脈沖多次缸內直噴天然氣發(fā)動機控制策略及試驗研究.pdf

1、缸內直噴稀薄燃燒是當今內燃機有效節(jié)能技術方向之一。本論文利用脈沖多次缸內直噴形成缸內天然氣分層混合,在臨界觸發(fā)點火模式下,實現(xiàn)天然氣分層快速稀燃。采用具有高速響應特性的噴氣閥,實現(xiàn)火花點燃式發(fā)動機特定工況條件下天然氣的預噴和主噴的控制策略,達到使燃料分層的效果,結合新型燃燒室中氣流的合理組織,實現(xiàn)發(fā)動機全工況所要求的分層混合氣特性。
　　 本文首先研制了具有自主知識產(chǎn)權的火花點燃式天然氣缸內直噴系統(tǒng)及開發(fā)系統(tǒng),其中包括天然氣缸內

2、直噴單缸實驗發(fā)動機新型燃燒室；可變點火能量的高能點火系統(tǒng)；控制單元ECU以及發(fā)動機測試、燃燒參數(shù)采集系統(tǒng)等。
　　 同時進行了脈沖多次缸內直噴天然氣發(fā)動機軟件開發(fā)及控制策略的研究。本控制軟件是基于AUTOSAR軟件結構,將其分為四個層次:用戶應用層、數(shù)據(jù)交換區(qū)、ECU層和MCU層。ECU層提供了直噴發(fā)動機控制所需的各種模擬信號采集、數(shù)字信號采集、曲軸凸輪軸信號分析、噴氣閥控制、點火控制等功能,并提供各功能模塊的接口函數(shù)。MCU層

3、提供了對XC164CM單片機管腳、ASC、SSC、CAN、RAM、CC2及其他外部設備的操作。數(shù)據(jù)交換區(qū)為用戶應用層程序和ECU基礎軟件間的數(shù)據(jù)提供通訊服務。用戶應用層裝載各類數(shù)據(jù)MAP及相應算法,它主要包括輸入信號故障判斷、運行故障判斷、運行工況判斷、各工況控制、補償控制等。
　　 最后本文開展了脈沖多次缸內直噴天然氣發(fā)動機的試驗研究,試驗結果表明:隨著過量空氣系數(shù)的增大,低壓缸內直噴CNG發(fā)動機燃燒性能變差,燃燒循環(huán)變動增大

4、；對于低壓缸內直噴CNG發(fā)動機一定工況條件下,存在一個“噴射窗口”,此時缸內的最大爆發(fā)壓力、最大壓力升高率以及最大放熱率最大,燃燒循環(huán)變動率最??；提高點火能量有助于改善CNG發(fā)動機的燃燒過程,促進火焰在燃燒初期快速穩(wěn)定傳播,使CNG燃燒更加充分,HC的排放量下降顯著,從而改善發(fā)動機缸內的燃燒過程,燃氣消耗率降低,動力性得以部分恢復；脈沖多次噴射有利于低壓缸內直噴CNG發(fā)動機的分層燃燒。通過脈沖多次噴射,可以提高稀薄燃燒條件下的燃燒效率和