ch燃氣電控技術(shù)一燃氣汽車的發(fā)展

第七章燃氣發(fā)動機電控技術(shù)簡介本章主要內(nèi)容：燃氣發(fā)動機電控技術(shù)概述兩用燃料發(fā)動機混合器供氣電控系統(tǒng)混合燃料發(fā)動機混合器供氣電控系統(tǒng)電控燃氣噴射系統(tǒng)電控燃氣供給系統(tǒng)主要元件一、燃氣發(fā)動機電控技術(shù)概述燃氣汽車的發(fā)展1、燃氣汽車的發(fā)展歷程1872年天然氣發(fā)動機問世；30年代初由意大利人率先采用天然氣作為汽車燃料。70年代燃氣汽車技術(shù)逐漸快速發(fā)展。90年代后天然氣汽車數(shù)量迅速增加。燃氣汽車的發(fā)展2、我國燃氣汽車的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀50時年代開始天然氣汽車的研究；80年代中期開始發(fā)展天然氣汽車；1994年起上海組織開展液化石油氣燃氣汽車樣車的試用及研究；2001年底我國燃氣汽車保有量已超過11萬輛,預(yù)計到2005年，我國燃氣汽車的保有量將達到100萬輛，到2010年將達到150萬量。3、燃氣汽車的發(fā)展趨勢目前，兩用燃料單點噴射系統(tǒng)和單一燃料（天然氣或液化石油氣）閉環(huán)多點順序噴射系統(tǒng)相繼問世，而閉環(huán)多點順序噴射系統(tǒng)是當今燃氣發(fā)動機電控技術(shù)發(fā)展的主流和方向。燃氣汽車的類型按所用氣體燃料的種類液化石油氣汽車。以液化石油氣LPG作為燃料天然氣汽車。以天然氣CNG作為燃料LPG=LiquidPetrelGasCNG=CompressedNaturalGas按所用燃料的數(shù)量和形式單燃料燃氣汽車兩用燃料燃氣汽車混合燃料燃氣汽車單燃料燃氣汽車只使用天然氣或液化石油氣中的一種作為發(fā)動機燃料。燃氣發(fā)動機供給系統(tǒng)1、燃氣發(fā)動機供給系統(tǒng)類型按燃氣供給量的控制方式分機械控制式電子控制式按燃氣供給方式分混合器供氣方式燃氣噴射方式按空燃比控制方式分開環(huán)控制方式閉環(huán)控制方式按發(fā)動機類型分單燃料發(fā)動機供給系統(tǒng)雙燃料發(fā)動機供給系統(tǒng)混合燃料發(fā)動機供給系統(tǒng)2、機械控制式燃氣供給系統(tǒng)單燃料發(fā)動機燃氣供給系統(tǒng)一般利用節(jié)氣門根據(jù)工況要求實現(xiàn)對混合氣量的控制，而可燃混合氣一般利用火花塞點燃。兩用燃料發(fā)動機供氣系統(tǒng)汽油/CNG兩用燃料：在原汽油機上加裝一套CNG燃氣供給系統(tǒng)，包括高壓鋼瓶、高壓管路、濾清器、調(diào)節(jié)器、混合器等，在燃用天然氣時，替代原汽油機供給系統(tǒng)向發(fā)動機提供天然氣－空氣混合氣。汽油/LPG兩用燃料：由燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)控制兩個電磁閥實現(xiàn)燃用汽油與LPG的切換，LPG經(jīng)過濾清器過濾后，進入調(diào)節(jié)器進行減壓并蒸發(fā)，氣態(tài)的LPG流入混合器與空氣混合形成可燃混合氣進入氣缸?；旌先剂习l(fā)動機供給系統(tǒng)柴油/CNG混合燃料發(fā)動機供給系統(tǒng)組成：燃料供給系統(tǒng)、發(fā)動機控制保護系統(tǒng)、天然氣供給和調(diào)節(jié)系統(tǒng)、天然氣儲存系統(tǒng)。二、兩用燃料混合器供氣電控系統(tǒng)電控燃氣供給系統(tǒng)的功能模擬汽油噴射信號發(fā)動機在燃用燃氣時必須在切斷汽油噴射的同時，由電控燃氣供給系統(tǒng)向汽油ECU輸入模擬的汽油噴射信號。模擬氧傳感器信號電控燃氣供給系統(tǒng)必須向汽油ECU輸入一個理想的模擬氧傳感器信號，以便切換到燃用汽油時汽油ECU能夠正常工作?；旌掀鞴怆娍叵到y(tǒng)的組成基本組成除與電控汽油噴射系統(tǒng)共用的元件外，增加的主要電控元件有：轉(zhuǎn)換開關(guān)、模擬器、燃氣ECU、步進電機功率閥等。主要元件位置燃氣供給系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)器、混合器、步進電動機功率閥等均安裝在發(fā)動機室內(nèi)，燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)儀表盤附近，不同車型高壓氣瓶安裝位置不同，手動供氣閥、電磁閥等安裝位置不同?；旌掀鞴怆娍叵到y(tǒng)工作原理開環(huán)控制系統(tǒng)電控汽油噴射發(fā)動機改裝的汽油/CNG兩用燃料發(fā)動機開環(huán)控制供氣系統(tǒng)，在進氣管前，該系統(tǒng)的燃氣供給和汽油供給兩個燃料供給系統(tǒng)是并列的。在發(fā)動機工作時由油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)控制燃氣電磁閥和電動燃油泵，同一時刻，只允許發(fā)動機燃用汽油或燃氣一種燃料。發(fā)動機燃用天然氣時，將燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)到“氣”位置，此時燃氣電磁閥開啟、電動燃油泵停止工作，天然氣經(jīng)減壓調(diào)節(jié)器減壓后，再經(jīng)動力調(diào)節(jié)閥進入混合器，并與來自空氣濾清器的清潔空氣混合后供往氣缸。閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，在減壓調(diào)節(jié)器和混合器之間安裝由ECU控制的功率閥，并加裝氧傳感器實現(xiàn)空燃比閉環(huán)控制，則可使發(fā)動機在各種工況下都能獲得最佳的空燃比。三、混合燃料混合器供氣電控系統(tǒng)混合燃料發(fā)動機混和供氣電控系統(tǒng)是純混合器供氣電控系統(tǒng)與第一代柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)的結(jié)合，混合燃料發(fā)動機采用壓縮自燃式的點火方式，沒有點火系統(tǒng)，而引燃柴油的噴射量和噴射正時由柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)控制。CNG/柴油混和燃料非增壓發(fā)動機混和器供氣系統(tǒng)組成：天然氣供氣系統(tǒng)、引燃柴油供給系統(tǒng)、電子控制單元。天然氣供氣系統(tǒng)主要由高壓氣瓶、電磁閥、調(diào)節(jié)器、功率閥、混和器組成。電子控制單元的主要功能是根據(jù)各傳感器信號來確定供油齒條和功率閥的位置，并根據(jù)燃料轉(zhuǎn)換開關(guān)等控制天燃氣電磁閥的通斷，同時燃氣ECU也具有失效保護功能。四、電電控燃燃氣噴噴射系系統(tǒng)1、電電控氣氣態(tài)燃燃氣噴噴射系系統(tǒng)的的分類類按使用用燃料料電控氣氣態(tài)CNG噴射射系統(tǒng)統(tǒng)電控氣氣態(tài)LPG噴射射系統(tǒng)統(tǒng)按燃氣氣ECU工工作原原理直接采采集信信號控控制系系統(tǒng)。。燃氣ECU直接采集集各種傳感感器信號，，經(jīng)過分析析計算，確確定噴入各各缸的燃氣氣量。間接采集信信號控制系系統(tǒng)。燃氣ECU只相當當于轉(zhuǎn)換器器，它充分分利用汽油油ECU的的控制功能能，采集汽汽油ECU輸出的噴噴油器控制制信號并將將其轉(zhuǎn)化為為燃氣噴射射器控制信信號再用來來控制燃氣氣噴射器的的噴射時刻刻和噴射時時間。2、單燃料料或兩用燃燃料發(fā)動機機電控多點點燃氣噴射射系統(tǒng)電控多點燃燃氣噴射系系統(tǒng)將燃氣氣噴射器布布置在各缸缸進氣歧管管的進氣門門處，采用用順序噴射射控制方式式分別對每每個缸的燃燃氣噴射器器進行控制制。如圖日日本本田公公司研制的的電控多點點燃氣噴射射系統(tǒng)。3、混合燃燃料發(fā)動機機電控多點點燃氣噴射射系統(tǒng)混合燃料發(fā)發(fā)動機電控控多點燃氣氣噴射系統(tǒng)統(tǒng)與混合器器供氣電控控系統(tǒng)相比比，只是采采用的燃氣氣供給方式式不同，多多點燃氣噴噴射系統(tǒng)中中取消了功功率閥和混混合器，利利用燃氣噴噴射器控制制燃氣供給給量。如圖圖柴油機電電控燃油噴噴射系統(tǒng)與與電控多點點燃氣噴射射系統(tǒng)組成成的柴油/CNG混混和燃料發(fā)發(fā)動機供給給系統(tǒng)。4、電控燃燃氣直接噴噴射系統(tǒng)電控燃氣直直接噴射系系統(tǒng)利用燃燃氣噴射器器直接向氣氣缸內(nèi)供氣氣，并由燃燃氣ECU控制噴氣氣量和噴氣氣正時。。5、電控液液態(tài)燃氣噴噴射系統(tǒng)電控液態(tài)燃燃氣噴射系系統(tǒng)以液化化石油氣為為燃料，主主要部件包包括，LPG燃料泵泵、壓力調(diào)調(diào)節(jié)器、壓壓力傳感器器、噴射器器及ECU等。目前研制的的電控液態(tài)態(tài)LPG噴噴射系統(tǒng)都都是間接采采集信號的的控制系統(tǒng)統(tǒng)，即燃氣氣ECU都都是利用汽汽油ECU的噴油器器控制信號號（包括同同步噴射信信號和異步步噴射信號號），來控控制燃氣噴噴射器的工工作。五、電控燃燃氣供給系系統(tǒng)主要元元件1、功率閥閥【安裝位置置】安裝在燃氣氣壓力調(diào)節(jié)節(jié)器與混合合器之間的的低壓輸氣氣管路中。。【類型】步進電動機機功率閥。采用步進進電動機驅(qū)驅(qū)動調(diào)節(jié)閥閥來執(zhí)行燃燃氣ECU的指令，，實現(xiàn)燃氣氣供給量調(diào)調(diào)節(jié)。占空比功率率閥。采用占空空比控制型型電磁閥來來執(zhí)行燃氣氣ECU的的指令，實實現(xiàn)燃氣供供給量調(diào)節(jié)節(jié)。雙步進電動動機功率閥閥【控制原理理】通過改變低低壓輸氣管管路的流通通截面來控控制供氣量量。2、模擬器器【功用】燃用燃氣時時，產(chǎn)生并并向汽油ECU輸送送模擬噴油油器工作的的信號?！绢愋图肮すぷ髟怼俊侩妷候?qū)動方方式：當燃用汽汽油時，模模擬器接通通短路開關(guān)關(guān)即可將蓄蓄電池12V電源不不經(jīng)電阻R輸送給噴噴油器，噴噴油器正常常工作。當當燃用燃氣氣時，模擬擬器斷開短短路開關(guān)，，此時汽油油ECU仍仍能正常向向噴油器輸輸送噴油信信號，由于于接通噴油油器搭鐵回回路后，蓄蓄電池12V電源經(jīng)經(jīng)過串聯(lián)電電阻R輸送送給噴油器器，使通過過噴油器的的電流減小小，噴油器器線圈產(chǎn)生生的電磁力力不足以吸吸開針閥，，所以噴油油器不噴油油，但輸送送給汽油ECU的仍仍是12V電壓信號號。電流驅(qū)動方方式：當燃用汽汽油時，模模擬器接通通噴油器電電路而斷開開電阻R電電路，噴油油器正常工工作。當燃燃用燃氣時時，模擬器器則斷開噴噴油器電路路而接通電電阻R電路路，噴油器器不噴油，，由于噴油油器并聯(lián)電電阻與噴油油器電阻相相等，所以以輸送給汽汽油ECU的電流信信號不變。。a）電壓驅(qū)驅(qū)動式噴油油器b）電電流驅(qū)動式式噴油器三、點火提提前調(diào)節(jié)器器燃氣與汽油油的化學(xué)性性質(zhì)不同，，在同一工工況下的最最佳點火提提前角不同同，所以在在以汽油機機改裝的兩兩用燃料發(fā)發(fā)動機上，，設(shè)有點火火提前調(diào)節(jié)節(jié)器，以滿滿足發(fā)動機機燃用燃氣氣和燃用汽汽油時對點點火提前角角的不同需需要。國產(chǎn)HSV電控低壓壓燃氣噴射射器工作過過程：電磁線圈不不通電時球球閥在進氣氣口和出氣氣口兩側(cè)氣氣體壓差的的作用下向向右開啟，，使燃氣經(jīng)經(jīng)出氣口噴噴出。當電電磁閥通電電時，銜鐵鐵在電磁力力作用下向向左移動，，并通過頂頂桿使球閥閥向左關(guān)閉閉，停止燃燃氣噴射。。天然氣---柴油組組合式噴射射器工作過過程：當ECU發(fā)發(fā)出噴射指指令使控制制電磁閥通通電時，電電磁閥關(guān)閉閉供油/回回油通道，，凸輪驅(qū)動動柱塞向下下運動壓縮縮泵油腔內(nèi)內(nèi)的柴油，，柴油壓力力達到噴射射始點壓力力，柴油針針閥開啟噴噴射引燃柴柴油。而后后隨著高壓壓燃氣進入入噴射器內(nèi)內(nèi)燃氣壓力力腔，當凸凸輪頂點轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)過使柱塞塞開始上移移（噴油基基本結(jié)束）），且燃