用于发动机的FAI液体计量单元和摩托车用氧传感器的研究

摘要

随着全球环境污染与能源危机问题的日益严重，节能减排的要求越来越迫切。我国关于机动车排放的国四标准即将全面实施，对于摩托车与重型柴油机车提出了新的要求。摩托车必须使用电喷技术才能满足新的排放需求，由于摩托车的特殊工作特点，需要开发适合摩托车本身特点的闭环电喷技术；而对于柴油机而言，结合我国国情，选择性催化还原（SCR）技术是最实用的解决方案，但是目前的SCR系统依然存在问题：国外的系统具有较高的稳定性和可靠性，但是系统复杂、成本昂贵；而国内的产品质量良莠不齐，无法保证计量精度。　　FAI液体计量单元采用电磁式脉冲间歇燃油喷射技术，具有喷射压力高、油品适应性强、喷油量计算精确、结构简单、成本低廉的特点，在以摩托车为代表的小型汽油机的燃油喷射领域取得了一定的应用成果，同时喷射单元可以喷射导电液体，可以作为柴油机排气后处理系统中的SCR还原剂（尿素水溶液）计量供给单元，易于保证计量精度，大幅简化SCR系统，降低系统成本.　　在电喷系统的开发过程中，可靠的性能测试系统可以保证产品的质量，并为产品开发与性能改进做出指导。本课题针对FAI闭环电喷系统中的两大关键部件：燃油喷射单元和氧传感器，开发了稳定可靠的性能测试系统。对于喷射单元，基于U形管流量平衡法实现了对其的稳态流量性能测试，并验证了喷油量T3修正理论的可靠性；对于氧传感器，通过ECU控制小型通用电喷发电机组的排气状态，并以此作为测量介质实现了氧传感器的下线快速检测，通过实车使用证明了检测结果的准确性。　　本文以开发的测试系统为基础，对喷射单元应用于煤油和尿素溶液的流量特性进行了试验研究。结果表明，T3理论对于驱动电压和温度对两种介质性能的影响能够起到满意的修正作用，通过改进结构可以解决高频高脉宽时尿素溶液的异常喷射现象，证明了喷射单元应用于尿素溶液计量的可行性。　　此外，摩托车闭环电喷系统所用氧传感器因为温度等应用条件的不同可能存在可靠性风险。本文针对氧传感器的温度特性与安装位置的关系进行了整车台架试验研究，并设计了一种散热垫片，试验证明其对氧传感器的受热问题有明显的改善作用，具有一定的实际意义。

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字母注释表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 发动机电控技术国内外研究现状

1.3 摩托车电子燃油喷射技术的发展与应用

1.4 本课题的研究意义与工作内容

第二章 摩托车对FAI闭环电控燃油喷射系统的性能要求

2.1 摩托车对电控燃油喷射系统的性能要求

2.2 FAI闭环系统计量喷射单元与氧传感器的工作原理与性能特点

2.3 FAI闭环电控燃油喷射系统应用于小型发动机的优势

2.4 本章小结

第三章 FAI液体计量单元应用于不同介质喷射的性能实验研究

3.1 柴油机SCR后处理系统工作原理及对计量单元的性能要求

3.2 FAI喷射单元流量测试系统

3.3 FAI喷射单元流量特性研究

3.4本章小结

第四章 氧传感器的性能测试及应用改进研究

4.1氧传感器快速检测系统

4.2氧传感器的耐热特性及其优化研究

4.3本章小结

第五章 总结与展望

5.1工作总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢