柴油_天然气发动机电控气体燃料喷射技术的研究_李国岫

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1、柴油_天然气发动机电控气体燃料喷射技术的研究_李国岫第2期(总第126期)车　用　发　动　机No.2(SerialNo.126)　2000年4月VEHICLEENGINEApr.2000·新技术·柴油—天然气发动机电控气体燃料喷射技术的研究StudyontheElectronicallyControlledGasInjectionSystemforDualFuelEngine李国岫　(北方交通大学)清华大学汽车安全与节能国家重点实验室　　摘要　在介绍了柴油—天然气双燃料发动机气体燃料供给方式的基础上,探讨了双燃料发动机采用电子控制喷射技术的必要性,对柴油—天然气

2、发动机电控气体燃料喷射系统的构型进行了系统的论述,并对其技术发展进行了详细分析。在此基础上针对国内现有条件提出了一些观点。　　关键词:双燃料发动机　天然气　电控喷射　　中图分类号:TK434.61)　　天然气以其良好的可获得性、低污染性和经济性,成为目前最为实用的柴油机代用燃料。由于节约燃料的需要和日趋严格的限制———————————————————————————————————————————————性排放法规,进行天然气发动机的研究已成为目前发动机技术的一个重要发展方向,是近年来国内外发动机行业的热点研究问题;而以柴油作为引燃燃料的柴油—天然气双燃料发动机

3、以其改装方便、经济性好、燃料选用灵活、热效率高以及排放性能好等优点在国外日益受到重视,具有广阔的推广前景。由于保护环境的呼声越来越高,政府对城市污染问题日益重视,必将出台一系列法规限制汽车的排放。因此采用气体燃料电控喷射技术以提高柴油—天然气双燃料发动机的排放性能,具有重要的工程实用价值,必将获得很大的经济效益和社会效益。分开测量,在各种工况下都能精确地计量气体燃料量,而且在整个使用期内可以保持高精度和高稳定性。由于可以严格控制气体燃料喷射量和喷射始点与进排气门及活塞运动的相位关系,易于实现定时供气及层状供气,可根据发动机转速与负荷更准确地控制空燃比;同时,电子

4、控制的灵活性和高速处理能力使其可以根据发动机的各种运行工况的变化,使发动机优化运行,从而取得良好的排放性能。缸内气体喷射技术采用气体喷射器直接向气缸内喷射天然气,降低或消除了燃料供给对空气充量的影响,实现了燃料供给的质调节,易于实现稀薄燃烧,消除了气门重叠角的存在造成的气体燃料逸出而降低排放性能。但是缸内气体喷射系统结构复杂,需要对柴油机气缸盖进行改动,技术难度大,费用高。目前国内所研制的双燃料发动机的气体燃料供给系统多采用混合器供气形式,机械控制。一方面控制不灵活,柴油替代率低,性能较差;另一方面控制精度低,不能准确地控制空燃比,使发动机的排放性能较—————

5、——————————————————————————————————————————差,这使得在城市公共交通中采用燃用天然气的双燃料发动机失去了优势。如何发挥天然气燃料的低污染性的优势,有效改善双燃料发动机的排放性能应该引起足够的重视。天然气成分变化较大,不如液体燃料稳定,导致混合气空燃比变化,必须对空燃比进行自动调节;机械式混合器很难实现这种调节,控制结果较差,而采用电控气体喷射系统可以很好地解决这一问题。采用电控气体喷射技术是双燃料发动机的发展方向。1　采用电控气体燃料喷射技术的必要性在柴油—天然气双燃料发动机上,天然气的供气方式主要有两种,即缸外供气和缸内

6、直接喷气。缸外供气又有进气管混合器供气和进气歧管喷射两种形式。在混合器供气方式中,混合器控制气体燃料与空气的混合浓度以及混合气的流量,其工作原理是利用混合器喉口形成的真空度,使一定量的天然气与空气在混合器中混合,形成可燃混合气。混合器与汽油机中的化油器类似,不能准确地控制空燃比,导致发动机的排放性能较差。进气歧管喷射方式是采用喷射阀直接向进气道内喷射天然气,而喷射阀一般均采用电子控制方式,空气和气体燃料　　收稿日期:1999-10-18　　1)本文系清华大学汽车安全与节能国家重点实验室开放基金项目资助。,,,,。2000年4月李国岫:柴油—天然气发动机电控气体燃

7、料喷射技术的研究———————————————————————————————————————————————　　·9·1—电控单元;2—天然气关闭电磁阀;3—进气温度传感器;4—气体喷射高速电磁阀组;5—发动机;6—燃油箱;7—喷油泵;8—喷油量执行器;9—齿杆位置传感器;10—转速传感器;11—喷油器;12—进气歧管压力传感器;13—油门位置传感器;14—冷却水温传感器;15—天然气压力传感器图1　OM352双燃料发动机的系统构成示意2　柴油—天然气发动机电控喷射系统的构型分析在柴油—天然气双燃料发动机电控气体燃料喷射系统方面,国外尤其是美国、加拿大和意大利

8、等国家进行了大量的工作,