LPG汽车发动机闭环电子喷射控制系统研究
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摘要
近年来，我国许多大城市的大气污染日趋恶化，环境污染形势十分严峻。造成城市空气污染的重要原因之一就是汽车排放污染。随着我国排放法规的日趋完善和石油价格的上涨，清洁汽车成为解决该问题的重要方法之一。
清洁汽车是指低排放的燃气汽车(LPGV、CNGV)、混合动力汽车、电动汽车以及采用多种技术手段大大降低排放污染的燃油汽车以及其它代用燃料汽车。大力发展清洁汽车不仅是当前控制城市大气污染的重要突破口，而且也代表了未来汽车的发展方向。发展清洁汽车对于保护大气环境、改善城市空气质量、保持汽车工业持续健康发展将产生深远的影响。
本论文主要针对LPG和汽油两用燃料汽车进行研究，主要可分为三大部分：
第一、通过了解世界LPG汽车的发展概况和趋势。介绍LPG汽车控制系统的三种方式。对于适合我国现阶段的电子闭环控制LPG燃料混合系统进行研究，此方法采用电子控制技术，在排气系统中安装了氧传感器，可以根据排气空燃比的变化，自动反馈调节供气量，使燃气汽车性能得到改善，安装三元催化转换器后，可以使污染物排放较同等水平的汽油车降低20％-50％左右，而发动机功率下降仅达5％左右。
第二、对发动机的基本控制原理、控制方法以及发动机电控系统的控制方式进行研究，找到LPG汽车所适合的控制方式。
第三、详细介绍LPG汽车的结构及工作原理。并对所需的部件的参数设计方法、理论进行研究。主要包括：液化石油气汽车用钢瓶及其附件工作原理及其设计：混合器的结构原理及其设计计算；燃料喷射模拟器的工作原理及其设计。最后做出喷油模拟器样件，并通过实验对其进行验证。
总之，本文提供了LPG汽车的电子控制理论、原理及其零部件的设计方法。对LPG汽车进行系统的研究，归纳。作为率先开发的国产燃气闭环电控系统，对于促进燃气汽车的推广应用、改善城市大气环境具有重要的意义，使我国燃气汽车发展走向自主开发的道路，将产生较大的社会效益和经济效益。
In recently years, it is more and more serious environment pollution situation in a lot of cities in China. It is an important reason that the automobiles let out the emissions. LEV(Low Emission Vehicle) is the vehicle which has low emission including LPGV, CNGV, Hybird car , electronic vehicle and other car which can take some ways to reduce the emission. With advancement of the emission ordinance and the fluctuation of the oil, the LEV has become an important way to solve this problem, to improve air quality and keep a health feature.
This lecture places points on the research of the dual-fuel vehicles. It makes up of three parts.
First, through making the model of the engineer, we can master and research the basic control mechanism, control mind, and electronic control ways. And find the most fit to LPGV.
Second, learning development of LPGV and the new trend of it, then introduce three control ways of it. The electronic enclosure control way of LPG fits to our country situation. It uses electronic control technology and places an oxide sensor in emission system, then according to the change of the rate of the air to fuel, adjust automatically the ejection of fuel. So it can improve dramatically the automobile performance. After installing three-way catalytic converter, it can make the pollutions lower 20%~50% than the same vehicle, and the power of car reduce only 5%.
Last, it mostly introduces structure and working mechanism of LPGV and research accessory how to design and work, including the cylinder for vehicle, cylinder accessory, the pressure regulator, and injector simulator. Finally, do an experiment to testify the injector simulator.
In a word, it includes the electronic control theory, the mind to design it, and the design way of its accessory. As the first research in our country, it can accelerate the fuel-gas automobiles development, and improve the air quality in city. It will have a great value, a bright future.
清洁汽车是指低排放的燃气汽车(LPGV、CNGV)、混合动力汽车、电动汽车以及采用多种技术手段大大降低排放污染的燃油汽车以及其它代用燃料汽车。大力发展清洁汽车不仅是当前控制城市大气污染的重要突破口，而且也代表了未来汽车的发展方向。发展清洁汽车对于保护大气环境、改善城市空气质量、保持汽车工业持续健康发展将产生深远的影响。
本论文主要针对LPG和汽油两用燃料汽车进行研究，主要可分为三大部分：
第一、通过了解世界LPG汽车的发展概况和趋势。介绍LPG汽车控制系统的三种方式。对于适合我国现阶段的电子闭环控制LPG燃料混合系统进行研究，此方法采用电子控制技术，在排气系统中安装了氧传感器，可以根据排气空燃比的变化，自动反馈调节供气量，使燃气汽车性能得到改善，安装三元催化转换器后，可以使污染物排放较同等水平的汽油车降低20％-50％左右，而发动机功率下降仅达5％左右。
第二、对发动机的基本控制原理、控制方法以及发动机电控系统的控制方式进行研究，找到LPG汽车所适合的控制方式。
第三、详细介绍LPG汽车的结构及工作原理。并对所需的部件的参数设计方法、理论进行研究。主要包括：液化石油气汽车用钢瓶及其附件工作原理及其设计：混合器的结构原理及其设计计算；燃料喷射模拟器的工作原理及其设计。最后做出喷油模拟器样件，并通过实验对其进行验证。
总之，本文提供了LPG汽车的电子控制理论、原理及其零部件的设计方法。对LPG汽车进行系统的研究，归纳。作为率先开发的国产燃气闭环电控系统，对于促进燃气汽车的推广应用、改善城市大气环境具有重要的意义，使我国燃气汽车发展走向自主开发的道路，将产生较大的社会效益和经济效益。
In recently years, it is more and more serious environment pollution situation in a lot of cities in China. It is an important reason that the automobiles let out the emissions. LEV(Low Emission Vehicle) is the vehicle which has low emission including LPGV, CNGV, Hybird car , electronic vehicle and other car which can take some ways to reduce the emission. With advancement of the emission ordinance and the fluctuation of the oil, the LEV has become an important way to solve this problem, to improve air quality and keep a health feature.
This lecture places points on the research of the dual-fuel vehicles. It makes up of three parts.
First, through making the model of the engineer, we can master and research the basic control mechanism, control mind, and electronic control ways. And find the most fit to LPGV.
Second, learning development of LPGV and the new trend of it, then introduce three control ways of it. The electronic enclosure control way of LPG fits to our country situation. It uses electronic control technology and places an oxide sensor in emission system, then according to the change of the rate of the air to fuel, adjust automatically the ejection of fuel. So it can improve dramatically the automobile performance. After installing three-way catalytic converter, it can make the pollutions lower 20%~50% than the same vehicle, and the power of car reduce only 5%.
Last, it mostly introduces structure and working mechanism of LPGV and research accessory how to design and work, including the cylinder for vehicle, cylinder accessory, the pressure regulator, and injector simulator. Finally, do an experiment to testify the injector simulator.
In a word, it includes the electronic control theory, the mind to design it, and the design way of its accessory. As the first research in our country, it can accelerate the fuel-gas automobiles development, and improve the air quality in city. It will have a great value, a bright future.
引文
1、《CNG、LPG汽车发展状况》，袁景元、顾和明、陈笃红、夏剑明，江苏理工大学学报，1999年7月。
2、液化石油气(LPG)机动车的尾气排放与控制 化学世界 2000 岳伟 张益群 周伟 马建新
3、《CNG／汽油两用燃料轿车的研究开发》，河北工业大学，黎苏；中国汽车研究中心，吴志新等；天津汽车研究所，高洪林等。2000年清洁汽车行动工作总结及经验交流会，2000．12，上
4、《燃气汽车的应用及其发展》，周士崇，辽宁交通科技，2000年第2期。
5、关于印发《关于实施“空气净化工程——清洁汽车行动”的若干意见的通知 国科发高字[1999]564 科学技术部 国家环保总局 国家计委 国家经贸委 教育部 国家机械工业局 公安部 建设部 交通部 财政部 国家税务总局 国家质量技术监督局 国家石油和化学工业局 1999 12 7
6、Wason H. Ultra Lean Burn-The Future for High Efficiency Low Emission Engines. Proc. Of 4th APISCEU. Bangkok, Thailand, Dee. 8-11,1997
7、液化石油气汽车的主要特点 王锦会 内燃机 2000。6
8、汽车电子控制技术／冯渊主编-．—北京：机械工业出版社，1999．06
9、《汽车电子控制系统发展及应用》 《电脑及电子》 2000、4期 曙光
10、《汽车电子控制系统工程》，庄继德著，北京理工大学出版社，1998．5
11、燃气汽车及加气站技术 冯幸福 吴同起 北京电子工业出版社 2001。2 P112—P118
12、Shell International Petroleum Company Limited. Fuels Development and Application Motor Gasotine(alternative fuels). Shell Center, London, 1 976.
13、Menrad H, Wegener R, Loeck H. SAE Technical Paper Series No8520 71,1 985
14、国外LPG、CNG、LNG作汽车燃料的情况及对国内的使用建议 徐文渊 天然气工业．1994，14(1)．-62-65
15、低排放LPG发动机控制系统开发研究 内燃机工程 2000。4 朱义伦 何方正 周校平
16、液化石油气(LPG)汽车发展动向 陈宗明 环境导报 2000。2
17、Shuji mizutani.Car Electronics.Nippondenso Co.Ltd,1992
18、公共汽车改用“LPG”的体会 清洁燃料应用 《城市公共交通》2／2001 葛勤渊、陆勇华
19、Tom Weather,Jr.&Claud C.Hunter.Computerized engine Control and diagnostics.1990
20、《单片机原理及其接口技术》，胡汉才，清华大学出版社，1996
21、William B.Ribbed.Understanding Automotive Electronic. Howard W. Sams&Compang Indiana U.S.A.Third Edition,1988
22、《燃气喷射系统在夏利轿车上的应用分析》，大津汽车研究所，李兵、杨敬群，2000年清洁汽车行动工作总结及经验交流会，2000．12，上海
23、吴基安 汽车电子技术 人民邮电出版社 1999 北京
24、《现代汽车电子控制技术》，李东江、宋良玉著，科学技术文献出版社，1998
25、天燃气发动机点火与空燃比同步优化控制研究[博士论文]／洪伟著 孙济美教授指导动力机械及工程：吉林工业大学；2000，012002655617
26、LPG发动机空然比闭环控制系统的设计 胡定军，朱辉 小型内燃机与摩托车 2001．3
27、《气体燃料汽车的电控喷射供气技术》，吉林工业大学，孙纪美、高青、张纪鹏，《国外石油机械》，1998年第6期。
28、Michael E. Moncelle and G. Clark Fortune. Catepillar 3406 PEEt(Programmable Electronic Engine Control).SAE 850173
29、《发动机电子控制系统》世界汽车2002。5期P55—56高玉民
30、《新编传感器原理、应用、电路详解》，方佩敏、电子工业出版社，1994
31、现代汽车电子控制技术及其发展趋势 汽车电器 2000 5 翟丽 李和非
32、MASA YOSHI TOMIZUKA et al.. Advanced Control Methods for Automotive Applications. Vehicle System Dynamics. 24(1995): 449～468.
33、Miyamoto N. Emission Reduction and Fuels in High-Speed Diesel Engines.Proc. of ICICE' 97.Wuhan, China, Oct. 22-24,1997
34、Shi S X Recent Development of Combustion System for Spark Ignition Automotive Engines.Proc. Of ICICE' 97. Wuhan, China, Oct. 22-24,1997
35、桑塔纳汽油／液化石油气双燃料发动机燃气的燃烧特性及性能研究动力机械及工程：浙江大学；2000 012002665608
36、《液化石油气电控喷射技术的研究与发展》，浙江大学，邵千均、何文华等，《车用发动机》，1999年第2期。
37、《双燃料汽车应用中若干问题的探讨》，内蒙古工业大学，赵丹平、吴双群，《内蒙古公路与运输》，1999年第2期。
38、汽车用燃气加气站技术规范 CJJ 84—2000 主编单位 中国市政工程华北设计研究院参编单位 上海市公用局 广州市公用局 深圳市燃气集团有限公司等 起草人员：邓渊 徐良 陈光华等
39、车用LPG蒸发减压器的汽化计算 陈淑玲 内蒙古科技与经济 1999．
40、天然气汽车和液化石油气汽车标准 GB／T 17895—1999
41、PN4115 Installation Instructions AUTOTRONIC CONTROLS CORPORATION GM INJECTOR SIMULATOR
42、《电控柴油／天然气双燃料发动机油气切换过程的研究》，清华大学童毅、张武高、欧阳明高，《汽车工程》，2000年、第五期。
43、江苏信和科技开发有限公司，燃料喷射模拟器 产品简介
44、电工学 电子技术 秦曾煌 第四版 高等教育出版社 1993 P330—p335
45、数字电子技术基础 第四版 清华大学电子学教研组 出版社：高等教育出版社 出版日期：1998年11月第4版 页数：442
46、电工学 电工技术 秦曾煌 第四版 高等教育出版社 1993 P245—p249
47、Electronic Clrcuit Analysis and Design Second Edition Donald A.Neamen
48、《发动机电子控制系统》世界汽车2002．5期 P55—56高玉民
49、新编555级集成电路应用800例 作者：陈永甫主编 出版社：电子工业出版社 出版日期：2000年1月第2版
50、宁波福特继电器有限公司 JRC—19F 产品说明书
51、电磁继电器的计算与结构 司徒沛尔著 出版社：高等教育出版社 出版日期：1957年2月第1版
52、8112型数字函数发生器指令手册
2、液化石油气(LPG)机动车的尾气排放与控制 化学世界 2000 岳伟 张益群 周伟 马建新
3、《CNG／汽油两用燃料轿车的研究开发》，河北工业大学，黎苏；中国汽车研究中心，吴志新等；天津汽车研究所，高洪林等。2000年清洁汽车行动工作总结及经验交流会，2000．12，上
4、《燃气汽车的应用及其发展》，周士崇，辽宁交通科技，2000年第2期。
5、关于印发《关于实施“空气净化工程——清洁汽车行动”的若干意见的通知 国科发高字[1999]564 科学技术部 国家环保总局 国家计委 国家经贸委 教育部 国家机械工业局 公安部 建设部 交通部 财政部 国家税务总局 国家质量技术监督局 国家石油和化学工业局 1999 12 7
6、Wason H. Ultra Lean Burn-The Future for High Efficiency Low Emission Engines. Proc. Of 4th APISCEU. Bangkok, Thailand, Dee. 8-11,1997
7、液化石油气汽车的主要特点 王锦会 内燃机 2000。6
8、汽车电子控制技术／冯渊主编-．—北京：机械工业出版社，1999．06
9、《汽车电子控制系统发展及应用》 《电脑及电子》 2000、4期 曙光
10、《汽车电子控制系统工程》，庄继德著，北京理工大学出版社，1998．5
11、燃气汽车及加气站技术 冯幸福 吴同起 北京电子工业出版社 2001。2 P112—P118
12、Shell International Petroleum Company Limited. Fuels Development and Application Motor Gasotine(alternative fuels). Shell Center, London, 1 976.
13、Menrad H, Wegener R, Loeck H. SAE Technical Paper Series No8520 71,1 985
14、国外LPG、CNG、LNG作汽车燃料的情况及对国内的使用建议 徐文渊 天然气工业．1994，14(1)．-62-65
15、低排放LPG发动机控制系统开发研究 内燃机工程 2000。4 朱义伦 何方正 周校平
16、液化石油气(LPG)汽车发展动向 陈宗明 环境导报 2000。2
17、Shuji mizutani.Car Electronics.Nippondenso Co.Ltd,1992
18、公共汽车改用“LPG”的体会 清洁燃料应用 《城市公共交通》2／2001 葛勤渊、陆勇华
19、Tom Weather,Jr.&Claud C.Hunter.Computerized engine Control and diagnostics.1990
20、《单片机原理及其接口技术》，胡汉才，清华大学出版社，1996
21、William B.Ribbed.Understanding Automotive Electronic. Howard W. Sams&Compang Indiana U.S.A.Third Edition,1988
22、《燃气喷射系统在夏利轿车上的应用分析》，大津汽车研究所，李兵、杨敬群，2000年清洁汽车行动工作总结及经验交流会，2000．12，上海
23、吴基安 汽车电子技术 人民邮电出版社 1999 北京
24、《现代汽车电子控制技术》，李东江、宋良玉著，科学技术文献出版社，1998
25、天燃气发动机点火与空燃比同步优化控制研究[博士论文]／洪伟著 孙济美教授指导动力机械及工程：吉林工业大学；2000，012002655617
26、LPG发动机空然比闭环控制系统的设计 胡定军，朱辉 小型内燃机与摩托车 2001．3
27、《气体燃料汽车的电控喷射供气技术》，吉林工业大学，孙纪美、高青、张纪鹏，《国外石油机械》，1998年第6期。
28、Michael E. Moncelle and G. Clark Fortune. Catepillar 3406 PEEt(Programmable Electronic Engine Control).SAE 850173
29、《发动机电子控制系统》世界汽车2002。5期P55—56高玉民
30、《新编传感器原理、应用、电路详解》，方佩敏、电子工业出版社，1994
31、现代汽车电子控制技术及其发展趋势 汽车电器 2000 5 翟丽 李和非
32、MASA YOSHI TOMIZUKA et al.. Advanced Control Methods for Automotive Applications. Vehicle System Dynamics. 24(1995): 449～468.
33、Miyamoto N. Emission Reduction and Fuels in High-Speed Diesel Engines.Proc. of ICICE' 97.Wuhan, China, Oct. 22-24,1997
34、Shi S X Recent Development of Combustion System for Spark Ignition Automotive Engines.Proc. Of ICICE' 97. Wuhan, China, Oct. 22-24,1997
35、桑塔纳汽油／液化石油气双燃料发动机燃气的燃烧特性及性能研究动力机械及工程：浙江大学；2000 012002665608
36、《液化石油气电控喷射技术的研究与发展》，浙江大学，邵千均、何文华等，《车用发动机》，1999年第2期。
37、《双燃料汽车应用中若干问题的探讨》，内蒙古工业大学，赵丹平、吴双群，《内蒙古公路与运输》，1999年第2期。
38、汽车用燃气加气站技术规范 CJJ 84—2000 主编单位 中国市政工程华北设计研究院参编单位 上海市公用局 广州市公用局 深圳市燃气集团有限公司等 起草人员：邓渊 徐良 陈光华等
39、车用LPG蒸发减压器的汽化计算 陈淑玲 内蒙古科技与经济 1999．
40、天然气汽车和液化石油气汽车标准 GB／T 17895—1999
41、PN4115 Installation Instructions AUTOTRONIC CONTROLS CORPORATION GM INJECTOR SIMULATOR
42、《电控柴油／天然气双燃料发动机油气切换过程的研究》，清华大学童毅、张武高、欧阳明高，《汽车工程》，2000年、第五期。
43、江苏信和科技开发有限公司，燃料喷射模拟器 产品简介
44、电工学 电子技术 秦曾煌 第四版 高等教育出版社 1993 P330—p335
45、数字电子技术基础 第四版 清华大学电子学教研组 出版社：高等教育出版社 出版日期：1998年11月第4版 页数：442
46、电工学 电工技术 秦曾煌 第四版 高等教育出版社 1993 P245—p249
47、Electronic Clrcuit Analysis and Design Second Edition Donald A.Neamen
48、《发动机电子控制系统》世界汽车2002．5期 P55—56高玉民
49、新编555级集成电路应用800例 作者：陈永甫主编 出版社：电子工业出版社 出版日期：2000年1月第2版
50、宁波福特继电器有限公司 JRC—19F 产品说明书
51、电磁继电器的计算与结构 司徒沛尔著 出版社：高等教育出版社 出版日期：1957年2月第1版
52、8112型数字函数发生器指令手册