NA20S型汽油机电控系统的设计及优化匹配试验研究

摘要

随着我国经济的发展,汽车工业近几年进入了快速发展阶段,机动车的排放法规要求也更加严格,这就使得机动车节能及排放控制技术的研究变得日益重要。本文根据车用汽油机产品国内实际情况,在对车用汽油机电控喷射系统原理分析研究的基础上,针对NA20S型化油器汽油机,设计开发出了一套多点顺序电控汽油喷射(MFI)系统-CY2000汽油机电控系统,并对原化油器汽油机进行了电喷改造。该系统采用“速度-密度”方式的汽油喷射系统。该系统具有结构简单、性能可靠、性价比较高等优点。本文对汽油机的控制理论进行了较为深入的研究,并建立了汽油机进气压力及燃料喷射等汽油机控制计算模型。本文进行了CY2000汽油机电控系统控制程序及结构的设计和开发,以及空燃比控制、点火提前角控制、燃料喷射修正控制等程序的设计。并根据国内实际情况设计选定了CY2000汽油机电控系统的主要零部件。本文进行了电控汽油机进气系统的设计。针对进气歧管的设计要求,从提高充气效率的途径入手,分析了进气歧管的长度、管径、稳压箱容积三个主要结构参数对充气系数的影响,在此基础上充分考虑到装配工艺要求及原机的实际情况及与原机的相匹配性,设计了多点燃油电控喷射进气歧管。经台架性能试验对比,该进气歧管效果良好,对提高发动机性能起到良好的作用。由于车用发动机经常工作于不同的工况和环境,为了对其进行精确控制,在进行了汽油机的基础标定后,又对采用了NA20S电控汽油机的D22皮卡车进行了整车优化标定,如整车的高温、高原、高寒标定及整车排放标定试验。标定完成后进行了NA20S电控汽油机与原化油器机的发动机性能及整车性能的对比试验,结果表明,在动力性、经济性及排放方面得到了明显改善,发动机最大功率提高了7. 78％,最大扭矩提高了5. 27%,最低燃油消耗率降低了25. 25%,整车排放达到了GB18352. 2-2001(欧Ⅱ标准)中对M1类车的排放要求,整车最高车速由155km/h提高到170km/h,加速性能的改善也非常明显,整车等速油耗(50km/h)也由9. 89 l/100km降低为7. 3l/100km。试验结果证明本文开发的CY2000汽油机电控系统具有良好的技术性能,该系统所匹配的NA20S电控汽油机能够满足了目前国内车辆对汽油机的性能要求,具有很高的实用价值。随着2008年奥林匹克运动会即将在北京的举办,中国今年推出了机动车欧Ⅲ排放法规,2005年7月北京将要提前实施欧Ⅲ排放法规。本文最后对满足欧Ⅲ排放标准的冷起动阶段尾气后处理措施进行了一定的研究,并对NA20S电控汽油机工程硕士学位论文为满足欧m排放采用的后处理措施进行了设计和技术准备。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1．1 电控汽油机国内外研究现状

1．1．1 电控汽油机发展历程

1．1．2 国内外电控汽油机研究现状

1．2 电控汽油机的发展趋势

1．3 本文主要研究内容

第2章 汽油机电控系统的基本理论及计算模型

2．1 汽油机电控喷射系统的特点

2．2 汽油机电控喷射系统的基本原理

2．2．1 空燃比

2．2．2 开环控制与闭环控制

2．3 汽油机控制计算模型

2．3．1 进气量与进气压力关系

2．3．2 进气压力的计算模型

2．3．3 喷油量的数学模型

2．4 空燃比的控制策略

2．4．1 空燃比的控制策略

2．4．2 NA20S汽油机空燃比控制策略

第3章 NA20S汽油机电控系统的设计

3．1 方案设计

3．1．1 喷射方式

3．1．2 控制方式

3．2 CY2000汽油机电控系统的设计与开发

3．2．1 电控程序结构设计

3．2．2 空燃比的控制

3．2．3 喷油量的修正

3．2．4 点火提前角的控制

3．2．5 怠速的控制

3．2．6 爆震的控制

3．2．7 CY2000电控系统的主要零部件

3．2．8 电控系统的抗干扰措施

第4章 NA20S电控汽油机进气歧管的设计

4．1 进气歧管的设计要点

4．1．1 设计需满足的技术要求

4．1．2 进气管的动态效应

4．1．3 进气管的充气效率

4．2 进气系统的计算方法简介

4．2．1 容积法

4．2．2 特征线法

4．2．3 有限体积法

4．3 NA20S电控汽油机进气歧管的设计

4．3．1 进气歧长度的设计

4．3．2 进气歧管管径的设计

4．3．3 进气稳压箱的设计

4．3．4 喷油流道的设计

第5章 NA20S电控汽油机参数的优化标定

5．1 脉谱的试验制取

5．2 基础标定

5．2．1 稳定工况的标定

5．2．2 起动工况的标定

5．2．3 过渡工况的标定

5．3 NA20S电控汽油机的标定方法

5．3．1 标定试验技术条件

5．3．2 标定方法

5．4 整车优化标定

5．4．1 高温标定

5．4．2 高原标定

5．4．3 高寒标定

5．4．4 整车排放标定

5．5 NA20S电控汽油机的标定结果

第6章 NA20S电控汽油机试验结果对比分析

6．1 发动机性能对比

6．2 整车排放对比

6．2．1 排气污染物排放对比

6．2．2 双怠速排放对比

6．3 整车性能对比

第7章 满足欧Ⅲ排放标准的冷起动排放控制技术

7．1 冷起动阶段HC排放高的原因

7．2 降低冷起动阶段HC排放的后处理措施

7．3 NA20S电控汽油机为满足欧Ⅲ排放所采用的后处理措施

结论

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)

附录B (化油器型NA20S汽油机的性能参数)

附录C (NA20S汽油机电控设计与改造的技术目标)