ch07燃?xì)怆娍丶夹g(shù)一、燃?xì)馄嚨陌l(fā)展

第七章燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)簡(jiǎn)介本章主要內(nèi)容：燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)概述兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混合器供氣電控系統(tǒng)混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)混合器供氣電控系統(tǒng)電控燃?xì)夥派湎到y(tǒng)電控燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)主要元件一、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)概述燃?xì)馄嚨拈_(kāi)展1、燃?xì)馄嚨拈_(kāi)展歷程1872年天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)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?xì)馄嚰夹g(shù)逐漸快速開(kāi)展。90年代后天然氣汽車數(shù)量迅速添加。燃?xì)馄嚨拈_(kāi)展2、我國(guó)燃?xì)馄嚨拈_(kāi)展現(xiàn)狀20世紀(jì)50時(shí)年代開(kāi)場(chǎng)天然氣汽車的研討；80年代中期開(kāi)場(chǎng)開(kāi)展天然氣汽車；1994年起上海組織開(kāi)展液化石油氣燃?xì)馄嚇榆嚨脑囉眉把杏懀?001年底我國(guó)燃?xì)馄嚤Ｓ辛恳殉?1萬(wàn)輛,估計(jì)到2005年，我國(guó)燃?xì)馄嚨谋Ｓ辛繉⒌竭_(dá)100萬(wàn)輛，到2021年將到達(dá)150萬(wàn)量。3、燃?xì)馄嚨拈_(kāi)展趨勢(shì)目前，兩用燃料單點(diǎn)放射系統(tǒng)和單一燃料〔天然氣或液化石油氣〕閉環(huán)多點(diǎn)順序放射系統(tǒng)相繼問(wèn)世，而閉環(huán)多點(diǎn)順序放射系統(tǒng)是當(dāng)今燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)開(kāi)展的主流和方向。燃?xì)馄嚨念愋桶此脷怏w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?xì)馄噧捎萌剂先細(xì)馄嚮旌先剂先細(xì)馄噯稳剂先細(xì)馄囍贿\(yùn)用天然氣或液化石油氣中的一種作為發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)1、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)類型按燃?xì)夤?yīng)量的控制方式分機(jī)械控制式電子控制式按燃?xì)夤?yīng)方式分混合器供氣方式燃?xì)夥派浞绞桨纯杖急瓤刂品绞椒珠_(kāi)環(huán)控制方式閉環(huán)控制方式按發(fā)動(dòng)機(jī)類型分單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)2、機(jī)械控制式燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)普通利用節(jié)氣門(mén)根據(jù)工況要?jiǎng)?wù)虛現(xiàn)對(duì)混合氣量的控制，而可燃混合氣普通利用火花塞點(diǎn)燃。兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng)汽油/CNG兩用燃料：在原汽油機(jī)上加裝一套CNG燃?xì)夤?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(shí)，替代原汽油機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)提供天然氣－空氣混合氣。汽油/LPG兩用燃料：由燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制兩個(gè)電磁閥實(shí)現(xiàn)燃用汽油與LPG的切換，LPG經(jīng)過(guò)濾清器過(guò)濾后，進(jìn)入調(diào)理器進(jìn)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(jìn)入氣缸。混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)柴油/CNG混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)組成：燃料供應(yīng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)控制維護(hù)系統(tǒng)、天然氣供應(yīng)和調(diào)理系統(tǒng)、天然氣儲(chǔ)存系統(tǒng)。二、兩用燃料混合器供氣電控系統(tǒng)電控燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)的功能模擬汽油放射信號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)在燃用燃?xì)鈺r(shí)必需在切斷汽油放射的同時(shí)，由電控燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)向汽油ECU輸入模擬的汽油放射信號(hào)。模擬氧傳感器信號(hào)電控燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)必需向汽油ECU輸入一個(gè)理想的模擬氧傳感器信號(hào)，以便切換到燃用汽油時(shí)汽油ECU可以正常任務(wù)?；旌掀鞴怆娍叵到y(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(kāi)關(guān)、模擬器、燃?xì)釫CU、步進(jìn)電機(jī)功率閥等。主要元件位置燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)中的調(diào)理器、混合器、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥等均安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)，燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)安裝在駕駛室內(nèi)儀表盤(pán)附近，不同車型高壓氣瓶安裝位置不同，手動(dòng)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(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)電控汽油放射發(fā)動(dòng)機(jī)改裝的汽油/CNG兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)環(huán)控制供氣系統(tǒng)，在進(jìn)氣管前，該系統(tǒng)的燃?xì)夤?yīng)和汽油供應(yīng)兩個(gè)燃料供應(yīng)系統(tǒng)是并列的。在發(fā)動(dòng)機(jī)任務(wù)時(shí)由油氣轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)控制燃?xì)怆姶砰y和電動(dòng)燃油泵，同一時(shí)辰，只允許發(fā)動(dòng)機(jī)燃用汽油或燃?xì)庖环N燃料。發(fā)動(dòng)機(jī)燃用天然氣時(shí)，將燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)到“氣〞位置，此時(shí)燃?xì)怆姶砰y開(kāi)啟、電動(dòng)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(dòng)力調(diào)理閥進(jìn)入混合器，并與來(lái)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(shí)現(xiàn)空燃比閉環(huán)控制，那么可使發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(jī)電控燃油放射系統(tǒng)的結(jié)合，混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)采用緊縮自燃式的點(diǎn)火方式，沒(méi)有點(diǎn)火系統(tǒng)，而引燃柴油的放射量和放射正時(shí)由柴油機(jī)電控燃油放射系統(tǒng)控制。CNG/柴油混和燃料非增壓發(fā)動(dòng)機(jī)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(hào)來(lái)確定供油齒條和功率閥的位置，并根據(jù)燃料轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)等控制天燃?xì)怆姶砰y的通斷，同時(shí)燃?xì)釫CU也具有失效維護(hù)功能。四、電控燃?xì)夥派湎到y(tǒng)1、電控氣態(tài)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)的分類按運(yùn)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?xì)釫CU任務(wù)原理直接采集信號(hào)控制系統(tǒng)。燃?xì)釫CU直接采集各種傳感器信號(hào)，經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，確定噴入各缸的燃?xì)饬?。間接采集信號(hào)控制系統(tǒng)。燃?xì)釫CU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(hào)并將其轉(zhuǎn)化為燃?xì)夥派淦骺刂菩盘?hào)再用來(lái)控制燃?xì)夥派淦鞯姆派鋾r(shí)辰和放射時(shí)間。2、單燃料或兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)電控多點(diǎn)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)將燃?xì)夥派淦鞑贾迷诟鞲走M(jìn)氣歧管的進(jìn)氣門(mén)處，采用順序放射控制方式分別對(duì)每個(gè)缸的燃?xì)夥派淦鬟M(jìn)展控制。如圖日本本田公司研制的電控多點(diǎn)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)。3、混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)混合燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控多點(diǎn)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)與混合器供氣電控系統(tǒng)相比，只是采用的燃?xì)夤?yīng)方式不同，多點(diǎn)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)中取消了功率閥和混合器，利用燃?xì)夥派淦骺刂迫細(xì)夤?yīng)量。如圖柴油機(jī)電控燃油放射系統(tǒng)與電控多點(diǎn)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)組成的柴油/CNG混和燃料發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)。4、電控燃?xì)庵苯臃派湎到y(tǒng)電控燃?xì)庵苯臃派湎到y(tǒng)利用燃?xì)夥派淦髦苯酉驓飧變?nèi)供氣，并由燃?xì)釫CU控制噴氣量和噴氣正時(shí)。5、電控液態(tài)燃?xì)夥派湎到y(tǒng)電控液態(tài)燃?xì)夥派湎到y(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(hào)的控制系統(tǒng)，即燃?xì)釫CU都是利用汽油ECU的噴油器控制信號(hào)〔包括同步放射信號(hào)和異步放射信號(hào)〕，來(lái)控制燃?xì)夥派淦鞯娜蝿?wù)。五、電控燃?xì)夤?yīng)系統(tǒng)主要元件1、功率閥【安裝位置】安裝在燃?xì)鈮毫φ{(diào)理器與混合器之間的低壓輸氣管路中?！绢愋汀坎竭M(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥。采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)理閥來(lái)執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤?yīng)量調(diào)理。占空比功率閥。采用占空比控制型電磁閥來(lái)執(zhí)行燃?xì)釫CU的指令，實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤?yīng)量調(diào)理。雙步進(jìn)電動(dòng)機(jī)功率閥【控制原理】經(jīng)過(guò)改動(dòng)低壓輸氣管路的流通截面來(lái)控制供氣量。2、模擬器【功用】燃用燃?xì)鈺r(shí)，產(chǎn)生并向汽油ECU保送模擬噴油器任務(wù)的信號(hào)?！绢愋图叭蝿?wù)原理】電壓驅(qū)動(dòng)方式：當(dāng)燃用汽油時(shí)，模擬器接通短路開(kāi)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?xì)鈺r(shí)，模擬器斷開(kāi)短路開(kāi)關(guān)，此時(shí)汽油ECU仍能正常向噴油器保送噴油信號(hào)，由于接通噴油器搭鐵回路后，蓄電池12V電源經(jīng)過(guò)串聯(lián)電阻R保送給噴油器，使經(jīng)過(guò)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(kāi)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(hào)。電流驅(qū)動(dòng)方式：當(dāng)燃用汽油時(shí)，模擬器接通噴油器電路而斷開(kāi)電阻R電路，噴油器正常任務(wù)。當(dāng)燃用燃?xì)鈺r(shí)，模擬器那么斷開(kāi)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(hào)不變。a〕電壓驅(qū)動(dòng)式噴油器b〕電流驅(qū)動(dòng)式噴油器三、點(diǎn)火提早調(diào)理器燃?xì)馀c汽油的化學(xué)性質(zhì)不同，在同一工況下的最正確點(diǎn)火提早角不同，所以在以汽油機(jī)改裝的兩用燃料發(fā)動(dòng)機(jī)上，設(shè)有點(diǎn)火提早調(diào)理器，以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)燃用燃?xì)夂腿加闷蜁r(shí)對(duì)點(diǎn)火提早角的不同需求。國(guó)產(chǎn)HSV電控低壓燃?xì)夥派淦魅蝿?wù)過(guò)程：電磁線圈不通電時(shí)球閥在進(jìn)氣口和出氣口兩側(cè)氣體壓差的作用下向右開(kāi)啟，使燃?xì)饨?jīng)出氣口噴出。當(dāng)電磁閥通電時(shí)，銜鐵在電磁力作用下向左挪動(dòng)，并經(jīng)過(guò)頂桿使球閥向左封鎖，停頓燃?xì)夥派?。天然?--柴油組合式放射器任務(wù)過(guò)