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电控重型商用车稀燃CNG发动机高能点火系统的研究

作　者: 陈齐平
导　师: 黄海波；施崇槐
学　校: 西华大学
专　业: 车辆工程
关键词: 天然气发动机开闭环控制抗干扰设计电控高能点火台架试验
分类号: U463.64
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着世界经济的持续增长,全球石油资源紧张和环境污染问题受到了各国政府与汽车企业的高度关注。实现汽车工业可持续性发展的重要战略是开发出环保型的节能汽车和新能源汽车,因而研究代用燃料发动机,发展清洁汽车已成为刻不容缓的选择。压缩天然气汽车以其良好的低排放性能和较高的经济性能而受到各国欢迎,它具有广泛的应用前景,是国际上公认的理想清洁汽车。随着我国经济持续地增长和城市化进程地加快,大力发展高效环保的压缩天然气(Compressed Natural Gas,简称CNG)重型商用车,可有效改善我国交通领域的能源消费结构、缓解石油供需矛盾、减轻城市污染。本文以压缩天然气商用发动机为研究对象,以提高天然气发动机性能为主要目标,开展CNG发动机电子控制系统的理论和试验研究,具有重要的现实意义和实用价值。首先,本论文通过认真仔细分析天然气单燃料应用于电控发动机在国内外的现状和发展趋势,然后再考虑开发成本与技术的可行性,最后设计出针对单燃料天然气发动机的电控系统总体方案,对高能点火控制系统的软硬件进行设计研究。在硬件方面,主要由输入输出模块、微处理器模块、通信模块和电源模块等构成。在软件方面,编写了点火控制程序等。针对高能电子点火系统,本文介绍和设计了各种电磁抗干扰措施。本文对天然气发动机实现稀燃关键技术的高能点火单元进行设计,对点火系统进行了集成、匹配研究。针对商用CNG发动机的高能点火控制系统特点,对电控系统的传感器和执行器进行选型和标定。根据CNG发动机不同的工况,进行了开闭环控制。对CNG发动机进行台架试验,并进行了相关性能试验,分析了点火提前角对CNG发动机的动力性和经济性影响;分析了点火能量对CNG发动机排放性的影响;进行了基本点火提前角的标定、缸盖温度对点火提前角的补偿标定和进气歧管绝对温度对点火提前角的补偿标定;分析了影响天然气发动机的动力性和经济性的因素。通过研究与开发,实现了CNG发动机的低燃料消耗、高功率,并且使排放达到国Ⅳ标准。为国内同类重型商用CNG单燃料汽车做了一个可行性的探索。证明单燃料CNG汽车通过匹配、标定,在满足动力性的条件下,排放是可以达到一个较低的水平。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-21
  1.1 本论文研究背景及研究的意义和目的  8-9
  1.2 天然气的生产处理工艺及理化特性  9-12
  1.3 天然气作为发动机燃料的优缺点  12-14
  1.4 天然气发动机的前沿技术  14-17
  1.5 国内外发动机点火系统发展现状与趋势  17-20
  1.6 本论文课题来源及主要研究内容  20-21
2 电控CNG 发动机点火系统介绍及控制方法  21-40
  2.1 传统点火系统  24-28
  2.2 电子控制点火系统  28-31
  2.3 点火提前角开环控制方法  31-32
  2.4 点火提前角闭环控制方法  32
  2.5 本文采用的控制方法  32-38
  2.6 本章小结  38-40
3 电控CNG 发动机高能电子点火软硬件设计研究  40-64
  3.1 火花塞选型匹配  43-44
  3.2 点火线圈选型匹配  44-45
  3.3 高能直接点火系统硬件设计  45-55
  3.4 高能直接点火系统软件设计  55-63
  3.5 本章小结  63-64
4 点火系统电磁抗干扰设计研究  64-72
  4.1 电磁干扰形成原理  64-68
  4.2 硬件抗干扰设计  68-70
  4.3 软件抗干扰设计  70-71
  4.4 本章小结  71-72
5 天然气发动机台架试验与分析  72-88
  5.1 建立天然气发动机试验台架  72-73
  5.2 试验用天然气发动机与台架试验设备  73-75
  5.3 点火提前角对发动机的动力性和经济性影响分析  75-76
  5.4 点火能量对发动机排放性影响分析  76-80
  5.5 点火提前角标定  80-85
  5.6 标定后试验结果分析  85-87
  5.7 本章小结  87-88
6 总结与展望  88-90
  6.1 总结  88
  6.2 展望  88-90
参考文献  90-92
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  92-93
致谢  93-94

电控重型商用车稀燃CNG发动机高能点火系统的研究

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