1、    天然氣發動機電控噴射系統分析    方淑娟+唐海龍摘 要：天然氣因具有資源充足、價格低的特點而被稱為“最具前途的清潔能源”。隨著天然氣汽車的普及和電子技術的發展，相關領域對天然氣發動機電控系統的要求越來越高，因此，完善天然氣發動機的性能具有重要的學術價值和應用價值。關鍵詞：天然氣；發動機；電控噴射系統；單點噴射系統：tk48 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2015.20.094隨著天然氣應用技術的發展，噴射系統的結構已經被分析得更加清楚，對天然氣發動機的噴射系統進行改裝已不再是不可能完成的任務。在使用過程中，我們可以通過分析發

2、動機的特點，采用不同的控制方式，利用閉環控制算法理論進行策略研究并開發軟件，利用信號發生器與電位器對開發的噴射系統進行軟件模擬實驗，最后再對噴射脈寬進行模擬實驗。運用這種方式可以檢驗天然氣發動機的實際效果。1 天然氣發動機電控系統的研究現狀我國早在20世紀初就已經著手研究天然氣發動機，并于2000年步入天然氣發動機高速發展階段。到目前為止，壓縮天然氣已經成為技術上很成熟的能源之一，解決了我國車用燃料單一的問題。車用天然氣技術已由最初的點火燃料噴射發展到廢氣再循環利用。在逐步發展過程中，車用天然氣技術的控制功能變得更加復雜，發動機電控系統也日益升級，控制功能、速度、精度日臻完美。目前，我國已經進

3、入利用電控噴氣的實驗階段根據不同的燃料發展不同的技術。由于天然氣汽車在環保方面具有突出的優勢，因此，只使用天然氣的汽車是日后發展的主要方向。在應用天然氣發動機的過程中，要革新天然氣的供給方式。這是因為天然氣的供給方式影響著發動機的動力和運行安全。由于我國的研究起步較晚，因此在理論與技術層面都與國外有很大差距。在保護環境的前提下，我國加大了對天然氣發動機的研究投入。在國家資金注入之后，我國的天然氣發動機缸內噴氣技術已被成功研發，并對天然氣發動機的電控技術進行了研究與嘗試。可以說，我國對天然氣發動機產業化的開發已經開始，但是大部分性能較好的電控系統仍然需要進口，成本非常高。荷蘭某公司的雙燃料發動機

4、和美國某公司的柴油天然氣雙燃料發動機是我國主要進口的發動機。隨著電控技術的發展，美國的公司為奔馳汽車改裝了雙燃料發動機。20世紀末，國外天然氣汽車的發展已經具有了一定的規模，許多生產廠家推出具有強勁的動力、強大的排放性能的新型汽車，同時將進氣道混合氣預混合供氣方式、電控單點噴射系統、電控多點噴射系統、缸內直接噴射等充分應用于這些新型汽車的發動機上。2 天然氣發動機電控單點噴射系統設計天然氣進氣管采用單點噴射方式供氣，因此，可以將噴射閥門安裝于總進氣管附近，不僅實用，而且可以降低成本。這種由軟件嚴格控制的方式可以準確控制空燃比。在天然氣的儲氣瓶中，打開手動閥門，天然氣就會流出，并通過過濾器濾去其

5、中的雜質。天然氣流可以減壓，在電控單元的控制下被噴入共軌塊，與空氣混合后開啟氣缸。對于發動機電控系統，要確定最優的燃料噴射量，由傳感器采集信號。電控系統的核心部件是ecu，這是開發設計的難點。ecu的設計方式決定了故障類型，影響著發動機的性能。ecu的主要性能是控制設計策略與實現方式，完成單元選型設計，在滿足精準度要求的同時，降低成本。ecu的主芯片性價比高，能正確讀取信號、驅動多種執行器，具有軟件數據監控功能和良好的兼容性。隨著控制系統的日益完善，ecu需要檢測更多的信號，這對它的實時性提出了更高的要求，對中斷資源的要求也在不斷提高。要選用適宜的微控制器，要有通道脈寬調制模塊、輸入捕捉定時器

6、、輸出比較定時器及獨立的數字fo口。片內要有閃速存儲器，應用鎖相環要保持良好的兼容性，使用簡單的開發方式，以降低成本。傳感器要將工況信號輸入到計算機里面，通過參數修正傳感器信號，并通過執行器反饋信號。天然氣發動機電控單元要檢測發動機的運行狀態，就要正確利用霍爾效應的原理進行霍爾傳感；天然氣發動機要靠執行機構實現控制功能，就要在選擇時進行準確的分享計算。對于天然氣噴射系統來說，執行器也是天然氣噴射閥。天然氣噴射閥主要有兩種形式，即低壓噴射閥和高壓噴射閥。前者簡單，后者復雜，但是二者都需要較大的流通截面，以保證足夠的氣體流量。氣體噴射閥具有高可靠性、高一致性、高耐久性、高安全性等特性，且要有適宜的

7、噴射壓力，既不能過大，也不能過小。噴射頻率在最高轉速時要保證每秒有20個工作循環。這里所說的噴射器閥芯，質量小，結構簡單、緊湊，可以通過標準驅動級觸發電磁閥。電磁閥的表面要作涂層處理，使不含油的氣體可以共同使用。將節氣門轉化為電量變化，實現節氣門位置的測定。天然氣發動機的燃氣噴射量可以采用直接測量法與間接測量法計算得出。另外，要有連續、精確的溫度傳感器，用以測量冷卻水溫和進氣溫度。從控制的角度來看，單點噴射天然氣發動機電控系統具有以下三個特點：時變系統的參數變化范圍大；天然氣噴射脈寬輸出與輸入具有非線性關系；該系統是一個多輸入、輸出系統。單燃料天然氣發動機的自適應控制方式是近幾年提出的一種新型控制方式。人工神經網絡控制系統是類似于人腦單元的基本處理動力系統，在處理過程中具有很大的優越性，可以給非線性的控制系統帶來統一模型。這是一個尚未建立的體系，有待進一步研究。3 結束語通過制訂電控噴射系統總體方案，可以完成天然氣發動機單點噴射系統的改裝和調試，并根據發動機的轉速信號，實現對發動機運行工況的判斷，從而采用不同的空燃比控制，根據霍爾傳感器同步信號實現對噴射時序的控制。對天然氣發動機電控噴射系統的分析可以使天然氣的應用更加廣泛，因此，對該系統的設計、開發具有極其重要的現實意義。參考文獻1葛文慶.一種大功率氣體燃料發動機電控噴射裝置的研究d.南京：南京理