及其他外部設(shè)備的操作。數(shù)據(jù)交換區(qū)為用戶應(yīng)用層程序和ECU基礎(chǔ)軟件間的數(shù)據(jù)提供通訊服務(wù)。用戶應(yīng)用層裝載各類數(shù)據(jù)MAP及相應(yīng)算法,它主要包括輸入信號(hào)故障判斷、運(yùn)行故障判斷、運(yùn)行工況判斷、各工況控制、補(bǔ)償控制等。
　　 最后本文開(kāi)展了脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明:隨著過(guò)量空氣系數(shù)的增大,低壓缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒性能變差,燃燒循環(huán)變動(dòng)增大

4、；對(duì)于低壓缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)一定工況條件下,存在一個(gè)“噴射窗口”,此時(shí)缸內(nèi)的最大爆發(fā)壓力、最大壓力升高率以及最大放熱率最大,燃燒循環(huán)變動(dòng)率最??；提高點(diǎn)火能量有助于改善CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程,促進(jìn)火焰在燃燒初期快速穩(wěn)定傳播,使CNG燃燒更加充分,HC的排放量下降顯著,從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的燃燒過(guò)程,燃?xì)庀穆式档?動(dòng)力性得以部分恢復(fù)；脈沖多次噴射有利于低壓缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動(dòng)機(jī)的分層燃燒。通過(guò)脈沖多次噴射,可以提高稀薄燃燒條件下的燃燒效率和