电控顺序喷射天然气专用发动机的开发

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原稿收到日期为1999年9月22日，修改稿收到日期为1999年11月26日。

1刖目天然气作为汽车清洁燃料在我国得到广泛的重视。而作为城市主要交通工具的城市客车，更是天然气发动机的首选应用对象，开发城市客车天然气发动机具有重要的意义。天然气在压燃式发动机上的应用可以分为混合燃烧和专用天然气发动机两种形式。前者以其改装容易，得到快速发展，但是由于最小引燃柴油量的限制，天然气往往得不到有效的利用，特别是对经常处于怠速、低速和变工况运转状态下的城市客车发动机。本文以柴油机为研究对象，对发动机的燃烧系统。进气系统进行了专门设计，并采用了电控多点燃气顺序喷射技术以及电控高能点火系统，使之成为专用天然气发动机。顺序在适当时候输出点火和各缸的喷气信号。此外，ecu还控制喷气阀和点火系统的供电继电器以及天然气气路关断电磁阀继电器。

各缸压缩3缸6缸2缸4缸1缸5缸3缸古进气行程11进气行程3111111进气行程5进气行程7进气行程转速信号、同步信号及点火和喷气控制的基准4控制系统的控制功能控制系统对发动机的控制分为下面6种情况。

4.1点火开关接通当点火开关接通后，控制系统的继电器闭合，ecu开始供电工作。ecu首先将天然气气路关断电磁阀继电器和供电继电器闭合，这时点火线圈、喷气阀均与电瓶接通，并将气路接通给喷气阀供气，为启动发动机作好准备。如果发动机在3s内启动，则气路关断电磁阀继电器和供电继电器继续维持闭合；否则ecu自动切断供电继电器和气路关断电磁阀继电器，气路关断电磁阀和喷气阀均关闭，保证天然气不向外泄露，同时也可避免喷气阀和因长期非正常通电而烧坏。当发动机在运行当中非正常停机时，ecu也会自动切断供电继电器和气路关断电磁阀继电器。

4.2启动发动机当启动发动机时，ecu接收发动机转速、进气管绝对压力、冷却水温、启动信号。这时以固定10°ca的点火提前角工作。怠速控制电磁阀全开，给发动机提供较多的进气，以提高缸内压力和温度，使发动机易于启动。喷气阀的喷气量主要由发动机转速、进气管绝对压力决定，同时还受冷却水温度传感器的影响，补偿因减压阀“结冰”现象引起的喷气阀供气压力的下降和转速过低引起的混合气不均匀现象。

暧机工况当发动机冷却水温度低于正常工作温度时，ecu进行暖机控制。这时ecu根据冷却水温度控制怠速控制阀的开度，温度越低开度越大，使发动机维持较高的运转速度，加速暖机过程。同时当发动机水温很低时，ecu还象启动工况那样根据冷却水温度修正喷气阀的喷气量，补偿因减压阀°结冰“现象引起的喷气阀供气压力的下降。

4.4怠速控制当发动机节气门全关而水温达到发动机正常工作温度时，发动机进入怠速运行模式。ecu根据发动机转速和所设定的目标怠速值对发动机怠速转速进行闭环控制。当实际转速高于目标转速时，ecu将怠速控制阀开度减小；反之将怠速控制阀的开度加大。使发动机转速稳定于目标转速附近。

加、减速工况当发动机处于加速工况时，ecu根据节气门信号的变化率，对喷气量进行附加修正，补偿由于进气压力信号变化滞后引起的喷气量偏小，节气门信号变化率越大附加气量越多。而当驾驶员突然将节气门由正常工作收到怠速位置时，若发动机转速大于1500r/min，则发动机处于急减速状态，ecu短时间内切断喷气阀，而当转速低于1000r/min时，则重新恢复喷气阀工作，这样不仅可减少排放、而且可节约燃料消耗。

4.6正常工况当发动机不在上述情况下工作时，ecu主要根据发动机的转速和进气压力信号调整喷气阀的喷气量和点火提前角的大小，使发动机以最佳的参数工作。

5实验结果与结论改装后发动机的台架实验表明发动机的动力性与原机基本相当，外特性扭矩对比见。最大扭矩与原机相同，但对应转速由1800r/min降为国际□测量值怠速排放测量结果国际□测量值gb14761.293排放测试结果1400r/min.最大功率点扭矩由340nm降为324nm（下降幅度小于5%）。发动机的怠速排放远低于我国现行标准gb14761.593，见。控制数据初步优化后，按gb14761.293规范测试的排放结果见。特别是彻底解决了原柴油机难于解决的排烟问题。

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