单燃料LPG汽车的开发.doc

单燃料LPG汽车的开发
摘要：LPG(液化石油气)作为汽车一种重要的“清洁燃料”,日益受到人们的重视,也使LPG汽车在国内外均获得了较快的发展。将威乐轿车改造为LPG单燃料汽车，提出了LPG单燃料车辆的改进方案，设计出一套LPG单燃料电控喷射系统，研究了LPG单燃料车辆的实际应用性。
关键词：代用燃料；LPG单燃料汽车；电控喷射系统；性能匹配
1研发背景
我国是世界上第二大能源生产和消费国，随着经济和社会的发展，能源需求还将持续增长。2006年，我国石油对外依存度达47%。石油供给不足已经成为影响我国经济和社会发展的主要矛盾之一。着眼于长远发展，发展替代能源是保障能源安全的重大战略举措。
在越来越严格的汽车排放法规的要求下，发展使用LPG等气体燃料的轿车，在解决能源问题的同时，可大大降低发动机的有害物质的排放量，已成为改善城市大气环境的有效手段，具有广阔的应用前景。
在发达国家,由于政府的大力支持和鼓励，LPG在汽车上的应用已得到了长足的发展,目前全球的LPG汽车保有量已超过600万辆。国外LPG汽车由于不断采用先进技术，其动力性、经济性、排放性能得到显著提高。在国内,虽然经过了几年的研究和推广,但整体的技术和改装水平与国外的先进水平有较大差距。
天津一汽夏利汽车股份有限公司，从国家开始启动空气净化工程“清洁汽车行动”时起，先后开发成功了第一代和第二代燃气技术装备的夏利轿车。第一代燃气技术适用于化油器式的轿车，对整车排放起到了一定的改善作用。随后，天津一汽又在电喷夏利轿车的基础上，分别采用了空燃比模拟控制（ALC）技术和数字式燃气控制（DGC）技术，实现燃气供给量的精确控制，使发动机排放污染得到进一步改善，由此改装的夏利轿车TJ7101UN、TJ7131UN和TJ7131UNL排放达到欧II标准。根据天津市“蓝天工程”的要求，夏利公司采用第二代燃气技术生产的汽油/LPG两用燃料夏利轿车已超过2000多辆，并取得了大量的运行经验。但是由于双燃料LPG轿车为了兼顾两种燃料的使用，导致发动机不能将LPG的优势发挥到最优，因此公司结合国家863计划“LPG轿车整车产品开发”项目，开发第三代LPG单燃料轿车。
2产品开发
现阶段LPG轿车的主要研究内容仍然是实现高效和低排放燃烧以及整车的可靠性方面。本课题以天津一汽夏利股份有限公司开发的CA4GA1型1.3升汽油机为原型发动机，以威乐轿车为基础车型，通过综合技术开发，最终目标为三辆排放达到国Ⅳ标准的样车，对开发的LPG发动机进行台架性能试验、匹配标定、耐久试验，并对整车进行必要的车辆排放试验，性能试验和道路可靠性试验，从而形成LPG单燃料轿车的技术文件，为批量生产做好前期准备。
2.1主要技术指标、参数
所开发的LPG单燃料汽车的发动机按QC／T525—1999(汽车发动机可靠性试验方法》的要求。进行可靠性试验，可靠性达到原车汽油机的水平。整车按国家对定型产品的要求进行80000公里的可靠性试验，以及高温、高寒、高原等一系列的试验对LPG系统运行的稳定性进行考察。
其主要技术指标、参数如表1所示。
表1LPG轿车技术参数
技术参数车型CA7136UN总长mm4185总宽mm1660总高mm1510轴距mm2370前轮距mm1440后轮距mm1420最小离地间隙mm空载155/满载125整车整备质量kg1050最大总质量kg1375乘员数人5发动机型号4GA1发动机型式L4DOHC缸径行程（mm）73×80总排量（L）1.339怠速转速（rpm）750±50最大功率kw/r/min60/6000最大扭矩m/r/min104/3600最高车速(km/h)≥157最大爬坡度(%)≥3050-100km/h加速时间(s)≤24(0-100)km/h加速时间(s)≤23排放国Ⅳ操纵稳定性NZ≥60(QC/T480-1997)

2.2总体设计
LPG单燃料汽车以汽油轿车为原型车，以其底盘为基础开发LPG单燃料电喷汽车专用底盘，取消原车的燃油供给系统，配置电控喷射LPG单燃料发动机而成。该单燃料发动机是在现有电喷汽油机基础上，改进优化设计燃料供给系统、点火系统、配气机构、采用专用三元催化器，提高压缩比而成，可达到降低尾气排放，减少功率损失，延长发动机寿命的目的。
该电控喷射LPG发动机的供气方式采用液化石油气从储气瓶出来经一级减压在进气歧管喷射气体，将现有电喷汽油机喷油嘴改为气体喷射器。系统构成如图l所示。

图1LPG系统框图
2.3匹配优化
由于燃气汽车的充气效率比较低，所以不可避免的会出现动力性下降的问题。实践证明，对于采用电控多点顺序喷射、笔式点火线圈、紧凑型三元催化转化器的燃气轿车，达到欧洲四号排放法规的要求，难度不是很大。但是如果要在降低