基于超低压喷油的电控通用小型汽油机研究

发布时间：2017-10-18 07:11

  本文关键词：基于超低压喷油的电控通用小型汽油机研究

  更多相关文章： 通用小型汽油机 电控 超低压 过量空气系数 点火提前角 排放

【摘要】：我国通用小型汽油机产量已占世界年产量的40%以上,年产量和出口量十分巨大。中国企业在出口美国等高端市场产品中,已认识到采用化油器供油的不足,然而直接移植车用汽油机的电控系统价格偏高、难以推广,因此开展适合通用小型汽油机的电控系统研究迫在眉睫,具有工程应用价值。本文提出超低压燃油喷射的概念并开展研究,以168F通用小型汽油机为样机,设计了机械驱动的膜片泵供油、喷油压力低于70kPa的低成本电控喷油的技术方案。以满足美国EPA第Ⅲ阶段排放法规为目标,用试验和模拟相结合的方法开展了汽油机用35kP和70kPa喷油压力开环电控系统的研究。首先使用Ricardo Wave软件模拟了不同混合气浓度和点火提前角对汽油机工作过程的影响,以低排放为目标、兼顾动力性、经济性和使用性能,获得高性能汽油机各工况下的理想过量空气系数和点火提前角,作为设计电控MAP的基础;再以Matlab/Simulink为工具,建立了汽油机喷油脉宽模型,计算制取了35kPa和70kPa喷油压力下初始喷油的MAP图,形成了汽油机试验所需的标定基本数据。搭建了超低压电控喷油和点火的电控系统,将所得初始喷油MAP和点火提前角MAP写入ECU并进行了168F汽油机台架试验。通过性能、排放试验和示功图测量分析进一步优化喷油脉宽来优化各工况的性能和排放,喷油压力为35kPa、70kPa时,保持标定功率不变,CO比排放分别为259.9、258.5 g(kW·h)-1;HC+NOX比排放分别为7.41、7.35 g(kW·h)-1,低于美国EPA法规的限值。相比于用化油器供油的汽油机原机,电控汽油机全负荷速度特性各工况燃油消耗普遍降低,最高降幅为3.4%。汽油机起动性能、低怠速和负荷变化时的运行稳定性优于原机。研究表明用所研发的超低压电控系统,通用小型汽油机能满足美国EPA第Ⅲ阶段排放法规的要求,且综合性能优良。研究得出:用不同喷油压力的电控系统,随着喷射压力降低,汽油机混合气燃烧始点有所推迟,燃烧持续期略有增加,缸内最高燃烧温度有所降低;CO几乎无明显差异,HC排放呈上升趋势,NOX排放呈下降趋势。与采用0.3MPa喷油压力车用电动泵供油的电控168F汽油机相比,35kPa喷油压力各负荷工况HC排放物浓度上升7.0~10.3%,而NOX排放物浓度降低了4.9~7.2%不等,整机HC+NOX比排放增大了5.7%,增加量值为0.42 g(kW·h)-1。通过混合气浓度和点火正时优化,超低压喷油的电控系统能满足小型单缸汽油机低排放高性能的要求。
【关键词】：通用小型汽油机 电控 超低压 过量空气系数 点火提前角 排放
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK411
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 通用小型汽油机排放法规12-14
• 1.2.1 美国EPA排放法规13-14
• 1.2.2 欧盟和中国排放标准14
• 1.3 内燃机数值模拟研究发展过程概述14-16
• 1.4 通用小型汽油机电控燃油系统国内外研究现状16-17
• 1.4.1 国外研究现状16
• 1.4.2 国内研究现状16-17
• 1.5 课题研究意义及内容17-19
• 1.5.1 课题研究意义17
• 1.5.2 课题研究内容17-19
• 第二章 超低压燃油喷射系统及样机介绍19-31
• 2.1 超低压燃油喷射系统可行性分析19-21
• 2.1.1 车用发动机电控燃油系统19
• 2.1.2 化油器19-20
• 2.1.3 超低压燃油喷射系统20-21
• 2.2 喷油方式的选择21
• 2.3 燃油喷射控制策略21-22
• 2.4 超低压喷射系统方案设计22-28
• 2.4.1 机械系统设计22-23
• 2.4.2 ECU23-25
• 2.4.3 传感器信号25-28
• 2.5 样机基本参数及性能28-30
• 2.5.1 168F汽油机基本参数28
• 2.5.2 168F汽油机基本性能28-30
• 2.6 本章小结30-31
• 第三章 168F汽油机模型建立与结果分析31-42
• 3.1 汽油机模拟计算软件31-32
• 3.2 168F汽油机模型建立32-33
• 3.3 理想油气混合比模拟计算研究33-37
• 3.3.1 混合气浓度对标定工况的性能影响33-35
• 3.3.2 混合气浓度对中小负荷工况的性能影响35-36
• 3.3.3 混合气浓度对怠速工况的性能影响36
• 3.3.4 理想油气混合气浓度控制36-37
• 3.4 最佳点火提前角模拟计算研究37-41
• 3.4.1 点火提前角对动力性能影响37-38
• 3.4.2 点火提前角对经济性能影响38-39
• 3.4.3 点火提前角对排放性能影响39-40
• 3.4.4 怠速工况的点火提前角40
• 3.4.5 理想点火提前角特性40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 超低压喷油汽油机初始喷油MAP计算42-48
• 4.1 汽油机喷油脉宽模型建立42-47
• 4.1.1 进气子模型42-45
• 4.1.2 燃油系统子模型45-46
• 4.1.3 喷油脉宽子模型46-47
• 4.2 初始喷油MAP47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 用超低压喷油的电控汽油机试验研究48-59
• 5.1 实验设备48-49
• 5.2 标定软件49-50
• 5.3 示功图处理50-51
• 5.3.1 上止点确定50-51
• 5.3.2 曲轴转角确定51
• 5.4 发动机试验台架51-52
• 5.5 不同喷射压力下汽油机性能对比52-58
• 5.5.1 过量空气系数52-53
• 5.5.2 燃烧特性53-54
• 5.5.3 排放特性54-55
• 5.5.4 怠速控制55-56
• 5.5.5 整机性能对比56-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章 全文工作总结与展望59-61
• 6.1 全文总结59-60
• 6.2 展望60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士期间发表论文专利65

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本文编号：1053637