随着能源短缺和环境污染问题不断加剧,液化石油气(LPG)作为一种汽车替代燃料被广泛应用,全世界LPG汽车的保有量已超过1500万辆。目前,国内外对乘用车小缸径LPG发动机所做的研究比较深入,相关技术也趋于成熟,应用较多。然而,将LPG应用于大缸径稀燃发动机上时,会出现热效率较低、排温过高、容易爆震等许多新的问题,制约了LPG在商用车发动机上的应用。本文围绕大缸径增压稀燃电控预混合LPG发动机开发过程中的关键技术,开展了以下具体研究工作:1、建立了增压稀燃电控预混合LPG发动机工作过程仿真模型,结合仿真结果与实验数据完成了压缩比、配气相位的结构优化。通过结构优化提高了发动机的动力性和经济性,功率提高15.6kw,全速全负荷工况下气耗降低9.1g/kw?h,排温降低43℃。2、进行了比例调节式混合器中空气阀、燃气阀的结构优化,提出了基于理想流量特性的空气阀和燃气阀设计方法,满足了发动机对空燃比及混合气流量调节的要求。本文将比例调节式混合器理解为单自由度振动系统,其中导压孔是其主要阻尼元件,通过改变导压孔的结构形状,提高了混合器的动态响应特性。3、建立了电控调压器内部气体状态变化和阀门可运动部件的物理模型和数学模型。结合仿真计算结果和实验数据,分析了电控调压器的稳态及动态特性。基于电控调压器的结构及特性,分析得出影响其燃料出口压力控制的关键因素为增压压力正确测量及音圈电机电磁力的精确控制。本文通过卡尔曼滤波将增压压力传感器的信号进行实时滤波,消除了由于进气充排效应及增压波动引起的信号失真及外界干扰,实现了增压压力的正确测量。本文将卡尔曼滤波应用于音圈电机的电流观测与PI控制,卡尔曼滤波器可以在不影响系统动态性能的情况下非常高效的滤除系统中的噪声,明显改善了系统的控制性能,很好的保证音圈电机电磁力的瞬态输出,实现了燃料出口压力的精确控制。4、提出了LPG发动机双火花塞点火快速稀燃方法。本文通过三维仿真工具建立了LPG发动机缸内燃烧模型,对比分析了单、双火花塞不同点火方式对缸内燃烧及发动机性能的影响,证明了采用双火花塞点火方式可以使缸内的燃烧更稳定更快速,有利于提高发动机的动力性及经济性,同时有效避免发动机发生爆震,使LPG发动机压缩比的进一步提高成为可能。本文进一步细致分析了双火花塞点火模式下火花塞位置、点火能量、涡流比对发动机燃烧过程的影响,为合理组织缸内燃烧提供了理论基础。