ch07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)電控燃氣放射系統(tǒng)電控燃氣供應(yīng)系統(tǒng)主要元件一、燃氣發(fā)動機電控技術(shù)概述燃氣汽車的開展1、燃氣汽車的開展歷程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)逐漸快速開展。90年代后天然氣汽車數(shù)量迅速添加。燃氣汽車的開展2、我國燃氣汽車的開展現(xiàn)狀20世紀50時年代開場天然氣汽車的研討；80年代中期開場開展天然氣汽車；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討；2001年底我國燃氣汽車保有量已超越11萬輛,估計到2005年，我國燃氣汽車的保有量將到達100萬輛，到2021年將到達150萬量。3、燃氣汽車的開展趨勢目前，兩用燃料單點放射系統(tǒng)和單一燃料〔天然氣或液化石油氣〕閉環(huán)多點順序放射系統(tǒng)相繼問世，而閉環(huán)多點順序放射系統(tǒng)是當(dāng)今燃氣發(fā)動機電控技術(shù)開展的主流和方向。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)量和方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運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)動機供應(yīng)系統(tǒng)1、燃氣發(fā)動機供應(yīng)系統(tǒng)類型按燃氣供應(yīng)量的控制方式分機械控制式電子控制式按燃氣供應(yīng)方式分混合器供氣方式燃氣放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)動機供應(yīng)系統(tǒng)雙燃料發(fā)動機供應(yīng)系統(tǒng)混合燃料發(fā)動機供應(yīng)系統(tǒng)2、機械控制式燃氣供應(yīng)系統(tǒng)單燃料發(fā)動機燃氣供應(yīng)系統(tǒng)普通利用節(jié)氣門根據(jù)工況要務(wù)虛現(xiàn)對混合氣量的控制，而可燃混合氣普通利用火花塞點燃。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燃氣供應(yīng)系統(tǒng)，包括高壓鋼瓶、高壓管路、濾清器、調(diào)理器、混合器等，在燃用天然氣時，替代原汽油機供應(yīng)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)理器進展減壓并蒸發(fā)，氣態(tài)的LPG流入混合器與空氣混合構(gòu)成可燃混合氣進入氣缸。混合燃料發(fā)動機供應(yīng)系統(tǒng)柴油/CNG混合燃料發(fā)動機供應(yīng)系統(tǒng)組成：燃料供應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)動機控制維護系統(tǒng)、天然氣供應(yīng)和調(diào)理系統(tǒng)、天然氣儲存系統(tǒng)。二、兩用燃料混合器供氣電控系統(tǒng)電控燃氣供應(yīng)系統(tǒng)的功能模擬汽油放射信號發(fā)動機在燃用燃氣時必需在切斷汽油放射的同時，由電控燃氣供應(yīng)系統(tǒng)向汽油ECU輸入模擬的汽油放射信號。模擬氧傳感器信號電控燃氣供應(yīng)系統(tǒng)必需向汽油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可以正常任務(wù)。混合器供氣電控系統(tǒng)的組成根本組成除與電控汽油放射系統(tǒng)共用的元件外，添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應(yīng)系統(tǒng)中的調(diào)理器、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)任務(wù)原理開環(huán)控制系統(tǒng)電控汽油放射發(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)的燃氣供應(yīng)和汽油供應(yīng)兩個燃料供應(yīng)系統(tǒng)是并列的。在發(fā)動機任務(wù)時由油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)控制燃氣電磁閥和電動燃油泵，同一時辰，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、電動燃油泵停頓任務(wù)，天然氣經(jīng)減壓調(diào)理器減壓后，再經(jīng)動力調(diào)理閥進入混合器，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)理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，那么可使發(fā)動機在各種工況下都能獲得最正確的空燃比。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放射系統(tǒng)的結(jié)合，混合燃料發(fā)動機采用緊縮自燃式的點火方式，沒有點火系統(tǒng)，而引燃柴油的放射量和放射正時由柴油機電控燃油放射系統(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)、引燃柴油供應(yīng)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)理器、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也具有失效維護功能。四、電控燃氣放射系統(tǒng)1、電控氣態(tài)燃氣放射系統(tǒng)的分類按運用燃料電控氣態(tài)CNG放射系統(tǒng)電控氣態(tài)LPG放射系統(tǒng)按燃氣ECU任務(wù)原理直接采集信號控制系統(tǒng)。燃氣ECU直接采集各種傳感器信號，經(jīng)過分析計算，確定噴入各缸的燃氣量。間接采集信號控制系統(tǒng)。燃氣ECU只相當(dāng)于轉(zhuǎn)換器，它充分利用汽油ECU的控制功能，采集汽油ECU輸出的噴油器控制信號并將其轉(zhuǎn)化為燃氣放射器控制信號再用來控制燃氣放射器的放射時辰和放射時間。2、單燃料或兩用燃料發(fā)動機電控多點燃氣放射系統(tǒng)電控多點燃氣放射系統(tǒng)將燃氣放射器布置在各缸進氣歧管的進氣門處，采用順序放射控制方式分別對每個缸的燃氣放射器進展控制。如圖日本本田公司研制的電控多點燃氣放射系統(tǒng)。3、混合燃料發(fā)動機電控多點燃氣放射系統(tǒng)混合燃料發(fā)動機電控多點燃氣放射系統(tǒng)與混合器供氣電控系統(tǒng)相比，只是采用的燃氣供應(yīng)方式不同，多點燃氣放射系統(tǒng)中取消了功率閥和混合器，利用燃氣放射器控制燃氣供應(yīng)量。如圖柴油機電控燃油放射系統(tǒng)與電控多點燃氣放射系統(tǒng)組成的柴油/CNG混和燃料發(fā)動機供應(yīng)系統(tǒng)。4、電控燃氣直接放射系統(tǒng)電控燃氣直接放射系統(tǒng)利用燃氣放射器直接向氣缸內(nèi)供氣，并由燃氣ECU控制噴氣量和噴氣正時。5、電控液態(tài)燃氣放射系統(tǒng)電控液態(tài)燃氣放射系統(tǒng)以液化石油氣為燃料，主要部件包括，LPG燃料泵、壓力調(diào)理器、壓力傳感器、放射器及ECU等。目前研制的電控液態(tài)LPG放射系統(tǒng)都是間接采集信號的控制系統(tǒng)，即燃氣ECU都是利用汽油ECU的噴油器控制信號〔包括同步放射信號和異步放射信號〕，來控制燃氣放射器的任務(wù)。五、電控燃氣供應(yīng)系統(tǒng)主要元件1、功率閥【安裝位置】安裝在燃氣壓力調(diào)理器與混合器之間的低壓輸氣管路中?！绢愋汀坎竭M電動機功率閥。采用步進電動機驅(qū)動調(diào)理閥來執(zhí)行燃氣ECU的指令，實現(xiàn)燃氣供應(yīng)量調(diào)理。占空比功率閥。采用占空比控制型電磁閥來執(zhí)行燃氣ECU的指令，實現(xiàn)燃氣供應(yīng)量調(diào)理。雙步進電動機功率閥【控制原理】經(jīng)過改動低壓輸氣管路的流通截面來控制供氣量。2、模擬器【功用】燃用燃氣時，產(chǎn)生并向汽油ECU保送模擬噴油器任務(wù)的信號?！绢愋图叭蝿?wù)原理】電壓驅(qū)動方式：當(dāng)燃用汽油時，模擬器接通短路開關(guān)即可將蓄電池12V電源不經(jīng)電阻R保送給噴油器，噴油器正常任務(wù)。當(dāng)燃用燃氣時，模擬器斷開短路開關(guān)，此時汽油ECU仍能正常向噴油器保送噴油信號，由于接通噴油器搭鐵回路后，蓄電池12V電源經(jīng)過串聯(lián)電阻R保送給噴油器，使經(jīng)過噴油器的電流減小，噴油器線圈產(chǎn)生的電磁力缺乏以吸開針閥，所以噴油器不噴油，但保送給汽油ECU的仍是12V電壓信號。電流驅(qū)動方式：當(dāng)燃用汽油時，模擬器接通噴油器電路而斷開電阻R電路，噴油器正常任務(wù)。當(dāng)燃用燃氣時，模擬器那么斷開噴油器電路而接通電阻R電路，噴油器不噴油，由于噴油器并聯(lián)電阻與噴油器電阻相等，所以保送給汽油ECU的電流信號不變。a〕電壓驅(qū)動式噴油器b〕電流驅(qū)動式噴油器三、點火提早調(diào)理器燃氣與汽油的化學(xué)性質(zhì)不同，在同一工況下的最正確點火提早角不同，所以在以汽油機改裝的兩用燃料發(fā)動機上，設(shè)有點火提早調(diào)理器，以滿足發(fā)動機燃用燃氣和燃用汽油時對點火提早角的不同需求。國產(chǎn)HSV電控低壓燃氣放射器任務(wù)過程：電磁線圈不通電時球閥在進氣口和出氣口兩側(cè)氣體壓差的作用下向右開啟，使燃氣經(jīng)出氣口噴出。當(dāng)電磁閥通電時，銜鐵在電磁力作用下向左挪動，并經(jīng)過頂桿使球閥向左封鎖，停頓燃氣放射。天然氣---柴油組合式放射器任務(wù)過