（信号与信息处理专业论文）分布式甲醇汽油控制技术研究与应用.pdf

study on application of methanol gasoline control system based on distributed technology a dissertation submitted for the degree of master candidate：zhao yongtao supervisor：prof. ma ronggui changan university, xian, china iv i 摘 要 汽车工业是我国的主导产业之一，车用燃料是石油消费的主要群体，用于汽车的石 油量占到石油总消耗量的 50%以上。随着石油、天然气等优质能源逐步枯竭，新能源的 开发利用还没有重大突破，因此，发展石油替代能源是缓解当前能源压力的一种主要途 径。甲醇具有来源丰富、生产成本低廉、辛烷值高等优点，它与汽油混合形成甲醇汽油， 可以作为汽车的一种重要替代燃料,既保护环境，也符合可持续发展的远大战略目标。 本系统使用四个微处理器分别对原始喷油脉冲宽度做出调整， 解决了高比例甲醇汽 油无法直接应用于普通汽油发动机上的问题。 系统最大的特点是利用外置温度传感器对 发动机缸体温度进行采集，解决了目前高比例甲醇汽油在低温下冷启动困难的问题。当 系统进入闭环控制状态之后，采集汽车氧传感器的信号，对喷油脉冲宽度做出再次的修 正和调节，使混合气浓度尽量接近理论空燃比。此控制器不仅通过了样板测试和发动机 台架试验，并且对试验结果进行了分析。 构建于上述内容的甲醇汽油燃料控制器，在不改变原汽车 ecu 程序和汽车电路的 前提下，能够对发动机燃油喷射量进行有效的控制。此控制器可以使高比例甲醇汽油在 普通汽油发动机上可以直接使用，并且能够在汽油和甲醇汽油之间自由切换的灵活运 用。 关键词：甲醇汽油，喷油信号，单片机，冷启动，氧传感器 ii abstract the automobile industry is one of the leading industries of our country, vehicle fuel is the major group of oil consumption. the oil for motor vehicles accounted for more than 50% of the total oil consumption. with the depletion of high quality energy such as oil, natural gas, there is no remarkable breakthrough for the development of new energy. therefore, it is necessary to develop alternative energy to alleviate the current energy pressure. the advantage of methanol is remarkable range of sources, low-cost and high octane, methanol gasoline blended by methanol and gasoline can be used as an important alternative fuel for automobile. methanol gasoline will make a great contribution to the environment and achieve the goal of sustainable development. this system uses four microprocessors to adjust the original fuel injection pulse width respectively, which solve the problem that normal gasoline engine cant use high percentage methanol gasoline directly. the biggest feature of this system is to collect the temperature signal by using a temperature sensor near the engine block，which has solved the problem of the engine start at low temperatures when using high percentage methanol gasoline. in order to make the mixture concentration near theoretical a/f ratio, the microprocessor will collect the oxygen sensor signal and correct fuel injection pulse width when the system is at the closed-loop control state. this controller not only has passed a sample product test and engine bench test，but also made a analysts on the experiments results. the methanol gasoline fuel controller, which is built on the above contents， can control the fuel injection effectively without changing the vehicle ecu program and circuit . the controller can make the high percentage methanol gasoline use in general engine directly and switch the fuel between gasoline and methanol gasoline flexibly. keywords: methanol gasoline, injector signal, microcontroller, cold start, oxygen sensor iii 目目 录录 第一章 绪论 . 1 1.1 历史背景 . 1 1.1.1 石油的应用及危机 . 1 1.1.2 新型燃料能源 . 1 1.1.3 我国的能源现状 . 1 1.2 常见几种新型燃料能源的全方位对比 . 2 1.2.1 作为石油替代品的基本条件 . 2 1.2.2 几种新型燃料能源 . 2 1.3 甲醇汽油的优势及推广问题 . 2 1.3.1 甲醇汽油的优势 . 3 1.3.2 甲醇汽油的推广 . 3 1.3.3 甲醇汽油目前面临的问题 . 4 1.4 甲醇汽油使用的解决途径 . 5 1.5 本章小结 . 6 1.6 本文的研究内容 . 7 第二章 甲醇燃料控制技术的基础研究 . 8 2.1 汽油发动机燃用高比例甲醇汽油问题与分析 . 8 2.2 m85 甲醇汽油特性分析 . 8 2.3 喷油特性分析 . 8 2.3.1 喷油量分析 . 9 2.3.2 喷油器的工作方式 . 9 2.4 m85 喷油脉宽系数及影响喷油脉宽的因素 . 10 2.4.1 按进气量计算系数 . 10 2.4.2 按燃料的低热值计算 . 11 2.4.2 影响喷油脉宽的因素 . 11 2.5 本章小结 . 11 第三章 分布式甲醇燃料控制系统的解决方案 . 13 3.1 方案简述 . 13 iv 3.2 解决方案的选择 . 13 3.2.1 集中式解决方案 . 13 3.2.2 分布式解决方案 . 14 3.3 燃油喷射系统的工作方式 . 15 3.4 基于 avr 单片机的喷油脉宽调整方案 . 16 3.4.1 avr 单片机调整喷油脉宽的基本原理 . 16 3.4.2 avr 单片机调整喷油脉宽基本方案 . 17 3.5 系统模块构成 . 18 3.5.1 电源模块 . 18 3.5.2 隔离模块 . 19 3.5.3 模式转换开关 . 21 3.5.4 测温模块 . 21 3.5.5 驱动模块 . 24 3.5.6 中央处理模块 . 25 3.6 系统的软件构成及基本思路 . 26 3.7 两种喷油脉宽修正方案的对比 . 29 3.8 本章小结 . 30 第四章 甲醇燃料冷启动解决方案 . 32 4.1 甲醇燃料的冷启动问题 . 32 4.2 测温式冷启动解决方案 . 32 4.3 转速式冷启动解决方案 . 34 4.4 两种冷启动方式的优缺点 . 35 4.41 温度判断实现冷启动的优缺点 . 35 4.4.2 转速判断冷启动的优缺点 . 36 4.5 本章小结 . 36 第五章 基于汽车氧传感器的脉宽修正技术 . 37 5.1 氧传感器修正脉宽的概述 . 37 5.2 汽车氧传感器的作用 . 37 5.3 氧传感器在喷油脉冲宽度修正的应用 . 38 5.4 氧传感器修正脉宽系统构成 . 39 v 5.5 本章小结 . 40 第六章 甲醇燃料控制器的试验与应用 . 42 6.1 甲醇燃料控制器的试验 . 42 6.1.1 甲醇燃料控制器的组成 . 42 6.1.2 甲醇燃料控制器的试验过程 . 44 6.1.3 甲醇燃料控制器的应用情况 . 46 6.2 系统实验数据分析 . 47 6.3 本章小结 . 50 总结与展望 . 53 1. 总结 . 53 2. 展望 . 53 参考文献 . 54 攻读学位期间取得的研究成果 . 57 致谢 . 58 长安大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 历史背景 1.1.1 石油的应用及危机 在工业革命以后人类对能源大规模开发利用，最初主要是煤碳。以煤碳、蒸汽机和 钢铁为主导的这些技术革命推动了社会生产力的发展，从依靠畜力、人力到依靠机器的 变革。直到二十世纪中页，煤碳依旧是世界上面最重要的燃料，但是石油的消耗量快速 增长，特别是在近半个世纪，石油化工业和交通业的快速发展，使石油对世界的经济和 日常生活影响越来越大，并逐渐开始成为了影响国际间关系和世界格局的主要因素之 一。3 二十世纪人类经历了三次大的石油危机，每次危机的因果都与世界政治经济紧密的 相关。第一次石油危机发生在 1973-1974 年之间，当时原油价格从 1973 年的每桶不到 4 美元涨到 13 美元多。这次危机引发西方发达国家的经济集体衰退，据估计，当时美国 gdp 增长下降了 4.8%，而欧洲经济增长下降了 2.5%，日本也下降了 7%。 第二次石油危机发生于 1979 年到 80 年代初，被称为 1979 年石油危机。当时伊朗 爆发了伊斯兰革命，不久之后伊朗和伊拉克爆发战争，石油油日产量大减，国际油价飙 升。 石油从 1979 年的每桶 15 美元涨到 1981 年二月的每桶 39 美元。 1979 年石油危机也 引发了西方工业国家经济衰退，美国 gdp 约下降了 3%。 第三次石油危机大约在 1990 年，因海湾危机爆发，之后爆发了因为石油而发动的 战争，这也是人类第一次。当时在三个月内石油从每桶十四美元涨到了四十美元多。高 油价持续时间并长，与前两次石油危机相比，对世界经济的影响要小很多1。 1.1.2 新型燃料能源 在石油资源日趋紧张的今天，各种新型燃料能源也很快被人们重视并加以利用。近 几年来新发展起来的几种新型燃料能源，包括天然气、乙醇汽油、生物柴油、甲醇汽油、 煤制油。 1.1.3 我国的能源现状 受到资源的影响，我国原油供需矛盾日益突显，自从 1993 年以来，我国从石油出口 国转变成为了石油进口国，且石油进口量呈逐年上升趋势。发改委在 2012 年国民经济 第一章 绪论 2 和社会发展计划草案报告中称，2012 年预计我国的原油产量将达到 2.04 亿吨，石油净 进口量为 2.5 亿吨，石油的对外依存度依然很高，中国石油对外依存度高达 56.5，业 内预计每年还将会以 23的比例上升。 行业专家认为， 中国的能源问题已“被逼到 墙角”2。 预计在今后相当长的一段时间， 我国的原油需求量仍将继续保持较快的增长， 这使我国的能源供应安全问题更为突出，能源的缺乏将直接危及到我国战略安全。 1.2 常见几种新型燃料能源的全方位对比 1.2.1 作为石油替代品的基本条件 在对新能源的探索过程中，石油替代燃料作为过渡性的能源备受人们的亲赖，目前 公认车用代用燃料应满足条件如下： (1) 储量及价格比现有石油资源有一定的优势。 (2) 替代燃料的能量密度尽可能高，不会影响汽车续驶里程或净重。 (3) 燃烧速度、可适应的燃烧环境等因素要满足汽车发动机要求； (4) 替代燃料的排放物要求符合国家标准。 (5) 替代燃料的热值尽可能满足发动机的动力性能要求。 (6) 使用替代燃料时尽量适应现有的发动机结构和制作工艺， 尽量不对其进行改造， 不影响或者基本不影响发动机使用寿命，且要求安全可靠。 1.2.2 几种新型燃料能源 经过长期的实验研究，目前已经实际大规模使用的新型燃料有天然气、乙醇汽油、 甲醇汽油等。 (1) 乙醇汽油 乙醇汽油是指，将燃料乙醇、汽油及添加剂按一定比例混配形成的替代燃料。按照 国标要求，乙醇汽油中含有的乙醇不超过 10%。河南省和吉林省率先全面停止使用车用 汽油，全面推广使用车用乙醇汽油，目前已经在全国 9 各省市开展。 另外，燃料乙醇 含氧量高达 34.7%，乙醇汽油具有自供氧性，增加燃烧时的氧气供应，燃烧更加的充分。 汽车在燃用乙醇汽油时， 其排放指标有明显改善， 因此推广乙醇汽油可以净化空气质量， 改善我国能源结构。相关研究表明，车辆燃用含 15%乙醇的乙醇汽油时，比燃用普通汽 油的 hc 排量降低 16%左右，co 排量下降大约 30%。燃料乙醇的生产资源丰富，技术 成熟，但是乙醇的主要来源是来自粮食酿造，出现与人抢口粮的问题，长远来看会影响 长安大学硕士学位论文 3 国家稳定。 (2) 天然气 天然气是一种主要由甲烷组成的气态化石燃料。它主要存在于油田和天然气田，也 有少量出于煤层。天然气的主要成分是甲烷（ch4） ，另有少量较重的烃分子，例如乙烷 （c2h6） 、丙烷（c3h8）和丁烷（c4h10） ，还会含有硫化氢、二氧化碳、氮和水气，车 用天然气都是已经去除了硫、水、二氧化碳等，以压缩天然气的方式存储运输。天然气 具有高热值，高辛烷值，安全可靠等特点，且天然气车辆排放的碳氢化合物(thc)中， 80%以上为甲烷， 甲烷不会因为光化学反应而与 nox 反应形成臭氧(o3)， 致破坏大气层， 影响环境生态截止 2011 年，我国天然气汽车保有量已有 100 万辆。天然气虽然为较为 清洁的能源，但是毕竟是不可再生资源，过渡的开采不利与可持续发展。 （3）甲醇汽油 与乙醇汽油类似，甲醇汽油也是一种醇类燃料，其是将燃料甲醇、汽油及添加剂按 照一定比例混合而成的替代燃料。甲醇汽油以掺入的比例来表示，油品中含 15%的甲醇 称为 m15，含 85%的甲醇称为 m85，纯甲醇燃料则用 m100 来表示。我国常见的地方标 准有 m15、m30、m85 车用甲醇汽油标准。与汽油相比较，甲醇的辛烷值高大于 110， 抗暴性好，蒸发热值大，燃烧时无烟，且来源广泛，是替代石油燃料的最好选择之一3。 1.3 甲醇汽油的优势及推广问题 1.3.1 甲醇汽油的优势 甲醇分子式是 ch30h，其原料来源广泛，可以利用煤炭、天然气、煤层气、生物质 等制成。目前国内主要由煤化工和天然气合成。发展甲醇汽油，可以以以煤代油为 途径，实现对原油的部分替代。 1、甲醇一般主要特点： (1) 环保、清洁性突出。,生产工艺清洁，无“三废”，其燃烧后将产生大量的水 和少量的 co2，有害气体很少，对环境冲击影响小。 (2) 甲醇的凝固点为零下 97.8，完全可以保证低温时发动机正常运转。 (3) 甲醇的燃点为 470，相对汽油要高，这表明甲醇着火的要求更高，比汽油更 加安全 第一章 绪论 4 (4)成本低、原料易购、来源广泛。目前在国内市场，除利用化工原料合成外，甲 醇还是煤炭及很多工业的副产品，导致其价格低兼且来源广泛。甲醇一般 2000 元/吨 左右，是汽油燃料的三分之一不到。 (5) 甲醇的饱和蒸汽压为 30kpa、汽化潜热为 1100mj/kg，较低的蒸汽压及较高的 汽化潜热，可以有效降低进气温度，提高充气效率，优化燃烧，提高发动机动力性。； 2、甲醇汽油标号方法 甲醇汽油是以燃料中的甲醇的含量不同进行标号。如燃料中掺入 15%、30%、50%、 85%甲醇的甲醇汽油的标号分别为 m15、m30、m50、m85；纯甲醇燃料被称为 m100。目 前已经广泛使用的是标号为 m15 的甲醇汽油，m85 甲醇汽油是目前正在大力推广的产 品。 3、甲醇汽油优点 (1) 通用性好。低比例的甲醇汽油（主要指甲醇含量 30%以下），可以直接在汽油 车上燃用，无须对车辆相关部件（主要指发动机供油系统）进行改造或更换。 (2) 经济实惠。甲醇价格不到汽油的三分之一，导致甲醇汽油的价格相对普通汽油 较低；并且由于燃用甲醇汽油并不需要对车辆进行较大的改动，改装费用也很低，因 此燃用甲醇汽油，即经济又实惠。 (3)环保性好。甲醇中含有 50%氧，将其加工成甲醇汽油后，会提高燃料中的含氧 量，使燃烧更为充分，可以有效降低 co、hc 和 nox 的排放。 (4) 动力性好。甲醇的研究法辛烷值在 100 以上，将其与汽油混合后会明显提升 燃料的辛烷值。高辛烷值的燃料可以有效提高发动机动力性和经济性。 1.3.2 甲醇汽油的推广 早在上个世纪 70 年代，德国对甲醇汽车进行了大量的推广，大众公司也曾在中国 进行过 m100 示范车推广工作。 美国对高比例甲醇汽油 m85 最早的使用者之一， 福特公 司曾开发出了可以适应任意比例醇类燃料的灵活燃料汽车（ffv） ，其对燃料的灵活适 应依赖于其燃料传感器，到目前为止，ffv 已经在美国大范围推广。 上世纪 80 年代，国内相关研究单位对甲醇燃料汽车的研究已经起步，截至今日， 已经取得了一定的进展和突破。 有相当一批具有实力的企业已经率先推出了相应的解决 方案，市场反馈还是相当不错的。“十一五”期间，甲醇作为车用替代燃料得到了相当 长安大学硕士学位论文 5 的重视，国家标准委员还会针对甲醇燃料推出了车用燃料甲醇和车用甲醇汽油 (m85)两项国家标准，国家标准的出台大大增加了研发人员的信心，也为研发人员指 明了研究的方向，对甲醇燃料的推广起到了积极的作用。 目前，山西省已经有 1 万多辆甲醇汽车投入实际运营。而在燃油加注站网络建设进 度上，山西省也走在了全国的前列。目前山西省部分国道已经建成了甲醇加注站的分布 网络，而建设甲醇加注站实际上比较简便，只要在普通的加油站埋设一个燃料罐和建设 一个加注机就可以。使用甲醇燃料的成本优势也是其在山西逐渐普及的重要因素。 在中国成品油价格全面进入“8 元”时代的背景下，经济节能的新能源汽车步入了 人们的视野。早已开展研究近 30 年的甲醇燃料汽车也迎来发展的曙光，近日，2012 年 3 月份中国决定在山西、上海和陕西开展甲醇汽车试点工作。根据陕西省发展和改革委 员会的规划，陕西省每年的甲醇生产量将达 2500-2800 万吨，煤化工、煤制甲醇将成为 陕西省经济的支柱产业。而在这一产业链当中，甲醇的应用领域与应用技术成为产业中 的核心难题。借鉴国内外多年的应用实践和长安大学对新型能源的研究成果，将甲醇应 用于汽车燃料是解决 2500-2800 万吨甲醇出路最为现实而有效的途径。 本课题正是围绕 这一技术的开发与应用而展开,其研究成果能够有效地保障陕西省甲醇汽油产业应用技 术的延续性与先进性。 1.3.3 甲醇汽油目前面临的问题 目前的研究表明，甲醇作为最具潜力的车用替代燃料，其来源广泛，制造简单， 对环境的影响远远小于汽油燃料，不会对人体造成伤害。虽然有较好的国家政策扶持， 但是在物理特性和化学特性方面和普通汽油存在一定的差异，使得甲醇汽油在汽车的 推广有以下难点： (1) 无法直接将高比例甲醇汽油使用到普通汽车上。高比例甲醇汽油无法适应原 有汽车 ecu 的电脑设置，特别是在较冷的环境下，会出现动力不足，发动机无法平稳 运行，需对原有 ecu 设置做出改变。 (2) 油耗增加。甲醇的热值为 19.6mj/kg，远低于汽油的 43.50mj/kg，因此使用 甲醇后油耗随着甲醇掺入量增加而增加。 (3) 有一定的腐蚀性。甲醇在生产过程中一般会含有酸性物质，而且甲醇本身的 吸水性使之在储存过程中含有少量的酸，以及甲醇燃烧后产生的甲醛、甲酸等，这些 都会对喷油嘴和油路产生一些腐蚀和磨损。 第一章 绪论 6 (4) 低温启动性变差。由于甲醇的蒸发潜热比汽油高 3 倍，低温条件下甲醇汽油 不易起动。纯甲醇在化油器中燃烧的理论空燃比为 6.45，比汽油畸形燃烧所需的理论 空燃比 15 低得多，使汽车运转性能不良、驱动性能下降、影响最大功率的发挥、不利 于汽车加速，严重时将影响汽车的驱动性能。 1.4 甲醇汽油使用的解决途径 上述甲醇汽油所面临的问题，解决这些问题已经是是在必行了。高比例甲醇汽油作 为一种高效的、高度节能的汽油替代燃料，能有效的达到降低能源消耗的目的，减少了 汽车尾气的排放，有利于环境的保护。由于高比例甲醇汽油中汽油含量较少，直接使用 于普通发动机会出现无法正常工作的状况， 所以作为本文的研究对象的高比例甲醇汽油 使用于普通发动机，本研究设计出了一个外置转换系统，即本文的研究标题甲醇燃料控 制器。本控制器的核心思想是加强每次参与燃烧的混合气的浓度，从而加强发动机的动 力输出，达到与普通 ron93 汽油基本相同的动力输出，但尾气中的排放物大大减小。 本控制系统通过加大混合气浓度的思想设计， 具体的实施办法是通过修改喷油器的 控制信号，精确的增加喷油时间，实现单次喷油量的加强。本系统是基于 avr 系列 atmega8 单片机作为主处理器，通过内部程序精确控制喷油信号的喷油时间，做到了高 精度，易修改。 本系统具有醇类和汽油灵活切换的功能，通过外置的人工转换开关，处理器可得知 目前所用燃油的种类， 实施相应的处理， 即判断是汽油燃料则不对喷油信号做任何改变， 原样输出；如是醇类燃料则对喷油信号做出相应的修改。而后利用外置温度传感器对汽 车缸体温度进行采集分析，解决甲醇汽油在低温下的冷启动困难问题， 此方法有效的 解决了由于甲醇汽化潜热值较低而引起的冷启动困难问题。本方案突破性的提出了，利 用氧传感器信号对已经修正过的喷油信号进行二次修成， 以满足不同工况下汽车发动机 的动力输出，使本系统始终处于闭环控制状态，进一步调高了系统的精度和可靠性。 1.5 本章小结 综上所述，甲醇汽油作为良好的汽油替代品，具有很大的发展空间。针对高比例 甲醇汽油动力性能下降，无法适应原车 ecu 的设置，且在低温环境下启动困难等问题， 本文提出了新的解决方法，对原车电路和油箱不进行任何改造，且完美的实现了自动智 长安大学硕士学位论文 7 能解决冷启动的问题，是具有较为先进的解决方案，同时引进氧传感器反馈信号再次修 正喷油脉宽，使本系统具有一定闭环控制作用，更加完美的配合发动机的动力输出，节 约燃油。 1.6 本文的研究内容 本文针对甲醇燃料在汽车上应用存在的问题进行了进一步的研究， 由于目前甲醇汽 油的主要问题存在于高比例甲醇汽油的使用，本文针对 m85 甲醇汽油为对象进行实验， 设计了分布式甲醇燃料控制器，解决 m85 甲醇汽油动力不足，冷启动困难等问题，系统 具有灵活的调整性，只需修改处理器的参数即可实现任意比例甲醇汽油的适用，还可以 在纯汽油之间切换。论文的主要内容如下： 第 1 章：通过分析当前能源形势，做出寻求替代燃料的必要性。对比甲醇燃料的优 点以及甲醇燃料汽车目前的发展状况， 介绍本文的重点在于通过甲醇燃料控制器的解决 途径。 第 2 章：分析甲醇汽油的基本特性，提出了 m85 甲醇汽油在汽车上的应用思路。 第 3 章： 设计出分布式甲醇燃料控制系统， 对本系统的工作原理做出了模拟示意图， 分析本系统组成的硬件和软件构成。 第 4 章：提出外置式温度传感器修正发动机冷启动方案，综合分析采用测温系统和 启动时刻的转速判断来解决冷启动困难的问题的构成，原理及工作过程。通过比较确定 本文采用测温系统来解决冷启动问题的方案。 第 5 章：氧传感器信号修正喷油脉冲宽度放大倍数。介绍了氧传感器信号对喷油信 号的影响，通过采集已经氧传感器信号进行分析，根据混合气的状态反馈 ecu 系统进 行不断调整喷油脉冲宽度，达到合理的工作状态。 第 6 章： 全面介绍了了甲醇燃料控制器的组成， 以及详细的简述了基本的试验过程， 利用实际图片说明本控制器的实际成果。通过测试不通工况下 m85 甲醇汽油与 93 号汽 油之间的数据对比，得出使用甲醇燃料控制器的 m85 汽油不输于 93 号汽油的性能。 第二章 甲醇燃料控制技术的基础研究 8 第二章 甲醇燃料控制技术的基础研究 2.1 汽油发动机燃用高比例甲醇汽油问题与分析 由于甲醇空燃比和汽化潜热值较低等原因， 本文为了检验高比例甲醇汽油在普通汽 油发动机上面的运行情况，本文进行了对比性试验，在三菱 4g15m 发动机上进行试验， 在夏和冬两种环境下进行对比试验。夏季试验的的周围温度大概是 20 摄氏度，从开始 打火到发动机正常启动，一切表现正常，没有出现启动困难，怠速不稳等情况。 冬季的试验温度采取了零上和零下两种环境， 当在 10 摄氏度左右的时候， 使用 m85 甲醇汽油出现了启动困难，可能需要打火两到三次的情况才能启动，启动之后出现怠速 不稳，发动机缺缸等状况。当环境温度低于零摄氏度时，出现打火困难，需要打火两到 三次的情况才能启动，甚至无法启动，即使能启动在很短时间内出现熄火等状况。 由于汽车在刚启动之后的一段时间，有些传感器还没有开始工作，系统处于开环控 制状态， 系统还处于暖机加浓的状态， 供油量较大， 此时段为自身默认冷启动加浓阶段， 根据外界温度的不同加浓时间有所不同，直到系统进入闭环工作状态。但是使用废气分 析仪进行检测发现，过量空气系数超过 1.5，此时混合气的浓度已经很稀了，这就是发 动机运转不正常的原因，即燃油喷射量不足导致发动机不能正常运转。 2.2 m85 甲醇汽油特性分析 我们知道在甲醇汽油中 m85 属于高比例， 是由 85%的甲醇和 15%的汽油混合而成的， 其中的甲醇含量远高与汽油，具有很好的经济效益。甲醇的化学特性决定甲醇在燃烧的 情况下具有自供氧的能力，有助于燃烧，使燃烧更加充分。汽油和 m85 甲醇汽油完全燃 烧的理论空燃比是不同的，汽油的理论空燃比要大于甲醇汽油，分别为 14.7 和 7.6。当 发动机使用 m85 汽油的时候，ecu 如果还是按照汽油的供给量去供给 m85 汽油，那会导 致混合气量不足，这种稀薄的浓度无法保证正常燃烧的。 由于 m85 混合气的热值相与普通汽油较低，即使在理论条件下进行混合，还是无 法达到汽油的热值效果。相对普通汽油差别不是很大。所以说，如果混合均匀和燃烧充 分，那么汽车燃用 m85 汽油时的动力性能不会出现下降。 长安大学硕士学位论文 9 2.3 喷油特性分析 2.3.1 喷油量分析 本实验使用的是电喷系统的发动机，发动机是电子控制顺序喷射式，按顺序依次喷 油，喷油器单次喷油量可以计算得出： 000 2() nnff gagppt （2.1） 公式 2.1 中个参数分别代表以下意思： 我们可以从公式（2.1）可以得知，有三个主要因素影响喷油量：即喷油器喷油孔 截面积的大小 n a 、喷油器的开启时间 0 t 和喷油压力 f p 。这是指单次喷油的喷射量。 喷油器的参数是由厂家出厂时决定，也已经是固化了不可改变的了，其截面尺寸也 是固定的，已经装到车上的喷油器喷油孔截面积是无法修改的。喷油压力差由油压调节 器保持一定。所以单次喷油量的多少是由喷油器的开启时间决定的，上式可写成： 00 gct （2.2） 式中： c 是与喷油器结构、 供油压力、 燃油密度和进气压力等有关的常数集合。 汽车是一个技术复杂的综合体，对汽车随意的改动可能会影响到汽车的行驶安全 性，喷油器作为精密的零部件对汽车的工作有不可或缺的作用，改变喷油器自身尺寸与 参数是无法实现， 也不符合本文的基本要求灵活燃料控制器， 对不同燃料都需修改， 0 g 喷油器每开启一次