缸内直喷天然气发动机时序控制策略研究.pdf

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1、第1卷第1期汽车工程学报Vol.1No.160汽车工程学报2011年3月ChineseJournalofAutomotiveEngineering第1卷Mar.2011缸内直喷天然气发动机时序控制策略研究邹博文，李静波，葛晓成，刘俊刚，王国华(中国汽车工程研究院国家燃气汽车工程技术研究中心，重庆400039)摘要：针对缸内直喷天然气发动机，在研究发动机电控单元（ECU）软件与发动机运转同步策略的基础上，设计开发了“零整结合”式的高精度点火与喷射时序控制策略。仿真和台架试验表明：控制策略和设计方案可行，发动机运转平稳可靠，且燃气缸内直喷较进气道喷射有较大的性

2、能提升。关键词：天然气发动机；缸内直喷；时序控制中图分类号：U464.3文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2011.01.008ResearchofTimingControlStrategyforDirectInjectionNaturalGasEnginesZouBowen,LiJingbo,GeXiaocheng,LiuJungang,WangGuohua(ChinaNationalNGVEngineeringResearchCenter,ChinaAutomotiveEngineeringResearchInst

3、itute,Chongqing400039,China)Abstract：Basedontheresearchofsynchronizationstrategyforelectroniccontrolunit(ECU)softwareandenginerunning,anewcontrolstrategycalled“combinationofremnantandintegration”wasdesignedfordirectinjection(DI)naturalgasengines.Thestrategywasvalidatedbysimulation

4、andbenchexperiments.Theresultsshowthatthedesignisfeasibleandenginerunningissmoothandreliable,furthermore,DIprovidesmuchbetterperformancethanportinjection.Keywords:NGengine；directinjection；sequentialcontrol基本上采用缸外混合方式为发动机供给天然因此精确的喷射控制是直喷控制技术的关键环节之气，必然会造成发动机循环进气量减小，充气效一。本文针对某型自然吸气4缸

5、天然气发动机，制定[1]率低等问题。缸内直喷属第4代天然气发动机了缸内顺序喷射和分组点火（1、4缸一组，2、3缸技术，也是未来燃气汽车动力系统的发展方向，一组）时序控制策略，并开发出天然气缸内直喷多缸其优势在于：能显著减小或消除气体燃料的充量发动机ECU软件。仿真测试和台架实机验证结果表效率下降；避免了扫气时的燃料损失；有利于抑明:控制策略正确，方案切实、可行；发动机运转平稳、制爆震，可采用较高压缩比;能通过燃料喷射正时、可靠，天然气缸内直喷性能明显优于进气道喷射。喷射脉宽和点火提前角等参数的协同优化匹配，1总体控制方案强化燃烧过程控制，优化整机综合性能。

6、与进气道喷射方式相比，缸内直喷发动机的燃本文对时序控制的研究分为“软件正时同步”[2]和“喷射与点火控制”两部分。其中，软件正时料喷射正时对整机性能和运转平稳性影响很大，收稿日期：2010-12-01基金项目：国家科技部国际合作重点项目（2007DFA80960）；国家863项目（2009AA064401）第1期邹博文等:缸内直喷天然气发动机时序控制策略研究61图2正时同步示意图时序控制的首要环节，本文的正时同步分为曲轴位置同步（简称CPS同步）和凸轮轴位置同步（简称CAM同步）。图1控制策略总体方案CPS同步策略是：通过判断出缺齿位置实现同步是实现喷射正

7、时与喷射脉宽、点火线圈充电软件中齿数计数值ToothCoun与发动机运转同步。脉宽与点火正时的高精度控制的基础。总体上，由于发动机起动初期转速低、信号不稳定，因此曲轴位置中断程序的控制逻辑和算法是时序控制首先忽略初始的10个信号。而后，如图2所示，的核心与关键，也是发动机良好运转的保障。从信号下降沿开始记录定时器的计数值，并计算在软件正时同步策略中，采用凸轮轴位置传曲轴旋转时连续4个齿中每2个齿的间隔时间感器和曲轴位置传感器共同判断发动机运行位置。△t1、△t2和△t3。缺齿位置判断条件为其中，曲轴位置传感器硬件设计为：目标齿盘有△t2＞1.5△t1,且5

8、8个齿(即60-2齿)，1、4缸活塞上止点在缺齿△t2＞1.5△t