摘 要:在內(nèi)燃機理論和熱力學計算的基礎上研究了LPG液態(tài)多點進氣道噴射的燃料供給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的理論，設計了液態(tài)多點電噴兩用燃料汽車，解決了目前普通汽油汽車改裝蒸發(fā)預混合式LPG系統(tǒng)后動力性下降、經(jīng)濟性優(yōu)勢不明顯及環(huán)保性未得到充分利用的問題。通過試驗結(jié)果證明:液態(tài)多點電噴兩用燃料汽車具有良好的動力性，明顯的經(jīng)濟性優(yōu)勢及達到歐Ⅲ排放要求。

關鍵詞:電子控制 電噴 汽車

中圖分類號:U467文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)04(a)-0012-01

汽車工業(yè)的飛速發(fā)展使汽車開始進人中國家庭，但是國際原油的供需矛盾使汽車的使用成本不斷增加，為鼓勵代用燃料汽車的開發(fā)與生產(chǎn)，目前一些企業(yè)和科，研院所研制了多種代用燃料汽車，一些新型代用燃料汽車多數(shù)使用甲醇、乙醇、氫氣等能源作為動力，但使用這些能源必須重‘新設計發(fā)動機并且采用比較昂貴的設備和零部件，制造成本過高無法達到大規(guī)模投產(chǎn)的要求。國內(nèi)外目前較為成熟的代用燃料汽車技術主要為LPG和CNG氣體燃料汽車技術，其中LPG由于成本低、固化特性接近汽油，甚至在抗爆性及單位體積熱值方面優(yōu)于汽油。

1 液態(tài)多點電噴兩用燃料汽車的發(fā)動機控制原理

首先分析內(nèi)燃機燃料LPG的物化特性，氣體燃料的性能參數(shù)主要有熱值、辛烷值、化學計量空燃比、著火溫度等。由于多數(shù)氣體燃料是多成分的混合體且組分可能在一定范圍內(nèi)變化，因此，其性能參數(shù)也不是一個固定值。

LPG的燃燒特性與汽油相當，其熱值略高于汽油;LPG的辛烷值高，抗爆性能優(yōu)于汽油，故允許采用較高的壓縮比，有利于提高發(fā)動機的熱效率。而且LPG的氣化溫度低，常溫下LPG在0.2～0.6MPa的壓力下即可液化(隨成分不同而定)因此，液化石油氣的氣化較為容易，與空氣混合均勻性大大優(yōu)于汽油，有利于燃料的完全燃燒。

兩用燃料發(fā)動機的LPG和汽油的燃料供給系統(tǒng)是分開的，但共用相同的進氣歧管，采用機外混合即預混合方式，也就是LPG和汽油通過電磁閥針孔液態(tài)噴射與新鮮空氣在進氣門前形成混合氣，這時充氣效率相同，在LPG與汽油的混合氣質(zhì)量相當時，發(fā)動機的功率和扭矩也基本相同。

2 燃料供給系統(tǒng)的設計

LPG燃料供給系統(tǒng)主要部件有LPG鋼瓶、分配管、電磁噴射閥及管路安全閥等。LPG鋼瓶總成內(nèi)有內(nèi)置的LPG供給泵，主要作用是建立噴射壓力，不斷向LPG分配提供液態(tài)LPG，產(chǎn)生冷卻回流。為保證管路內(nèi)的LPG壓力，供給泵具有變頻功能，怠速時LPG消耗量下降，泵的轉(zhuǎn)速下降。車輛處于全負荷時，泵的轉(zhuǎn)速達到最大，這樣既能滿足供給量和噴射壓力要求，又能降低電能消耗，延長了泵的使用壽命。根據(jù)前期調(diào)研，目前中國市場的LPG雜質(zhì)較多，泵的設計需要考慮耐用性。

安全閥。依據(jù)法規(guī)LPG鋼瓶只能充滿80％容積，必須有一個限位閥，通過液位浮子機械鎖住加氣管，以防止在高溫情況下通過排放閥將LPG排出鋼瓶發(fā)生爆炸。管路上的安全閥在通電時打開，使LPG管路形成通路，閥上的濾芯過濾LPG中的雜質(zhì)。

分配管與噴射器。噴射器采用下進式，其結(jié)構與汽油噴射器類似，這種方式有利于改善LPG的局部受熱氣化問題。分配管的作用使每一缸的噴射壓力相同，存儲LPG及冷卻作用，分配管上的壓力傳感器將壓力液態(tài)傳給控制器，判斷是否達到液態(tài)噴射的壓力要求。如果達不到，供氣泵就會提高轉(zhuǎn)速增加壓力。

發(fā)動機兩用燃料工作過程。發(fā)動機冷起動時采用汽油工作模式，大約需要40s，LPG供給泵開始工作，在管路內(nèi)逐步建立壓力，電磁安全單向閥逐一打開，構成供給循環(huán)，這時分配管上的LPG壓力傳感器提取壓力信號送給ECU，ECU結(jié)。合機油溫度信號、水溫信號值及進氣溫度信號。如果確認此刻LPG供給系統(tǒng)狀態(tài)滿足工作條件，LPG電磁閥打開形成混合氣，汽油電磁閥立即關閉，這時轉(zhuǎn)入LPG工作模式;如果不滿足則通過警告燈提示系統(tǒng)出錯。本文以SAN3000作為基礎車，試制了液態(tài)多點電噴兩用燃料汽車，兩用燃料發(fā)動機是在原車搭載的2VQS發(fā)動機更改的，重新設計了缸蓋和換氣機構，將壓縮比從9.5提高到10，充分利用LPG的辛烷值高于超級汽油的特點。設計適當?shù)膰娚涔荛L度以及位置角度解決電磁噴射閥結(jié)冰問題，并且使噴出的液態(tài)LPG能迅速吸熱形成混合氣而不降低充氣效率。發(fā)動機控制器根據(jù)負荷信號、空氣流量信號、分配管壓力信號計算出基本噴射時間，再加上修正值就可以給出該工況下的電磁閥的通電時間。

3 試驗過程

在發(fā)動機臺架上測出兩用燃料發(fā)動機樣機的功率，試驗條件依照相關國家標準。使用RON 93#汽油，含80%丙烷的車用LPG。為兩用燃料發(fā)動機的外特性曲線，可知發(fā)動機經(jīng)過匹配后，LPG工作模式與汽油工作模式的實測功率基本一致，通過試驗證明本文的液態(tài)多點電噴兩用燃料發(fā)動機的動力性在兩種工作模式下相同。

將發(fā)動機裝載到整車上，依照國家標準進行動力性、經(jīng)濟性和排放性的試驗。

由于LPG比汽油的單位質(zhì)量熱值高，LPG密度較汽油低，單位體積熱值較汽油高，氣耗數(shù)值上LPG較汽油大，以經(jīng)濟性為計算基礎，行駛100km計算兩種工作模式所需的燃料費用，LPG具有很高的經(jīng)濟性優(yōu)勢。

本文的兩種工作模式均已達到國III排放標準，樣車在完成條件苛刻的道路耐久試驗的同時每隔1.5萬km進行一次排放實驗，試驗結(jié)果證明LPG系統(tǒng)完全達到國III排放法規(guī)要求，LPG作為代用燃料的環(huán)保性得到了保證。

先期調(diào)研結(jié)果表明LPG的品質(zhì)差異對車輛的動力性、經(jīng)濟性和環(huán)保性影響較大，為此對樣車進行了LPG品質(zhì)差異適應性匹配，并且選擇了幾個典型城市進行實地試驗。試驗結(jié)果顯示出本車的適應性良好。

4 結(jié)語

(1)本文理論分析和樣車試驗數(shù)據(jù)表明，LPG完全可以采用液態(tài)多點電噴系統(tǒng)進行機外預混合，通過LPG噴射量與空燃比的精確控制，提高壓縮比使發(fā)動機動力性達到汽油工作模式，相對目前蒸發(fā)預混合方式，在充氣效率、負荷響應速度和混合氣質(zhì)量等方面，都達到了多點電控汽油噴射預混合方式的水平。

(2)通過閉環(huán)控制LPG噴射量，可以根據(jù)負荷變化不斷調(diào)整噴射時間，并且噴射時間可控，這樣燃料利用率高、氣耗低，經(jīng)濟性好，通過試驗數(shù)據(jù)對比，兩用燃料汽車的LPG經(jīng)濟性較普通汽油汽車高。目前我國一些主要城市都建設了大量LPG加氣站，上海、北京、廣州的LPG加氣站數(shù)量分別為109、72和13個。推廣該車型既可以解決了汽油供需緊張問題，又使這些加油站獲得良好的經(jīng)濟效益。

(3)LPG的液態(tài)多點電控噴射方式較蒸發(fā)式多點電控噴射方式達到更為精確的空燃比閉環(huán)控制而使整車排放達到國Ⅲ標準，本文的兩用燃料汽車的兩種工作模式都達到了國Ⅲ排放標準，如果對加裝的OBD系統(tǒng)再進一步匹配，則有可能使整車達到歐Ⅳ標準。

參考文獻

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