本文關鍵詞：基于超低壓噴油的電控通用小型汽油機研究

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【摘要】：我國通用小型汽油機產量已占世界年產量的40%以上,年產量和出口量十分巨大。中國企業(yè)在出口美國等高端市場產品中,已認識到采用化油器供油的不足,然而直接移植車用汽油機的電控系統(tǒng)價格偏高、難以推廣,因此開展適合通用小型汽油機的電控系統(tǒng)研究迫在眉睫,具有工程應用價值。本文提出超低壓燃油噴射的概念并開展研究,以168F通用小型汽油機為樣機,設計了機械驅動的膜片泵供油、噴油壓力低于70kPa的低成本電控噴油的技術方案。以滿足美國EPA第Ⅲ階段排放法規(guī)為目標,用試驗和模擬相結合的方法開展了汽油機用35kP和70kPa噴油壓力開環(huán)電控系統(tǒng)的研究。首先使用Ricardo Wave軟件模擬了不同混合氣濃度和點火提前角對汽油機工作過程的影響,以低排放為目標、兼顧動力性、經濟性和使用性能,獲得高性能汽油機各工況下的理想過量空氣系數和點火提前角,作為設計電控MAP的基礎;再以Matlab/Simulink為工具,建立了汽油機噴油脈寬模型,計算制取了35kPa和70kPa噴油壓力下初始噴油的MAP圖,形成了汽油機試驗所需的標定基本數據。搭建了超低壓電控噴油和點火的電控系統(tǒng),將所得初始噴油MAP和點火提前角MAP寫入ECU并進行了168F汽油機臺架試驗。通過性能、排放試驗和示功圖測量分析進一步優(yōu)化噴油脈寬來優(yōu)化各工況的性能和排放,噴油壓力為35kPa、70kPa時,保持標定功率不變,CO比排放分別為259.9、258.5 g(kW·h)-1;HC+NOX比排放分別為7.41、7.35 g(kW·h)-1,低于美國EPA法規(guī)的限值。相比于用化油器供油的汽油機原機,電控汽油機全負荷速度特性各工況燃油消耗普遍降低,最高降幅為3.4%。汽油機起動性能、低怠速和負荷變化時的運行穩(wěn)定性優(yōu)于原機。研究表明用所研發(fā)的超低壓電控系統(tǒng),通用小型汽油機能滿足美國EPA第Ⅲ階段排放法規(guī)的要求,且綜合性能優(yōu)良。研究得出:用不同噴油壓力的電控系統(tǒng),隨著噴射壓力降低,汽油機混合氣燃燒始點有所推遲,燃燒持續(xù)期略有增加,缸內最高燃燒溫度有所降低;CO幾乎無明顯差異,HC排放呈上升趨勢,NOX排放呈下降趨勢。與采用0.3MPa噴油壓力車用電動泵供油的電控168F汽油機相比,35kPa噴油壓力各負荷工況HC排放物濃度上升7.0~10.3%,而NOX排放物濃度降低了4.9~7.2%不等,整機HC+NOX比排放增大了5.7%,增加量值為0.42 g(kW·h)-1。通過混合氣濃度和點火正時優(yōu)化,超低壓噴油的電控系統(tǒng)能滿足小型單缸汽油機低排放高性能的要求。
【關鍵詞】：通用小型汽油機 電控 超低壓 過量空氣系數 點火提前角 排放
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK411
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 通用小型汽油機排放法規(guī)12-14
• 1.2.1 美國EPA排放法規(guī)13-14
• 1.2.2 歐盟和中國排放標準14
• 1.3 內燃機數值模擬研究發(fā)展過程概述14-16
• 1.4 通用小型汽油機電控燃油系統(tǒng)國內外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀16
• 1.4.2 國內研究現(xiàn)狀16-17
• 1.5 課題研究意義及內容17-19
• 1.5.1 課題研究意義17
• 1.5.2 課題研究內容17-19
• 第二章 超低壓燃油噴射系統(tǒng)及樣機介紹19-31
• 2.1 超低壓燃油噴射系統(tǒng)可行性分析19-21
• 2.1.1 車用發(fā)動機電控燃油系統(tǒng)19
• 2.1.2 化油器19-20
• 2.1.3 超低壓燃油噴射系統(tǒng)20-21
• 2.2 噴油方式的選擇21
• 2.3 燃油噴射控制策略21-22
• 2.4 超低壓噴射系統(tǒng)方案設計22-28
• 2.4.1 機械系統(tǒng)設計22-23
• 2.4.2 ECU23-25
• 2.4.3 傳感器信號25-28
• 2.5 樣機基本參數及性能28-30
• 2.5.1 168F汽油機基本參數28
• 2.5.2 168F汽油機基本性能28-30
• 2.6 本章小結30-31
• 第三章 168F汽油機模型建立與結果分析31-42
• 3.1 汽油機模擬計算軟件31-32
• 3.2 168F汽油機模型建立32-33
• 3.3 理想油氣混合比模擬計算研究33-37
• 3.3.1 混合氣濃度對標定工況的性能影響33-35
• 3.3.2 混合氣濃度對中小負荷工況的性能影響35-36
• 3.3.3 混合氣濃度對怠速工況的性能影響36
• 3.3.4 理想油氣混合氣濃度控制36-37
• 3.4 最佳點火提前角模擬計算研究37-41
• 3.4.1 點火提前角對動力性能影響37-38
• 3.4.2 點火提前角對經濟性能影響38-39
• 3.4.3 點火提前角對排放性能影響39-40
• 3.4.4 怠速工況的點火提前角40
• 3.4.5 理想點火提前角特性40-41
• 3.5 本章小結41-42
• 第四章 超低壓噴油汽油機初始噴油MAP計算42-48
• 4.1 汽油機噴油脈寬模型建立42-47
• 4.1.1 進氣子模型42-45
• 4.1.2 燃油系統(tǒng)子模型45-46
• 4.1.3 噴油脈寬子模型46-47
• 4.2 初始噴油MAP47
• 4.3 本章小結47-48
• 第五章 用超低壓噴油的電控汽油機試驗研究48-59
• 5.1 實驗設備48-49
• 5.2 標定軟件49-50
• 5.3 示功圖處理50-51
• 5.3.1 上止點確定50-51
• 5.3.2 曲軸轉角確定51
• 5.4 發(fā)動機試驗臺架51-52
• 5.5 不同噴射壓力下汽油機性能對比52-58
• 5.5.1 過量空氣系數52-53
• 5.5.2 燃燒特性53-54
• 5.5.3 排放特性54-55
• 5.5.4 怠速控制55-56
• 5.5.5 整機性能對比56-58
• 5.6 本章小結58-59
• 第六章 全文工作總結與展望59-61
• 6.1 全文總結59-60
• 6.2 展望60-61
• 參考文獻61-64
• 致謝64-65
• 攻讀碩士期間發(fā)表論文專利65

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本文編號：1053637