新型汽油机缸内直喷系统的研究与设计

论文摘要

随着能源危机和环境污染问题的日益突出,改变传统汽油机的燃烧方式以便获得更高的燃油经济性和排放水平已成为当今内燃机领域重大的研究课题之一。汽油机缸内直接喷射技术自20世纪90年代以来所取得的研究成果在上述方面展现出了巨大的优越性和潜在的优势,目前该技术已受到各国重视,取得了巨大的进展。本文围绕缸内直接喷射技术最核心的部分——供油及喷射系统展开研究,分析了汽油机直接喷射对供油及喷射系统的要求,创造性地提出了基于高速开关阀的具有背压控制功能的喷射方案,并在原液压增压式供油系统的基础上,提出了一套更简单而且供油更稳定的供油方案。通过实际搭建供油及喷射系统,验证了供油系统能够持续稳定地提供10MPa以上的喷油压力,研究了喷射系统的雾化特性、响应特性、开启压力以及流量特性等,最后在改装的170F发动机台架上进行了喷射试验,考察了喷油脉宽对怠速稳定性的影响以及喷油定时对小负荷排放的影响。试验结果表明,所提出的供油及喷射系统方案能够使发动机怠速下较稳定地运行起来,喷油定时对NOx排放等的影响显著。本文还设计了基于XC167CI及PCI-1711数据采集板硬件平台的试验用控制及测试系统,该系统具有较大的灵活性和扩展性,目前已能满足试验需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 能源与环境的时代背景
• 1.2 GDI系统概述
• 1.2.1 GDI系统特点
• 1.2.2 国外GDI发展趋势
• 1.2.3 国内GDI研究现状
• 1.3 本课题研究内容
• 第二章 燃油喷射系统的研究与设计
• 2.1 供油系统与喷射系统研究
• 2.1.1 缸内直喷燃油喷射系统的发展
• 2.1.2 直喷对供油及喷射系统的要求
• 2.2 直接喷射系统设计
• 2.2.1 喷射方案的设计
• 2.2.2 喷油器开启压力的调定
• 2.2.3 针阀响应特性分析
• 2.2.4 喷油器最初流量特性标定
• 2.2.5 改造后喷油器雾化特性研究
• 2.3 供油系统设计
• 2.3.1 供油系统的工作原理
• 2.3.2 供油系统主要部件的选择
• 2.3.3 液压增压式供油系统的应用前景
• 本章小结
• 第三章 试验控制系统研究
• 3.1 喷油控制策略
• 3.1.1 喷油量控制
• 3.1.2 喷油定时控制
• 3.1.3 喷油控制在ECU中的实现
• 3.2 控制系统硬件设计
• 3.2.1 系统功能及组成
• 3.2.2 传感器选择及硬件电路设计
• 3.3 控制系统软件设计
• 3.3.1 ECU控制程序
• 3.3.2 PC机测控程序
• 本章小结
• 第四章 供油及喷射系统的试验验证
• 4.1 台架介绍
• 4.1.1 发动机
• 4.1.2 主要仪器与设备
• 4.2 供油系统的性能验证
• 4.3 台架喷射试验研究
• 4.3.1 怠速稳定性试验
• 4.3.3 喷油定时对排放的影响
• 本章小结
• 第五章 全文总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢