（光学工程专业论文）lpg汽油两用燃料汽车的开发与性能分析.pdf

摘要 自从汽车问世以来，随着工业革命的展开，全球制造、加工业的持续发展， 以及电控等技术在汽车行业的运用，汽车保有量持续增加，在中国经济发达地 区的发展体现的尤为明显，导致的必然结果就是环境的恶化与传统能源的日趋 紧张。液化石油气( l i q u e f i e dp e t r o l e u mg a s _ - l p g ) 具有成本低、热值高、抗爆 性好的特点，而且不含铅、硫等其他杂质，是一种具有很好应用前景的汽车代 用燃料。因此对l p g 燃料汽车的研究具有良好工程应用的前景。 本文首先对l p g 燃气系统的三代发展予以说明，介绍了两用燃料汽车开发 所涉及燃气系统的部件、工作原理以及在系统中的作用；l p g 燃气系统总体上可 分为供气系统与控制系统两大方面，供气系统主要包括储气瓶、组合阀、蒸发 减压阀、喷气轨与气路水路等，控制系统包括l p g 的e c u 、相关传感器以及执 行器。 其次，本文根据两用燃料汽车开发流程介绍了l p g 改装车相关标准以及专 利，对改装l p g 汽车的归规范性和可行性进行了论证；详细介绍了l p g 燃气系 统气路的设计与布置、l p g 燃气系统电路的设计与布置、独立e c u 的开发设计、 l p g 燃气系统水路布置与l p g 的e c u 控制线束布置；并从工程角度出发，对 改装后所需更改、新增部件( 气瓶于蒸发减压阀支架等) 进行力学性能有限元 分析，保证其使用的可靠性。 最后，分析了改装后l p g 两用燃料汽车的性能变化，集中体现在动力性与 经济性上；通过对动力性与经济性的基础研究，利用g t - d r i v e 对改装后l p g 汽油两用燃料汽车的整车性能进行仿真分析，计算结果、l p g 汽油两用燃料汽 车性能达到预期目标。 关键词：两用燃料汽车，l p g ，性能分析 a b s t r a c t s i n c et h ev e h i c l e si n c e p t i o n ，w i t ht h es t a r to ft h ei n d u s t r i a lr e v o l u t i o n ，t h e g l o b a lm a n u f a c t u r i n gi n d u s t r y ，s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ，a n dt h ee l e c t r o n i cc o n t r o l t e c h n o l o g yi na u t o m o b i l ei n d u s t r ya p p l i c a t i o n ，t h ec a rr e t a i n st h eq u a n t i t yi n c r e a s e s c o n t i n u o u s l y ，t h ec h i n e s ee c o n o m yd e v e l o p e da r e ad e v e l o p m e n te m b o d i e d 1 e dt ot h e i n e v i t a b l er e s u l ti st h ed e t e r i o r a t i o no ft h ee n v i r o n m e n ta n dt r a d i t i o n a li n c r e a s i n g l y t e n s ee n e r g y l i q u e f i e dp e t r o l e u mg a s ( l i q u e f i e dp e t r o l e u mg a s l p g ) h a st h e a d v a n t a g e so fl o wc o s t ，h i i g hc a l o r i f i cv a l u e ，a n t i k n o c kg o o df e a t u r e s 。b u td o e sn o t l e a d ，s u l f u ra n do t h e ri m p u r i t i e s ，i sap r o m i s i n ga l t e r n a t i v ef u e lf o ra u t o m o b i l e s ot h e l p gf u e lr e s e a r c hh a sa g o o de n g i n e e r i n ga p p l i c a t i o np r o s p e c t t h i sp a p e rf i r s t l yl p g g a ss y s t e mo ft h et h r e eg e n e r a t i o no fd e v e l o p m e n tt ob e d e s c r i b e d ，i n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to fg a sd u a lf u e lv e h i c l ei n v o l v e di n t h e c o m p o n e n t so ft h es y s t e m ，w o r k i n gp r i n c i p l ea n dt h ea c t i o ni nt h es y s t e m ；l p gg a s s y s t e mc a nb ed i v i d e di n t ot h ea i rs u p p l ys y s t e ma n dt h ec o n t r o ls y s t e mt w o ，a i r s u p p l ys y s t e mi n c l u d i n gg a sc y l i n d e r s ，t h ec o m b i n a t i o nv a l v e ，e v a p o r a t o rv a l v e ，g a s j e tr a i la n dw a t e r w a y , t h ec o n t r 0 1s y s t e mi n c l u d e sl p ge c u s e n s o r sa n da c t u a t o r s s e c o n d l y ，b a s e do nt h ed u a lf u e lv e h i c l ed e v e l o p m e n tp r o c e s si n t r o d u c e dl p g m o d i f i e dc a rr e l a t e ds t a n d a r d sa n dp a t e n t s ，t h em o d i f i e dl p gc a rt ot h en o r m m i v e a n df e a s i b i l i t y ；d e t a i l so ft h el p g g a ss y s t e mg a sr o a dd e s i g na n dl a y o u t ，l p gg a s s y s t e mc i r c u i td e s i g na n dl a y o u t ，d e s i g na n dd e v e l o p m e n to fi n d e p e n d e n te c u ，l p g g a ss y s t e mw a t e ra r r a n g e m e n ta n dl p ge c uc o n t r o lw i r eh a r n e s s ；a n df r o mt h ep o i n t o fv i e wo f e n g i n e e r i n g ，t h em o d i f i e dd e s i r e dc h a n g e ，n e wc o m p o n e n t s ( c y l i n d e r si n t h e e v a p o r a t i o np r e s s u r er e d u c i n gv a l v es t e n t ) f o rf i n i t ee l e m e n ta n a l y s i so f m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s ，t h eu s eo fr e l i a b l e f i n a l l y ，a n a l y s i so ft h em o d i f i e dl p gb i f u e lv e h i c l ep e r f o r m a n c ec h a n g e s e m b o d i e di nt h ed y n a m i ca n de c o n o m i cp e r f o r m a n c e ；b a s e do nt h ep o w e ra n d e c o n o m yb a s e do ng t - d r i v e ，u s i n gm o d i f i e dl p g g a s o l i n ed u a lf u e lv e h i c l e p e r f o r m a n c es i m u l m i o na n a l y s i s ，t h ec a l c u l a t i o nr e s u l t 。t h el p g g a s o l i n ed u a lf u e l a u t o m o b i l ep e r f o r m a n c et oa c h i e v et h ed e s i r e dt a r g e t k e y w o r d s ：b i - f u e lv e h i c l e ，l p g ，p e r f o r m a n c ea n a l y s i s v 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 根据全国资料统计年鉴最新发布的数据显示，截止到2 0 1 1 年1 0 月底，全国 机动车保有量超过2 3 0 亿辆。其中，汽车占5 0 7 ，已超1 亿辆，仅次于美国 2 8 5 亿的保有量，位居世界第二。在这1 亿辆的汽车保有量中，有将近2 0 0 0 万 辆的三轮、四轮低速货车( 农用车) 。扣除这部分农用车，中国汽车保有量也超过 了日本的70 0 0 万辆，依旧位居世界第二【l 】。 据不完全统计数据显示，目前汽车产业所消耗了我国全国成品油生产量总 量的6 0 左右，导致国内很多地方出现“油荒”现象。同时汽车发动机尾气污染也 日趋严重，世界范围内1 0 座污染最严重城市中中国就占了其中的7 座。所以， 在传统能源的持续过度消耗和价格不断上涨的情况以及人们环保意识不断增强 的双重压力下，找求新能源代替原有传统燃料将是如今乃至未来一个世纪内汽 车行业的发展的重要目标【2 】。 表1 1 为几种能源方案的优点缺点分析综合表，从下表明显的能得出在传统 燃料对比下，燃气燃料不仅排放性能好，而且能够调整燃料结构方式，并在 运行成本、技术以及安全上都有极大优势，所以被世界各国公认为目前最 理想的替代传统燃料的汽车燃烧方式【3 】。 表1 1 各种能源方案优缺点综合分析表 纯电 一 最高无高最高 池力般低 不 便 方 便 不 便 方 便 不 便 小重 5 0 0 重 - 。 6 0 0物理燃 料电池般 较 高 一低 般 低 燃气 燃料 一低低 般 大一 户库； ( 3 ) 布置p a r t ，并连接： ( 4 ) 运行设置，r u ns e t u p ，o u t p u ts e t u p ： ( 5 ) 运行； ( 6 ) 后处理。 4 4 2 1 创建新的项目m a p 启动软件，选择g t i s ev 7 0 里的v e h i c l ef u e le c o n o m ya n dp e r f o r m a n c e h e v 模块，按照以下步骤逐个定义整车计算中所需参数。 ( 1 ) 定义发动机e n g i n e s t a t e 其中发动机类型和排量用于进行b m e p 和扭矩的相互换算，最小速度定义 发动机的最低速度( 根据m a p 来定) ，转动惯量用于进行动力学计算，燃油密 度用于质量。体积油耗换算，热值用于进行能量计算。 ( 2 ) 定义离合器 其中需要定义最大传递扭矩和有效作用半径、摩擦模型、最小运动学输出 转速。 ( 3 ) 定义变速箱 其中需要定义格挡传动比、传动效率、换挡时间等。 ( 4 ) 定义车体 其中需要定义车重、迎风面积、迎风阻力系数、轴距等。 ( 5 ) 定义传动轴 其中需要定义初始车速、初始活塞位置、传动关联等。 ( 6 ) 定义差速器 其中需要定义输入以及输出转动惯量、主传动比、传动效率等。 4 r 武汉理工大学硕士学位论文 ( 7 ) 定义半轴 其中需要定义其转动惯量、摩擦扭矩系数等。 ( 8 ) 定义轮胎 其中需要定义其半轴上轮胎个数、滚动半径、滚动阻力系数等。 ( 9 ) 定义环境 其中需要定义环境空气温度、环境空气压力、风速等。 ( 1 0 ) 定义换挡策略 其中需要定义换挡最佳时间。 4 4 2 2 布置与连接各项定义组建 在左边用户模板里找到已经建好的以上模型，按照整车动力传递的顺序摆 放，其顺序从发动机经过离合器、传动系等到车轮，在控制策略上增加驾驶员 控制，最后建立车身与环境模型，依次连接各个模型，建立如图4 - 6 所示仿真 模型。其中v e h c l e l 1 为集成模块，其内部详细模型图为4 7 所示。 图4 6 仿真模型1图4 7 仿真模型v e h c l e i 1 4 5 某车型整车模型计算分析 为了对液化石油气燃料与石油两用燃料汽车整车性能进行对比分析，这里 对某微型面包车进行液化石油气发动机和整车标定，做出m a p 图并带入其 g t - d r i v e 所需数据，拟合仿真计算出整车动力性和经济性。 4 9 武汉理工大学硕士学位论文 4 5 1 整车动力性仿真数据 由分析模型可知，其分析数据包括表中列出的参数，对某款微型面包车数 据进行调研，整理总结各项数据如表4 3 、表4 _ 4 所示。 表4 3 整车动力性仿真数据 5 0 武汉理工大学硕士学位论文 附一( 档位定 义) g e a r lg e a r 2g e a r 3g e a r 4g e a r 5 此外还需要发动机标定数据b m e p m a p 图，即平均有效缸内压力图。平 均有效压力可看做是一个假想的、平均不变的压力作用在活塞项上，使活塞移 动一个行程所做的功等于每个循环所做的有效功，平均有效压力是衡量发动机 性能的重要参数。它根据发动机标定功率、转速以及排量计算得出。其计算 公式如下： 武汉理工大学硕士学位论文 耻器 ( 4 3 1 ) 其中气为平均有效缸内压力；f 为冲程数；圪为气缸工作容积；以为发动 机转速。 表4 5 是根据原始标定数据在不同节气门开度下，转速从1 2 0 0 到 6 0 0 0r m i n 的功率、扭矩以及气体消耗值的数据4 5 1 。 表4 - 5 标定数据表 节气门开度转速转矩功率 气耗( g 3 0 s e c ) ( )( r r a i n ) ( n m ) ( k w ) 第一次第二次第三次平均值 0 5 l o7 39 2 00 6 5 40 6 4 60 6 1 30 6 3 8 1 58 41 0 8 00 7 2 70 7 1 70 6 8 7o 7 1 0 2 09 l1 1 5 00 7 0 60 7 3 90 7 3 60 7 2 7 2 59 31 1 7 00 7 6 30 7 4 70 7 5 80 7 5 6 3 09 41 1 8 00 7 2 60 7 8 90 7 5 20 7 5 6 1 2 0 0 4 09 51 1 9 00 7 7 70 7 4 80 8 0 00 7 7 5 5 09 51 2 0 00 7 4 40 7 4 70 7 9 40 7 6 2 6 09 51 2 0 00 7 5 00 7 9 70 7 9 00 7 7 9 7 09 61 2 1 00 8 7 l0 8 0 10 8 2 40 8 3 2 8 09 61 2 1 00 9 0 50 8 2 l0 8 1 30 8 4 6 9 09 61 2 0 00 8 4 70 7 9 40 8 0 2o 8 1 4 l o o9 61 2 1 00 8 7 00 8 6 00 8 4 60 8 5 9 0 5 1 06 51 1 0 00 7 6 20 7 2 80 7 5 5o 7 4 8 1 5 8 41 4 0 0 0 9 1 0 0 8 8 2 0 9 0 00 8 9 7 2 09 41 5 8 01 0 2 00 9 6 l0 9 8 30 9 8 8 2 59 81 6 5 01 0 2 40 9 8 71 0 1 41 0 0 8 3 0l o o1 6 8 01 0 7 41 0 2 01 0 6 l1 0 5 2 1 6 0 0 4 0l o l1 6 9 01 0 6 01 0 5 l1 0 8 21 0 “ 5 01 0 21 7 1 01 0 5 01 0 8 61 0 5 61 0 6 4 6 01 0 21 7 1 01 0 8 01 0 9 91 0 5 41 0 7 8 7 01 0 41 7 4 01 2 0 71 2 0 01 1 3 91 1 8 2 8 01 0 41 7 4 01 1 0 71 0 6 31 0 9 81 0 8 9 9 01 0 51 7 6 01 1 5 51 1 7 51 2 0 51 1 7 8 1 0 01 0 51 7 6 01 1 9 91 1 2 61 1 5 91 1 6 l 02 0 0 0 52 86 0 00 5 1 20 4 8 30 5 6 20 5 1 9 武汉理工大学硕士学位论文 l o 5 7 1 1 9 00 8 3 40 8 5 2o 8 1 8 0 8 3 5 1 58 21 7 2 01 1 1 31 0 7 91 0 8 51 0 9 2 2 09 62 0 0 01 2 4 41 2 6 31 2 5 l1 2 5 3 2 51 0 22 1 4 01 3 1 61 3 0 41 2 8 41 3 0 l 3 01 0 42 1 8 01 3 3 41 3 2 41 3 1 91 3 2 6 4 0 1 0 52 2 2 01 - 3 5 81 3 5 61 3 6 81 3 6 1 5 0 1 0 62 2 4 01 3 4 91 3 6 21 3 4 31 3 5 1 6 0 1 0 72 2 6 0 1 3 8 51 3 6 9 1 3 7 51 3 7 6 7 0 1 0 82 2 8 01 4 8 41 4 6 51 4 61 4 7 0 8 0 1 0 82 2 8 01 5 1 61 5 1 41 4 9 81 5 0 9 9 0 1 0 82 2 8 0 1 5 0 31 4 9 7 1 5 0 41 5 0 1 1 0 01 0 82 2 8 01 5 0 51 5 0 7 1 4 9 61 5 0 3 o 5 1 04 81 2 2 00 9 6 80 9 4 6 0 9 5 10 9 5 5 1 57 41 8 9 01 2 2 91 2 l l1 2 2 01 2 2 0 2 09 22 3 2 01 4 4 61 4 5 8 1 4 2 31 4 4 2 2 51 0 02 5 4 01 5 6 61 5 2 21 5 2 61 5 3 8 3 01 0 42 6 1 01 5 8 71 5 7 41 6 0 81 5 9 0 2 4 0 0 4 01 0 52 6 6 01 5 9 81 6 l o1 6 0 7 1 6 0 5 5 01 0 62 6 8 01 6 2 91 6 2 31 6 1 61 6 2 3 6 01 0 62 6 8 01 6 0 l1 6 3 l1 6 1 51 6 1 6 7 01 0 72 7 1 01 7 9 21 7 8 51 7 7 61 7 8 4 8 01 0 72 7 1 01 7 8 71 7 8 41 8 0 41 7 9 2 9 01 0 72 7 1 01 7 8 21 7 5 41 7 3 81 7 5 8 1 0 01 0 82 7 3 01 7 5 31 7 5 91 7 4 5i 7 5 2 o 5 l o4 21 2 5 00 9 0 00 9 3 30 9 4 80 9 2 7 1 57 l2 1 0 01 4 5 51 3 8 l 1 3 7 71 4 0 4 2 0 9 22 7 1 01 6 9 3 1 6 7 41 6 8 21 6 8 3 2 51 0 33 0 2 01 8 6 91 8 4 4 1 8 9 01 8 6 8 3 01 0 63 1 6 0 1 8 9 71 8 9 31 8 9 91 8 9 6 2 8 0 0 4 01 0 9 3 2 2 0 1 9 2 81 9 4 21 9 3 31 9 3 4 5 01 0 93 2 4 01 9 4 0 1 9 3 71 9 5 21 9 4 3 6 0 1 1 0 3 2 4 0 1 9 4 91 9 4 91 9 5 71 9 5 2 7 01 1 1 3 2 4 0 2 2 1 92 1 8 02 1 9 92 1 9 9 8 0 l l l 3 2 7 02 1 9 3 2 2 1 92 2 3 02 2 1 4 9 01 1 l3 2 7 0 2 2 1 52 2 0 02 1 8 12 1 9 9 1 0 01 1 l 3 2 7 0 2 1 1 62 1 6 12 1 6 02 1 4 6 o3 2 0 0 5 3 武汉理工大学硕士学位论文 5 1 0 1 56 32 1 4 01 4 5 51 4 8 01 4 2 l1 4 5 2 2 08 93 0 0 01 8 8 81 8 9 91 9 0 91 8 9 9 2 51 0 53 5 5 02 1 7 52 1 8 02 1 6 32 1 7 3 3 0 1 113 7 4 02 2 7 6 2 2 6 02 2 6 82 2 6 8 4 0 1 1 4 3 8 4 0 2 3 1 0 2 3 2 42 3 2 02 3 1 8 5 0 1 1 53 8 7 02 3 2 9 2 3 4 72 3 6 42 3 4 7 6 0 1 1 6 3 9 0 0 2 3 4 4 2 3 4 72 3 6 22 3 5 l 7 01 1 73 9 3 02 6 2 6 2 5 7 3 2 5 9 12 5 9 7 8 01 1 73 9 3 02 6 4 02 6 3 0 2 6 3 2 2 6 3 4 9 01 1 73 9 3 02 6 1 52 5 8 42 5 7 92 5 9 3 1 0 01 1 73 9 3 02 6 1 2 2 5 7 92 5 9 02 5 9 4 o 5 l o 1 56 32 4 1 01 6 9 81 6 7 21 6 7 21 6 8 l 2 09 23 4 9 0 2 2 3 62 1 9 92 2 6 82 2 3 4 2 51 0 74 0 3 02 5 1 8 2 5 0 92 4 9 12 5 0 6 3 01 1 34 2 4 02 6 0 82 6 4 l2 6 4 12 6 3 0 3 6 0 0 4 01 1 7 4 4 2 02 7 0 32 7 0 02 6 9 22 6 9 8 5 01 2 24 6 0 0 2 7 6 42 7 3 l2 7 4 02 7 4 5 6 01 2 24 5 7 02 7 6 92 7 5 02 7 6 32 7 6 l 7 01 2 24 5 7 02 9 1 72 9 0 82 8 7 52 9 0 0 8 01 2 04 5 7 02 8 5 62 8 6 22 8 7 62 8 6 5 9 01 2 24 6 o o 2 8 2 52 8 5 22 8 6 52 8 4 7 1 0 01 2 24 6 0 02 8 1 62 8 1 92 8 0 92 8 1 5 o 5 1 0 1 5 4 61 9 6 01 5 2 71 4 9 51 5 2 21 5 1 5 2 0 8 03 3 6 02 2 8 02 2 5 92 3 3 32 2 9 l 2 51 0 34 3 2 02 7 3 32 7 4 92 7 4 l2 7 4 1 3 01 1 34 7 6 0 2 9 5 3 2 9 6 62 9 6 82 9 6 2 4 0 0 0 4 01 2 l 5 0 7 03 1 5 5 3 1 0 43 0 9 33 1 1 7 5 0 1 2 05 0 4 03 1 3 33 1 6 83 0 9 23 1 3 l 6 0 1 2 05 0 3 03 1 1 73 1 1 23 1 3 43 1 2 l 7 01 2 25 1 1 0 3 4 2 6 3 4 0 53 4 3 83 4 2 3 8 01 2 35 1 5 03 4 7 33 3 8 63 3 4 93 4 0 3 9 01 2 55 2 3 03 3 5 33 3 5 93 3 53 3 5 4 1 0 01 2 55 2 3 03 3 4 63 2 5 93 3 3 23 3 1 2 5 4 武汉理工大学硕士学位论文 0 5 l o2 61 2 3 01 1 6 61 1 8 21 1 8 21 1 7 7 1 55 32 4 6 01 8 2 81 8 3 01 8 3 71 8 3 2 2 08 33 8 7 02 4 6 82 5 2 92 5 4 62 5 1 4 2 51 0 34 7 5 03 0 3 03 0 0 43 0 1 2 3 0 1 5 3 0 l ll 5 1 9 03 2 0 23 1 0 53 0 1 43 1 0 7 4 4 0 0 4 01 2 85 9 3 03 5 2 73 6 0 13 5 4 93 5 5 9 5 01 2 85 9 3 03 6 3 43 6 9 33 6 6 73 6 6 4 6 7 6 01 3 06 0 2 0 3 6 6 9 3 6 6 23 6 4 83 6 5 9 6 7 7 01 3 26 1 1 0 3 7 8 83 7 2 63 8 0 63 7 7 3 3 3 8 0 9 0 1 0 0 0 5 1 02 l1 1 0 01 2 4 21 2 2 21 2 0 21 2 2 2 1 5 4 3 2 2 0 0 1 7 1 81 7 0 61 6 9 31 7 0 6 2 0 7 53 8 4 02 3 8 4 2 5 2 l 2 5 2 22 4 7 6 2 51 0 15 0 8 03 2 5 73 2 5 43 3 0 43 2 7 2 3 01 1 05 5 6 03 5 1 23 5 3 63 5 7 23 5 4 0 4 8 0 0 4 01 2 1 6 1 4 03 8 6 83 8 6 33 8 8 l3 8 7 l 5 01 2 46 2 8 03 9 4 43 9 3 03 9 5 33 9 4 2 6 01 2 66 3 3 04 1 5 74 1 4 l4 1 6 24 1 5 3 7 01 2 86 4 3 05 1 9 l5 1 4 95 1 9 85 1 7 9 8 01 3 2 6 6 2 0 4 9 2 l 4 7 3 25 0 0 74 8 8 7 9 01 2 96 5 2 05 0 1 44 9 2 94 7 2 34 8 8 9 1 0 01 3 06 5 7 04 6 2 04 5 0 84 3 8 34 5 0 4 以上数据由于缺乏连续性，加上在试验中某些人为或者仪器设备上的误差 引起的数据不准，所以本文利用m a t l a b 里进行数据处理，做出在不同节气 门开度、转速下的l p g 燃料汽车的扭矩脉谱图。图4 8 和图4 9 为计算前后脉 谱图【4 6 1 。 武汉理丁大学硕士学位论文 图4 - 8 扭矩脉谱图处理前4 - 9 扭矩脉谱图处理后 读取其节气门开度从1 0 到1 0 0 的数据，利用前述公式得出g t - d r i v e 中不同转速下不同节气门开度的b m e p m a p 输入量，定义g t - d r i v e 中的发 动机模型，数据如表4 6 所示： 表4 6 发动机节气门开度转速以及扭矩表( n m ) o00o000000 o0 4 5 2 l p g 汽车动力性计算结果 4 5 2 1 最高车速 经过计算得出结果，利用后处理工具中的作图选项选择速度与驱动力以及 行驶阻力的数据图线得到汽车驱动力一行驶阻力图，如图4 2 4 所示；其黄色 5 6 武汉理工大学硕士学位论文 曲线为行驶阻力曲线，当它与汽车驱动力大小相当时，此时行驶阻力与驱动力 功率平衡，为最高车速。如图4 1 0 最高车速为1 4 4 7 6 k m l h 。 4 5 2 2 加速性能 图4 1 0 汽车驱动力与行驶阻力图 加速性能一般是在水平良好道路上汽车的加速能力表明，是由某一较低车 速全力加速到某一较高车速所用的时间或行驶的距离表示m 。 ( 1 ) 加速时间 这里分别计算l p g 汽车从0 k m i h 加速到6 0 k m h ( 带有换挡策略) 与4 档 时，从6 0 k m l h 加速至1 0 0 k m h 所经历的时间，并以此来表明其加速性能。 利用g t - d r i v e 力学分析，首先设置换挡策略，选择初始车速为0 k m h ，并设 置合适换挡时机加速到6 0 k m l h ，计算得到的加速时间为7 s 6 s e c ；选择初始车 速为6 0 o n h ，设定4 档并使其加速到1 0 0 k m h ，计算得到加速时间，计算 得到的加速时间为1 1 4 2 s e c 。 ( 2 ) 最大加速度 利用g t - d r i v e 静力学分析，后处理中选择加速度曲线，并从一档的最高 点读出l p g 改装车最大的加速度值，如下图4 1 1 所示，其最大加速度为 2 1 6 7 m j 2 。 图4 1 1 汽车加速度图 5 7 武汉理工大学硕十学位论文 4 5 2 3 最大爬坡度 利用g t - d r i v e 静力学分析，后处理中选择爬坡度曲线，根据本章爬坡度 理论依据，其1 档曲线最高点为爬坡度最大值，如图4 1 2 所示，最高爬坡度 为3 1 4 4 。 图4 1 2 汽车最高爬坡度 从图4 1 0 的交点与图4 1 1 和图4 1 2 的最高顶点，能够得出其最高车速为 1 3 3 9 8 k m h ，最大加速度为2 1 6 7 朋s 2 ，最高爬坡度为3 1 4 4 。 将计算出的l p g 燃料动力性三个参数与原有汽车汽油燃料相比较，对比 结果如表4 7 所示。其最高车速下降9 5 2 、最大加速度下降9 7 、最大爬坡 度下降7 5 3 ，其总体动力性下降不到1 0 ，因此l p g 改装双燃料汽车能够 保留其原车性能，满足日常行驶中的各种需求。 表4 7 不同燃料动力件对比表 4 5 3 整车经济性计算结果 l p g 改装车经济性计算时，由以上分析得知，利用l p g 标定的万有特性 曲线与发动机基本参数，即能得到l p g 燃气时等速百公里油耗量，以此得出 它的经济性【4 引。在g t - d r i v e 里进行计算后，选取4 的l p g 百公里气耗量的 图线，如图4 1 3 所示，从图上能得出在此档位下l p g 燃料汽车的百公里最低 的消耗量，此时汽车以5 8 k m h 行驶时的气耗量，此时的燃气耗为 1 0 4 8 7 l 1 0 0 k m 。 5 8 武汉理工大学硕士学位论文 图4 1 3 某车4 档百公里燃油消耗量 将计算出来的l p g 燃料汽车与原燃油汽车的最低百公里油耗做比较，对 比结果如表4 8 所示。l p g 汽油双燃料车在使用l p g 气体作为燃料时，百公 里的消耗量比汽油增加了1 2 3 ，但由于l p g 相对9 3 号汽油价格便宜了3 6 ， 因此这款改装车使用l p g 燃料能在经济上节省2 7 2 6 的使用成本。 表4 - 8i v g 燃料汽车与燃油汽车百公里油耗对比表 4 6 本章小结 在第三章中得到l p g 汽油两用燃料汽车设计开发中所需要处理的现实工 程问题，并对其整车改装、布置以及各个零部件的选取、作用以及力学分析等 问题作了详细的介绍。本章从汽车动力性、经济性理论出发，对最高车速、最 大加速度、最大爬坡度以及等速百公里油耗计算公式以及表达方式做出详尽的 论述 4 9 】，并结合开发项目中液化石油气发动机以及整车标定等试验，利用 g t - d r i v e 对改装后的l p g 汽油两用燃料汽车的整车性能进行模拟仿真，得 出l p g 汽车性能上的分析结果，并用实验数据得出其动力性以及经济性两方 面的变化，得出动力性下降不到1 0 ，而其经济性提高2 7 2 6 的结论。 5 9 武汉理工大学硕士学位论文 第5 章总结与展望 5 1 全文总结 对于日益紧张的能源问题，新能源的开发与利用成为近年来各个国家汽车 研究机构所关心的焦点。l p g 作为新能源的一种，以其污染小、发热量高、储 存方便等诸多优点，已经越来越受到大家的关注。本文针对l p g 汽油双燃料 汽车的开发进行阐述，从l p g 改装车的标准以及专利出发，利用项目实际开 发经验，逐一介绍供气系统零部件的选取、原理和布置位置，并利用c a e 对 固定部件进行计算，保证其强度要求。此外又以汽车性能的理论知识作为依据， 对现有改装车整车数据加以整理，利用g t - d r i v e 对其性能( 动力性、经济性) 进行仿真计算。 通过本文的研究工作，得到了如下结论： ( 1 ) 根据国家l p g 燃气汽车相关标准与专利，对某款l p g 汽油两用燃料汽 车的供气系统设计的理念和开发思路进行完整阐述，内容包括三代供气系统的 发展、水路研究、电路研究、e c u 控制单元研究，由此为l p g 燃气汽车的设 计与改装提供完整的理论基础。 ( 2 ) 从供气系统零部件的结构原理出发，将供气系统分为水路、电路系统， 结合实际设计中的某款车模型，对所需更改部件的位置进行逐一规划以及固定 安装；对涉及的工程问题进行处理与解答，并利用有限元方法进行线性动、静 力分析，说明其改装的可靠性，为l p g 燃气汽车的整车改装提供直观而全面 的资料。 ( 3 ) 依据汽车理论中关于汽车性能的知识，从理论上对整车动力性、经济 性的衡量指标进行逐一分析，利用动力特性图与等速百公里油耗图等图线的分 析方法对其计算进行说明。 ( 4 ) 结合整车开发项目实际试验标定数据以及整车各项性能指标数据，利 用g t - d r i v e 模拟仿真其在燃烧l p g 气体燃料时的动力性以及经济性的变化 情况，以此对某两用燃料汽车的性能给出定量的分析，最后得出其动力性下降 不到1 0 而经济性得到提升2 7 2 6 的结论。 武汉理工大学硕士学位论文 5 2 展望 针对开发中遇到的各种问题，未来l p g 汽油双燃料车研究的方向可以从 以下几个方面进行： ( 1 ) 供气部件的选取，主要是供气部件中喷气轨的选取。由于各个发动机 的性能指标不同，燃气与燃油混合气的混合方式与位置不同，喷气轨的喷气量、 长度、安装固定位置以及喷气位置都会对发动机产生影响，从而使整车的性能 发生改变，因此需要对喷气混合燃烧过程进行流体仿真，得出性能最优解。 ( 2 ) 蒸发减压阀的连接形式。作为供气系统里最重要的组成部件，其性能 与要求直接制约l p g 系统里气路与水路的布置形式，因此设计高质量的蒸发 减压阀，进出气、进出水路的简便性将对整个系统结构、位置、布置以及改装 成本带来极大的影响。 ( 3 ) e c u 的开发。作为另一套系统的电子控制单元，不仅要满足对l p g 燃 气系统的完美控制，并能在切换时不对原机e c u 以及供油系统产生任何影响； 另外，对气路e c u 控制能力、可靠性能与使用性能的评价以及改进方式都有 待提高。 ( 4 ) 性能提升。在整车匹配中，对发动机、传动系统的选取中，怎样保证 使用l p g 气体燃料时动力性不至大幅度降低，同时加强l p g 气体混合方式， 增加燃料的利用率，提高其经济性，并提升测试以及驾驶时加速过程的平稳性 等问题，都有待进一步的分析计算。 6 l 武汉理工大学硕士学位论文 参考文献 f 1 】卫晓辉，马凡华，许忠厚，液化石油气汽车发动机技术探讨，车用发动机 j 】，2 0 0 4 ，2 ( 1 2 6 ) ：2 6 - 2 9 【2 】杨超雄l p g 发动机的实验与研究【d 】，上海交通大学：机械动力与工程，2 0 0 4 【3 】颜伏伍，杜传进，袁守利，等，l p g 车用发动机技术的现状和发展展望【j 】，能源技 术，2 0 0 7 ，2 8 ( 3 ) ：1 5 4 1 5 6 【4 】闫大方，范兵，康佳，l p g 供给系统的结构、工作原理介绍 j 】，内燃机，2 0 0 6 ( 6 ) ， 5 0 - 5 2 【5 】董建，高孝洪，柴油l p g 发动机的双燃料供给系统【j 】，内燃机工程，2 0 0 1 ，2 2 ( 2 ) ： 3 1 3 3 【6 】朱金海，l p g 发动机系统及其应用 j 】，起重运输机械，2 0 0 3 ( 6 ) ：3 5 - 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2 0 0 1 机动车