[00970334]车用清洁代用燃料内燃机控制关键技术研发及应用

能源紧缺和环境污染加剧是车用内燃机面临的严峻挑战，采用清洁代用燃料是内燃机行业应对挑战的重要举措。项目组在“煤基二甲醚发动机清洁高效燃烧关键技术研究”、“热废气再循环降低氢内燃机NOx排放试验研究”、“氢燃料发动机电子控制单元开发及应用研究”、“天然气柴油双燃料发动机电控系统研发”、“车用电控氢燃料发动机燃烧技术研究”5项省厅级项目支持下研究清洁代用燃料内燃机控制技术。 主要科技创新： 1、项目基于试验和仿真方法，研究了氢气的喷射及氢空气混合特性，得到了不同喷射角度、时刻、压力对管路阻塞、混合及缸内燃烧和排放的影响规律。提出了一种通过喷射时刻、压力影响气门开启时气门附近的温度和浓度分布，进而抑制回火等异常燃烧的措施。对比研究了稀薄燃烧、当量燃烧方式下的燃烧和排放规律，以及热EGR对NOx排放的抑制作用。在此基础上，项目首次提出了基于喷射相位和压力的氢燃料内燃机氢气喷射和混合策略方法，以及稀薄燃烧和EGR技术结合的控制策略，实现了氢燃料内燃机的全负荷无回火低排放工作。 2.项目系统研究了内燃机在天然气单燃料、天然气/汽油、天然气/柴油掺混燃料模式下内燃机的燃料供给方式，缸内燃烧和排放变化规律，得到了天然气发动机在不同工况下的最优喷射和点火时刻MAP。提出了新的基于曲轴+凸轮轴角域信号以及基于原机喷射信号两种模式的天然气喷射和燃烧控制策略。实现了汽油/天然气以及柴油/天然气双燃料发动机在单一燃料和掺混燃料模式下的可靠快速切换，获得了很高的燃油替代率和优于传统燃料的清洁燃料内燃机超低排放控制。 3.项目基于试验台架和仿真方法，研究了二甲醚缸外供给和柴油缸内喷射燃料供给方式下的燃料供给、混合、缸内燃烧和排放特性，得到了不同工况下二甲醚掺混比例及供给方式对动力性、排放的影响规律，采用PFI与DI相结合的清洁燃料供给及燃烧控制策略，实现了二甲醚/柴油双燃料内燃机良好的燃料经济性和较低的排放。 4.项目基于前述的不同清洁能源代用燃料的喷射、混合、燃烧及排放控制策略，研发了基于32位主控芯片的包含角域控制模块和喷射信号读取模块的双模式燃料供给模式的新型主控制器，以及角度连续可调的新型点火时刻提前器。独立编写了适用于多种燃料和燃烧模式的控制软件及标定系统，用于氢及掺氢燃料内燃机、汽油/天然气以及柴油/天然气双燃料发动机以及二甲醚柴油双燃料发动机，实现了多种模式下可靠稳定的超低排放运行。 主要成果和应用： 授权国家发明专利2项。软件著作权4项。发表期刊论文19篇，其中SCI3区以上4篇，SCI它引51次，核心期刊9篇(其中EI6篇)。出版学术专著1部。成果在全国推广应用。合计增加产值2.03亿元，利税2928万元，节约燃油费8910万元，实现直接经济效益1.18亿元，间接经济效益6.54亿元。大幅度降低内燃机的排放，获得了良好的社会效益。