汽车发动机冷起动排放控制及应用研究

摘要

进入新世纪，随着电子控制技术的快速发展，汽车工业也发生了巨大的变革，汽车电子控制技术已经成为当代汽车控制系统中的关键技术，从发动机的CAD设计及仿真到样机定型，从样机试制到试验室中电控系统的匹配，从电控单元ECU的运用到控制系统的标定，都已经成为汽车发动机开发过程中的重要环节。
　　本课题是在发动机台架标定试验的基础上完成的，主要是针对发动机冷起动过程的研究。通过调整发动机点火提前角、喷油量和喷油时刻的控制参量开展了发动机台架外特性标定试验。试验过程中兼顾考虑到动机对排放性、动力性和燃油经济性能的最佳性能匹配，合理地对控制参量进行调整和标定，实现冷起动以及各个工况下发动机性能的最佳，并最大化地降低污染物的排放。
　　对于汽车尾气的排放一方面是在国家层面上，从国Ⅳ排放限值到不久将要执行的国Ⅴ排放限值，国家环境保护部、国家质量技术监督局逐步加强了对汽车尾气排放中所含污染物的限值，另一方面，发动机生产企业也从自身加强了技术的改进和革新，运用先进的研发工具开发性能更好的发动机，汽车生产企业也投入了大量的资金和技术人员进行汽车低排放技术的试验研究和产品开发工作。尽管如此，与北美、西欧、日本等汽车工业发达的国家和地区相比，我国的排放法规中对污染物排放的限值限制还处于较低水平，这也是中国汽车业迫不及待应解决的一项首要问题。
　　本文主要包括如下内容:
　　1、对发动机冷机起动过程进行了基本介绍，发动机冷机起动时的燃油品质、燃油喷射特性，以及燃油供给系统的喷射、输送和入缸各个过程都进了系统地分析，混合气的分布特点和作用，进气道气流特性都一一地阐述，以及对缸内燃料的燃烧过程和燃烧产物的测量工具的介绍。
　　2、通过冷起动过程中的HC的生成的机理，从多角度，多层面来分析HC的沉积机理、传送机理和氧化机理，从HC产生的源头和本质上来控制它的排放量，减小冷起动过程中HC排量在总排放中的比重。
　　3、进行冷机起动控制策略的研究，运用标定软件和工具系统化地进行发动机台架标定试验，通过监测发动机运行参量对控制参量进行调整和标定，实现发动机对动力性、燃油经济性和排放性的最佳匹配。降低发动机冷机起动过程中污染物的排放。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 发动机冷起动的概念

1．2．1 发动机冷起动定义

1．2．2 发动机冷起动过程

1．3 发动机冷起动一般特性

1．3．1 燃油的品质

1．3．2 燃油喷射特性

1．3．3 进气道气流特性

1．4 研究目的及意义

1．5 本文的主要研究工作

1．6 本章小结

第2章 发动机冷起动特性

2．1 燃油喷射特性及燃油进入缸内

2．1．1 燃油喷射

2．1．2 燃油润湿进气道及缸壁

2．1．3 燃油输送到气缸

2．2 混合气分布及在进气道内的作用

2．2．1 混合气分布测量

2．2．2 混合气在进气道内的作用

2．3 燃烧过程及燃烧产物

2．4 本章小结

第3章 冷起动过程中HC排放

3．1 冷起动性能

3．1．1 冷起动瞬态工况

3．1．2 所需燃油计量

3．1．3 燃油计量

3．2 冷起动HC沉积机理分析

3．2．1 缝隙沉积

3．2．3 液态燃油

3．2．3 淬熄

3．2．4 部分燃烧

3．2．5 机油和沉积物的吸附

3．2．6 加浓空燃比

3．3 HC传送机理

3．3．1 热机状态下的碳氢传送机理

3．3．2 冷机状态下的碳氢传送机理

3．4 HC氧化

3．4．1 HC氧化机理

3．4．2 HC消耗率

3．4．3 火焰后HC消耗

3．5 本章小结

第4章 冷起动控制策略

4．1 汽油机控制系统

4．1．1 传感器

4．1．2 电子控制单元

4．1．3 执行器

4．2 冷起动控制参量

4．2．1 进气信息采集

4．2．2 喷油量控制

4．2．3 喷油时刻控制

4．2．4 喷油器响应延迟和信号传输延迟

4．2．5 点火控制

4．3 本章小结

第5章 冷起动标定过程

5．1 冷起动标定系统功能规划

5．2 标定系统

5．2．1 标定系统的硬件

5．2．2 标定系统工具

5．3 冷起动标定试验

5．3．1 试验发动机参数

5．3．2 基本台架标定试验前准备

5．3．3 冷起动台架标定试验

5．4 本章小结

第6章 全文总结及展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢