一種大功率氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)電控噴射裝置的研究.pdf

1、氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)有著有害污染物和二氧化碳排放量相對(duì)少的優(yōu)勢(shì)，不僅在高效清潔利用能源，而且在有效利用工業(yè)可燃廢氣等方面均可以發(fā)揮重要作用，節(jié)能減排與環(huán)境保護(hù)推動(dòng)著氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)進(jìn)步與廣泛應(yīng)用。
　　 氣體燃料電控噴射裝置的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)順序間歇供氣方式在發(fā)動(dòng)機(jī)各缸進(jìn)氣道前順序間歇（一般在進(jìn)氣過(guò)程中）供入氣體燃料，可以有效解決發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道及進(jìn)氣管內(nèi)回火、掃氣階段氣體燃料流失等問(wèn)題，改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能，適用于各類氣體燃料，所需氣體燃

2、料的壓力較低，特別適用于需要大流量、低壓力的供氣場(chǎng)合。為了實(shí)現(xiàn)在氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性及排放指標(biāo)等方面達(dá)到國(guó)外先進(jìn)水平，同時(shí)對(duì)各類不同成份、熱值的可燃?xì)怏w具有良好適應(yīng)性的目標(biāo)，必須深入研究作為關(guān)鍵技術(shù)的氣體燃料電控噴射裝置。論文提出了一類應(yīng)用動(dòng)圈式電磁直線執(zhí)行器和菌型閥結(jié)構(gòu)的氣體燃料電控噴射裝置，并通過(guò)理論分析、仿真計(jì)算以及與試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、流量特性、控制技術(shù)等進(jìn)行了深入系統(tǒng)地研究，為其工程化應(yīng)用以及大功率氣體燃

3、料發(fā)動(dòng)機(jī)性能提升打下了良好的基礎(chǔ)。
　　 論文的主要工作和研究成果包括以下幾個(gè)方面:
　　 (1)分析了氣體燃料電控噴射裝置的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，提出了一類應(yīng)用動(dòng)圈式電磁直線執(zhí)行器和菌型閥結(jié)構(gòu)的氣體燃料電控噴射裝置，對(duì)噴射裝置的結(jié)構(gòu)、主要設(shè)計(jì)參數(shù)和控制器設(shè)計(jì)等進(jìn)行了深入研究，最終研制出了氣體燃料電控噴射裝置樣件并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明，噴射裝置的過(guò)渡時(shí)間為5ms，最大氣門升程可達(dá)4mm，工作穩(wěn)定可靠，滿足大功率氣體燃料

4、發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)噴射裝置的大流量、高響應(yīng)等要求。
　　 (2)建立了氣體燃料噴射裝置的流動(dòng)數(shù)值模擬計(jì)算模型，分析了穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)工況下的流量特性并進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。明確了電控噴射裝置的流量特性隨著氣門升程、氣門外徑、壓差以及氣門開啟時(shí)間等主要設(shè)計(jì)及控制參數(shù)變化的規(guī)律，建立了可直接用于氣體燃料噴射量調(diào)節(jié)控制的氣體燃料噴射量和氣門總開啟時(shí)間的映射關(guān)系，為氣體燃料電控噴射裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
　　 (3)確定了氣體燃料噴

5、射裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)上的布置方案，并討論了應(yīng)用噴射裝置后發(fā)動(dòng)機(jī)性能改進(jìn)的技術(shù)途徑。設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)控制器，提出了以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為目標(biāo)的閉環(huán)控制以及模擬信號(hào)輸入端口和PWM控制信號(hào)輸出端口多路復(fù)用的技術(shù)方案。進(jìn)一步針對(duì)應(yīng)用電控噴射裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)性能改善的技術(shù)途徑進(jìn)行了分析，并提出了發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，分析了控制器綜合設(shè)計(jì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比進(jìn)行閉環(huán)控制，并給出了改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器方案。
　　 (4)建立了氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用電控噴射裝

6、置后的非穩(wěn)態(tài)CFD計(jì)算模型，并在此基礎(chǔ)上研究了噴射裝置不同的控制參數(shù)和安裝參數(shù)對(duì)氣體燃料進(jìn)氣和混合氣形成過(guò)程的影響。分析比較了不同的噴射裝置安裝位置下氣體燃料進(jìn)氣過(guò)程的變化情況，并明確了噴射裝置靠近燃燒室后對(duì)提高氣體燃料進(jìn)氣充分程度的優(yōu)勢(shì)。確定了氣體燃料電控噴射裝置噴射脈寬的調(diào)節(jié)范圍，探討了通過(guò)增加氣體燃料和進(jìn)氣空氣的壓力差值來(lái)增加噴射量的方法。
　　 (5)完成了應(yīng)用氣體燃料噴射裝置的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)機(jī)驗(yàn)證性試驗(yàn)。進(jìn)行了包括發(fā)