独立控制式油气两用燃料发动机匹配设计及切换技术研究

摘要

替代燃料LPG以其良好的经济性、排放性能和行驶里程综合优势，在当前倡导节能环保的整体大环境下，具有良好的市场前景。针对当前单ECU燃料控制方式存在重复性开发与应用风险，随动式燃料控制方法控制效果不能适应严格的动力性和排放性能指标要求。本文开展了独立控制式油气两用燃料发动机匹配设计及切换控制方法研究。
　　通过分析现有两用燃料发动机控制方法，设计了独立控制式汽油/LPG两用燃料发动机控制方法。提出了双ECU传感器信号分配方法，采用点火开关信号控制简化了执行器控制权切换，研究了汽油至LPG以及LPG向汽油的状态转换过程、发动机燃料状态选择方法、ECU电源控制和以及工作状态控制。在整车上进行了燃料切换试验，验证出论文所提出的独立式两用燃料控制方法的有效性。
　　对LPG供气部件进行匹配研究。针对LPG喷嘴的匹配要求，提出了容器排水称重式喷嘴动态喷气量测量方法，通过建立数学模型分析了影响喷射过程气室压力的相关影响因素。阐述了喷气体积的测量与计算方法。建立了喷嘴动态喷射体积测量装置，分析了测量系统结构及工作过程。通过喷嘴重复性测试试验验证论文提出的动态喷气体积测量方法的可行性。此外对喷嘴进行了特性试验。结果表明，论文所提出的动态喷气体积测量方法可较好地辅助喷嘴的匹配。
　　根据燃料切换需求设计了LPG状态发动机控制模块电源、微处理器、传感器信号处理和执行器驱动的相关硬件，完成了发动机功能控制软件与喷气阀、点火线圈、曲轴位置信号传感器、凸轮轴位置信号传感器和爆震传感器接口的时序控制驱动软件设计。分析影响时序控制驱动实时性的相关影响因素，提出了改善时序控制驱动实时性的方法，通过试验检验时序控制驱动的实时性。
　　通过发动机台架试验对比分析了所开发的汽油/LPG两用燃料发动机在使用不同燃料时的动力性差异，试验结果表明:发动机LPG状态下的最大转矩下降4.8％，最大功率下降6％，满足目标对动力性下降的要求。对整车进行了高寒、高原和高温标定试验，试验表明:两用燃料发动机燃料切换系统和LPG状态发动机控制系统在三高环境下的工作正常，两用燃料车在三高环境下的驾驶性性能良好，验证了所设计的系统对环境的适应性。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 课题研究的来源及目的

1．3 国内外研究现状

1．4 本文的主要研究内容和结构

第2章 独立控制式汽油／LPG两用燃料发动机控制方法研究

2．1 独立控制式汽油／LPG两用燃料发动机控制原理

2．2 独立控制式汽油／LPG两用燃料发动机控制要求

2．3 本章小结

第3章 LPG供给系统匹配及喷嘴评价

3．1 LPG供给系统结构

3．2 LPG供给系统部件匹配

3．3 LPG喷嘴匹配及评价方法研究

3．4 LPG喷嘴匹配实验

3．5 本章小结

第4章 独立控制式汽油／LPG两用燃料切换方法研究

4．1 传感器信号分配方法

4．2 执行器控制权切换方法

4．3 燃料切换控制系统结构

4．4 发动机燃料状态切换方法研究

4．5 ECU工作状态转换过程控制方法

4．6 燃料切换试验验证

4．7 本章小结

第5章 LPG状态发动机控制技术研究

5．1 LPG状态发动机控制模块硬件结构设计

5．2 时序控制驱动功能分析

5．3 曲轴位置传感器信号分析

5．4 时序控制驱动工作过程分析

5．5 时序控制驱动软件设计

5．6 基于嵌入式操作系统的时序控制驱动软件实时性研究

5．7 时序驱动实时性检测

5．8 本章小结

第6章 汽油／LPG两用燃料发动机及整车试验验证

6．1 发动机动力性试验

6．2 整车高寒标定试验

6．3 高原试验

6．4 高温试验

6．5 本章小结

第7章 结论与展望

7．1 全文总结

7．2 主要创新点

7．3 展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表和已录用的学术论文及发明专利

攻读博士学位期间主持和参加的主要科研项目