一種大功率氣體燃料發(fā)動機電控噴射裝置的研究.pdf

1、氣體燃料發(fā)動機有著有害污染物和二氧化碳排放量相對少的優(yōu)勢，不僅在高效清潔利用能源，而且在有效利用工業(yè)可燃廢氣等方面均可以發(fā)揮重要作用，節(jié)能減排與環(huán)境保護推動著氣體燃料發(fā)動機的技術進步與廣泛應用。
　　 氣體燃料電控噴射裝置的應用，可實現(xiàn)多點順序間歇供氣方式在發(fā)動機各缸進氣道前順序間歇（一般在進氣過程中）供入氣體燃料，可以有效解決發(fā)動機進氣道及進氣管內回火、掃氣階段氣體燃料流失等問題，改善發(fā)動機性能，適用于各類氣體燃料，所需氣體燃

2、料的壓力較低，特別適用于需要大流量、低壓力的供氣場合。為了實現(xiàn)在氣體燃料發(fā)動機經濟性、動力性及排放指標等方面達到國外先進水平，同時對各類不同成份、熱值的可燃氣體具有良好適應性的目標，必須深入研究作為關鍵技術的氣體燃料電控噴射裝置。論文提出了一類應用動圈式電磁直線執(zhí)行器和菌型閥結構的氣體燃料電控噴射裝置，并通過理論分析、仿真計算以及與試驗研究相結合的方法對其結構設計、流量特性、控制技術等進行了深入系統(tǒng)地研究，為其工程化應用以及大功率氣體燃

3、料發(fā)動機性能提升打下了良好的基礎。
　　 論文的主要工作和研究成果包括以下幾個方面:
　　 (1)分析了氣體燃料電控噴射裝置的國內外研究現(xiàn)狀，提出了一類應用動圈式電磁直線執(zhí)行器和菌型閥結構的氣體燃料電控噴射裝置，對噴射裝置的結構、主要設計參數(shù)和控制器設計等進行了深入研究，最終研制出了氣體燃料電控噴射裝置樣件并進行了試驗驗證。測試結果表明，噴射裝置的過渡時間為5ms，最大氣門升程可達4mm，工作穩(wěn)定可靠，滿足大功率氣體燃料

4、發(fā)動機對噴射裝置的大流量、高響應等要求。
　　 (2)建立了氣體燃料噴射裝置的流動數(shù)值模擬計算模型，分析了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)工況下的流量特性并進行了試驗驗證。明確了電控噴射裝置的流量特性隨著氣門升程、氣門外徑、壓差以及氣門開啟時間等主要設計及控制參數(shù)變化的規(guī)律，建立了可直接用于氣體燃料噴射量調節(jié)控制的氣體燃料噴射量和氣門總開啟時間的映射關系，為氣體燃料電控噴射裝置在發(fā)動機上的應用打下了良好的基礎。
　　 (3)確定了氣體燃料噴

5、射裝置在發(fā)動機上的布置方案，并討論了應用噴射裝置后發(fā)動機性能改進的技術途徑。設計了發(fā)動機整機控制器，提出了以發(fā)動機轉速為目標的閉環(huán)控制以及模擬信號輸入端口和PWM控制信號輸出端口多路復用的技術方案。進一步針對應用電控噴射裝置的發(fā)動機性能改善的技術途徑進行了分析，并提出了發(fā)動機改進設計方案，分析了控制器綜合設計應實現(xiàn)的功能，對發(fā)動機空燃比進行閉環(huán)控制，并給出了改進的發(fā)動機控制器方案。
　　 (4)建立了氣體燃料發(fā)動機應用電控噴射裝

6、置后的非穩(wěn)態(tài)CFD計算模型，并在此基礎上研究了噴射裝置不同的控制參數(shù)和安裝參數(shù)對氣體燃料進氣和混合氣形成過程的影響。分析比較了不同的噴射裝置安裝位置下氣體燃料進氣過程的變化情況，并明確了噴射裝置靠近燃燒室后對提高氣體燃料進氣充分程度的優(yōu)勢。確定了氣體燃料電控噴射裝置噴射脈寬的調節(jié)范圍，探討了通過增加氣體燃料和進氣空氣的壓力差值來增加噴射量的方法。
　　 (5)完成了應用氣體燃料噴射裝置的大功率發(fā)動機的實機驗證性試驗。進行了包括發(fā)