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柴油/二甲醚组合燃烧发动机及其控制策略
摘要:为了解决发动机排放造成的环境污染和日益严峻的能源依赖问题,世界各国在制定各种严格的车辆排放法规来规范汽车的生产和使用的同时,开始大力发展代用燃料汽车,G]、液化气[LPG]、甲醇[等。在天然气/柴油双燃料汽车上,发动机是在原柴油机基础上改造而成,通常以天然气作为主燃料,以少量柴油来引燃。目前,双燃料发动机具有使用燃料灵活、碳烟排放少、发动机改动小、改动成本低等特点而具有良好的推广前景。本论文在阅读相关专业文献的基础上,从现有研究条件出发,研究柴油/二甲醚组合燃烧发动机及其控制策略,提出发动机改造法案,设计控制系统
关键词:柴油、甲醇、控制策略
1 发动机改造及信号采集
在柴油机的进气歧管处分别安装四个低压喷油器用来喷射二甲醚,由单独的二甲醚燃料系统供给二甲醚。二甲醚燃料喷射系统包括:二甲醚燃料箱,滤清器,二甲醚泵,二甲醚分配管,喷醚器和压力调节器。喷醚系统地改造过程为:在实验用发动机进气歧管上钻孔,焊接铝制喷醚器座,选择汽油机喷嘴,奇瑞轿车发动机用燃油分配管,将燃油分配管加长适用于喷嘴安装在柴油发动机进气管上,在回醚一端安装醚压调节器。在柴油喷油泵的油门拉线端安装一个位置传感器来感知油门开度的大小;在飞轮壳上安装转速传感器,采集到油门信号和转速信号还有水温信号同时传到电控单元,电控单元根据采集到的信号对二甲醚的喷射量和喷射时刻进行控制。
2 组合燃烧发动机控制系统
在柴油/二甲醚组合燃烧发动机中,以形成新型燃烧模式,降低排放的实验系统中,需要控制二甲醚的喷射量和喷射时刻,在某一负荷和转速下,喷射最佳的醚量。

控制系统硬件的设计控制策略的实施是由二甲醚自动喷射电控系统来完成的。该电控系统由传感器、ECU 和执行器三部分组成,图2–1 为柴油/二甲醚组合燃烧发动机控制原理框图。
氮气罐
电控单元
二甲醚燃料箱
水温传感器
柴油燃料箱
发动机
油耗仪
低压喷醚泵
转速传感器
醚耗仪
二甲醚泵
油门位置传感器
图2–1 柴油/甲醇组合燃烧发动机控制原理框图
传感器
用来采集信息的部件。为了使发动机能够以高效率、低排放状态工作,要求
发动机在一定状态二甲醚的喷射量随工况也就是随转速、负荷、冷却水温度等参数的变化始终保持最佳。为此,在发动机上装上不同的传感器检测与发动机运转有关的参量,并将检测到的信息输至电控单元,交由电控单元进行计算处理。此控制系统中安装了油门位置传感器、转速传感器和水温传感器。
电控单元(ECU)
即电子控制单元,是以单片机为核心的电子控制装置,电控系统的指挥中心。
其功能是对输入的信号进行检测、运算处理和逻辑判断,根据预先存储的控制程
序和实验数据,向各执行器发出控制指令,控制各个执行器的工作。ECU主要由
2-2 ECU的结构与原理
电源电路、主控电路、驱动电路和显示电路组成,如图2–2。图2–3为内部结构图。图
2–4给出了ECU的电路原理图。
(1主控电路是ECU 的核心电路,其作用是对输入的信号进行
检测、运算处理和逻辑判断,根据预先存储的控制程序和试验数据,向各执行器
发出控制指令,控制各执行器的工作。本系统主控电路是利用89C51 单片机开
发的。
该电路采用是两