脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機控制策略及試驗研究

【摘要】：缸內(nèi)直噴稀薄燃燒是當今內(nèi)燃機有效節(jié)能技術方向之一。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)點火模式下,實現(xiàn)天然氣分層快速稀燃。采用具有高速響應特性的噴氣閥,實現(xiàn)火花點燃式發(fā)動機特定工況條件下天然氣的預噴和主噴的控制策略,達到使燃料分層的效果,結合新型燃燒室中氣流的合理組織,實現(xiàn)發(fā)動機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產(chǎn)權的火花點燃式天然氣缸內(nèi)直噴系統(tǒng)及開發(fā)系統(tǒng),其中包括天然氣缸內(nèi)直噴單缸實驗發(fā)動機新型燃燒室;可變點火能量的高能點火系統(tǒng);控制單元ECU以及發(fā)動機測試、燃燒參數(shù)采集系統(tǒng)等。 同時進行了脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機軟件開發(fā)及控制策略的研究。本控制軟件是基于AUTOSAR軟件結構,將其分為四個層次:用戶應用層、數(shù)據(jù)交換區(qū)、ECU層和MCU層。ECU層提供了直噴發(fā)動機控制所需的各種模擬信號采集、數(shù)字信號采集、曲軸凸輪軸信號分析、噴氣閥控制、點火控制等功能,并提供各功能模塊的接口函數(shù)。MCU層提供了對XC164CM單片機管腳、ASC、SSC、CAN、RAM、CC2及其他外部設備的操作。數(shù)據(jù)交換區(qū)為用戶應用層程序和ECU基礎軟件間的數(shù)據(jù)提供通訊服務。用戶應用層裝載各類數(shù)據(jù)MAP及相應算法,它主要包括輸入信號故障判斷、運行故障判斷、運行工況判斷、各工況控制、補償控制等。 最后本文開展了脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機的試驗研究,試驗結果表明:隨著過量空氣系數(shù)的增大,低壓缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動機燃燒性能變差,燃燒循環(huán)變動增大;對于低壓缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動機一定工況條件下,存在一個“噴射窗口”,此時缸內(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)變動率最小;提高點火能量有助于改善CNG發(fā)動機的燃燒過程,促進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)動機缸內(nèi)的燃燒過程,燃氣消耗率降低,動力性得以部分恢復;脈沖多次噴射有利于低壓缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動機的分層燃燒。通過脈沖多次噴射,可以提高稀薄燃燒條件下的燃燒效率和燃燒穩(wěn)定性。 【關鍵詞】：天然氣 發(fā)動機 缸內(nèi)直噴 控制策略
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：TK437
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 引言8-9
• 1.2 天然氣燃料的特點9-11
• 1.3 缸內(nèi)直噴發(fā)動機的特點及優(yōu)勢11
• 1.4 CNG 缸內(nèi)直噴發(fā)動機的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.5 本文的選題意義和研究內(nèi)容13-14
• 第二章 火花點燃式天然氣缸內(nèi)直噴系統(tǒng)及開發(fā)系統(tǒng)的研制14-27
• 2.1 自主研發(fā)的CNG 直噴噴氣閥15-16
• 2.2 缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機燃燒室的改造16
• 2.3 可變能量的高能點火系統(tǒng)的設計16-17
• 2.4 缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機控制系統(tǒng)的研制17-22
• 2.5 控制軟件及控制策略22
• 2.6 上位機標定系統(tǒng)的開發(fā)22-23
• 2.7 電噴發(fā)動機多通道瞬態(tài)燃燒分析系統(tǒng)23-26
• 2.7.1 基本參數(shù)設定模塊24
• 2.7.2 缸壓采集模塊24-25
• 2.7.3 示功圖分析模塊25
• 2.7.4 燃燒分析模塊25-26
• 2.8 本章小結26-27
• 第三章 脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機控制策略及軟件開發(fā)27-45
• 3.1 控制策略概述27-28
• 3.2 ECU 軟件構架及流程圖28-31
• 3.2.1 AUTOSAR 軟件構架28-29
• 3.2.2 ECU 軟件分層定義29
• 3.2.3 軟件流程圖29-31
• 3.3 功能模塊31-43
• 3.3.1 A/D 采樣模塊31-33
• 3.3.2 發(fā)動機轉速的測量33-36
• 3.3.3 點火控制模塊36-37
• 3.3.4 脈沖多次噴氣控制模塊37-39
• 3.3.5 CAN 通訊模塊39-40
• 3.3.6 故障診斷模塊40-42
• 3.3.7 其他模塊42-43
• 3.4 本章小結43-45
• 第四章 脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機的試驗研究45-61
• 4.1 缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機單次噴射條件下燃燒規(guī)律的研究45-52
• 4.1.1 過量空氣系數(shù)對燃燒性能的影響45-47
• 4.1.2 噴氣時刻對燃燒性能的影響47-49
• 4.1.3 點火提前角對燃燒性能的影響49-50
• 4.1.4 點火能量對燃燒性能的影響50-52
• 4.2 缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機脈沖多次噴射條件下燃燒規(guī)律的研究52-57
• 4.2.1 過量空氣系數(shù)對缸內(nèi)脈沖多次噴射燃燒性能的影響52-53
• 4.2.2 點火提前角對缸內(nèi)脈沖多次噴射燃燒性能的影響53-54
• 4.2.3 點火能量對缸內(nèi)脈沖多次噴射燃燒性能的影響54-55
• 4.2.4 點火能量對缸內(nèi)脈沖多次噴射排放及稀燃極限的影響55-56
• 4.2.5 噴氣策略對缸內(nèi)脈沖多次噴射燃燒性能的影響56-57
• 4.3 脈沖多次噴射與單次噴射對燃燒性能的影響規(guī)律的比較研究57-59
• 4.4 本章小結59-61
• 第五章 全文總結與工作展望61-63
• 5.1 全文總結61-62
• 5.2 工作展望62-63
• 參考文獻63-66
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明66-68
• 致謝68

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內(nèi)容

直噴式CNG發(fā)動機燃燒過程的控制技術    林學東,袁兆成,王霆,小野信輔

發(fā)展天然氣汽車是解決能源緊缺和環(huán)境污染的根本途徑    黃引賢

天然氣壓縮著火燃燒過程的研究    鄧玉龍;張惠明;張德福;王昊宇;

點火能量對電控單燃料CNG發(fā)動機性能的影響    郭林福;張欣;李國岫;

缸內(nèi)直噴汽油機技術發(fā)展趨勢分析    楊世春;李君;李德剛;

基于氣缸壓力的天然氣摻氫發(fā)動機最佳點火提前角的研究    張繼春;李興虎;楊建國;

點火正時對電控稀燃天然氣發(fā)動機性能的影響    葛思非;王忠恕;劉忠長;竇慧莉;

中國天然氣汽車發(fā)展方向探討    周曦,楊玉國

汽油機缸內(nèi)直噴稀薄燃燒技術(GDI)    周華;張曉輝;韓玉環(huán);

德爾福摩托車EMS技術簡介    曹鵬,東良

低散熱壓縮著火天然氣發(fā)動機燃燒過程的試驗研究    張德福

雙缸摩托車發(fā)動機電控管理系統(tǒng)的開發(fā)研究    郝明德

低壓缸內(nèi)直噴CNG發(fā)動機燃燒特性的試驗研究    趙文鋒

車用發(fā)動機燃用天然氣與氫燃料的對比研究    姚寶峰,李國岫

汽油機工作過程數(shù)值模擬的研究進展    王桂芝,趙長祿

多頻率檢測機制在車載診斷系統(tǒng)中的應用    王玉君;張云龍;張欣;徐斌;

汽油/LPG兩用燃料發(fā)動機油氣最佳切換點試驗研究    高呂和;

車用電控發(fā)動機點火能量測試系統(tǒng)的開發(fā)    張紅光;王道靜;劉凱;白小磊;梁虹;

氣體燃料發(fā)動機新技術    宋傳平

汽油機缸內(nèi)直噴技術的研究現(xiàn)狀及技術難點    馬喬林;

6135Z型CNG發(fā)動機性能預測    邵曉杰;周斌;萇轉;于超;

摩托車電控燃油噴射系統(tǒng)的試驗研究    皮連根;

LPG單燃料發(fā)動機稀薄燃燒控制策略研究    肖兵;胡靜;羅飛;

基于轉矩預估的LPG發(fā)動機稀薄燃燒控制研究    胡靜;肖兵;

不同類型的天然氣發(fā)動機燃燒和排放特點    萇轉;周斌;邵曉杰;于超;

天然氣汽車應用技術的研究    谷鵬;劉艷蘋;

噴油脈寬和燃油修正指數(shù)在油控故障診斷中的運用    高惠民;

試談CNG加氣站標準站與母子站比較    劉璐;楊炯;

汽油機燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技術研究    姚棟偉

摩托車汽油機進氣道附壁油膜研究    馬宗正

稀燃天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動特性及動力學特征研究    姚寶峰

開放式發(fā)動機管理系統(tǒng)體系結構及其虛擬原型技術研究    黃鐵雄

汽油機三效催化轉換器動態(tài)特性及其控制策略研究    何玲

電控LPG發(fā)動機及其缸內(nèi)直接噴射技術的研究    邵千鈞　

基于模型的LPG單一燃料發(fā)動機電控系統(tǒng)的研究    楊世春

空氣動力發(fā)動機的探索性研究    劉昊

城市天然氣汽車加氣站布局規(guī)劃與評價方法及其實施技術研究    黃海波

基于波形分析法的電噴汽油機故障診斷研究    屋德畢李格

低熱值氣體燃料發(fā)動機的試驗研究    單沖

汽油機空氣輔助缸內(nèi)直接噴射系統(tǒng)的研究    顧赟

改善汽油機起動暖機過程的試驗與仿真研究    黃瑞

高壓共軌柴油機管理系統(tǒng)傳動協(xié)調的策略研究    劉俊明

高壓共軌柴油機故障診斷系統(tǒng)（DSM）研究    路瓊瓊

含水乙醇汽油對電噴汽油機性能及燃燒特性的影響    戴頌

分層稀燃LPG缸內(nèi)直噴發(fā)動機混合氣形成過程的理論研究    孫德志

基于觀測器的輸出反饋電子節(jié)氣門控制器設計    李超

缸內(nèi)直噴汽油機熱機起動首循環(huán)著火特性的研究    段偉

直噴汽油機噴油器噴霧定容測試系統(tǒng)的研究    崔海港

天然氣汽車的發(fā)展與未來展望    趙惠敏,劉潔 ,胡麗慧,張存信

直噴式CNG發(fā)動機燃燒過程的控制技術    林學東,袁兆成,王霆,小野信輔

發(fā)展天然氣汽車是解決能源緊缺和環(huán)境污染的根本途徑    黃引賢

天然氣汽車de現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢    陳基杰,孫芃

天然氣發(fā)動機燃燒特征與功率恢復    卓斌

低散熱發(fā)動機的研究現(xiàn)狀及展望    段樹林,呂林,吳錦翔,高孝洪

柴油—天然氣發(fā)動機電控氣體燃料噴射技術的研究    李國岫

天然氣發(fā)動機工作方式選擇分析    呂劍飛,許忠厚,馬凡華

車用天然氣發(fā)動機技術與性能研究    宋鈞,張武高,黃震

點火能量對電控單燃料CNG發(fā)動機性能的影響    郭林福;張欣;李國岫;

基于CAN總線的純電動轎車動力總成控制器的開發(fā)研究    周能輝

發(fā)動機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究    段興華

車用天然氣發(fā)動機技術與性能研究    宋鈞,張武高,黃震

美國能源部撥款用于天然氣發(fā)動機研究開發(fā)    程永陸

天然氣發(fā)動機多點順序噴射技術的開發(fā)研究    劉興華,陳永義,李鐵栓

壓燃式天然氣發(fā)動機的技術現(xiàn)狀及展望    鄭清平,張惠明,張德福

1190NT天然氣發(fā)動機的結構特點和性能試驗    趙紀君

2105型天然氣發(fā)動機用汽化-混合器的模擬試驗    胡九章

戴姆勒-克萊斯勒M906LAG天然氣發(fā)動機介紹    阿煒

天然氣發(fā)動機進排氣門的研制    馮仁貴，李清觀，姚正剛

對裝有EGR的天然氣發(fā)動機的試驗研究    馬艷明,許忠厚,馬凡華,呂劍飛

TMS320LF2407在天然氣發(fā)動機控制中的應用    方漢學 ,胡桂苓 ,趙芳

電控技術在天然氣發(fā)動機上的應用    滕勤;左承基;

鉆井平臺用天然氣發(fā)動機的設計開發(fā)    孫成香;李全武;鄭圣彬;孫樂美;李治朋;

天然氣發(fā)動機技術研究與應用    程鵬;

NQ140N單-CNG發(fā)動機的開發(fā)與試驗    李克新;

不同類型的天然氣發(fā)動機燃燒和排放特點    萇轉;周斌;邵曉杰;于超;

天然氣發(fā)動機復合空調系統(tǒng)    秦朝葵;劉雄;全惠君;譚建新;

NQ140N天然氣發(fā)動機的開發(fā)    陳萬應;張浩;鄧杰;楊志勇;李克新;程輝;

應用模糊物元理論建立天然氣發(fā)動機性能狀態(tài)評價模型    柳楠;崔厚璽;叢蕾;

恢復天然氣(CNG)發(fā)動機動力性能的分析研究    趙作志;

恢復天然氣(CNG)發(fā)動機動力性能的分析研究    趙作志;

重汽集團研發(fā)天然氣發(fā)動機    本報記者 鄭義

天然氣發(fā)動機首次進入863計劃    記者 王建梁

天然氣發(fā)動機成新競爭點    關尚宇

大功率天然氣發(fā)動機成功點火    過國忠 許武英

鉆井用天然氣發(fā)動機獲突破    任繼凱　傅偉

濟柴研制鉆井用天然氣發(fā)動機填補國內(nèi)空白    記者 任繼凱　通訊員 傅偉

現(xiàn)代重工研發(fā)成功天然氣發(fā)動機    廣言

錫柴天然氣發(fā)動機再展“低碳”魅力    通訊員 陳燕　記者 嚴峻

我國功率最大天然氣發(fā)動機在錫柴成功點火    記者 過國忠　通訊員 許武英

大功率天然氣發(fā)動機達國際水平    柯吉

稀燃天然氣發(fā)動機燃燒過程研究和燃燒系統(tǒng)開發(fā)    焦運景

滿足國Ⅳ排放標準壓縮天然氣發(fā)動機燃燒過程的研究    司鵬鹍

稀燃天然氣發(fā)動機燃燒循環(huán)變動特性及動力學特征研究    姚寶峰

壓燃式天然氣發(fā)動機燃燒過程模擬計算和試驗研究    鄭清平

低散熱壓縮著火天然氣發(fā)動機燃燒過程的試驗研究    張德福

電控噴射稀燃天然氣發(fā)動機的關鍵技術研究    竇慧莉

4SH-N天然氣發(fā)動機工作過程優(yōu)化及排放控制    楊立平

均質壓燃/缸內(nèi)直噴雙燃燒模式柴油機數(shù)值模擬與實驗研究    張鵬

天然氣發(fā)動機氣缸蓋熱負荷及冷卻水腔內(nèi)沸騰傳熱研究    李智

FAI二沖程缸內(nèi)直噴汽油機的研究    蔡曉林

脈沖多次缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機控制策略及試驗研究    劉娜

柴油微引缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動機燃燒過程仿真研究    陳長軍

微引燃柴油噴射對缸內(nèi)直噴天然氣燃燒過程的影響研究    張蕾

滿足國Ⅴ排放的天然氣發(fā)動機開發(fā)    張坤鵬

大馬力天然氣發(fā)動機工作過程數(shù)值模擬及分析    李春節(jié)

天然氣發(fā)動機稀薄燃燒試驗研究與數(shù)值模擬    吳家平

天然氣發(fā)動機進排氣系統(tǒng)及配氣相位優(yōu)化研究    潘芝桂

大缸徑天然氣發(fā)動機性能模擬    支琪

公交車用天然氣發(fā)動機國產(chǎn)化的層次分析法研究與規(guī)模化應用    竇寶華

天然氣發(fā)動機電控噴射系統(tǒng)的研究    范龍飛