柴油/乙醇双燃料柴油机电控喷射系统的研究

摘要

为了缓解世界石油资源紧缺的危机以及使得柴油机排放满足更高要求的排放法规,世界各国内燃机研究者都开始着手进行柴油机清洁替代燃料方面的科学研究。乙醇由于其特殊的理化特性,不仅能有效改善发动机燃烧过程,节约燃料的消耗,而且燃烧过程中有害排放物(尤其是NOx和PM)少,被视为一种较为理想的柴油机清洁替代燃料。
　　本文针对目前柴油机上应用乙醇的研究现状,在一台单缸涡流室式柴油机上进行了柴油/乙醇双燃料电喷系统的研究,确定了单点进气道电控喷射乙醇的技术方案。在此方案中,为了使得系统结构改动小,柴油供给系统还是沿用原柴油机的机械供油系统不变;乙醇供给系统则采用的是另一套燃油供给系统,利用自行开发的电控单元控制电动乙醇泵将乙醇从乙醇燃料箱泵入燃料分配管,并通过连接分配管和进气管的乙醇喷嘴将乙醇按时按量地喷入进气道内,乙醇吸热蒸发与空气进行混合,并随着进气冲程时的新鲜空气一起进入缸内由柴油引燃进行燃烧。
　　为了实现发动机不同工况下对乙醇喷射的精确控制,本文开发了一套完整的乙醇喷射电子控制系统,包括对主控电路板及其相应的硬件电路和软件程序进行了开发设计。应用此控制系统在柴油机上进行了台架性能试验,研究了在不同乙醇喷射脉宽和不同乙醇喷射方式下控制系统对发动机燃油经济性、NOx、CO及HC排放的影响。试验结果表明:对于不同的乙醇喷射方式,开阀喷射相比闭阀喷射具有更好的燃油经济性能和HC排放性能。所以,在试验过程中控制系统应该采用开阀喷射方式进行乙醇喷射;同时,为了使得发动机在全工况范围内燃油经济性能和NOx排放性能均得到提高,控制系统在发动机低负荷时应采用较小的乙醇喷射脉宽,并随着发动机负荷的增大适当地加大乙醇喷射脉宽,增加乙醇喷射量。综合分析可得:加装了乙醇喷射控制系统的柴油/乙醇双燃料柴油机对比原柴油机具有更好的燃油经济性能和NOx排放性能。

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1 绪论

1.1 概述

1.2 内燃机代用燃料的研究与发展

1.3 柴油机上应用乙醇燃料的研究现状和技术手段

1.4 课题意义及研究内容

2 燃料理化特性及排放机理

2.1 乙醇燃料的理化特性

2.2 柴油机主要排放污染物及其生成机理[36,37]

2.3 本章小结

3 柴油/乙醇双燃料电控喷射系统的方案设计

3.1 双燃料电控喷射系统方案的确定

3.2 原机的系统改造

3.3 本章小结

4 柴油/乙醇双燃料电控喷射系统的软硬件设计

4.1 控制系统硬件电路设计

4.2 控制系统控制策略及软件设计

4.3 硬件设计和软件设计开发环境

4.4 本章小结

5 双燃料电喷系统的控制参数标定及台架性能试验

5.1 试验条件

5.2 喷嘴流量特性的标定

5.3 乙醇喷射量控制MAP的标定

5.4 台架性能试验结果及分析

5.5 本章小结

6 结论与展望

6.1 工作总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献