LPG-柴油双燃料发动机电控喷气系统设计与燃烧特性分析

摘要

近年来，汽车工业迅速崛起。然而由于石油资源的日渐减少、大气污染越来越严重以及各国政府对城市汽车排放的严格控制，都促使人们去寻找可以代替石油的清洁能源。作为车用发动机代用燃料，液化石油气LPG(LiquefiedPetroleumGas)可有效地缓和这一矛盾，在降低发动机烟度排放、改善发动机燃烧性能上有其独特的优势。 本文在对LPG性能进行分析的基础上，开发了一套电控LPG燃料供给系统，实现了原柴油机的双燃料运行。系统以飞利浦P80C552型单片机为控制核心，采用高速电磁阀作为执行元件，配合合理的输入输出接口电路来实现LPG喷射的精确控制。控制策略采用模块化设计方案，将整个任务分成若干个较小的部分，每一个部分分担一定的功能。这种方案使得程序的各功能模块间有较强的独立性，有利于程序的标准化，便于阅读、维护和管理，并具有较好的扩展功能。 将开发的控制系统应用于洛拖LR6105Q型柴油机，对原柴油机与改装后的电控LPG/柴油双燃料发动机的排放性能进行了分析对比，证实了所设计系统的可靠性和实用性。并利用所建立的计算模型，对放热规律进行了计算和分析，阐述了负荷、转速、掺烧比、供油提前角等因素对双燃料发动机排放及燃烧性能的影响。 本文最后指出了系统开发应用与实验中存在的问题和拟采取的技术措施，并对今后电控技术发展的方向和提高发动机性能的措施进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2汽车的代用燃料

1.3燃气汽车的发展状况

1.3.1国外燃气汽车的发展状况

1.3.2我国燃气汽车的发展状况

1.4燃气汽车的供气系统控制

1.5燃烧分析的发展

1.5.1单燃料发动机燃烧分析的发展

1.5.2双燃料发动机燃烧分析的发展

1.6本课题研究内容及意义

第二章LPG的燃烧特性和供给形式

2.1 LPG的燃烧性能

2.1.1 LPG的成分

2.1.2 LPG的理化性能

2.1.3 LPG作为发动机燃料的特点

2.2 LPG在发动机上的应用型式

2.3 LPG/柴油双燃料发动机的改装方案

2.3.1 LPG的供给控制方式

2.3.2改装用发动机介绍

2.3.3 LPG燃料供给系统构成及工作原理

2.4本章小结

第三章双燃料发动机电控系统设计

3.1控制系统总体设计

3.1.1发动机控制系统的特点

3.1.2控制系统总体设计方案

3.2单片机选型

3.3 ECU硬件系统设计

3.3.1输入通道接口电路设计

3.3.2输出通道接口电路设计

3.3.3喷射时序控制电路

3.3.4喷射脉宽控制电路

3.4 ECU软件体系结构

3.4.1系统软件的主要功能和特点

3.4.2软件系统设计

3.4.3数据存储及查表计算

3.5抗干扰系统设计

3.5.1控制系统的主要干扰源

3.5.2硬件系统抗干扰设计

3.5.3软件系统抗干扰设计

3.6本章小结

第四章双燃料发动机排放性能分析

4.1实验装置及仪器

4.2排放分析

4.2.1烟度排放分析

4.2.2 HC排放分析

4.2.3 CO排放分析

4.2.4排气温度分析

4.3本章小结

第五章双燃料发动机燃烧放热规律的实验研究

5.1双燃料发动机中LPG的掺烧比

5.1.1掺烧比的定义

5.1.2掺烧比对过量空气系数的影响

5.2双燃料发动机放热规律计算模型的建立

5.2.1模型的前提和假设

5.2.2基本方程的建立

5.2.3方程中各参数的确定

5.3示功图的测量

5.3.1示功图测量装置

5.3.2压力传感器

5.4示功图分析

5.5放热率分析

5.6滞燃期分析

5.7供油提前角对气缸压力和燃烧放热率的影响

5.8本章小结

第6章结束语

6.1结论

6.2存在的问题和展望

致谢

参考文献

附录A 主要代用燃料的特性

附录B 车用代石油能源的比较及展望

攻读硕士期间发表的文章