一種提升天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排溫的控制方法

0 引言

當(dāng)今世界，隨著人類對(duì)環(huán)保的重視，發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)逐步升級(jí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的要求越來(lái)越高，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)不僅要有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，更要能有效降低有害氣體排放。

而隨著汽車保有量的增加，對(duì)石油的需求也不斷增加，為緩解石油資源匱乏和需求之間的矛盾及有利于長(zhǎng)期可持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，需要規(guī)劃和發(fā)展內(nèi)燃?xì)庥们鍧嵈萌剂弦蕴娲突剂霞雌秃筒裼汀Ｄ壳捌嚨拇萌剂现饕刑烊粴?CNG/LNG)、LPG，太陽(yáng)能、氫氣及甲醇等。液化石油氣的儲(chǔ)量較少?zèng)Q定了液化石油氣汽車(LPGV)很難有大的發(fā)展，而太陽(yáng)能受地域和天氣的影響較大，決定了其只能作為一種輔助能源。氫氣和甲醇的運(yùn)行費(fèi)用較高，且氫氣的運(yùn)用技術(shù)還遠(yuǎn)不成熟。天然氣具有資源豐富、價(jià)格低廉、排放污染低等突出優(yōu)點(diǎn)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)燃用天然氣的技術(shù)相對(duì)成熟，因而天然氣汽車最容易形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)化，是目前最有發(fā)展前途的發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料，而且天然氣汽車技術(shù)相對(duì)成熟，使用時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，具有一定的經(jīng)驗(yàn)。與柴油相比，天然氣資源儲(chǔ)量大安全、可靠、經(jīng)濟(jì)可行、污染較少、易存儲(chǔ)運(yùn)輸、熱值高等優(yōu)點(diǎn)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用理論空燃比+EGR+TWC，可滿足國(guó)六法規(guī)。近年來(lái)天然氣作為一種清潔的汽車代用燃料，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)得到了比較廣泛的認(rèn)可。而隨著汽車保有量的增加，對(duì)石油的需求也不斷增加，為緩解石油資源匱乏和需求之間的矛盾及有利于長(zhǎng)期可持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)，需要規(guī)劃和發(fā)展內(nèi)燃?xì)庥们鍧嵈萌剂弦蕴娲突剂霞雌秃筒裼?。目前汽車的代用燃料主要有天然?CNG/LNG)、LPG，太陽(yáng)能、氫氣及甲醇等。液化石油氣的儲(chǔ)量較少?zèng)Q定了液化石油氣汽車(LPGV)很難有大的發(fā)展，而太陽(yáng)能受地域和天氣的影響較大，決定了其只能作為一種輔助能源。氫氣和甲醇的運(yùn)行費(fèi)用較高，且氫氣的運(yùn)用技術(shù)還遠(yuǎn)不成熟。天然氣具有資源豐富、價(jià)格低廉、排放污染低等突出優(yōu)點(diǎn)，而且發(fā)動(dòng)機(jī)燃用天然氣的技術(shù)相對(duì)成熟，因而天然氣汽車最容易形成規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化，是目前最有發(fā)展前途的發(fā)動(dòng)機(jī)代用燃料，而且天然氣汽車技術(shù)相對(duì)成熟，使用時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)，具有一定的經(jīng)驗(yàn)。與柴油相比，天然氣資源儲(chǔ)量大安全、可靠、經(jīng)濟(jì)可行、污染較少、易存儲(chǔ)運(yùn)輸、熱值高等優(yōu)點(diǎn)，天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)使用理論空燃比+EGR+TWC，可滿足國(guó)六法規(guī)。近年來(lái)天然氣作為一種清潔的汽車代用燃料，在全球范圍內(nèi)已經(jīng)得到了比較廣泛的認(rèn)可。

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的后處理部件三元催化劑需要達(dá)到一定的溫度才能起燃工作，發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)或者暖機(jī)過(guò)程中，排氣溫度較低，三元催化劑的效率較低，處理尾氣排放物的能力比較低，研究表明，在冷態(tài)WHTC循環(huán)中，催化器起燃之前的排放污染物有些能達(dá)到60%左右。因而發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后，如何快速的提溫很關(guān)鍵，這也成為行業(yè)內(nèi)的重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。

傳統(tǒng)的提高排溫方式有以下幾種，①改變?nèi)紵齾?shù)提溫，調(diào)整過(guò)量空氣系數(shù)、調(diào)整點(diǎn)火提前角、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速提升；②增加加熱裝置，如在催化器之前加裝電加熱的加熱格柵；③增加硬件或優(yōu)化現(xiàn)有硬件，改變?nèi)紵?，主要從增壓器匹配、燃燒室結(jié)構(gòu)、點(diǎn)火系統(tǒng)改善、活塞壓縮比匹配、降低排氣壓力、改善排氣相位等改變?nèi)紵?，促進(jìn)快速暖機(jī)；④采用兩級(jí)催化器，其中一個(gè)是緊耦合催化器，使催化器盡量靠近發(fā)動(dòng)機(jī)，減少熱損失；⑤增加保溫材料，如包裹隔熱棉隔熱護(hù)套等。

李紅濤[2]以某單一立柱三樁海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)為例，通過(guò)對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、動(dòng)力特性與疲勞強(qiáng)度進(jìn)行分析，認(rèn)為疲勞強(qiáng)度是海上風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主控因素，并認(rèn)為整個(gè)風(fēng)機(jī)的動(dòng)力特性和基礎(chǔ)節(jié)點(diǎn)的形式是影響疲勞強(qiáng)度的重要因素。

以上方案在實(shí)際中均有應(yīng)用，各有優(yōu)缺點(diǎn)。比如傳統(tǒng)調(diào)整過(guò)量空氣系數(shù)的方法，會(huì)導(dǎo)致三元催化劑效率下降。另外，除了電加熱方式是使用電池能量對(duì)加熱格柵加熱以促進(jìn)催化器快速起燃之外，其他均是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣對(duì)催化器加熱，廢氣能量是提高催化器溫度最直接的來(lái)源，充分利用廢氣能量是提升催化器快速起燃的關(guān)鍵。本文采用的方法也在利用排氣能量提高催化劑的起燃速度，在保持總的過(guò)量空氣系數(shù)為1不變，即每個(gè)工作循環(huán)總噴射量不變的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整噴射執(zhí)行順序的方法來(lái)改變混合氣的混合，快速提升排溫。

1 噴射系統(tǒng)介紹

想要提高小學(xué)語(yǔ)文課堂教學(xué)的效率，達(dá)到小學(xué)語(yǔ)文教育的理想境界，就需要教師改革教學(xué)理念，為學(xué)生營(yíng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍，加強(qiáng)課堂教學(xué)中的有效互動(dòng)，同時(shí)還應(yīng)積極創(chuàng)新傳統(tǒng)教學(xué)模式，采取多樣化教學(xué)方式，正確地引導(dǎo)學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生自主預(yù)習(xí)的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生對(duì)小學(xué)語(yǔ)文學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維與創(chuàng)造力，提高小學(xué)語(yǔ)文課堂教學(xué)的整體質(zhì)量與效果，達(dá)到小學(xué)語(yǔ)文課堂教學(xué)目標(biāo)。

進(jìn)氣道混合器預(yù)混供氣方式為，發(fā)動(dòng)機(jī)供氣系統(tǒng)包含一個(gè)與化油器類似的部件混合器，燃?xì)馀c空氣靠缸內(nèi)負(fù)壓倍吸入混合器混合后進(jìn)氣氣缸燃燒。

電控單點(diǎn)噴射系統(tǒng)(SPI)實(shí)在進(jìn)氣管節(jié)氣門(mén)上方裝一個(gè)中央噴射裝置，噴射閥集中噴射，氣體機(jī)噴射進(jìn)氣管與空氣混合后由進(jìn)氣管分配到氣缸中進(jìn)行燃燒做功。

量子點(diǎn)電視以高色域表現(xiàn)、壽命長(zhǎng)、顯色效果強(qiáng)為特征。據(jù)國(guó)家廣播電視產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心副總經(jīng)理劉志剛公布的權(quán)威檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在NTSC標(biāo)準(zhǔn)下，普通LED電視的色域只有72%、第一代高色域電視只有82%、第二代高色域電視約96%，而量子點(diǎn)電視色域覆蓋率卻高達(dá)110%。在使用壽命方面，量子點(diǎn)電視采用無(wú)機(jī)材料，穩(wěn)定性強(qiáng)。

電控多點(diǎn)噴射系統(tǒng)(MPI)為在每個(gè)氣缸的進(jìn)氣口處裝一個(gè)噴嘴，由ECU控制按照一定的模式分別對(duì)各個(gè)氣缸進(jìn)行專門(mén)的噴射。

缸內(nèi)直接噴射，MPI和SPI兩種噴射方式

均屬于進(jìn)氣道噴射，屬于缸外噴射，氣缸內(nèi)直接噴射將氣體直接噴入氣缸內(nèi)。

三、噴射壓力：壓力太高，儲(chǔ)氣瓶中的天然氣得不到充分利用，壓力太低，不利于進(jìn)氣，工作壓力是噴射閥選型的重要參數(shù)；

三、采用高壓EGR控制技術(shù)，精確控制EGR流量

一、單點(diǎn)進(jìn)氣道噴射天然氣

罪惡感和愧疚感一并襲來(lái)，我放下手機(jī)，恨不得乘最快的航班飛回去。此時(shí)此刻，我終于明白媽媽為什么一直訓(xùn)斥我“不懂事”，我不僅不懂事，簡(jiǎn)直無(wú)知至極。

該系統(tǒng)具有如下的功能：

為了獲得較為準(zhǔn)確的車輛行駛速度，本試驗(yàn)采用了波形曲線分析與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)錄像測(cè)試相結(jié)合的方法。跨中撓度最大值取自80 Hz低頻濾波后曲線。由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)較多且各試驗(yàn)梁規(guī)律相同，此處只給出FCB梁、PCB梁跨中最大動(dòng)撓度與速度的關(guān)系，見(jiàn)圖9。

五、驅(qū)動(dòng)特性和功率；

五、高能點(diǎn)火線圈，保證各缸單獨(dú)點(diǎn)火

“把孩子帶向球場(chǎng)”的意義可以從排球“海南現(xiàn)象”中得到佐證。筆者曾對(duì)2018年河南省十三屆運(yùn)動(dòng)會(huì)學(xué)生組排球比賽暨河南省大學(xué)生“華光”體育活動(dòng)第十六屆排球比賽進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)男子甲組(普通大學(xué)生組)共有22支隊(duì)伍、248名運(yùn)動(dòng)員，其中，海南籍運(yùn)動(dòng)員41人，占外省籍球員數(shù)量的51.5%。訪談發(fā)現(xiàn)，海南學(xué)生之所以有那么多的排球參與者，其重要原因并不是學(xué)校排球開(kāi)展得好，更不是排球師資力量雄厚或者排球教師教學(xué)方法先進(jìn)，而是他們的家人給他們買(mǎi)了一個(gè)排球作為玩具，并把他們帶到了球場(chǎng)上。筆者認(rèn)為，足球運(yùn)動(dòng)要想蓬勃開(kāi)展，道理亦然。

六、采用廢氣旁通閥，控制進(jìn)氣增壓壓力

二、采用寬域氧傳感器、PID閉環(huán)控制技術(shù)、當(dāng)量燃耗控制技術(shù)

天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的控制功能是靠執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成的，執(zhí)行機(jī)構(gòu)性能的好壞直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合性能，因此執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇必須經(jīng)過(guò)準(zhǔn)確分析和計(jì)算。對(duì)于天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，執(zhí)行器主要是天然氣噴射閥。當(dāng)接收到ECU的驅(qū)動(dòng)信號(hào)后，噴射開(kāi)始工作。近年來(lái)研制開(kāi)發(fā)出的天然氣噴射閥主要非為以下幾種，按照噴射方式的不同，噴射系統(tǒng)可分為連續(xù)流噴射閥和脈沖噴射閥；按照燃?xì)鈬娚鋲毫Φ牟煌?，可分為低壓閥和高壓閥；本文選擇的氣體機(jī)噴射閥選型依據(jù)如下：

通過(guò)實(shí)施啤酒大麥不同灌水量試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)增加灌水量能顯著提高啤酒大麥產(chǎn)量，灌水不足時(shí)，啤酒大麥產(chǎn)量很低，隨著灌水的增多，啤酒大麥產(chǎn)量逐步提高；當(dāng)灌水量在1 500 m3/hm2以上時(shí)，產(chǎn)量水平較高且基本保持穩(wěn)定，同時(shí)能有效提高灌水效益，可以實(shí)現(xiàn)啤酒大麥安全節(jié)水生產(chǎn)。灌水量對(duì)啤酒大麥農(nóng)藝性狀的影響也很顯著，灌水量高，則株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)也會(huì)增加，其中在1 500 m3/hm2灌溉水平以上，株高、穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)均較好，這與陳躍武等[1]的研究結(jié)果基本一致。

一、可靠性、耐久性及安全性要求；

在發(fā)展和應(yīng)用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中，最關(guān)鍵技術(shù)是天然氣的供給方式，它很大程度上會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型、安全可靠性以及排放性能，天然氣的供氣方式根據(jù)技術(shù)的發(fā)展主要分為以下幾種：進(jìn)氣道混合器預(yù)混合、電控單點(diǎn)噴射系統(tǒng)(SPI)、電控多點(diǎn)噴射系統(tǒng)(MPI)、缸內(nèi)直接噴射。

二、一致性：本文天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)采用進(jìn)氣總管處單點(diǎn)噴射的供氣方式，在進(jìn)總管處共安裝了12個(gè)噴射閥應(yīng)該有較好的一致性；

本文研究的為電控單點(diǎn)噴射系統(tǒng)(SPI)，是在進(jìn)氣管節(jié)氣門(mén)下方裝一個(gè)中央噴射裝置，中央噴射裝置安裝有噴嘴，燃?xì)饨?jīng)噴嘴噴出后進(jìn)入進(jìn)氣管與空氣混合后，由進(jìn)氣歧管分配到各個(gè)氣缸進(jìn)行做功，系統(tǒng)可以由ECU進(jìn)行燃料噴射，燃料供應(yīng)準(zhǔn)確、均衡、穩(wěn)定性好。圖1為天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)單點(diǎn)噴射示意圖：

四、噴射頻率：本文研究的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速為2150r/min，每個(gè)工作循環(huán)每個(gè)噴射閥需要噴射一次；

四、采用電子節(jié)氣門(mén)開(kāi)度，保證進(jìn)氣的準(zhǔn)確性

由此又導(dǎo)致了，誰(shuí)都不想收獲“零和博弈”中的那個(gè)“零”，所以大家就選擇了“演戲”。把自己“裝扮”成天使，把自己“表演”成很厲害的樣子，以掩蓋自己的真相，或隱藏自己的真實(shí)意圖，或掩藏自己的缺點(diǎn)與錯(cuò)誤。這就是“偽君子”“兩面人”產(chǎn)生的現(xiàn)實(shí)土壤。大家都是演員，彼此心照不宣，區(qū)別是目的有所不同、演技不同、演出效果不同。

活血軟堅(jiān)方（SEHM）由三棱、莪術(shù)、海藻、牡蠣組成。朱思行等[9]發(fā)現(xiàn)不同濃度SEHM的可以促進(jìn)SIVc出芽且交叉效用，特殊濃度下可以促進(jìn)HUVECs增殖，增殖作用可能與細(xì)胞內(nèi)相關(guān)蛋白Akt、p38、p-p38、p44/42、p-p44/42、VEGF-A及其受體（VEGFR-1）有關(guān)。說(shuō)明在體內(nèi)和體外兩種環(huán)境下，SEHM促血管新生作用，可能與VEGF信號(hào)通路激活有關(guān)。

六、開(kāi)關(guān)特性：即開(kāi)閉響應(yīng)時(shí)間，為提高噴射閥響應(yīng)性，一般都設(shè)計(jì)有boost驅(qū)動(dòng)，如圖2所示。通過(guò)調(diào)整peak電流，增大T2，來(lái)增大開(kāi)啟驅(qū)動(dòng)力。

在綜合考慮了以上參數(shù)后本文開(kāi)發(fā)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)選用博世的NGI2型脈沖噴射閥，如圖3所示。性能參數(shù)為：額定電壓27.6V，額定氣體壓力為7Bar，內(nèi)泄漏為0，最大工作頻率不小于200Hz，電磁閥響應(yīng)時(shí)間為3ms，使用溫度范圍為-30℃～125℃。

2 噴射控制方法設(shè)計(jì)

要保證天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)排溫快速上升，控制策略的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵。

本文適用于單點(diǎn)噴射的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，每個(gè)工作循環(huán)各缸的噴射量是平均的。此時(shí)如果保證每個(gè)工作循環(huán)各缸總的噴射量不變，并且不失火的前提下，如果通過(guò)某種方式，適當(dāng)減少某幾缸的噴射量，增加某幾缸的噴射量，這樣各缸的混合狀況會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而影響燃燒，從而改變排溫。另外，噴射閥是脈沖式噴射，所以進(jìn)氣管內(nèi)空氣和天然氣的混合也是呈濃稀變化的，但發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，平均分配到每個(gè)缸的燃?xì)饬窟€是相等的。利用以上特性，在保證每個(gè)工作循環(huán)噴射總量不變，即保證過(guò)量空氣系數(shù)不變的前提下，設(shè)計(jì)噴射調(diào)度策略，在有提高排溫請(qǐng)求時(shí)，斷掉其中的一路噴射，即可實(shí)現(xiàn)各缸燃?xì)饬康牟黄骄峙?，?shí)現(xiàn)排溫的提升。以下是具體的策略說(shuō)明。

當(dāng)不需求提高排溫請(qǐng)求時(shí)，此時(shí)不需要排溫的快速提升，按照如下的順序噴射執(zhí)行。以四缸機(jī)為例，一個(gè)工作循環(huán)曲軸轉(zhuǎn)角為720°，每相鄰兩個(gè)發(fā)火缸的上止點(diǎn)間隔角度為180°；假定1缸上止點(diǎn)為0°，噴射提前角為0°，其他三個(gè)缸相對(duì)一缸的噴射提前角分別為180°，360°和540°。噴射閥1～4按照發(fā)火順序與缸依次對(duì)應(yīng)，噴射順序如圖4所示。

當(dāng)需要提高排溫的請(qǐng)求時(shí)，此時(shí)需要排溫的快速提升。關(guān)閉其中的一只噴射閥，用其他三只噴射閥來(lái)彌補(bǔ)所關(guān)閉噴射閥的噴射量。這樣每只噴射閥的噴射量需要額外增加三分之一。另外，為了在720度之內(nèi)，三次噴射均勻分配，需要將三次噴射的噴射位置做一個(gè)偏移，噴射順序如圖5所示。

當(dāng)提高排溫完成后，重新切換成圖4的噴射執(zhí)行順序。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證以及結(jié)果分析

為了驗(yàn)證該策略的有效性，在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架對(duì)一臺(tái)滿足國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證，臺(tái)架驗(yàn)證設(shè)備如表1：

近日，由云南建投集團(tuán)參與承建的柬埔寨西哈努克市昊利旅游娛樂(lè)綜合體項(xiàng)目進(jìn)展順利，中國(guó)工人和柬埔寨工人一起操作安裝，建筑工地一片繁忙。

設(shè)計(jì)的具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：

固定發(fā)動(dòng)機(jī)工況，選擇不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩點(diǎn)，對(duì)比開(kāi)啟該策略和關(guān)閉該策略的發(fā)動(dòng)機(jī)排溫的情況，如表2所示：

從以上可以看出，開(kāi)啟該策略后，在發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工況，發(fā)動(dòng)機(jī)排溫均有不同的程度的上升，但是燃油經(jīng)濟(jì)性略有下降。充分說(shuō)明該策略可以起到提高排溫的作用。

由于該策略會(huì)導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)進(jìn)行下降，后續(xù)可以將策略細(xì)化，篩選出排溫上升比較明顯的工況，并結(jié)合排溫提升的需求，短暫的開(kāi)啟該策略。排溫提升請(qǐng)求完成后，再切換到原來(lái)的噴射調(diào)度策略，盡量降低燃油經(jīng)濟(jì)性的下降。

[1]王樹(shù)青,等編著.先進(jìn)控制技術(shù)以及應(yīng)用[M].科學(xué)出版社,2001.

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