摘 要:在内燃机理论和热力学计算的基础上研究了LPG液态多点进气道喷射的燃料供给系统和控制系统的理论,设计了液态多点电喷两用燃料汽车,解决了目前普通汽油汽车改装蒸发预混合式LPG系统后动力性下降、经济性优势不明显及环保性未得到充分利用的问题。通过试验结果证明:液态多点电喷两用燃料汽车具有良好的动力性,明显的经济性优势及达到欧Ⅲ排放要求。
关键词:电子控制 电喷 汽车
中图分类号:U467 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0012-01
汽车工业的飞速发展使汽车开始进人中国家庭汽车改甲醇,但是国际原油的供需矛盾使汽车的使用成本不断增加,为鼓励代用燃料汽车的开发与生产,目前一些企业和科,研院所研制了多种代用燃料汽车,一些新型代用燃料汽车多数使用甲醇、乙醇、氢气等能源作为动力,但使用这些
能源必须重‘新设计发动机并且采用比较昂贵的设备和零部件,制造成本过高无法达到大规模投产的要求。国内外目前较为成熟的代用燃料汽车技术主要为LPG和CNG气体燃料汽车技术,其中LPG由于成本低、固化特性接近汽油,甚至在抗爆性及单位体积热值方面优于汽油。
1 液态多点电喷两用燃料汽车的发动机控制原理
首先分析内燃机燃料LPG的物化特性,气体燃料的性能参数主要有热值、辛烷值、化学计量空燃比、着火温度等。由于多数气体燃料是多成分的混合体且组分可能在一定范围内变化,因此,其性能参数也不是一个固定值。
LPG的燃烧特性与汽油相当,其热值略高于汽油;LPG的辛烷值高,抗爆性能优于汽油,故允许采用较高的压缩比,有利于提高发动机的热效率。而且LPG的气化温度低,常温下LPG在0.2～0.6MPa的压力下即可液化(随成分不同而定)因此,液化石油气的气化较为容易,与空气混合均匀性大大优于汽油,有利于燃料的完全燃烧。
两用燃料发动机的LPG和汽油的燃料供给系统是分开的,但共用相同的进气歧管,采用机外混合即预混合方式,也就是LPG和汽油通过电磁阀针孔液态喷射与新鲜空气在进气门前
形成混合气,这时充气效率相同,在LPG与汽油的混合气质量相当时,发动机的功率和扭矩也基本相同。
2 燃料供给系统的设计
LPG燃料供给系统主要部件有LPG钢瓶、分配管、电磁喷射阀及管路安全阀等。LPG钢瓶总成内有内置的LPG供给泵,主要作用是建立喷射压力,不断向LPG分配提供液态LPG,产生冷却回流。为保证管路内的LPG压力,供给泵具有变频功能,怠速时LPG消耗量下降,泵的转速下降。车辆处于全负荷时,泵的转速达到最大,这样既能满足供给量和喷射压力要求,又能降低电能消耗,延长了泵的使用寿命。根据前期调研,目前中国市场的LPG杂质较多,泵的设计需要考虑耐用性。
安全阀。依据法规LPG钢瓶只能充满80％容积,必须有一个限位阀,通过液位浮子机械锁住加气管,以防止在高温情况下通过排放阀将LPG排出钢瓶发生爆炸。管路上的安全阀在通电时打开,使LPG管路形成通路,阀上的滤芯过滤LPG中的杂质。
分配管与喷射器。喷射器采用下进式,其结构与汽油喷射器类似,这种方式有利于改善L
PG的局部受热气化问题。分配管的作用使每一缸的喷射压力相同,存储LPG及冷却作用,分配管上的压力传感器将压力液态传给控制器,判断是否达到液态喷射的压力要求。如果达不到,供气泵就会提高转速增加压力。
发动机两用燃料工作过程。发动机冷起动时采用汽油工作模式,大约需要40s,LPG供给泵开始工作,在管路内逐步建立压力,电磁安全单向阀逐一打开,构成供给循环,这时分配管上的LPG压力传感器提取压力信号送给ECU,ECU结。合机油温度信号、水温信号值及进气温度信号。如果确认此刻LPG供给系统状态满足工作条件,LPG电磁阀打开形成混合气,汽油电磁阀立即关闭,这时转入LPG工作模式;如果不满足则通过警告灯提示系统出错。本文以SAN3000作为基础车,试制了液态多点电喷两用燃料汽车,两用燃料发动机是在原车搭载的2VQS发动机更改的,重新设计了缸盖和换气机构,将压缩比从9.5提高到10,充分利用LPG的辛烷值高于超级汽油的特点。设计适当的喷射管长度以及位置角度解决电磁喷射阀结冰问题,并且使喷出的液态LPG能迅速吸热形成混合气而不降低充气效率。发动机控制器根据负荷信号、空气流量信号、分配管压力信号计算出基本喷射时间,再加上修正值就可以给出该工况下的电磁阀的通电时间。
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