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汽車工業的飛速發展使汽車開始進人中國家庭，但是原油的供需矛盾使汽車的使用成本不斷增加，為鼓勵代用燃料汽車的開發與生產，目前一些企業和科，研院所研制了多種代用燃料汽車，一些新型代用燃料汽車多數使用甲醇、乙醇、氫氣等能源作為動力，但使用這些能源必須重‘新設計發動機并且采用比較昂貴的設備和零部件，制造成本過高無法達到大規模投產的要求。國內外目前較為成熟的代用燃料汽車技術主要為LPG和CNG氣體燃料汽車技術，其中LPG由于成本低、固化特性接近汽油，甚至在抗爆性及單位體積熱值方面優于汽油。
1 液態多點電噴兩用燃料汽車的發動機控制原理
首先分析內燃機燃料LPG的物化特性，氣體燃料的性能參數主要有熱值、辛烷值、化學計量空燃比、著火溫度等。由于多數氣體燃料是多成分的混合體且組分可能在一定范圍內變化，因此，其性能參數也不是一個固定值。天然氣、液化石油氣與汽油性質的比較見表1。
LPG的燃燒特性與汽油相當，其熱值略高于汽油；LPG的辛烷值高，抗爆性能優于汽油，故允許采用較高的壓縮比，有利于提高發動機的熱效率。而且LPG的氣化溫度低，常溫下LPG在0.2～0. 6MPa的壓力下即可液化（隨成分不同而定）因此，液化石油氣的氣化較為容易，與空氣混合均勻性大大優于汽油，有利于燃料的*燃燒。
兩用燃料發動機的LPG和汽油的燃料供給系統是分開的，但共用相同的進氣歧管，采用機外混合即預混合方式，也就是LPG和汽油通過電磁閥針孔液態噴射與新鮮空氣在進氣門前形成混合氣，這時充氣效率相同，在LPG與汽油的混合氣質量相當時，發動機的功率和扭矩也基本相同。
2 燃料供給系統的設計
LPG燃料供給系統主要部件有LPG鋼瓶、分配管、電磁噴射閥及管路安全閥等。LPG鋼瓶總成內有內置的LPG供給泵，主要作用是建立噴射壓力，不斷向LPG分配提供液態LPG，產生冷卻回流。為保證管路內的LPG壓力，供給泵具有變頻功能，怠速時LPG消耗量下降，泵的轉速下降。車輛處于全負荷時，泵的轉速達到zui大，這樣既能滿足供給量和噴射壓力要求，又能降低電能消耗，延長了泵的使用壽命。根據前期調研，目前中國市場的LPG雜質較多，泵的設計需要考慮耐用性。
·安全閥。依據法規LPG鋼瓶只能充滿80％容積，必須有一個限位閥，通過液位浮子機械鎖住加氣管，以防止在高溫情況下通過排放閥將LPG排出鋼瓶發生爆炸。管路上的安全閥在通電時打開，使LPG管路形成通路，閥上的濾芯過濾LPG中的雜質。
·分配管與噴射器。噴射器采用下進式，其結構與汽油噴射器類似，這種方式有利于改善LPG的局部受熱氣化問題。分配管的作用使每一缸的噴射壓力相同，存儲LPG及冷卻作用，分配管上的壓力傳感器將壓力液態傳給控制器，判斷是否達到液態噴射的壓力要求。如果達不到，供氣泵就會提高轉速增加壓力。
·發動機兩用燃料工作過程。發動機冷起動時采用汽油工作模式，大約需要40s，LPG供給泵開始工作，在管路內逐步建立壓力，電磁安全單向閥逐一打開，構成供給循環，這時分配管上的LPG壓力傳感器提取壓力信號送給ECU，ECU結．合機油溫度信號、水溫信號值及進氣溫度信號。如果確認此刻LPG供給系統狀態滿足工作條件，LPG電磁閥打開形成混合氣，汽油電磁閥立即關閉，這時轉人LPG工作模式；如果不滿足則通過警告燈提示系統出錯。本文以SAN3000作為基礎車，試制了液態多點電噴兩用燃料汽車，兩用燃料發動機是在原車搭載的2VQS發動機更改的，重新設計了缸蓋和換氣機構，將壓縮比從9.5提高到10，充分利用LPG的辛烷值高于超級汽油的特點。設計適當的噴射管長度以及位置角度解決電磁噴射閥結冰問題，并且使噴出的液態LPG能迅速吸熱形成混合氣而不降低充氣效率。發動機控制器根據負荷信號、空氣流量信號、分配管壓力信號計算出基本噴射時間，再加上修正值就可以給出該工況下的電磁閥的通電時間。
LPG鋼瓶布置在行李箱內，為了降低LPG工作時產生的高頻噪聲對后排乘客的影響，在鋼瓶外部包裝了隔音材料。為了保護鋼瓶及管路，在行李箱內加裝了硬質纖維隔板。LPG管路采用不銹鋼管，連接接頭采用可塑性變形的Swagelok接頭，保證管路在各種使用情況下不會產生松脫泄漏。
在發動機臺架上測出兩用燃料發動機樣機的功率，試驗條件依照相關國家標準。使用RON 93#汽油，含80%丙烷的車用LPG。圖1為兩用燃料發動機的外特性曲線，由圖1可知發動機經過匹配后，LPG工作模式與汽油工作模式的實測功率基本一致，通過試驗證明本文的液態多點電噴兩用燃料發動機的動力性在兩種工作模式下相同。
將發動機裝載到整車上，依照國家標準進行動力性、經濟性和排放性的試驗（表2）
由于LPG比汽油的單位質量熱值高，LPG密度較汽油低，單位體積熱值較汽油高，氣耗數值上LPG較汽油大，以經濟性為計算基礎，行駛100km計算兩種工作模式所需的燃料費用，LPG具有很高的經濟性優勢。
本文的兩種工作模式均已達到國III排放標準，樣車在完成條件苛刻的道路耐久試驗的同時每隔1.5萬km進行一次排放實驗，試驗結果證明LPG系統*達到國III排放法規要求，LPG作為代用燃料的環保性得到了保證。
先期調研結果表明LPG的品質差異對車輛的動力性、經濟性和環保性影響較大，為此對樣車進行了LPG品質差異適應性匹配，并且選擇了幾個典型城市進行實地試驗。試驗結果顯示出本車的適應性良好。
（1）本文理論分析和樣車試驗數據表明，LPG*可以采用液態多點電噴系統進行機外預混合，通過LPG噴射量與空燃比的控制，提高壓縮比使發動機動力性達到汽油工作模式，相對目前蒸發預混合方式，在充氣效率、負荷響應速度和混合氣質量等方面，都達到了多點電控汽油噴射預混合方式的水平。
（2）通過閉環控制LPG噴射量，可以根據負荷變化不斷調整噴射時間，并且噴射時間可控，這樣燃料利用率高、氣耗低，經濟性好，通過試驗數據對比，兩用燃料汽車的LPG經濟性較普通汽油汽車高。目前我國一些主要城市都建設了大量LPG加氣站，上海、北京、廣州的LPG加氣站數量分別為109、72和13個。推廣該車型既可以解決了汽油供需緊張問題，又使這些加油站獲得良好的經濟效益。
（3） LPG的液態多點電控噴射方式較蒸發式多點電控噴射方式達到更為的空燃比閉環控制而使整車排放達到國Ⅲ標準，本文的兩用燃料汽車的兩種工作模式都達到了國Ⅲ排放標準，如果對加裝的OBD系統再進一步匹配，則有可能使整車達到歐Ⅳ標準。
1 液態多點電噴兩用燃料汽車的發動機控制原理
首先分析內燃機燃料LPG的物化特性，氣體燃料的性能參數主要有熱值、辛烷值、化學計量空燃比、著火溫度等。由于多數氣體燃料是多成分的混合體且組分可能在一定范圍內變化，因此，其性能參數也不是一個固定值。天然氣、液化石油氣與汽油性質的比較見表1。
LPG的燃燒特性與汽油相當，其熱值略高于汽油；LPG的辛烷值高，抗爆性能優于汽油，故允許采用較高的壓縮比，有利于提高發動機的熱效率。而且LPG的氣化溫度低，常溫下LPG在0.2～0. 6MPa的壓力下即可液化（隨成分不同而定）因此，液化石油氣的氣化較為容易，與空氣混合均勻性大大優于汽油，有利于燃料的*燃燒。
兩用燃料發動機的LPG和汽油的燃料供給系統是分開的，但共用相同的進氣歧管，采用機外混合即預混合方式，也就是LPG和汽油通過電磁閥針孔液態噴射與新鮮空氣在進氣門前形成混合氣，這時充氣效率相同，在LPG與汽油的混合氣質量相當時，發動機的功率和扭矩也基本相同。
2 燃料供給系統的設計
LPG燃料供給系統主要部件有LPG鋼瓶、分配管、電磁噴射閥及管路安全閥等。LPG鋼瓶總成內有內置的LPG供給泵，主要作用是建立噴射壓力，不斷向LPG分配提供液態LPG，產生冷卻回流。為保證管路內的LPG壓力，供給泵具有變頻功能，怠速時LPG消耗量下降，泵的轉速下降。車輛處于全負荷時，泵的轉速達到zui大，這樣既能滿足供給量和噴射壓力要求，又能降低電能消耗，延長了泵的使用壽命。根據前期調研，目前中國市場的LPG雜質較多，泵的設計需要考慮耐用性。
·安全閥。依據法規LPG鋼瓶只能充滿80％容積，必須有一個限位閥，通過液位浮子機械鎖住加氣管，以防止在高溫情況下通過排放閥將LPG排出鋼瓶發生爆炸。管路上的安全閥在通電時打開，使LPG管路形成通路，閥上的濾芯過濾LPG中的雜質。
·分配管與噴射器。噴射器采用下進式，其結構與汽油噴射器類似，這種方式有利于改善LPG的局部受熱氣化問題。分配管的作用使每一缸的噴射壓力相同，存儲LPG及冷卻作用，分配管上的壓力傳感器將壓力液態傳給控制器，判斷是否達到液態噴射的壓力要求。如果達不到，供氣泵就會提高轉速增加壓力。
·發動機兩用燃料工作過程。發動機冷起動時采用汽油工作模式，大約需要40s，LPG供給泵開始工作，在管路內逐步建立壓力，電磁安全單向閥逐一打開，構成供給循環，這時分配管上的LPG壓力傳感器提取壓力信號送給ECU，ECU結．合機油溫度信號、水溫信號值及進氣溫度信號。如果確認此刻LPG供給系統狀態滿足工作條件，LPG電磁閥打開形成混合氣，汽油電磁閥立即關閉，這時轉人LPG工作模式；如果不滿足則通過警告燈提示系統出錯。本文以SAN3000作為基礎車，試制了液態多點電噴兩用燃料汽車，兩用燃料發動機是在原車搭載的2VQS發動機更改的，重新設計了缸蓋和換氣機構，將壓縮比從9.5提高到10，充分利用LPG的辛烷值高于超級汽油的特點。設計適當的噴射管長度以及位置角度解決電磁噴射閥結冰問題，并且使噴出的液態LPG能迅速吸熱形成混合氣而不降低充氣效率。發動機控制器根據負荷信號、空氣流量信號、分配管壓力信號計算出基本噴射時間，再加上修正值就可以給出該工況下的電磁閥的通電時間。
LPG鋼瓶布置在行李箱內，為了降低LPG工作時產生的高頻噪聲對后排乘客的影響，在鋼瓶外部包裝了隔音材料。為了保護鋼瓶及管路，在行李箱內加裝了硬質纖維隔板。LPG管路采用不銹鋼管，連接接頭采用可塑性變形的Swagelok接頭，保證管路在各種使用情況下不會產生松脫泄漏。
在發動機臺架上測出兩用燃料發動機樣機的功率，試驗條件依照相關國家標準。使用RON 93#汽油，含80%丙烷的車用LPG。圖1為兩用燃料發動機的外特性曲線，由圖1可知發動機經過匹配后，LPG工作模式與汽油工作模式的實測功率基本一致，通過試驗證明本文的液態多點電噴兩用燃料發動機的動力性在兩種工作模式下相同。
將發動機裝載到整車上，依照國家標準進行動力性、經濟性和排放性的試驗（表2）
由于LPG比汽油的單位質量熱值高，LPG密度較汽油低，單位體積熱值較汽油高，氣耗數值上LPG較汽油大，以經濟性為計算基礎，行駛100km計算兩種工作模式所需的燃料費用，LPG具有很高的經濟性優勢。
本文的兩種工作模式均已達到國III排放標準，樣車在完成條件苛刻的道路耐久試驗的同時每隔1.5萬km進行一次排放實驗，試驗結果證明LPG系統*達到國III排放法規要求，LPG作為代用燃料的環保性得到了保證。
先期調研結果表明LPG的品質差異對車輛的動力性、經濟性和環保性影響較大，為此對樣車進行了LPG品質差異適應性匹配，并且選擇了幾個典型城市進行實地試驗。試驗結果顯示出本車的適應性良好。
（1）本文理論分析和樣車試驗數據表明，LPG*可以采用液態多點電噴系統進行機外預混合，通過LPG噴射量與空燃比的控制，提高壓縮比使發動機動力性達到汽油工作模式，相對目前蒸發預混合方式，在充氣效率、負荷響應速度和混合氣質量等方面，都達到了多點電控汽油噴射預混合方式的水平。
（2）通過閉環控制LPG噴射量，可以根據負荷變化不斷調整噴射時間，并且噴射時間可控，這樣燃料利用率高、氣耗低，經濟性好，通過試驗數據對比，兩用燃料汽車的LPG經濟性較普通汽油汽車高。目前我國一些主要城市都建設了大量LPG加氣站，上海、北京、廣州的LPG加氣站數量分別為109、72和13個。推廣該車型既可以解決了汽油供需緊張問題，又使這些加油站獲得良好的經濟效益。
（3） LPG的液態多點電控噴射方式較蒸發式多點電控噴射方式達到更為的空燃比閉環控制而使整車排放達到國Ⅲ標準，本文的兩用燃料汽車的兩種工作模式都達到了國Ⅲ排放標準，如果對加裝的OBD系統再進一步匹配，則有可能使整車達到歐Ⅳ標準。
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