CNG-柴油雙燃料電控柴油機(jī)電控系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全球經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,全球范圍內(nèi)汽車保有量不斷增加,能源危機(jī)和環(huán)境污染日益加劇。同時(shí)越來越嚴(yán)格的排放和油耗限值等法規(guī)逐漸實(shí)施,“節(jié)能減排”已經(jīng)成世界汽車工業(yè)面臨的兩大關(guān)鍵性問題。能源結(jié)構(gòu)的變化使得越來越多的國(guó)家依賴新能源技術(shù),加強(qiáng)對(duì)新型能源的研究和投入已經(jīng)是當(dāng)務(wù)之急。天然氣因其資源豐富、開采成本低,燃燒時(shí)CO2的比排放濃度低于柴油和汽油,并且不產(chǎn)生Sox和顆粒物,被認(rèn)為是21世紀(jì)首選推廣的清潔能源。天然氣和柴油雙燃料電控技術(shù)能夠彌補(bǔ)天然

2、氣發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力損失,實(shí)現(xiàn)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的高效、低能耗、低排放等。本文研究開發(fā)了一套天然氣單點(diǎn)噴射加混合器方式的雙燃料控制系統(tǒng),通過發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架試驗(yàn),分析了柴油和天然氣的主要參數(shù)對(duì)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響。
　　 雙燃料供給系統(tǒng)中保留原機(jī)柴油燃料供給系統(tǒng)不變,增加天然氣燃料供給系統(tǒng)。天然氣從氣瓶出來經(jīng)減壓器和過濾器后,通過一組噴嘴噴射至混合器與增壓中冷后空氣混合形成可燃混合氣,最后隨著進(jìn)氣進(jìn)入燃燒室燃燒。完成了雙燃料供給系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件的選型。
　　 雙燃料控制系統(tǒng)是基于MACS565快速原型控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)的,MACS565是一款使用方便、簡(jiǎn)單實(shí)用的快速原型控制器系統(tǒng)。主要有集成輸入和輸出信號(hào)調(diào)節(jié)的MACS565快速原型控制器、Simulink軟件、標(biāo)定軟件、可選擴(kuò)展模塊四部分。系統(tǒng)采用低成本的實(shí)時(shí)工作平臺(tái)編譯源代碼程序,可以通過開源編譯軟件實(shí)現(xiàn)多任務(wù)的功能。因此能夠大大縮短控制系統(tǒng)的開發(fā)時(shí)間和成本。完成了雙燃料控制系統(tǒng)的Simulink模型

4、的搭建,模型中每個(gè)信號(hào)的處理都加入了相應(yīng)的保護(hù)和自學(xué)習(xí)功能,使得雙燃料控制系統(tǒng)的控制更加精確和穩(wěn)定。同時(shí)完成了控制系統(tǒng)線束的設(shè)計(jì),并利用汽車模擬器的傳感器模擬信號(hào)驗(yàn)證控制系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。
　　 利用自行開發(fā)設(shè)計(jì)的雙燃料控制系統(tǒng),通過臺(tái)架試驗(yàn)分析雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。試驗(yàn)結(jié)果表明:基于高壓共軌柴油系統(tǒng)的CNG/柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在保證動(dòng)力性的條件下,同時(shí)考慮到柴油噴油器的冷卻、排氣溫度保護(hù)和排氣污染物等因素,天然氣摻燒的替代率最高可以

5、達(dá)到90%以上,并且發(fā)動(dòng)機(jī)沒有出現(xiàn)爆震現(xiàn)象。通過切換開關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)在雙燃料和純柴油兩種運(yùn)行模式之間可以輕松實(shí)現(xiàn)切換。雙燃料運(yùn)行模式時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器后的排氣溫度和純柴油相比沒有明顯升高;中低負(fù)荷雙燃料的有效熱效率要低于純柴油,大負(fù)荷時(shí)的有效熱效率和純柴油一致甚至可以略高于純柴油;在同一穩(wěn)定工況點(diǎn),隨著天然氣摻燒的替代率的增加,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的CO排放濃度先升高后降低,HC和Nox的排放濃度則升高;當(dāng)天然氣摻燒替代率達(dá)到一定值時(shí)雙燃料運(yùn)行模式