下载文档原格式
摘要21世纪以来由于能源和环境的双重压力，加强以气体燃料取代石油燃料，开发以清洁燃料为主导的低排放和零排放汽车已成为各国当前及今后面临的主要问题之一。
高辛烷值气体燃料LPG作为替代能源被广泛地加以应用。
目前面临的关键问题是在稀燃条件下提高点火系统电火性能及工作的安全可靠性，从而达到提高发动机热效率和降低排放的目的。
因此，本课题以一汽CA6GH-L电控LPG单燃料发动机点火系统为研究对象，采用电喷的形式，从LPG的物化特性出发，研究LPG在发动机点火系统对发动机动力性的影响，在不同工况下通过对电流的稳定控制、实现点火和喷射时刻的实时优化调整以提高现有LPG 发动机动力性。
具体研究内容如下：1、为进一步提高点火系统电火性能及工作的安全可靠性考虑，设计了电子点火系统的电子点火器闭合角可控功能电路、初级回路电阻控制电路、停车断电保护电路和初级电流稳定控制电路。
2、设计了电控高能异步双火花塞点火系统。
系统包括新缸头（半球型燃烧室、双火花塞位置、燃烧室内气流组织等）、两套独立的可变点火能量的高能点火系统。
通过电控单元ECU及控制策略根据发动机工况的变化，提供可变的同步、异步双火花点火。
3、依据LPG液化石油燃气公交车发铁磁性材料制成。
当齿圈旋转时，齿顶与齿隙轮流交替对向磁芯，当齿圈转到齿顶与传感头磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最小，由永久磁芯产生的磁力线就容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就强，如图（5）(a)所示;而当齿圈转动到齿隙与传感磁芯相对时，传感头磁芯与齿圈之间的间隙最大，由永久磁芯产生的磁力线就不容易通过齿圈，感应线圈周围的磁场就弱，如图（5）(b)所示。
此时，磁通迅速交替变化，在感应线圈中就会产生交变电压，交变电压的频率将随车轮转速成正比例变化。
电子控动机点火系统工作原理和控制方法，结合发动机上各种传感器的电信号利用单片机设置的程序对发动机进行精确的点火时刻控制。
4、利用MATLAB仿真软件对发动机进行实验分析发动机动力性，主要为确定发动机功率、扭矩及燃气消耗率，并以公交车为对象进行各档位运行状况仿真，以验证LPG高能异步双点火发动机的实际效果。
浅析汽油缸内直喷（GDI）的稀薄燃烧技术汽车已经成为了我们生活中必不可少的一部分，科学技术的提升和经济实力的提高，使汽车的使用价值从最开始的代步变成了一种生活的方式、一种兴趣爱好、一种交往、溝通的方法。
因此人们对汽车的使用价值及节能的效果又提出了更高的要求，并且随着经济环境的提升，能源被大量的消耗，也迫使汽车向节能减排技术上努力发展。
而在最小的消耗中实现最大的动力，一直是人们心中迫切渴望的，发动机汽油缸内直喷稀薄燃烧技术的出现完美的解决了这一问题，它不仅能减少能源消耗，还能够降低燃油费用。
关键字：稀薄燃烧；控制技术；排放控制引言：发动机的工作原理是依靠内燃机燃烧汽油产生推动力，从而实现保障发动机的工作系统的正常运行。
发动机是汽车的动力中心，而各个气缸就是为发动机而服务的，每个气缸的具体工作范围及职责都是一样的。
并且他们的工作进程也是同步完成的。
以确保汽车能够持续不断的获得动力。
这种动力的提供者，就是在缸内不断燃烧产生爆炸力的汽油。
喷射方式的不同可以决定汽油在缸内燃烧的效率。
缸内直喷稀薄燃烧技术可以有效提高汽车动力以及减少汽车燃油消耗率。
一、稀薄燃烧方式根据气缸内涡流形式的不同，分为轴向分层稀薄燃烧和纵向分层稀薄燃烧；根据喷射方式不同，分为气道喷射（PFI）稀薄燃烧和缸内直喷（GDI）稀薄燃烧。
GDI发动机的经济性和排放特性明显优于PFI发动机。
GDI稀薄燃烧技术包括缸内气流特性（滚流和涡流）控制、采用高压旋流式喷油器的喷雾及喷射时间控制、喷射压力（2-5 MPa）控制和稀薄燃烧等。
GDI 汽油机的喷油器安装在燃烧室内，在气缸内更容易形成不均匀的混合气浓度梯度分布，消除了气道油膜蒸发量对缸内混合气质量的影响，减小泵气损失，更容易实现稀薄燃烧，且混合气A/F范围变宽，有利于进一步改善发动机的经济性和排放特性。
GDI发动机壁面导向方式通过活塞顶部燃烧室的形状将喷油器喷射的燃油导向气缸上部流动，配合燃烧室内形成的挤流，在火花塞附近形成浓混合气。
电控液态LPG喷射内燃机性能研究
李西秦;刘冰
【期刊名称】《拖拉机与农用运输车》
【年(卷),期】2005()2
【摘要】为了研究LPG喷射方式及点火提前角对内燃机性能的影响,设计了液态LPG高压喷射燃料供给系统,进行了液态LPG进气道喷射和气缸内直喷及点火提前角的试验研究。
结果表明,液态LPG喷射尤其是气缸内直接喷射能有效提高LPG内燃机的动力性,具有良好的发展前景。
【总页数】3页(P32-34)
【关键词】LPG;液态;性能研究;点火提前角;电控;燃料供给系统;缸内直接喷射;内燃机性能;喷射方式;高压喷射;试验研究;缸内直喷;发展前景;进气道;动力性
【作者】李西秦;刘冰
【作者单位】上海工程技术大学
【正文语种】中文
【中图分类】U469.75;TG111.4
【相关文献】
1.液态LPG中心喷射发动机混合气形成的研究 [J], 孙德志;刘盛强;刘鲁宁;田海影;许伯彦
2.基于混合动力摩托车的LPG电控喷射发动机性能研究 [J], 么居标;贾桢
3.电控LPG喷射内燃机的EGR实验研究 [J], 张彦琴;周大森;尚炜
4.基于混合动力摩托车的LPG电控喷射发动机性能研究 [J], 么居标;贾桢
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
点燃式天然气发动机的动力性及其提高一、影响动力性的因素1、有利因素，天然气的辛烷值为120，比汽油高，燃用天然气时许用压缩比为10~12，相应理论循环热效率可提高7%~12%，对于天然气—汽油两用燃料汽车，压缩比不能提高，可适当调大点火提前角，也可以使热效率有所提高。
2、不利因素，1）混合气热值低，天然气的低热值为49。
54MJ/kg，比汽油（44。
52MJ/kg）的高，但混合气的低热值却很低，燃烧时产生的热量少，发动机的动力低。
2）充气效率和空气量小，充所效率是评价内燃机换气过程完善程度的重要参数。
充气效率定义中的“充量”应当包含空气和一同进入气缸的气态燃料，天然气作为气体燃料还要占据可观的容积，使空气量下降，同时，汽油在进气过程中受高温机件和高温气体的加热发生汽化，与此同时吸收汽化潜热，使进气温度下降，而气体燃料天然气则在相同工况下进气温度可能较高，从而使充气效率较低。
对于汽油天然气两用汽车，加装的混合器增加了进气阻力，使进气压力降低并使充气效率下降，其中。
天然气挤占空间是主导因素。
3）分子变更系数。
燃用天然气时的实际变更系数为1，。
进而得循环功的降幅为5。
74%。
本田公司设计的NG专用发动机的成功经验：充分利用天然气辛烷值高的特点，压缩比为12。
5（母机的压缩比为9。
4），改进了燃烧室（不是简单的减薄缸盖），改进了进排气系统，采用电控可变气门定时系统，着意提高发动机的高速动力性和低速动力性，精调了MBT 等。
结果转矩办减小5%，而功率增加了7。
7%。
4）其它因素。
改装的混合器尺寸不合适，造成进气阻力过大，进气效率下降过多，或调整不当，混合气过浓或过稀；改装为NGV时点火提前角是必须进行调整的项目，若调整时没有找到正确的MBT，就会影响改装的效果。
二、提高发动机效率的措施1、优化点火提前角。
精调MBT（Minimum Advanse for Best Torque），天然气燃烧速度较慢，可以通过增大点火提前角适当弥补。
电喷LPG发动机快速燃烧过程的希燃特性研究LPG燃气燃烧速率较慢，在稀燃条件下更易造成混合气的不完全燃烧以及严重的后然。
LPG稀燃过程中如何扩展燃烧稀限以及加快燃烧速率是一个值得研究的问题。
点火能量、点火提前角、点火模式等影响LPG燃烧过程中的点火特性和火焰传播特性的因素对发动机的稀限制均会产生作用。
图8为3500r/min、30%开度，4800r/min、50%开度发动机工况条件下，LPG发动机在高能同步双点火以及普通单点火模式下的燃烧稀限随点火提前角的变化规律。
如图所示，随着点火提前角的增大，LPG混合气的燃烧稀限逐渐增大，当点火角大于40°CA后，稀限值趋于稳定，随点火角的增大小幅度波动。
因为较大点火提前角使LPG燃气具有充分的燃烧时间，弥补了由于稀燃燃烧速率较慢而造成的不完全燃烧。
转速的升高一方面有助于LPG燃气的燃烧，另一方面由于强烈的进气扰动，容易吹熄混合气中形成的火核，影响发动机的正常燃烧，这一点在图中曲线得到验证；尽管节气门开度的最大对LPG稀限又增加的效果，但转速对其稀限值降低的负面作用明显大于节气门的正面提高作用。
图中4800r/min、50%开度的LPG燃烧西线值明显低于3500r/min、30%开度。
不同工况下点火角与模式对稀燃特性的影响同时，对比分析发现，高能同步双火花塞点火LPG燃烧稀限值（Φ为1.4~1.5）比普通单点火（Φ为1.25~1.4）在整个点火提前角的变化范围内均有大幅度的提高，在较小的点火提前角时，差别尤为明显。
如前所述，普通单点火稀限值的变化依赖于点火提前角的增大而延长的燃烧持续期，使LPG燃气燃烧尽可能地充分。
而高能双火花塞点火系统从两个方面改善了LPG稀薄燃烧过程，高能点火有利于LPG稀混合气的点燃和火核的发展；双点火模式缩短了火焰传播距离，提高了LPG的燃烧速率。
这样，高能双点火的限值的变化受点火角的影响比普通单点火模式要小得多。
高混合气的湍流强度；同时，在进气行程进行燃油喷射，利用混合气涡流，在火花塞附近形成比平均混合气浓度更浓的混合气，形成分层燃烧状态。
二、稀薄燃烧方式及特点稀薄燃烧控制技术建立在混合气分层燃烧的基础上，分层燃烧是在着火时刻火花塞周围分布适合于着火的浓混合气，而燃烧室其他位置为稀混合气。
在气缸内如何形成适合的混合气浓度梯度分布是稀薄燃烧的关键技术。
根据气缸内涡流形式的不同，分为轴向分层稀薄燃烧和纵向分层稀薄燃烧；根据喷射方式不同，分为气道喷射（PFI）稀薄燃烧和缸内直喷（GDI）稀薄燃烧。
GDI发动机的经济性和排放特性明显优于PFI发动机，其燃烧过程比较见图2所示。
GDI汽油机不同工况下的混合气特征如图3所示，在整个运行工况范围内采用混合燃烧模式，即稀薄燃烧仅对中小负荷工图1 油耗、NOx和△Ttq随A（反斜杠）F的变化特性图3 GDI发动机不同工况下混合气特征图2 GDI与PFI燃烧过程比较缸内已形成均匀混合气;在中等负荷、高速区采用均质的理论混合气燃烧，通过三元催化转化器降低排放。
1.PFI稀薄燃烧技术如图4所示，4气门发动机通过气流与喷射时刻的匹配，在缸内形成混合气浓度的梯度分布。
缸内气流运动规律通过直进气道和螺旋气道控制，在中小负荷正况运行时关闭直进气道，进入气缸的气流在螺旋气道的导向作用下，在缸内形成一定强度的涡流，并与喷油时刻配合，实现稀薄轴向分层燃烧的关键技术在于喷射时间与进气涡流的匹配，通过进气道导向行程的气缸内的螺旋形涡流，可分解为径向分量和轴向分量，通常径向分量大于轴向分量。
通过径向分量使进气门进人气缸的混合气向气缸圆周扩散分布，混合气沿轴向形成浓度梯度分布，保证火花塞附近形成浓混合气，空燃比可达到22，相对均质用下，浓混合气经过气缸中央布置的火花塞，两侧为空气，实现横向混合气浓度梯度分布，空燃比可达到23，经济性可提高6%～8% ，NOx排放可降低80%。
PFI式稀薄燃烧技术能改善经济性和排放特性，但由于节气门的存在，泵气损失图4 四气门稀燃系统图5 轴向分层原理图6 横向浓度分层形成原理1.喷油器2.进气控制阀3.连接通道4.直气道5.火花塞6.螺旋气道7.进气系统8.凸起壁面9.进气门 10.排气门a.进气过程早期b.进气过程后期c.压缩过程 1.活塞 2.气缸 3.火花塞 4.导气屏进气门1.喷油器2.进气口隔板3.滚流控制活塞4.中心火花塞缸上部流动，配合燃烧室内形成的挤流，在火花塞附近形成浓混合气。
