柴油/天然气双燃料发动机的控制策略与试验研究
发布时间：2021-12-02 18:52
原油的日渐枯竭和大气污染的加剧,促使全世界政府、学者和企业都在积极开发更加清洁高效的内燃机替代燃料。天然气以其丰富的储量,较低的价格,优良的抗爆震性能和极低的污染物排放,成为21世纪交通运输领域最有前途的替代能源。目前,天然气运用于发动机上的成熟方案主要是点燃式天然气发动机。为了进一步发挥天然气高辛烷值的优势,开始在压燃式发动机上燃用天然气,天然气由进气道进入发动机气缸,在压缩行程末期由喷射进入缸内的柴油作为点火源引燃天然气。该种形式的柴油引燃天然气发动机因其优良的动力性,极低的NOx和PM排放,受到学术界和企业界的极大关注。本文在一台高压共轨增压柴油机上进行了双燃料改装,添加了天然气喷射系统,实现了天然气进气口顺序喷射。并针对高压共轨柴油／天然气双燃料发动机开发了电控系统,介绍了双燃料ECU的硬件架构、基本功能,以及构成电控系统的主要传感器和执行器的作用、构成和原理。提出了双燃料工作模式下基于原机喷油信号的等热值替代控制策略。一方面可以保留原机纯柴油模式工作的能力,另一方面在双燃料模式下工作时,可以最大限度利用原机成熟的控制算法,依据原机ECU实时喷油信号计算当前工况下引燃油量和天然...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 天然气作为车用燃料的特点
1.2.1 天然气的物化特性
1.2.2 天然气应用于车辆时的有点和缺点
1.3 天然气发动机研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 高压共轨柴油/天然气双燃料发动机的组成
2.1 高压共轨柴油机原机结构组成
2.1.1 原机主要技术参数
2.1.2 原机燃油系统组成
2.2 双燃料发动机的改装
2.2.1 双燃料发动机改装的原则
2.2.2 本文实验所采用的改装方案
2.3 天然气供给系统组成
2.3.1 LNG气瓶系统
2.3.2 天然气气耗仪
2.3.3 天然气喷轨总成
2.4 本章小结
第三章 电子控制系统组成
3.1 电控系统总体构成
3.2 双燃料ECU硬件系统
3.3 关键传感器
3.3.1 曲轴位置传感器
3.3.2 凸轮轴位置传感器
3.3.3 进气流量传感器
3.3.4 加速踏板位置传感器
3.3.5 宽域氧传感器
3.3.6 进气压力/温度传感器
3.3.7 排气温度传感器
3.4 主要执行器
3.4.1 电子节气门
3.4.2 天然气喷射电磁阀
3.5 本章小结
第四章 柴油/天然气双燃料发动机控制策略
4.1 启动及怠速工况控制策略
4.1.1 启动喷油量控制
4.1.2 怠速喷油量控制
4.2 稳态工况时的双燃料控制策略
4.2.1 每循环理论喷油量的计算
4.2.2 引燃油量和天然气量的计算
4.2.3 引燃油和天然气喷射脉宽的确定
4.2.4 引燃油和天然气喷射时刻的确定
4.3 油气切换时的控制策略
4.3.1 切换过程分析
4.3.2 切换过程控制策略
4.4 本章小结
第五章 柴油/天然气双燃料发动机试验研究
5.1 试验系统简介
5.2 喷射油量控制算法的试验验证
5.3 等热值替代控制算法的试验验证
5.4 两种运行模式下外特性对比
5.5 两种运行模式下排放性能对比
5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等热值替代的天然气双燃料发动机的改装和控制策略[J]. 杨博,尉星,习成训,宁小康,曾科. 汽车安全与节能学报. 2014(04)
[2]双燃料发动机电控单元的设计与控制策略[J]. 杨博,刘亦夫,尉星,曾科. 西安交通大学学报. 2014(05)
[3]含氧燃料添加对引燃式天然气发动机细颗粒排放的影响[J]. 周磊,宁小康,郑瑜,刘亦夫,曾科. 西安交通大学学报. 2014(01)
[4]柴油/天然气双燃料发动机控制策略研究[J]. 吴光耀. 柴油机. 2011(04)
[5]车用天然气燃料在我国的应用与发展[J]. 林在犁. 内燃机. 2007(02)
[6]电子节气门技术的发展现状及趋势[J]. 陶国良,郭连. 车用发动机. 2003(04)
[7]柴油引燃天然气发动机着火特性及其影响因素的研究[J]. 林志强,苏万华,王国祥. 燃烧科学与技术. 2003(03)
[8]代用燃料汽车技术(一) 世界汽车技术发展跟踪研究(五)[J]. 孙济美,郭英男,洪伟,刘忠长,许思传,张纪鹏,孙志军. 汽车工艺与材料. 2002(11)
[9]柴油引燃式天然气发动机最佳引燃柴油量及过量空气系数浓限、稀限的研究[J]. 林志强,苏万华. 内燃机学报. 2002(06)
[10]高压共轨喷油器设计参数对性能影响的研究[J]. 林铁坚,汪洋,苏万华,谢辉,李绍安,程刚,王小波. 内燃机学报. 2001(04)
博士论文
[1]共轨式发动机控制单元（ECU）的研究[D]. 李克.天津大学 2010
[2]稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发[D]. 焦运景.天津大学 2009
硕士论文
[1]宽域氧传感器控制器开发[D]. 吕鹏.湖南大学 2014
[2]天然气/柴油双燃料发动机油气切换的优化控制[D]. 肖贻鹏.重庆大学 2007
[3]燃烧室形状和喷气规律对天然气发动机燃烧的改善[D]. 黄晶慧.吉林大学 2007
本文编号：3528992
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 天然气作为车用燃料的特点
1.2.1 天然气的物化特性
1.2.2 天然气应用于车辆时的有点和缺点
1.3 天然气发动机研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 高压共轨柴油/天然气双燃料发动机的组成
2.1 高压共轨柴油机原机结构组成
2.1.1 原机主要技术参数
2.1.2 原机燃油系统组成
2.2 双燃料发动机的改装
2.2.1 双燃料发动机改装的原则
2.2.2 本文实验所采用的改装方案
2.3 天然气供给系统组成
2.3.1 LNG气瓶系统
2.3.2 天然气气耗仪
2.3.3 天然气喷轨总成
2.4 本章小结
第三章 电子控制系统组成
3.1 电控系统总体构成
3.2 双燃料ECU硬件系统
3.3 关键传感器
3.3.1 曲轴位置传感器
3.3.2 凸轮轴位置传感器
3.3.3 进气流量传感器
3.3.4 加速踏板位置传感器
3.3.5 宽域氧传感器
3.3.6 进气压力/温度传感器
3.3.7 排气温度传感器
3.4 主要执行器
3.4.1 电子节气门
3.4.2 天然气喷射电磁阀
3.5 本章小结
第四章 柴油/天然气双燃料发动机控制策略
4.1 启动及怠速工况控制策略
4.1.1 启动喷油量控制
4.1.2 怠速喷油量控制
4.2 稳态工况时的双燃料控制策略
4.2.1 每循环理论喷油量的计算
4.2.2 引燃油量和天然气量的计算
4.2.3 引燃油和天然气喷射脉宽的确定
4.2.4 引燃油和天然气喷射时刻的确定
4.3 油气切换时的控制策略
4.3.1 切换过程分析
4.3.2 切换过程控制策略
4.4 本章小结
第五章 柴油/天然气双燃料发动机试验研究
5.1 试验系统简介
5.2 喷射油量控制算法的试验验证
5.3 等热值替代控制算法的试验验证
5.4 两种运行模式下外特性对比
5.5 两种运行模式下排放性能对比
5.6 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等热值替代的天然气双燃料发动机的改装和控制策略[J]. 杨博,尉星,习成训,宁小康,曾科. 汽车安全与节能学报. 2014(04)
[2]双燃料发动机电控单元的设计与控制策略[J]. 杨博,刘亦夫,尉星,曾科. 西安交通大学学报. 2014(05)
[3]含氧燃料添加对引燃式天然气发动机细颗粒排放的影响[J]. 周磊,宁小康,郑瑜,刘亦夫,曾科. 西安交通大学学报. 2014(01)
[4]柴油/天然气双燃料发动机控制策略研究[J]. 吴光耀. 柴油机. 2011(04)
[5]车用天然气燃料在我国的应用与发展[J]. 林在犁. 内燃机. 2007(02)
[6]电子节气门技术的发展现状及趋势[J]. 陶国良,郭连. 车用发动机. 2003(04)
[7]柴油引燃天然气发动机着火特性及其影响因素的研究[J]. 林志强,苏万华,王国祥. 燃烧科学与技术. 2003(03)
[8]代用燃料汽车技术(一) 世界汽车技术发展跟踪研究(五)[J]. 孙济美,郭英男,洪伟,刘忠长,许思传,张纪鹏,孙志军. 汽车工艺与材料. 2002(11)
[9]柴油引燃式天然气发动机最佳引燃柴油量及过量空气系数浓限、稀限的研究[J]. 林志强,苏万华. 内燃机学报. 2002(06)
[10]高压共轨喷油器设计参数对性能影响的研究[J]. 林铁坚,汪洋,苏万华,谢辉,李绍安,程刚,王小波. 内燃机学报. 2001(04)
博士论文
[1]共轨式发动机控制单元（ECU）的研究[D]. 李克.天津大学 2010
[2]稀燃天然气发动机燃烧过程研究和燃烧系统开发[D]. 焦运景.天津大学 2009
硕士论文
[1]宽域氧传感器控制器开发[D]. 吕鹏.湖南大学 2014
[2]天然气/柴油双燃料发动机油气切换的优化控制[D]. 肖贻鹏.重庆大学 2007
[3]燃烧室形状和喷气规律对天然气发动机燃烧的改善[D]. 黄晶慧.吉林大学 2007
本文编号：3528992
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