天然氣發(fā)動機電控系統(tǒng)匹配及標定方法研究

【摘要】：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,面對日益嚴峻的石油緊張和環(huán)境污染問題,開發(fā)環(huán)保型的節(jié)能和新能源汽車是實現(xiàn)汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。天然氣以其良好的燃料特性和豐富的儲量成為世界公認的汽車優(yōu)質(zhì)節(jié)能車用能源之一。本文結(jié)合中國重汽和西華大學等承擔的國家863計劃“節(jié)能與新能源汽車”中的“天然氣專用發(fā)動機開發(fā)”課題中的子課題,以WT615.95系列天然氣發(fā)動機為基礎機型進行研究,西華大學課題組承擔燃氣控制系統(tǒng)集成選型匹配、關(guān)鍵零部件優(yōu)化設計和發(fā)動機電控標定。 本文研究了國內(nèi)外天然氣發(fā)動機發(fā)展的技術(shù)路線和技術(shù)特點。在分析國內(nèi)外的天然氣發(fā)動機技術(shù)的基礎上,課題組提出了滿足國IV排放的電控天然氣發(fā)動機開發(fā)方案：以WT615.95天然氣發(fā)動機為基礎機型,采用稀薄燃燒、增壓中冷、低渦流燃燒系統(tǒng)、單缸獨立高能點火、電控調(diào)壓燃料閉環(huán)控制和氧化型催化器等技術(shù)路線,改進天然氣發(fā)動機的動力性能并發(fā)揮其排放和經(jīng)濟性優(yōu)勢。 在課題中,對燃氣電控系統(tǒng)關(guān)鍵零部件進行性能匹配和優(yōu)化,對燃料控制的方案(比例式混合器+電控調(diào)壓)進行了研究,對混合器設計不同的閥芯型線以適應不同氣體成分(40%、60%、95%的甲烷)燃料,用FLUENT軟件進行了計算分析,并結(jié)合臺架試驗修正邊界條件和對計算進行驗證,得到效果很好的閥芯型線。 通過研究不同點火能量(25mJ、35mJ、45mJ、65mJ)對發(fā)動機動力性、外特性經(jīng)濟性、排放性能和失火界限(在額定轉(zhuǎn)速2200rpm、中高轉(zhuǎn)速1800rpm、最大扭矩1300rpm和低速900rpm)的影響,得出在進行試驗的點火能量范圍內(nèi),不同點火能量對動力性、外特性經(jīng)濟性和排放沒有明顯的差別,但高的點火能量可以拓寬著火界限,同時也影響到火花塞的使用壽命,綜合考慮各個因素,選擇最佳的點火能量45mJ。 最后通過參與滿足國Ⅳ排放的發(fā)動機標定,對標定方法進行了探索,使發(fā)動機在各個工況下更好地工作,比如對點火提前角和濃度進行正交試驗的標定方法、增壓壓力標定等。 本文研究了天然氣發(fā)動機電控系統(tǒng)匹配的基本方法、混合器與點火能量的優(yōu)化匹配和發(fā)動機臺架標定方法,可為今后其他氣體燃料發(fā)動機的研發(fā)提供一定的參考。 【關(guān)鍵詞】：天然氣發(fā)動機 電控 進氣控制 點火能量 標定
【學位授予單位】：西華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TK433
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-11
• 1 緒論11-19
• 1.1 天然氣燃料簡介11-12
• 1.2 天然氣發(fā)動機技術(shù)發(fā)展概述12-16
• 1.2.1 天然氣汽車的發(fā)展歷程12
• 1.2.2 天然氣發(fā)動機的分類及發(fā)展現(xiàn)狀12-16
• 1.3 天然氣發(fā)動機排放研究16-18
• 1.3.1 天然氣發(fā)動機的排放16
• 1.3.2 我國排放法規(guī)的現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 天然氣發(fā)動機排放控制技術(shù)研究17-18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-19
• 2 電控系統(tǒng)方案設計及系統(tǒng)集成研究19-31
• 2.1 發(fā)動機的開發(fā)目標及電控系統(tǒng)匹配原則19-20
• 2.1.1 發(fā)動機開發(fā)目標19
• 2.1.2 發(fā)動機技術(shù)措施19-20
• 2.1.3 發(fā)動機電控系統(tǒng)匹配要求20
• 2.2 電控系統(tǒng)技術(shù)方案研究20-23
• 2.2.1 電控調(diào)壓系統(tǒng)技術(shù)分析20-22
• 2.2.2 電控調(diào)壓系統(tǒng)控制原理22-23
• 2.3 電控系統(tǒng)零部件選型集成23-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 混合器閥芯型線的優(yōu)化計算31-43
• 3.1 閥芯優(yōu)化總體方案設計31-32
• 3.2 閥芯型線計算32-35
• 3.2.1 不同地區(qū)的天然氣成分比較32-33
• 3.2.2 燃氣/空氣比例式混合器閥芯設計33-35
• 3.3 FLUENT仿真計算35-39
• 3.3.1 Fluent軟件簡介35
• 3.3.2 混合器模型的建立35-37
• 3.3.3 設置邊界條件37
• 3.3.4 結(jié)果分析37-39
• 3.4 電控調(diào)壓器(EPR)及工作原理39-41
• 3.4.1 電控調(diào)壓器39
• 3.4.2 電控調(diào)壓器工作原理39-40
• 3.4.3 電控調(diào)壓器開度標定40-41
• 3.5 發(fā)動機試驗41-42
• 3.5.1 額定功率試驗41
• 3.5.2. 轉(zhuǎn)速1500rpm負荷特性試驗41-42
• 3.6 本章小結(jié)42-43
• 4 點火能量優(yōu)化試驗43-49
• 4.1 單缸獨立高能點火43
• 4.2 不同點火能量對發(fā)動機性能的影響43-45
• 4.3 不同點火能量對失火界限的影響45-47
• 4.3.1 測試方案45
• 4.3.2 測試結(jié)果45-47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 5 國Ⅳ發(fā)動機標定方法研究49-70
• 5.1 發(fā)動機標定的主要內(nèi)容及步驟49-53
• 5.1.1 發(fā)動機標定的主要內(nèi)容49
• 5.1.2 發(fā)動機標定的主要步驟49-53
• 5.2 點火提前角及空燃比標定53-61
• 5.2.1 基本點火提前角及空燃比標定53-56
• 5.2.2 基本點火提前角及空燃比評價原則56
• 5.2.3 最終點火提前角的確定56-59
• 5.2.4 最終的濃度確定59-61
• 5.3 發(fā)動機進氣充量的標定61-64
• 5.3.1 基本充量系數(shù)標定方法61-63
• 5.3.2 影響充氣效率的因素63-64
• 5.4 增壓壓力的標定64-67
• 5.4.1 增壓閉環(huán)控制64-65
• 5.4.2 增壓壓力標定65-67
• 5.5 性能標定67-68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 6 結(jié)論70-71
• 6.1 總結(jié)70
• 6.2 工作展望70-71
• 參考文獻71-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況73-74
• 致謝74

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