（光学工程专业论文）lpg四行程摩托车发动机的开发研究.pdf

中文摘要 摘要 l “以气代漓”怒世界各图科学家公认豹2 1 世纪科技发展的一颈重大课题之， 其目的就是解决能源和环境两大社会问题。我国摩托车工业在2 1 世纪能罐持续发 袋，是关系蜀国家，季亍、盈鞠民生豹大事，借鉴汽车发展中“以气代油”豹成功经验， 抓住时机，开发出 怒实现蠹好转橱豹 车，对于保护环境 下： 的“以气代油”摩托车产品，既是迎接新世纪的挑战，也 文据滋豹开发鞠研究液纯石酒气( 以下篙称l p g ) 瘁芋毛 境与经济的协调发展具有重要意义。主要工作和结论如 ( 1 ) 完成了l p g 摩托车燃料供给系的总体布置与整车改装，及其燃料供给系 支絮与痊篷支番豹结穆分援农抗弯凝固；设谤帮象遥趣王澄组合阉式、单缛缝结梅 的l p g 摩托车专用钢瓶：实现汽化调压器与混合器的良好匹配及长缝式镣比例式 空气与燃气混合嚣豹藏功开发。 ( 2 ) 实验研究混合气供给方式、发动机结构参数、点火系统、混合气空燃比、 燃烧特性等因素对l p g 发动极憋髓的影旗。选撵了等毙缀长魏式混合器控利空燃 比；通过提高压缩比来弥补动力性的损失：以动力性为主控目标，对最大功率点、 最大扭矩点、中等转速、袋低转速点蕊聪嶷载发动搬转速缀了点火特性的润苓；邋 过空燃比的合理控制，直接改善发动机的动力性、经济和排放指标；作为对缸内燃 烧过程的理论分掂，进行了燃烧糁蛙的实验测试；对蹑汽波枫秘鼗开发豹渡化矗涵 气发动机，进行了外特性和部分负荷特性以及怠遥的排放殿噪声对比性测试。 ( 3 ) 发动机螽架试验结果表明，采用l p g 为燃料的水冷四行程1 2 5 c c 摩托车 发动机，动力性、经济和摊放性等综合性能指标优于原汽油机摩托车性能。整车动 力性、经济性和排放性转鼓台架试验对比袭明：l p g 摩托车整体排放性能优予汽油 摩托车；最高车速硌有下降但加速性基本与汽油摩托车相嗣( 超越加速性优于汽油 摩托车) ；l p g 摩托车具有良好的低噪声特性，且整车燃料消耗率及其经游性与原 枫基本稿当。 关键词：l p g ，点燃式发动祝，孝托车，代用燃料，供气装置 薹 实樵、 蒌塞塑墨一 。 a b s t r a c t r e s e a r c ho na l t e r n a t i v et r a n s p o r t a t i o nf u e l sj so n eo f t h em o s ti m p o r t a n tr e s e a r c h p r o j e c t s i nt h e2 l t hc e n m p s ；f o c u s i n go nd e a l i n gw i t hm o r ea n dm o r es e r i o u sa n d p r e s s i n gp r o b l e m so f e n v i r o n m e n t a lc o n s e r v a t i o na n de n e r g ys a v i n go ft h eg l o b e n o w , d e v e l o p m e n to f a l t e r n a t i v ef u e lm o t o r c y c l ei sc h a l l e n g i n gw h o l em o t o r c y c l ei n d u s t r yi n c h i n a 协f a c et h ed e m a n do fd u r a b l ed e v e l o p m e n to ft h em o t o r c y c l ei n d u s t r y s o d e v e l o p m e n to f a l lo r i g i n a ll p g m o t o r c y c l ei sp u tf o r w a r di nt h et h e s i st ot r yt oo b t a i n 鞣l o 羚h a r m o n i cc o r r e l a t i o nb e t w e e nt h e d e v e l o p m e n t o f t h ei n d u s t r ya n dt h ee n v i r o n m e n t c o n s e r v a t i o no f t h eg l o b e s o m er e s e a r c hr e s u l t sa r ea c h i e v e d 斛f o l l o w s ： ( 1 ) l a y o u to f l p gs u p p l ys y s t e ma n d m o d i f i c a t i o no f b o d yc o n s t r u c t i o na r ec a r r i e d o u t , a n ds t r u c t u r a la n a l y s e so f f u e ls u p p l yb r a c k e ta r ep e r f o r m e d t h e nf u e lb o t t l ew i t h s i n g l e - w e l d i n gl i n ea n dv a l v et y p es p e c i a l l yu s e df o rl p gm o t o r c y c l ei sd e s i g n e da n d f a b r i c a t e d a n db o i l - o f fp r e s s u r ea d j u s t o ra n dm i x i n gu n i to f 秘gf u e l s u p p l y a r e s u c c e s s f u l l yd e v e l o p e d 。 f 2 ) l p ge n g i n ep e r f o r m a n c ed u et ov a r i o u sf a c t o r ss u c ha sd i f f e r e n tt y p em i x i n g u n i t ，s t r u c t u r a l p a r a m e t e r o f e n g i n e ，i g n i t i o nu n i t ，觚a s w e l la sc o m b u s t i o n c h a r a c t e f i s t i ee ta i a r ee x p e r i m e n t a l l yi n v e s t i g a t e d i n t o + l o n g - h o l ea n dg e o m e t r i c a l p r o p o r t i o nt y p eo fm i x i n gu n i ti sf i n a l l ya d a p t e di nl p gs u p p l ys y s t e m ，a n dp o w e ra n d t o r q u eo u t p u to f l p g e n g i n ea r ei m p r o v e db yi n c r e a s i n gc o m p r e s s i o nr a t i o ，a n di g n i t i o n c h a r a c t e r i s t i ci st r i e dt oa d j u s t e dt o s a t i s f ye n g i n ep e r f o r m a n c e ，m e a n t i m ee m i s s i o n p e r f o r m a n c ea n d n o i s el e v e lo f l p g e n g i n e a tf u l l - t h r o t t l ea n do t h e rv a r i o u s p a r t - t l n o t t l e o p e r a t i o n s a r et e s t e da n d c o m p a r e d w i t hf o r m e r g a s o l i n ee n g i n e ( 3 ) i ti sv e r i f i e db ye n g i n ed y n ot e s t st h a tl p ge n g i n eh a sb e t t e rs y n t h e s i z e d p e r f o r m a n c e 融a s p e c t so fp o w e ra n dt o r q u e ，f u e le c o n o m y , a sw e l la se m i s s i o nt h a n f o r m e rg a s o l i n ee n g i n e f u r t h e r m o r e ，i ti sa l s ov e r i f i e db yc h a s s i sd y n ot e s t st h a tl p g m o t o r c y c l e h a sb e t t e re m i s s i o np e r f o r m a n c et h a n g a s o l i n ee n g i n e ，a n dh a sb e t t e r a c c e l e r a t i o np e r f o r m a n c ee g e x c e e da c c e l e r a t i o nt h a nf o r m e rg a s o l i n ee n g i n e , a n dh a s t o wn o i s el e v e lc h a r a c t e r i s t i c sa sw e l la sh a sa b i l i t yt oa c h i e v ee q u i v a l e n tl e v e lf u e l e c o n o m yp e r f o r m a n c ec o m p a r e dw i t hf o r m e rg a s o l i n ee n g i n e 、 k e y w o r d ：l p g ，s 1e n g i n e ，m o t o r c y c l e ，a l t e r n a t i v ef u e l ，g a ss u p p l ys y s t e m 1 绪论 1 1 国内外研究现状及发展趋势 “醴气代漓”燕本世纪7 0 年代初发袋起来的一顼车角燃辩新技术。由于世界已 探明的石油储量仅为4 0 年左右，而可用c n g 储缀约为6 0 年，因此有人把2 1 世纪 称为“气髂燃瓣毯纪，琏“。l p g 和c n g 由于资源丰富、供绘较为方便，特剐是气体 燃料所具备的物理、化学特性，使其在车用发动机上使用时，具肖许多优点，如混 合气形成筠匈、燃浇撵救靛有害豹霞成分降低，c 0 2 敖避下降，原有发动李凡改动 较小等一嫂特点，使得l p g 和c n g 在过去的二十几年里，在世界城市用车上的应 瓣有了逐途戆发袋，或秀潘洁汽车设施黪技术方案之- - 1 2 黼。 车用发动机燃用l p g 或c n g 与气体燃料的分布和地域特点有关，同时，也与 邈区翡发矮挟接敢策毒关。枣予l p g 稆c n g 存镄方式均为毫压，其在车主存髓署耩 燃气加气站设备方面均需严格的技术条件以确保使用安全，增加了燃气供给系和燃 气趣气系绞的投资残本。瓣此，其攘广盛髑毒一黧疆裁。藤兹，觚整赛各鞫较为箴 功的应用经验来糟，其在车辆上的应用多集中在城市地区和公交系统车队出租车车 驮及政府的革驮上应用，如基本零衰的如耀车，蠡7 0 年代起，撵广应躅l p g ，髫 前9 0 的出租车为l p g 出租车【5 】。欧洲的荷兰、意大利、前苏联、大洋洲的澳大利 豫、薮鹾兰、以及部分中东国家在车爆l p g 和c n g 的开发应尾方嚣，都鸯成功熬 经验f 2 t 6 1 1 7 1 鳓。美圜也规划在2 0 0 0 年，其代用燃料车辆达到2 0 0 万辆”3 t 6 1 。目前世 巽燃气汽车总量约5 5 0 万辆，其中，l p g 车为4 5 0 万辍。“以气代油”方露降低了 汽车尾气排放有害物，另一方面使能源利用方式觉为合理，改善了车用燃料汽油或 柴油的供需平衡。发展洁净化l p g 和c n g 汽车已经成为鼹宓外政府和工业爨的共 议。 我国政府对l p g 和c n g 作为车用燃料的应用技术十分重视，并将l p g 和开 然气作为城市公交车辆车厢燃科的推广与新技术应用作为重点科技攻关项目予以 扶持。1 9 9 9 年，由国家科技部主持十多个部委参与的“瀵洁汽车行动”以1 2 个城 市为试点示范藏市，琵然气汽车应灞与推广纳入了政府的舰划和日程，对猴致力我 国燃气汽车有序、健康、高起点发展必将超到积极的推动作用。同时，也将推动企 韭、辩醋院所的赢校艴强联合，撵出其有髓界先逡承平静燃气汽车产品9 脚 j 。 目前，国内外气体燃料发动机的技术发展可咀划分为三种类型。第一种类型的 气体然辩发动橇慧以采蠲橇藏式溅合器为特短，存在着与传统 艺油器式发动辊同祥 的缺点，如各缸分配不均匀、调节精度差，与汽油机相比，商一定的排放改善效果， 重庆人学t 程硕十学位论文 但具有一定的动力性损失【1 2 1 【1 9 】。第二种类型是以电控混合器为特征，其控制精度 裹予第一耱类型，可以匹瓣竭环接零l 翅三元催化净化装零。这类气体燃燃发动规的 排放性能进一步得到改善，动力性比第一种类型有提高，熊排放水平可以达到欧洲 l 号法壤熬羧僮f l l j 。第三秘类型以电控喷瓣为特缝，匹配耀环控铡帮三元健纯净化 装臀，绝大部分为专用燃气发动机f 1 7 j 【1 8 l 。此类车辆排放性可达到欧洲3 号、 4 号法规缀僮和美强加州越低撼敦车标准，其动力性与汽浊积柴浊机接近。 随着环保法规的日趋严格和技术的不断进步，目前，国外汽车用气体燃料发动 执最普遍袋用和发展的是第三静炎型的气体燃料发动枫技术。但怒，受成本和技术 等因素的限制，中小排量摩托车的气体燃料发动机的产品研究，礴前国内外主要还 怒采用第一弛类型技术 2 0 1 辨】。另外，c n g 气体燃料发动机与l p g 气体燃料发动机 相比，虽然排放性能更优，但c n g 储气气瓶压力离，为提高安全性能丽等致气瓶 成本高于l p g 摩托车，使缛l p g 摩托车成为清溃能源摩托车的首选怛“。 我国楚摩托车世界产蟹最大，傈有薰最大的潮家，年产摩托苹1 0 0 0 万辆，生 产能力约为1 5 0 0 万辆，城市摩托车的保商量目趋扩大，由于摩托车目前撼本上为 化油器式供油方式，没有安装尾气三效催化反应处理器，因j 斑掭放指标较为恶劣。 特别是二行程摩托车排放，由于其扫气使部分直接排放到大气中，导致尾气排放和 燃料消耗远高于汽车 | 放平均东平，部分城市摩托车尾气摊藏的治毽己成为社会关 注的热点和难题。如广州等城市，摩托车尾气排放已成为城市大气排放主要来源之 一1 2 9 x 2 。 借鉴汽车“以气代油”的成功经验，以及我国正在实施的“清洁汽车行动”项目， 京城市焉簿托车上塔l p g 或c n g 为熬褥，对予改造嚣蘸亿漆器式燃焉供给系兹摩 托车有很大的应用潜力和社会效蘸。由于l p g 供给系统的投资费用远低于c n g 加 气供给系统懿授资费角。瓣建，本文以l p g l 2 5 嚣幸亍程踏投摩托车为开发鹭耘，遂 合现阶段大部分示范城市的l p g 燃气加气系统的发展规划和实施计划。 1 2 论文研究意义 面向2 1 世纪，保护环境清洁，促进环境与缀济协调发展，已经成为我国政府 款指导思懋。为了实现或达到这一爨标，颞有工数过程，从产品爨设诗、铡造、镬 用到废弃物处置都必须努力使其对环境造成的不良影响减d , n 最低限度。为此，圈 家灏匆了系到机动车捺气污染控铡法娥，并制定了寸+ 七璞国家搬动车撼拔标准鞠 测量办法。存1 9 9 6 年七月举行的第四次全国环境保护工作会议上，提出将制定“中 凰机动车搀气污染控制战路”，其中包括促进玎发港洁型搬动车的建议1 0 】。 鉴于此，摩托车行业也必须积极开发排污低，便于推广使用的清洁燃料摩托车， 1 绪论 既满足广大市场用户的嚣求，又符合环境标准要求的薪一代产鑫。应该来说，出于 我国城市詹往条件，人均收入和城市交通容量的实际条件，摩托车做为轿车进入家 庭之前的代步交邋工具，市场潜力依然很大。如何开拓出符合清洁环境要求的低污 染摩托车，是一磺十分有意义的谍题。 目前，“以气代油”已经成为世界各国科学家公认的2 1 世纪科技发展的一项羹 大课题之- - 1 艄】。箕磊的就是解决能源和环境两大社会闻灏。我酗摩托车工业在2 1 馓纪能否持续发展，是关系到国家，行业和民生的大事，借鉴汽车发展中“以气代 涵”豹盛功经验，瓢住爵枫，开发出实焉新型酌“班气代濑”摩托车产品，既是逐搂 2 1 世纪的挑战，墩是一次良好的转折机邋。 本文挺密酌开发渡纯石涵气( 以下简称l p g ) 摩托车，是实现这种转交可行 方案的第一步。具有以下方面的意义： ( 1 ) 摩托车燃臻l p g 后菸 气套害残份少，鸯害簿救麓藏少，有莽j 予保护人类 生存的大气环境 匿l p g 为燃瓣鲍摩托车簿气中不含镑帮基本上不含巯讫秘，与敬汽涵为燃黼 摩托车相比，负荷工况下，一氧化碳( c o ) 可减少4 1 8 8 9 1 ，碳氢化合物( h c ) 可减少1 3 + 5 , - - 3 7 1 怠邃王嚣下，c o 、h c 羲 旅分裂终低3 6 3 秘3 0 2 n o x 下 降7 2 9 ，特别魑不存在燃料箱油气挥发的烃排放量，明恩减少对大气臭氡层的破 蟋。出于l p g 故事姨篷惑，约为9 4 - - 1 1 0 ，兹可遴遗提高压绽毙改善热效率，瑟簌 产生温室效应的二氧化碳( c 0 2 ) 排放量下降，单位热值l p g 产生的二氧化碳也可 减少3 0 友右，蹦露可以大大减少对大气舔凌数污染。 ( 2 ) 摩托车以l p g 为燃料是调整我围能源结构，缓解汽油不足的重鼹战略揩 捷 我国现产汽油远远满不了国民经济发展的需要，产需矛盾日盏突出，佩炼油及 石油化工业产品之一以丙、丁烷为主要成份的l p g 的产篱增长缀快，存谍量逐年 增加，为摩托车提供了新能源。 ( 3 ) 使用安全 l p g 以其化学物质的危险度衡量，”g 为2 8 、汽油为3 8 ，汽油是l p g 的t 3 倍，l p g 着火温度比汽油高8 5 。c ，因而l p g 比汽油不易燃料和爆炸，即l p g 摩托 车比汽油摩托车安全。 ( 4 ) 运输成本低，经济效益明显 弱样蘸量l p g 与汽滴经溺戆豢大体糈当，热之l p g 酌售价比成品酒( 汽油) 低，分析幽外有关资料可知，汽油摩托车行驶成本为1 时，l p g 摩托车行驶成本仅 为0 6 。 ( 5 ) l p g 摩托车的制造成本远低于电控喷射汽油摩托车，虽然其燃料供给系 3 重庆火学r 科硕十学位论文 成本会略高于汽油摩托车，但用户能很快在行驶成本中得到补偿。 发展趋势方面具有以下优势： ( 1 ) 使用l p g 的优越性： 从2 1 世纪汽车工业可持续发展的战略需求，国家倡导发展代用燃料汽车，许 多省市级政府相继颁布了一些对使用l p g 汽车的优惠政策，这对l p g 摩托车的开 发提供了良好机遇。 ( 2 ) l p g 技术的可行性： 由于l p g 在汽车上使用在国外已经是比较成熟的技术，在国内也已经有许多 示范车辆运行 2 3 】【“i 。因此，为l p g 摩托车的开发提供了相应的参照基础，其技 术难点主要是解决适合摩托车用l p g 汽化调压器及混合器。 ( 3 ) 使用环境条件渐趋成熟： 伴随l p g ( c n g ) 汽车的发展，国内不少城市如上海、广州、深圳、哈尔滨、 长春、天津等城市已建成或正在筹建l p g 加气站，这为摩托车燃用l p g 创造了必 需的先决条件。 因此，从燃料供给的保障体系来看，由于国内开发和应用l p g 汽车的呼声很 高，许多城市正在其公交系统建设l p g 加气站及其网络，而且，从时间来看，几 年后，在部分城市将有可能形成l p g 燃料供给网络，为l p g 摩托车的应用提供了 重要保障 ) j o ( 4 ) 有关零、部件的设计、制造逐渐成熟： 由于目前国内外有的汽车已经使用l p g 燃料，许多科研单位已投入人、财、 物对l p g 关键零、部件进行了研究其设计及制造已经成熟，国内已经具备了生产 车用l p g 储气罐的能力。 ( 5 ) 解决摩托车排放的迫切性 目前，由于摩托车排放问题日益突出，各大城市对摩托车的管理与限制愈趋严 厉，许多城市对摩托车的行驶区域进行了限制。l p g 摩托车的优异排放性能为重 新开拓城市市场提供了可能【”1 。 l p g 摩托车作为解决摩托车排放问题的种技术手段是既经济又捷径的方法。 电动摩托车由于其蓄电池技术尚未取得突破性进展，就目前的储电量和重量，使得 这种摩托车近期内难以真f 进入中国用户市场。电控喷射摩托车将使其成本增加幅 度较大，虽然可大改善排放，但仍难以满足严格的排放法规，如再加三效催化反应 器，成本又将上升，对市场销售不利。 l p g 摩托车由于取消化油器，即使计入储气罐，整套系统的成本增加有限，又 由于l p g 摩托车运行成本比汽油摩托车低，l p g 安全性较汽油高，具有市场竞争 力。 1 绪论 1 3 论文鲍结构及主要内容 根据对国内外l p g 燃料供给系的工作原理，加工制造工艺，成本与工作过程 控铆，雾爨逶嚣控等综合调磷与分褫，确定了舞下技术路线：l p g 液纯气钢瓶盘裔 内擞民机械汽车用的汽化减压器，混合器出自己改制，以便母取在尽可能短的时间 蠹，完痰矮曩戆开藏王箨。蠢关冲g 摩廷牵羲餮内静按术醑究羧裔，未觅糖关文 献。1 9 9 8 年1 2 月北京清洁燃料汽荦展示会上，首次展示了上海几家开发的以l p g 灸燃辩夔羲力车，键是奔绣了惠逶方嚣疑捺簸数蠢，来见动力挂、经济整及工况法 排放方面的试验结浆，且其储气钢瓶未按汽车标准设计。由于摩托h 肇用l p g 储气 锈激体获夸，燕工与截造爨难较多，殛之没露霹誊签懿l p g 摩撬擎祥辜参考，瑟 于本项目所承担的开发任务，其风险与难度仍然相当大。 本文绩橇霸主娶疆究两容妊下： 第一部分：l p g 摩托攀燃料供绘系统的设计研究 ( 1 ) 黪托车夔擎蠢置改装靛设诗 ( 2 ) 麟托车储气钢瓶设计 ( 3 摩托车汽德壤匿嚣懿设诗 ( 4 ) 麟托车混合器设计 蕊二部分：l p g 发动极憔麓优化与莲懿浆实验磺究 ( 1 ) 港台器供络方式的对比实验与分析 ( 2 ) 发动机结构参数优化的实验与分撰 ( 3 ) 点火系统优亿莲配的实验与分析 ( 4 ) l p g 燃料混合气垡燃比控制及优他匹配的实验与分柝 ( 5 ) 燃烧特经的实验对比与分析 ( 6 ) 排放特性测试对比与优化控制 ( 7 ) 噪声特健试验对院分拆 第三部分：l p g 发动机及其整率综合性能的澳4 诚与研究 ( 蕊动羲综合往麓静灞试与分辑 ( 2 ) 憝车性能测试的对比与分析 奉文研究竟或豹主要王馋襄取德黪主要成绩： ( 1 ) 国内首批成功开发符合汽车标准的液化石油气( l p g ) 1 2 5 c c 四行程踏板 式簿跹车；完成tl p g 摩托擎爨瓣供绦系翁慧箨蠢鬟与整车改装，戮及爨辩筷籍 系支架与座热支承的结构分析和抗弯加固；设计和制造加工出组合阀式、单焊缝结 拇的l p g 簿撬车专愆舔辍；实理汽纯谣基嚣与装合器鹣良好匿琵及长缝式镣选囊 式空气与燃气混合器的成功开发。 重庆大学工程硕士学位论文 ( 2 ) 实验研究混合气供给方式、发动机结构参数、点火系统、混合气空燃比、 燃烧特性譬因素对l p g 发动机各项性能的影响。选择了镣比剜长孑l 式混念器控制 空燃比，赢接改善发动机的动力性、经济和摊放指标；通过提高压缩比来弥补动力 性的损失；以动力性为主投目标，慰最大功率点、最大扭矩点、中等转速、最低转 速点所对成的发动机转速傲了点火特性的调节；同时对l p g 缸内燃烧过稳进行了 燃烧特性的测试和研究。对于l p g 摩托车发动机的产品研究和开发具有熬要的理 论意义。 ( 3 ) 发动机裔架试验与整车转鼓台架试验结暴表明，采用l p g 为燃料的水冷 圈行程1 2 5 c c 发动梳，动力性、可驾驶性、经济和捧藏性等综合性能指标优于或褶 当于原汽油机摩托牟的性能水平。如表1 - 1 所示。 袭1 1 燃用l p o 及燃j _ | ! l 汽油胯托车性能指标对照 分类测试项目 l p go i l劣化率标准 艘 最大功率( k w r p m ) 7 5 0 0 6 2 56 53 8 5 三9 5 动最大扭矩( n 州r p m ) 6 0 0 0 8 79 03 t 3 2 | 9 5 撬 最小比油耗( g k w h ) 3 3 5 73 5 5 65 5 0 5 0 m 6 0 1 ( 秒 s 。5 s一7 莛步鸯 l 速( 视始速度 0 1 0 0 m 9 4 3 ( 秒1 8 6 3 ：59 2 加 0 k l n h 、 遮 o 2 0 0 m1 4 9 81 3 7 2 99 。】1 5 彀 0 5 0 m4 2 84 2 6，0 0 0 4 熊 超越加速( 初始速度 0 1 0 0 m7 5 37 3 10 。0 4 戏3 0 k m h ) 藏0 2 0 0 m1 2 ，9 31 2 4- 4 2 1 4 屉高车速( k m h ) 8 3 38 9 ，67 + 2 工c o ( k m ) 1 2 21 2 6 99 0 3 况 法 h c ( 酗) 0 6 6o s 42 1 撵 放 n o x ( 然m ) o 2 40 1 8- 2 5 鞋久可靠性能秘戆溪l 试复试劣往率标准 2 0 0 h 最大功率( k w r p m ) 6 25 7 9 5，6 1 7 l o 发 瓣 动 最大撼瘫( n 。m r p m ) 8 88 + 4 2 5o + 2 1 l o 久 机 最低比油耗( 肼w - h ) 5 0 m6 鸯l6 + 0 40 0 0 5 起步如速( 秘始速度 0 1 0 0 m9 4 39 4 3o 加 o k r a & ) 速 弘2 瓣搬1 4 。9 8i 5 娩0 0 0 2 5 性 0 5 0 m4 2 84 2 8o 誉 能 超越加速( 初始速度 警 融1 0 0 m7 5 37 5 3o f 3 0 b 确1 0 2 0 0 m1 2 9 31 2 9 3o 路 试最高车速( k n i s h ) 8 38 3 30 工 c o ( # k m ) 1 2 21 2 20 况 渣 王 c ( g 攮掰) 0 6 60 6 6o 排 放 n o x ( 毋m ) 0 。2 4o 2 4o 解析符合企标、无异常磨损 重庆大学工程硕士学位论文 2l p g 摩托车燃料供绘系统的设计研究 2 + 1 摩托率整车布置改装的设计 2 。l 。ll p g 摩托率燃料供绘系瓣布置莓安装 燃用汽油的摩托车改燃l p g 厝总体布簧状态岛原车布麓密切相关。c h l 2 5 踏 援薅援车慧俸毒鬟豹特点怒维稳紧凑，长2 m ，最竟8 3 0 r a m 。采瑶隶冷酉潍程壹立 式汽油机。原车架有一水平框架支持油箱，位于发动机正上方，油箱下表面距发动 瓠壤毫煮4 5 m m ，耱止路瑟不平时擎傣振动产生攮薅。由予壹立式发动辍与寝垫之 间空间小，汽油箱为扁长箱式，其最低高度仅为1 2 0 m m ，采用钢板冲压焊接结构， 婊嚣上下袋净压多 熬边恁4 个螺钉潮定在攀蔡的求乎框架上，油籀上表瑟鞠凸不平 的曲面型线适应垫座骨架裂线，同时有4 块圆形的水平面为座垫支承。座垫后面有 餮式货絮，最宽4 1 5 r a m ，燹架最羼端距座怒后边缘2 4 5 m m ，货架号车絮聚援双铰 图2 1c h l 2 5 的油箱布鬣 f i g2 1l a y o u to f c h | 2 5f u e lt a n k 1 油箱；2 座垫前支承点( 2 处) ；3 座垫后支承点( 2 处) ：4 赞架： 5 覆盖 孛紧霾钌：6 车檠尾帮悫粲；7 费黎嚣支承铰链；8 衷平支黎 9 货架前支承铰链； l p g 摩托犟燃料供鲶系统的设计矾宄 链连接与支撑，故限载货露不超过1 0 k g 。愿搬的油箱布置如图2 ，1 所示。 摩托车发动机将燃科改为l p g 后，熬个燃料徽给系要做全面变动，必将对摩 托车整体布嚣带来一定变化；l p g 贮装钢瓶取心躁汽油箱；混台嚣取代原化油嚣； 还要增抽汽化调艨器和电磁闷。l p g 燃料供给系尽量合理布置，以保证l p g 摩丰琶 车安全性、舒适性、驾驶稳定性和外型美观的要求。总体布置设计思想分述如 下。 f 1 ) 钢瓶的布置与安装 l p g 钢簸接嚣标g b l 7 2 5 9 - - 1 9 9 8 要求铡残菪，外形为瓣头呈椭球面的圆柱体， 考虑续航里程要求，内直径为2 0 0 r a m ，内腔总容积不小于8 5 l 。因原油箱安装位 饕空闻蚤，钢惑必须安装剐链。考漶驾驶箭逶整与安全注，钢瓿不寂布置在燕簿前 的踏扳处，故选择座椅后岖货架垃覆安装。因为钢瓶加上l p g 总熏量近2 0 k g ，比 爨焚絮允装货重越过运1 0 k g ，教改交了簧檠结构，以增霸鬣霞，虽车絮形状避免霹 原车覆盖件大的改动。货絮和钢瓶簸心尽量做到后移量少，钢瓶用皮带固宅在货架 上；考虑车臻钢毅疲避免麓磁帮整车斡美残要求，锪楚舞溪采臻淳援车工鬟籀式包 载工具箱宽度为5 5 5 m m ，比原货架宽1 4 0 m m ，钢瓶外表面与工具箱内璧距离左 右为6 0 m m 匿骥为l o o m m ，其耀采覆藏震穰辩填充。 r 2 ) 混台器的位置与连接 混合嚣0 位置与连接方式与 0 蘧嚣橱鼷，这撵饶空滤、发动瓿逶气营连接足寸 和安装位谶可以与原机一致，减少原机变动： ( 3 ) 汽化调匿嚣的位置与安装 汽化调匿器的安装位港从满足发动机起动性要求出发，应尽赞安装鼗近混台 嚣；调压嚣靠近混台嚣，工提变动时，可馊哄气晌摩快。藤油箱空阉基本满足安装 调压器的空间要求，且空间允许调压嚣相对混合器沿车纵向调整距离。但须_ 薰新设 计支架，以固定汽化调匮嚣和电磁阀，且支架要承担原油糖支撑照垫的侔耀： 发动机简期往迸气过程对由汽化调压器流往混合器的燃气产生激振怍用，为了减少 燃气滤波动敬应对空燃比影响，我们以实验确定减匮器与混台器之阈的连援管长， 然詹给出了汽化调压嚣以确切的安装位置。汽f k 调聪嚣安装高度不裔于发动机求稽 的水口，可防止调压器的预热水管产生气阻：汽化调压器安装方匣令其膜片平厅摩 托事运动专向以避免瘁托车自g 减逶时德健力作鬲对混合气浓度产生影晌。调匮嚣 用螺钉固定在所设计支架的门形框架上。 f 4 ) 电磁滴瓣遣耋与安装 电磁阀安装处于l p g 钢瓶与减压器之间，为了使空间紧凑，减少管路长度， 也i 巴毫安装亳颡设计支架上； 2 1 2 燃料供给系支架与座垫支承设计 重庆大学工程硕士学位论文 图22 支架结构示意囝 隧：2c o n s t r u c t i o no f f u e ls u p p l yb r a c k e t 1 水平支架：2 堕垫前支承：3 前横粱：4 支承板 5 拉筋：6 岳横粱：7 角钢：8 立柱： 图2 2 为支架整体结构示意图。支架由水平支架、前横梁、门形框架、尾架四 部分组成。水平支架l 是二根角钢形成的平面框架，周边形：i 犬与车架水平框架吻 合；7 参前横梁3 是一根横卧在水平支架上的方形管，电磁阀固定在右侧面，座垫前 支承2 为二个扁圆柱体，焊在前横粱上表面；支承板4 上表面承担座垫后支承的 作用，并与二根方形管形成的立柱焊在一起，形成门形框架，作为汽化调压器的支 承架；尾架是把力管形后横梁6 和二根平行角钢7 焊成的平面“n ”形架，其担 当支撑钢瓶及其固定件的作用；上述四部分按图中给出尺寸焊成一个整体式支架， 强度和刚度比较好。支架用6 个螺钉固定在原车架的水平支架上。其主要优点是原 车架一再硕忙任何变动，支承钢瓶部分强度大。 尾架的横梁依靠拉筋9 和立柱5 焊连在一起f 图2 2 所示) ，防止管状后横粱围 支撑物重力引起的绕其中一c 的扭曲变形，这种变形会引起尾架向下弯曲；紧固钢瓶 时把原来货架和新支架的尾架部分连成一体，大大增加了新支架的尾架部分的刚度 和强腰，且减轻了被支撑物重量对尾架的作用力。图2 3 为原货架与新支架尾架的 装配；i 犬态图： 21 3l p g 摩托车整车的布置与改装 图24 是l p g 摩托车燃料供给系布置安装圈。l p g 摩托车燃料供给系布置与安 装给整车带来一些变化。 f1 ) 去掉尾架的支架部分，支撑着汽化调压器、电磁阀和连接铜管共重6 8 5 k ， 蠢 f 三_ 1 阿一 l p g 摩托车燃料供给系统的毽 计研究 豳2 3 货架与支槊尾架装配状态圈 f i g2 3a s s e m b l yo f b r a c k e ta n df r a m e l 原货架；2 支架尾架； 翻2 ，4 拣辩供给系的稚翟 f i g2 4l a y o u to fl p gs u p p l ys y s t e m l 电磁闽；2 汽纯溺骶器：3 储气钢簸 重庆大学j 料硕十学位论文 比装满汽油的油箱轻2 0 5 k g ，支架自重和安装在其上边的部件的熏量分布现状使整 接重心楣对骧涵麓重心位嚣窍疆 ；| 移。 ( 2 ) 尾架必须穿过最后端带通风口的覆盖件，通风口须适当加大，但此口处 予工其籀下方，从各个方囊均看不到，不影嘲整车辩理效莱。 ( 3 ) 钢瓶装8 0 容积l p g 重量为 2 k g ，再加上紧固件和支撑尾架总重擞 1 9 ，7 5 k g ，跑骧车允装货重增加约1 0 k g ，其重心可与愿货架承重黧心基本致，键 由于尾部增加近1 0 k g 重物，整车藿心会有所后移。 ( 4 ) l p g 摩托车整攀基重比汽油摩托享自重增加1 7 。7 k g 。 ( 5 ) 由于钢瓶保护藕外轮廓比原车赞架向后长出1 9 0 m m ，所以整车比不载麓 物的汽油摩托车长出1 9 0 m m ，如聚汽油摩托车采期同样的货物籀，则两手中车总长就 相闭。 ( 6 ) 如果工具箱重瓤优化设计，可使车总长减少5 0 7 0 m m 。 ( 7 ) 如果优化钢瓶支持架、紧固件、保护箱的结构耐使整车重量及尾架承熏 减轻。保护箱体积减小一魃，重量自然下降( 现黧3 ，7 5 k g ) ；尾架却钢瓶架现用材 料均是壁鳟3 m m 的角钢，可用强度、刚魔相当的薄壁( 麓厚不大于1 5 m m ) 的冲 压件替代，重量可下降约1 5 k g 发右；紧圆带现径采用三角皮带和钢板夹子，如粱 改为尼龙带，重羹也可下降；这藏措施可望在戳后的孰量生产中彳鳟戬实现。 2 。2l p g 摩托车储气钢瓶设计 2 。2 1 储气钢瓶的结构设计 钢瓶媾机动事熙钢艇，为鹰力容器，因此设计加工必须严揍按豳家标准 g b l 7 2 5 9 1 9 9 8 机动车液化石油气钢瓶执行。图2 5 为钢瓶缩构示意阔。该钢 瓶是国内酋次生产的组合闽式、单焊缝结槐、最小容积的l p g 摩托车专用钢瓶， 钢瓶内径2 0 0 m m ，公称容积8 5 l ，公称工作压力2 2 m p a ，满足羹复安装要求。钢 瓶为c h l 2 5 l p g 摩托车配机安装次成功，行车i 窭程中工作状态良好。这种钢瓶也 可以用于其它形式箝 量为1 2 5 m l 左右的l p g 摩托车用。 ( 1 ) 钢瓶总体结构和尺寸确定 钢瓶的容秘应满足攘车续航鼙程要求，内径d l 为2 0 0 m m ，全长3 8 0 m m ，钢 瓶总容积8 5 l ，重量8 1 k g ，按贮装l p g 为8 0 总容积，可装6 8 l 。l p g 重为3 8 k g ， 若爵公晕耗气釜( 按重羹汁) 与汽油褶当，剐可满足约1 8 0 k m 2 t o k m 续航零程。 采用深冲工岂加工，无焊缝、对接焊缝仅有一条( 2 ) 。 封头缀裁蠹为稀因彩，壹逸离度为1 2 5 m m 2 5 m m 2 5 m m 。 ( 2 ) 簸俸壁零计募 最= 兰刮朋嬲娩， i 3 “ 敬s = 2 m m ，式孛 s ；瓶体磺厚； 最：耐匿实验压力：3 。3 m p a ； 吒：材料屈服点：2 4 5 m 1 豫； 伊：烬缝系数：= l( 逐只每祭慰接烬缝l 射线授照捡溅条箨下 ： ( 3 ) 封头壁厚计算 s 2 甄p , , - d i k ( 2 2 ) 1 _ 3 1 k ：对头形状系数，h l | d i = o 3 2 5 享：0 2 5 ，鸯g b l 7 2 5 9 - - 1 9 9 8 ，得k o 7 ： 呙一1 4 m m ：取材熬厚按篷，篷最大值，取2 m m 。 ( 4 ) 锶瓶阕豹选墼与辫置 钢瓶阀选用组含阀，体积小，w 以适成小镪瓶安装要求。所用镪瓶选购意大剃 b r c 公两产品，茭动麓哥满足所瑙镢瓶阕豹要求，其有下述装萋和功能1 3 稍。 安装单向阀( 含限嵬阕 ；当液面高度达到颧定高度，鼯锻瓶容积8 0 时可 重庆大学工程硕士学位论文 确保自动停止进液，不超装。 出液阀：当出液流量超过规定值或管路破裂可自动关闭、切断山液： 液面计：结构牢固，观测方便，液面测量灵敏、准确，表盘上有最高安全液 位的红色标忐 安全阀：设在瓶内气柏位置，当瓶内压力为2 5 o 2 m p a 开启，回座压力不 低于2 2 m p a ： 2 2 2 储气钢瓶的材料及j n - r 技术要求 钢瓶材料：型宅荛鲁筹 材料化学成分： l 牌号c s ipsp + sa l s f h p 2 4 5 o 1 603 50 0 3 50 0 3 50 0 6o 0 1 5 材料力学性能： 抗拉强度3 9 0 m p a ；材料屈服点吒2 4 5 m p a ：材料伸长率 瓯2 2 8 2 0 ：而且： o - ：0 6 3 0 8 l p g 储气钢瓶执行以下加工技术要求： 按气瓶安全监察规程和g b l 7 2 5 9 - - 1 9 9 8 机动车用液化石油气钢瓶进 行制造与验收。公称工作压力2 2 m p a ，水压试验压力为3 3 m p a ，使用环境温度一 4 0 6 0 ： 生= o ，6 3 o 8 ； 盯6 对焊缝逐只进行了射线投照检测，其缺陷等级不低于i i 级； 钢瓶体外表面应光滑不得有裂皱、重皮、夹杂等影响强度的缺陷，内表面不 允许有氧化皮： 瓶体全部焊接完成并检验合格后进行整体消除应力和热处理； 钢瓶内表面进行钝化处理并干燥。 2 3l p g 摩托车汽化调压器设计 2 3 1 汽化调压器工作原理及结构特点 根据对国内外汽化调压器生产厂家提供的多种l p g 汽化调压器产品结构分析， 1 4 l p g 摩托率燃料供蟪系统的设计研究 2 3 + l 汽他调压器王作原理及结梅特点 根据对国内外汽化调艨器生产厂家提供的多种u u 汽化调压嚣产品结构分析， 认为鑫本产戆多秘戆缀合姣汽讫调匿器结秘台毽、，陡8 l 稳建、调婺方便蔼纛缝聿奄紧 凑。通过相应实验测出其设定压力变化不超过l o m m 水柱，这对与混合器配合调节 空燃魄掇蠢喇，予建参考菸瑟搀浚诗了逶合1 2 5 m l 黪援车发凌瓿爱汽纯灞蕊嚣。警 2 6 为汽化调压器的结构示意图。 壶该黪霹见，蒺震于簧杂结秘调压嚣，盎一级调压闲，二级调惩阗，惑速调整 机构，真窝自锁f 围和预热水套组成。其中一级调压阀主要l l j 一级膜片组件，一级杠 栝缀馋，大、小两个弹簧，级澜嘴，壳体积一级阕攘组戏。燃气皇钢簸鞋0 3 磁& 2 2 m p a 的压力经过燃气遴口和燃气通道通过一级阀嘴进入一级阀腔。当艨力达到 3 0 k p a 时，作用于膜片组件上的气压力克黢大弹簧期膜片缎馋上片弹簧的撵一眭力接 膜片上移，在小弹簧弹性力作用下一级杠秆缀件逆时针方向转动，令其阀芯关闭一 级阀嘴。当一级阀腔压力“f 降后膜片组 牛上气压力减小，大弹簧传用下膜片下移， 大弹簧力作用在一级杠秆缀件上，克服小弹簧的力矩重新手丁开一级阀嘴燃气再进入 一级阀腔。发动机工作中，一级调愿机构高频地不断重复上述动作傻一级阙艟压力 稳定在3 0 k p a + - 5 k p a 。 二级调压阀主要由二级膜片组件，二级杠杆组件，二级阀弹簧，二级阀嘴，壳 俸酾二级赛盖组戒。当发韵梳王襻时，二缀杠符组件链于开窟获态，燃气遴过二缀 阀嘴进入二级阀腔，此时由于阀腔内有一定的真空腰作用，则作用在二级阀膜片组 搏上翡气雩誊莲力蝎窥怠逮弹簧力珞遥过袋片组箨上撬力点终拜l 予二级程秆上，令 阀嘴开度增大，阀嘴处的气体动压力作用予阀芯处，二级阀弹簧力。也作用于杠 杼疆瑟瓣芯开丈，任何舞凌狡态下满足下述方程式时，窭气流量q 不变，发动，梳工 况稳定，即： 刃与( ；0 8 a + 珞4 + 己磲2 = 岛2 厶+ & 岛 ( 2 3 ) 叶 式中 q ：出气流堂； 琏：二级阑嘴燮滚速度； 3 ：气体动压力力臂； & ：怠速弹簧力及二缀聿王抒支承反力； p