兩用燃料車的改裝設(shè)計(jì)

1、兩用燃料車的改裝設(shè)計(jì) 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 碩士學(xué)位論文 cng/汽油兩用燃料汽車的改裝設(shè)計(jì) 姓名：徐利娜 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士 專業(yè)：農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化 指導(dǎo)教師：賈蘭英 20080610 摘要 隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展以及汽車保有量的不斷增加，汽車工業(yè)在給社會(huì)帶來重 大變革的同時(shí)，也帶來了能源危機(jī)、大氣污染等嚴(yán)重問題。發(fā)展代用燃料汽車已經(jīng)成 為節(jié)能與環(huán)保的有效途徑之一。 cng是清潔燃料，在發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用中相對(duì)于汽油燃料具有排放性好和經(jīng)濟(jì)性高的 優(yōu)勢(shì)。而且我國(guó)的天然氣儲(chǔ)量巨大。在汽車中應(yīng)用cng燃料，可以充分利用現(xiàn)有的 資源，減輕汽車的尾氣排放并提高車輛運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)性。 限于我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，cng燃料的

2、應(yīng)用研究尚處于起步階段，專用的cng 燃料發(fā)動(dòng)機(jī)尚不多見，cng加氣站等配套設(shè)施也不完善。因此借助汽油機(jī)進(jìn)行cng 燃料的應(yīng)用研究，開發(fā)cng和汽油兩用燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有重大現(xiàn)實(shí)意義。 本文進(jìn)行了大量的工作，主要工作如下： 首先分析了cng和汽油燃料在應(yīng)用特性上的差別以及cng汽油兩用燃料汽車的 優(yōu)點(diǎn)，提出了基于捷達(dá)atk發(fā)動(dòng)機(jī)的兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。 介紹了兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中重要的傳感器并分析了其信號(hào)特性，提出了各個(gè)信 號(hào)的調(diào)理方式和處理邏輯，并以此設(shè)計(jì)了硬件的接口電路；根據(jù)cng和汽油噴射閥 的特性，設(shè)計(jì)了相關(guān)的驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)了cng和汽油噴射閥的可靠驅(qū)動(dòng)，并重點(diǎn)介 紹了點(diǎn)火控制

3、系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換開關(guān)控制系統(tǒng)。 論文針對(duì)采用電控多點(diǎn)順序噴射系統(tǒng)的cng汽油兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)天然氣 辛烷值高以及火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷奶攸c(diǎn)，采用增大點(diǎn)火提前角的方法來提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng) 力性能；搭建了試驗(yàn)平臺(tái)對(duì)不同工況下點(diǎn)火提前角的實(shí)施進(jìn)行了試驗(yàn)；通過試驗(yàn)數(shù)據(jù) 的對(duì)比分析，以排放最低為優(yōu)化目標(biāo)確定了怠速工況下的點(diǎn)火提前角調(diào)整方案，以輸 出轉(zhuǎn)矩最大為優(yōu)化目標(biāo)確定了穩(wěn)態(tài)工況下的點(diǎn)火提前角調(diào)整方案；最后通過排放數(shù)據(jù) 的對(duì)比分析得出，兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)使用天然氣時(shí)，排放物中的co受點(diǎn)火提前角影響 不明顯，hc、nox受點(diǎn)火提前角影響明顯，點(diǎn)火提前角的調(diào)整恰當(dāng)會(huì)大大降低hc、 nox濃度。 關(guān)鍵詞：兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)；壓縮

4、天然氣；排放；點(diǎn)火提前角 ofthe flexibleautomobile re-equippingdesign cnggasoline author：linaxu jia tutor：lan ying mechanization specialty：agricultural engineering abstract and withthefast ofautomobileindustrialthecontinual along development increase retain revolutionto the ofautomobile quantity，whichbringimport

5、ance society，at sametime，alsoalotof as bring severityproblem，suchenergycrisis，atmospherepollution automobilesubstitutecleanhasbecomeoneofthe conservationand seeking fuel energy environmentalefficient protectionpaths less andratherlowexhaust asa features greenfuel，cng expense pollution to inthe fuel

6、our has natural comparedgasolineengineapplicationandcountrylarge gas in cngautomotivescould utilizethenatural storagethus，applying fully gasresource； reducetheexhaust and ofthevehicles pollutionoperatingexpense theresearchofcng is startedduetotheautomotive applicationjust industry forcngarerareandth

7、ecng domesticenginesspeciallydesigned stations development arenot establishedsooutthe researchofcngbasedon fully carrying application and flexiblefuel for and has cng gasolineenginesdeveloping enginesystem gasoline significance great nemassiveworkaredone，thetaskisasfollows： prime differencesbetweenc

8、ngand inthe characteristic firstly,the gasolineapplication and dual automobileshavebeen fuel merit thenthe cnggasolinepurpose analyzedand basedonjettaatk flexiblefuelhasbeen systemplan engines proposed tonaturalmotorcar dual fuel through gas enginesystemsanalysis，thepurpose automobilesoverall been b

9、asedonthefactthatair-fuel reequippingplanhasproposed ratioandsimulatorhadbeenknown forsensor are and handlinglogics signals relatedhardwareinterfaces developed are basedonthe of sensorsandtheir designed analysisimportant signalcharacteristic；the and cngand characteristictheirdemandfor circuitisintro

10、duced gasolineinjector driving circuitsare drivethe the injectordriving designed，whichinjectorsproperlyandpaper and introducedthe control the switchcontrol with ignition system change?over system emphasis tllis dualfuel whichworksin paperregardscnggasolineengine electrically controlled order tothe t

11、hatthenatural multispotinjectionsystem，accordingtheory gas octanevalueis aswellastheflame is the high velocity methodof propagationslow，adopt increasesthe ofadvancethe hasbeenbuiltwhich ignitionangle experimentedplatform examinesthe of ofadvanceinthedifferent plan angle ignition ofthe of datum,碭e ad

12、vance schemehasbeen analysis empirical angle adjustment determinedwhichtakethelowestemissionsasthe under situation goal idlingregime and 111e of schemehasbeen advance determinedwhich嘲 etheimum angle adjustment asthe understablestate the contrastiveofthe outputtorque goal situationfinally analysis da

13、ta emissions thatwhendual fuel usenatural influence explains purposeengine gas，the of to in advanceadvanceisnotobviousc0exhaustemissionaswellasthe ignition angle influenceof advanceisobviousto inexhaust the ignition angle hc,nox emission，but ofadvances will ustmentreduce ignitionangle appropriateadj

14、 hc，thenox density greatly words：flexible key fuel advance engine；cng；ignitionangle；exhaust emissions 獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究 成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng) 發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得泣皇墾盔些盤堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué) 位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文 中作了明確的說明并表示謝意。 學(xué)位論文作者簽名：繃_葉簽字日期：沙?年歲月p日 學(xué)位論文版

15、權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解塑墨墾壑些叁堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定， 有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允許論文被查閱和借 閱。本人授權(quán)塑皇墾壑些盤鱟可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行 檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書 學(xué)位論文作者簽名：徐而呷 導(dǎo)師簽名：中萎墼 簽字日期：羽年石月6日 簽字日期：蜥衫月日 學(xué)位論文作者畢業(yè)后去向： 工作單位： 電話： 通訊地址： 郵編： cng汽油兩用燃料汽車的改裝設(shè)計(jì) 1緒論 11課題背景 隨著世界各國(guó)對(duì)汽車尾氣排放污染的重視，日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)依次

16、出臺(tái)，各國(guó) 投入大量的人力物力財(cái)力進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的更新和清潔能源的開發(fā)。 計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展給汽車行業(yè)帶來了一場(chǎng)革命，通過應(yīng)用基于高速微處理器 系統(tǒng)的電控燃油噴射技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油時(shí)刻、噴油量和點(diǎn)火時(shí)刻的精確控制成為現(xiàn) 實(shí)。在不改變?cè)l(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的情況下，電噴系統(tǒng)的應(yīng)用可以使燃料獲得充足的氧氣， 進(jìn)而在氣缸內(nèi)充分燃燒，在減輕尾氣排放同時(shí)提高燃料效率，提升發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭 矩，降低了燃料消耗；噴油量的精確控制使每個(gè)氣缸進(jìn)入的燃料量可以在很大程度上 保持一致，在做功過程中保持平衡，降低了工作過程中的震動(dòng)和噪聲，發(fā)動(dòng)機(jī)工作的 平順性更好。 自20世紀(jì)80年代以來，電控燃油噴射系統(tǒng)以燃油經(jīng)濟(jì)性、排放環(huán)

17、保性和對(duì)發(fā)動(dòng) 機(jī)性能的大幅提升等種種優(yōu)勢(shì)開始逐漸取代化油器系統(tǒng)，應(yīng)用在美、日、歐洲的車用 汽油機(jī)上。1995年后，國(guó)外幾乎所有的新生產(chǎn)汽車都采用了電控燃油噴射系統(tǒng)。目 前，國(guó)外的汽車生產(chǎn)商制造的進(jìn)氣道多點(diǎn)噴射系統(tǒng)已經(jīng)比較完善，正積極開發(fā)缸內(nèi)直 噴技術(shù)和高壓共軌的柴油機(jī)電噴技術(shù)。 在另一方面，無論是工業(yè)生產(chǎn)還是社會(huì)生活，現(xiàn)代社會(huì)的每個(gè)角落都留下了石油 化工的印記。極大依賴石油化工的現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，使世界上石油類化石燃料的消耗 量增長(zhǎng)迅速，石油的穩(wěn)定供給成為個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略性問題。在倡導(dǎo)生態(tài)環(huán)保的21世 紀(jì)，清潔能源將大行其道，石油能源的地位將會(huì)受到挑戰(zhàn)。在此情況下，各國(guó)積極投 入到清潔環(huán)保能源的研究

18、發(fā)展中，出現(xiàn)了以太陽(yáng)能和燃料電池電能驅(qū)動(dòng)的概念汽車。 但太陽(yáng)能和燃料電池技術(shù)的發(fā)展還遠(yuǎn)不成熟，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，石油能源驅(qū)動(dòng) 的車輛依然會(huì)普遍存在并占統(tǒng)治地位，替代燃料或者混合燃料應(yīng)用的研究將是現(xiàn)階段 的主要研究方向。 cng化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，著火范圍較窄，過濃或過稀都不易點(diǎn)燃；辛烷值較高 120 以上，汽油為102105 ，抗爆性能好，可以通過提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比來提升cng發(fā) 動(dòng)機(jī)的功率；但cng的自燃溫度高，火焰?zhèn)鞑ニ俣嚷瑫?huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率下降n1。 實(shí)驗(yàn)表明，在將發(fā)動(dòng)機(jī)改裝使用cng燃料后，尾氣排放中的hc、c0和n0分別相當(dāng) 于使用汽油的261、169和236。而且，cng燃料具有

19、相對(duì)低廉的價(jià)格，每立方 米天然氣的價(jià)格約為每升汽油的一半。在國(guó)內(nèi)石油資源短缺而天然氣資源相對(duì)豐富的 情況下，為了獲得較好的經(jīng)濟(jì)性并保證尾氣的排放，國(guó)內(nèi)大學(xué)和企業(yè)紛紛進(jìn)行cng 燃料的應(yīng)用研究。 然而在我國(guó)有很多的不利因素在制約著我國(guó)燃?xì)馄嚨陌l(fā)展：燃?xì)赓Y源的限制， 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文 加氣站基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，政府政策的支持等等。雖然目前全國(guó)燃?xì)馄嚢l(fā)展?fàn)顩r很不 平衡，在我國(guó)政府意識(shí)到與國(guó)際的差距后在政策方面也做出了積極的響應(yīng)：為領(lǐng)導(dǎo)和 推動(dòng)我國(guó)燃?xì)馄囆袠I(yè)健康而有序的發(fā)展，由國(guó)家科委組織，成立了由有關(guān)部門組成 的全國(guó)燃?xì)馄嚬ぷ鲄f(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，后改為清潔汽車協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組，對(duì)燃?xì)馄嚨陌l(fā) 展進(jìn)

20、行協(xié)調(diào)和指導(dǎo)。領(lǐng)導(dǎo)小組確定了清潔汽車行動(dòng)大綱，提出大力推廣代用燃料汽車， 首先在占汽車保有量10，占汽車總運(yùn)行里程約40-50的公共汽車和出租車行業(yè)， 推廣燃?xì)馄嚭推渌萌剂掀?，加快燃?xì)饧託庹镜扰涮谆A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在確保 運(yùn)行安全的基礎(chǔ)上鼓勵(lì)油氣合一，減少城市占地，降低建站和運(yùn)營(yíng)成本。并確定了北 京，上海，重慶，哈爾濱，長(zhǎng)春，西安，烏魯木齊，四川川中地區(qū)，廣州，深圳，海 南等12個(gè)城市”空氣凈化工程一清潔汽車行動(dòng)”試點(diǎn)示范城市，開展燃?xì)馄嚨耐茝V應(yīng) 用試點(diǎn)工作，積極穩(wěn)妥的推進(jìn)燃?xì)馄嚨陌l(fā)展。 12天然氣汽車的特性及相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀 天然氣汽車所使用的壓縮天然氣是指主要由甲烷構(gòu)成的天然氣25m

21、pa左右的壓 力下儲(chǔ)存在車內(nèi)類似于油箱的氣瓶?jī)?nèi)，用作汽車燃料。天然氣是世界上公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)燃 料之一，它燃燒穩(wěn)定、安全、比空氣輕。以天然氣代替汽車用油，可顯著降低尾氣的 污染，對(duì)改善空氣質(zhì)量有積極的環(huán)保效應(yīng)。 121天然氣汽車的主要性能指標(biāo) 以天然氣氣作為汽車燃料有以下性能指標(biāo)乜4|： a動(dòng)力性能 天然氣的理論空燃比為10：1，在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，天然氣將占有約10的體積空 間，導(dǎo)致吸入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣量減少約10，進(jìn)氣效率下降，從而引起動(dòng)力性的下降； 與使用汽油相比，使用cng時(shí)的動(dòng)力性下降約15。 b燃燒性能 由于氣體燃料的能量密度低，一般行駛距離較汽油車短。由于氣體燃料在汽缸中 的可燃混合氣里占有一

22、定的容積，在同樣的汽缸工作容積下，用天然氣作燃料時(shí)作的 功少。而目前用的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)大多是由原汽油機(jī)改裝的，因而汽油汽車在改用天然 氣后功率往往會(huì)下降1020左右。 c抗爆能力： 天然氣作為汽車的燃料不會(huì)稀釋潤(rùn)滑油，因而使發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的零件磨損大大減 少，使發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命和潤(rùn)滑油的使用期限大幅度增長(zhǎng)。 122天然氣汽車相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀 control 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中傳感器、執(zhí)行器、相關(guān)的燃料供給設(shè)備與ecu engine 2 cng汽油兩用燃料汽車的改裝設(shè)計(jì) unit 和運(yùn)行于ecu之上的、進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)管理的軟件構(gòu)成了發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)。 目前，在發(fā)動(dòng)機(jī)管理的核心技術(shù)基本由國(guó)外公司掌握，發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)的市場(chǎng)

23、也 由國(guó)外公司壟斷。全球發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)市場(chǎng)中95的份額由德國(guó)博世、西門子vd0、 德爾福、摩托羅拉和日本電裝等幾家大公司占有；國(guó)內(nèi)市場(chǎng)70被博世、德爾福和日 本電裝三家公司占有，剩下的30也被西門子vd0、摩托羅拉和瑪瑞利等國(guó)外廠商所 瓜分四。 在ecu硬件技術(shù)上，國(guó)外廠商微控制器和微處理器的應(yīng)用、傳感器信號(hào)處理方式 和執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)方式非常成熟，為了減小ecu的體積并提高系統(tǒng)的可靠性，國(guó)外廠商 開發(fā)了專用的轉(zhuǎn)速、爆震等傳感器信號(hào)處理的專用集成電路，如bosch公司的磁電式 轉(zhuǎn)速傳感器cy30口1、爆震傳感器信號(hào)調(diào)理芯片ccl95協(xié)1等。 國(guó)內(nèi)大學(xué)的應(yīng)用研究主要集中在ecu硬件技術(shù)、點(diǎn)火正時(shí)和空

24、燃比控制、稀薄燃 燒技術(shù)、兩用燃料的應(yīng)用等幾個(gè)方面。在ecu技術(shù)方面，清華大學(xué)、北方交通大學(xué)、 北京理工大學(xué)、浙江大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)走在國(guó)內(nèi)高校的前列，進(jìn)行諸多的應(yīng)用研 究。其中清華大學(xué)在應(yīng)用研究上較為領(lǐng)先，其研制的共軌系統(tǒng)高速電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊， 可進(jìn)行高壓柴油的預(yù)噴射、主噴射和后噴射，達(dá)到了柴油機(jī)高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)的 要求口10m。其他高校ecu技術(shù)方面的研究n2兒13】【143，從功能上看，大多屬于實(shí)驗(yàn)研究， 主控制器速度較慢，軟件功能相對(duì)簡(jiǎn)單；ecu作為進(jìn)行某個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)管理算法驗(yàn)證的實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)，不具備實(shí)現(xiàn)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)管理所需要的全部功能，在實(shí)驗(yàn)中處于從屬地位。 i3天然氣汽車的安全性 首

25、先，從燃料本身的特點(diǎn)來說，天然氣的燃點(diǎn)一般在650以上，而汽油為427 。天然氣比汽油高出200以上，這說明天然氣不像汽油那樣容易被點(diǎn)燃。其次天 然氣在空氣中燃燒時(shí)的體積界限是515，而汽油是17。即大氣中有1的汽 油濃度就很容易發(fā)生著火爆炸。天然氣要比汽油好的多，因?yàn)樗e累到5才到達(dá) 它的燃燒下限。更重要的是天然氣比空氣輕，其密度只是空氣的55，稍有泄漏，很 容易向大氣中擴(kuò)散，不至于達(dá)到低燃燒界限。使用時(shí)還要在天然氣里放加臭劑以提高 對(duì)天然氣泄漏的及早發(fā)現(xiàn)，從而采取預(yù)防措施。最重要的是，天然氣在空氣中的比例 即使達(dá)到爆炸極限度，沒有火源也不會(huì)發(fā)生爆炸。所以在存放天然氣的地方必須嚴(yán)禁 煙火。

26、 其次，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)所用元器件不多，主要是一些開關(guān)和減壓閥、混 合器等，這些部件的關(guān)鍵是密封問題。選材、加工、安裝、高度等都是在嚴(yán)格的質(zhì)量 保證的條件下進(jìn)行的，不應(yīng)有安全問題。在天然氣汽車加氣裝置中，有自動(dòng)定壓、定 溫控制和斷流截止閥。汽車上的油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)能使發(fā)動(dòng)機(jī)在停車后自動(dòng)關(guān)閉油、氣供 應(yīng)。 此外，氣瓶還裝有安全閥，其內(nèi)裝有100c的易熔合金和26mpa的爆破片。當(dāng)氣 3 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文 瓶?jī)?nèi)氣體壓力、溫度超過上述數(shù)值時(shí)會(huì)自動(dòng)放氣。 雖然壓縮開然汽車發(fā)展時(shí)間還不 長(zhǎng)，但現(xiàn)在世界上也有約100多萬輛cng汽車，還沒有見到在運(yùn)行中因交通事故引起 氣瓶爆炸失火的記錄。因此壓縮

27、天然氣汽車比汽油汽車更加安全。 14國(guó)內(nèi)外燃?xì)饧夹g(shù)發(fā)展及用現(xiàn)狀 141國(guó)外燃?xì)饧夹g(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀 下面從兩個(gè)大方面來認(rèn)識(shí)一下國(guó)外有關(guān)燃?xì)馄嚨募夹g(shù)九的發(fā)展情況： 1 排放法規(guī)限值越來越嚴(yán) 隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車的生產(chǎn)量和保有量急劇增加，汽車排放污染已成 為大氣污染最主要的根源，嚴(yán)重地危害著人類的健康。據(jù)研究，目前大氣中385的一 的co、87的hc、55的nox來自汽車廢氣排放。因此解決汽車排放對(duì)環(huán)境污染的危 害，已成為世界各國(guó)多年來研究的最重要課題之一。 美、日、西歐等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)，在汽車排放控制技術(shù)的研究與應(yīng)用方面，已遠(yuǎn) 遠(yuǎn)走在中國(guó)的前列。如歐盟國(guó)家的乘用車，早在1993年就實(shí)行了

28、歐i標(biāo)準(zhǔn)、1997年 這個(gè)指標(biāo)還會(huì)進(jìn)一步下降，其中氮氧化物 no, 要比2001年下降30。這個(gè)過程，而 汽車排放控制技術(shù)及相關(guān)技術(shù)必須與其同步進(jìn)行。 2 汽車環(huán)保技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用速度加快 近年汽車技術(shù)要解決的首要問題之一就是降低汽車污染對(duì)環(huán)境的沖擊。一般情況 下，這同節(jié)約能源相互矛盾，但有時(shí)，卻是辨證的統(tǒng)一，如降低汽車油耗，就可減少 c02排出，從而改善地球溫室效應(yīng)?？傊诘貐^(qū)和全球環(huán)境保護(hù)，諸如：減緩全球溫 度變暖、控制汽車排放、降低汽車噪聲和廢舊車 elv 回收處理等方面，加快應(yīng)用現(xiàn) 成的先進(jìn)技術(shù)和研發(fā)新的技術(shù)以滿足相關(guān)法規(guī)要求，是近年及未來一定時(shí)期內(nèi)世界各 大汽車企業(yè)的最緊迫課題。

29、3 促進(jìn)報(bào)廢車的回收和再利用 當(dāng)汽車不能再使用時(shí)，作為報(bào)廢車由用戶交給經(jīng)銷商或維修站，然后用處理機(jī) 如 切碎機(jī) 拆卸并銷毀。有用的部件、含鐵和非鐵質(zhì)金屬等被回收再利用，剩余的作為碎 屑被處理掉。因此，促進(jìn)elv回收對(duì)有效利用資源非常重要。另外，因elv中存在危及 環(huán)境的材料 如：鉛和其它重金屬 ，故需防止它們?cè)谔幚頃r(shí)釋放出有毒物。 美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)早在上世紀(jì)90年代就提出，采取報(bào)廢車回 4 cng汽油兩用燃料汽車的改裝設(shè)計(jì) 收措施爭(zhēng)取2010年前后使它的回收率達(dá)到90以上；近年又提出在2025年前后實(shí)現(xiàn) 報(bào)廢車的回收率100。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，在汽車設(shè)計(jì)階段就考慮回收辦法是必須

30、的， 同時(shí)還應(yīng)引入有效處理和加工技術(shù)的新理念。 4 降低汽車噪聲污染 隨著國(guó)外噪聲法規(guī)的日趨嚴(yán)格，對(duì)汽車噪聲已采取了一系列控制措施。然而，發(fā)動(dòng) 機(jī)缸體、活塞敲擊以及冷卻和進(jìn)氣系統(tǒng)等均有進(jìn)一步改進(jìn)的潛力。 美國(guó)、歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)為了達(dá)到2010年實(shí)施的汽車噪聲法規(guī)要求， 目前及未來5年，主要考慮研發(fā)并應(yīng)用降噪技術(shù)： 一些大型汽車上已安裝了發(fā)動(dòng)機(jī) 罩蓋和底殼，這些裝置的應(yīng)用領(lǐng)域正不斷擴(kuò)大并同時(shí)開發(fā)其它抑制裝置。此外，進(jìn)一 步改進(jìn)輪胎花紋和輪胎結(jié)構(gòu)以減少輪胎噪聲；為了降低動(dòng)力噪聲，更重要的未來技術(shù) 是降低排氣系統(tǒng)表面輻射噪聲和提高激光消聲能力。 通過以上汽車和道路基礎(chǔ)設(shè)施上的噪聲控制，行駛

31、中的汽車噪聲可望在未來3 5年內(nèi)降低23分貝甚至更多。 142我國(guó)燃?xì)饧夹g(shù)發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀 相對(duì)于國(guó)外ng燃料的應(yīng)用研究，國(guó)內(nèi)研究起步較晚，與國(guó)外技術(shù)差距較大，研 究力量較為分散，主要集中在北京理工大學(xué)、北方交通大學(xué)、哈爾濱工程大學(xué)和西安 交通大學(xué)等幾所高校，未能有效與相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，將研究成果更多的轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn) 品，推動(dòng)我國(guó)在此領(lǐng)域的發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)主要進(jìn)行應(yīng)用ng燃料的基礎(chǔ)研究，表現(xiàn)在兩用燃料的應(yīng)用方式、應(yīng)用 ng燃料后發(fā)動(dòng)機(jī)特性和排放的研究及兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用改裝等幾個(gè)方面。 在國(guó)內(nèi)ng燃料的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)過程中，通常改裝的發(fā)動(dòng)機(jī)僅在原發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上增 加供氣設(shè)備，未對(duì)氣缸結(jié)構(gòu)做出適合cng燃

32、料的改動(dòng)，不改變壓縮比，在使用cng 燃料后可以在中低負(fù)荷的情況下獲得清潔的排放。但氣態(tài)cng燃料噴射到進(jìn)氣歧管 內(nèi)，最終會(huì)占用一定的氣缸容積，導(dǎo)致氣缸中空氣充氣量下降，造成10以上的動(dòng)力 損失乜1。lng的缸內(nèi)高壓直噴技術(shù)可以避免燃料噴射過程中氣缸充氣量下降的問題， 提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率；且lng在液化的過程中可以分離其他雜質(zhì)成分，使甲烷含量可以 達(dá)到99，極大地減少了燃燒過程中含硫氣體對(duì)氣缸的腐蝕，代表了ng應(yīng)用技術(shù)未 來發(fā)展方向。lng技術(shù)的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)還處于剛起步的階段，目前還集中在初期的外圍 設(shè)備的研究，重點(diǎn)在于解決lng的儲(chǔ)運(yùn)問題，僅有北京理工大學(xué)進(jìn)行了lng車用技術(shù) 的研究并設(shè)計(jì)了用于

33、lng發(fā)動(dòng)機(jī)的電噴控制系統(tǒng)d】。 用燃料、cng單燃料、柴油和cng兩用燃料汽車 達(dá)到了105700輛，其中將原有的 汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在不改變結(jié)構(gòu)的前提下通過加裝供氣改裝為可以使用cng和汽油的兩用 燃料汽車占據(jù)了90，普遍出現(xiàn)于城市公共交通車輛和出租車的cng燃料應(yīng)用改裝上 h1；對(duì)于ng發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)僅有東風(fēng)汽車公司研制生產(chǎn)了在edq系列增壓 5 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文 中冷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上改裝的cng專用發(fā)動(dòng)機(jī)，并進(jìn)行了小批量的量產(chǎn)。但其技術(shù)水 平相對(duì)落后，雖使用了稀燃技術(shù)可以減輕排放，但僅使用了單點(diǎn)cng噴射、混合器缸 外燃?xì)饣旌虾烷_環(huán)的空燃比控制，不能精確的閉環(huán)控制噴射到每個(gè)氣缸

34、的燃料量，排 放僅達(dá)到歐ii標(biāo)準(zhǔn)峪1。 在我國(guó)汽車行業(yè)首先是排放法規(guī)限值與同期國(guó)外水平差距明顯：近年來，我國(guó)汽 車行業(yè)發(fā)展迅速，汽車排放污染已經(jīng)成為中國(guó)城市大氣污染的重要因素。為改良大氣 環(huán)境，我國(guó)從2000年開始控制機(jī)動(dòng)車尾氣排放，實(shí)施相當(dāng)于歐i標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)家第一階 段排放標(biāo)準(zhǔn) 簡(jiǎn)稱“國(guó)i ，2004年開始實(shí)施相當(dāng)于歐ii標(biāo)準(zhǔn)的第二階段排放標(biāo)準(zhǔn) 簡(jiǎn)稱“國(guó)ii 。就時(shí)間表來看乜陽(yáng)，目前我國(guó)已落后于歐洲7年，落后于美國(guó)更多。 其次是汽車環(huán)保關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用速度相對(duì)緩慢。 另外汽車尾氣排放、噪聲控制以及報(bào)廢車的回收和再利用等環(huán)保關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā) 與應(yīng)用速度相比較而言比較緩慢、落后。 15進(jìn)行天然氣燃

35、氣汽車改裝研究的意義 我國(guó)是貧油富氣的國(guó)家，石油儲(chǔ)量有限。1993年已成為石油凈進(jìn)口國(guó)，2000年 國(guó)際安全警戒線。這一狀況引起國(guó)家的高度重視，采取措施建立國(guó)家能源安全體制和 石油儲(chǔ)備體系，同時(shí)加速發(fā)展石油替代產(chǎn)業(yè)。充分利用天然氣就是戰(zhàn)略發(fā)展的一部分。 我國(guó)天然氣資源量區(qū)域主要分布在我國(guó)的中西盆地。同時(shí)，我國(guó)還具有主要富集 于華北地區(qū)非常規(guī)的煤層氣遠(yuǎn)景資源。 經(jīng)過十幾年的艱苦勘探，成果已清晰地展現(xiàn)在世人面前。它表明，在我國(guó)的土地 和海域下，蘊(yùn)藏著十分豐富的天然氣資源。專家預(yù)測(cè)，資源總量可達(dá)4060多萬 億立方米，是一個(gè)天然氣資源大國(guó)。勘探領(lǐng)域廣闊，潛力巨大，前景十分美好。 與我國(guó)天然氣資源量的

36、情況相比我國(guó)的天然氣開采情況：近年來，我國(guó)天然氣雖 然在不斷加速發(fā)展，但無論是在絕對(duì)產(chǎn)量、速度增長(zhǎng)，還是在能源構(gòu)成中的比例，都 遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家。這與我們這樣一個(gè)人口眾多的資源大國(guó)的地位極不相稱。隨著 天然氣工業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)量和消費(fèi)量不斷增長(zhǎng)，它們?cè)谖覈?guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié) 構(gòu)中所占的比重將會(huì)發(fā)生變化。2003年我國(guó)天然氣的產(chǎn)量在一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中占 28，消費(fèi)量在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占27。預(yù)計(jì)劃2020年產(chǎn)量在一次能源生產(chǎn)結(jié) 構(gòu)中所占比重上升至61，消費(fèi)量在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占比重上升至87。這 將導(dǎo)致我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)逐步得到改善1。 在我國(guó)存在著種石油資源不足，天然氣資源豐富但開采量不

37、足的現(xiàn)象。 中國(guó)地域遼闊，各地可利用的能源都有其個(gè)性。中國(guó)根據(jù)自己的國(guó)情和技術(shù)狀況， 一方面加緊多能源汽車的科研攻關(guān)，另外，在近階段利用醇類和天然氣 包括液化石 油氣 汽車的成熟技術(shù)已具備產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用條件，成本低廉易于推廣，對(duì)減少大 6 cng汽油兩用燃料汽車的改裝設(shè)計(jì) 氣污染改善環(huán)境十分有利。根據(jù)能源特點(diǎn)具有長(zhǎng)期發(fā)展的資源優(yōu)勢(shì)，具有較大發(fā)展空 間。 一 然而，由于各種原因中國(guó)目前燃?xì)馄嚰夹g(shù)相對(duì)落后，所以國(guó)內(nèi)燃?xì)馄嚨母难b 大部分都是引進(jìn)國(guó)外的一些技術(shù)和設(shè)備來改裝國(guó)內(nèi)的汽車為燃?xì)馄嚒Ｓ捎谝M(jìn)的國(guó) 外技術(shù)和設(shè)備與目前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)比較相對(duì)落后，從而給國(guó)內(nèi)帶來很多不便，也產(chǎn)生很多 問題：改裝后燃

38、氣汽車尾氣排放達(dá)不到先進(jìn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致影響國(guó)內(nèi)環(huán)境，加速了 環(huán)境的污染速度；由于引進(jìn)的設(shè)備有時(shí)并不能保證零部件的質(zhì)量所以會(huì)對(duì)改裝后的車 輛質(zhì)量有很大的影響，影響車輛的駕駛質(zhì)量、壽命和尾氣排放不達(dá)標(biāo)等等問題；另外， 我國(guó)國(guó)內(nèi)的具體路況，車況、油況與國(guó)外可能有很大差別，這就導(dǎo)致引進(jìn)國(guó)外技術(shù)和 設(shè)比后改裝車輛一旦出現(xiàn)問題：諸如需要維修和換零件托等問題時(shí)，只能求助于國(guó)外。 這不僅給我國(guó)的燃?xì)飧难b車帶來極大的不便，也會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)燃?xì)馄嚨耐茝V產(chǎn)生一定的 阻力。 所以自主研究一種天然氣汽油兩用燃料汽車的改裝對(duì)我國(guó)的燃?xì)馄嚨氖褂煤?推廣都有一定的意義。本文就是根據(jù)以上的情況，針對(duì)天然氣汽油兩用燃料汽車的 改

39、裝后尾氣排放是否達(dá)標(biāo)問題，結(jié)合國(guó)內(nèi)的一些具體情況，進(jìn)行了些改裝車輛的硬 件和軟件方面的研究工作。 16本文的主要工作 我國(guó)國(guó)土天然氣蘊(yùn)藏量巨大，城市中cng加氣站設(shè)施較為完備，為cng汽車的發(fā) 展提供了較大的空間。加裝傳統(tǒng)的改裝設(shè)備后，兩用燃料汽車普遍只具有單獨(dú)使用 cng燃料和單獨(dú)使用汽油燃料兩種工作模式。在發(fā)動(dòng)機(jī)使用cng燃料時(shí)，功率普遍下 降，且較高的負(fù)荷下排放變差，co、nox等氣體濃度甚至超過使用汽油燃料時(shí)的排放 值。在中低負(fù)荷的情況下使用cng燃料，在高負(fù)荷的情況下使用汽油或者汽油和cng 61。 的復(fù)合燃料，不僅可以保持發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，還可以使尾氣排放維持在較低的水平n 因此，進(jìn)

40、行使用天然氣和汽油為燃料的兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)專用控制系統(tǒng)研究，以提高當(dāng) 前兩用燃料汽車中發(fā)動(dòng)機(jī)管理水平、提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能同時(shí)最大限度的減輕尾氣 排放、充分利用我國(guó)的天然氣資源，在當(dāng)前具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 目前我國(guó)國(guó)內(nèi)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力車輛保有量巨大，特別是每年新增的輕型車輛中， 僅部分的皮卡和suv使用高壓共軌柴油機(jī)作為動(dòng)力。車輛市場(chǎng)發(fā)展的現(xiàn)狀決定了基于 汽油機(jī)基礎(chǔ)之上的兩用燃料應(yīng)用有著廣闊的市場(chǎng)前景和發(fā)展空間。 此外，輕型車輛用的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)管理技術(shù)發(fā)展比較成熟，如精確空燃比控制、廢 氣再循環(huán)控制、可變氣門升程和可變配氣相位控制、缸內(nèi)汽油直噴等，可以綜合的將 多種先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)管理技術(shù)應(yīng)用到兩用燃料

41、發(fā)動(dòng)機(jī)的管理中，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性 能。 鑒于以上的情況，本論文的工作就是在深入研究和了解了改裝兩用燃料汽車的基 7 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩十學(xué)位論文 礎(chǔ)上，針對(duì)國(guó)內(nèi)的捷達(dá)車型，進(jìn)行天然氣汽油兩用燃料汽車的改裝進(jìn)行研究。為了 能夠?qū)崿F(xiàn)自主設(shè)計(jì)電子控制兩用燃料汽車并且使改裝后的燃?xì)馄嚺欧诺奈矚饽軌?達(dá)標(biāo)，本文作了大量的相關(guān)工作。具體工作如下： 1首先分析天然氣燃?xì)馄嚨奶匦裕槍?duì)國(guó)內(nèi)外的燃?xì)馄嚢l(fā)展?fàn)顩r，提出研究 我國(guó)天然氣兩用燃料汽車改裝的意義。 2根據(jù)國(guó)內(nèi)外汽車發(fā)展形勢(shì)，選用芯片，進(jìn)行燃?xì)馄嚫难b的軟硬件設(shè)計(jì)。其中 包括：芯片的選擇，改裝車輛的硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，抗干擾電路設(shè)計(jì)等。 3在最后的實(shí)驗(yàn)中對(duì)自主設(shè)計(jì)的電子控制設(shè)備進(jìn)行了汽車在不同負(fù)荷情況下的 尾氣的檢測(cè)。 4最后展望了國(guó)際的一些先進(jìn)燃?xì)馄嚨陌l(fā)展方向。 8 cng汽油兩用燃料汽車的改裝設(shè)計(jì) 2兩用燃料汽車電