双燃料车用发动机受到燃油和燃气两种燃料的限制，无法同时根据两种燃料来优化和调整发动机参数，最大限度地降低排放和提高性能C2J。尽管液化石油气（LPG）和天然气（NG）具有很多“清洁燃料”的优点，但如果只是将汽油机或柴油机通过简单的机械式供气方式改装为气体燃料发动机，在使用中不能充分发挥气体燃料优越的理化特性和燃烧特性，反而会使发动机的排放性能恶化，动力性和经济性也达不到原机水平川。因此，开发单燃料燃气发动机是一种很好的选择，但需要对燃气发动机进行全面的设计和深入研究，应用先进的计算机、电子技术和现代控制理论等最新成果，并兼顾技术基础和改装成本，开发新一代燃气发动机控制系统以大幅度地提高燃气发动机的动力性、经济性和排放性等综合性能，真正发挥燃气“清洁燃料”的优势。
鉴于此，对NJG427发动机进行了单燃料电控多点喷射LPG发动机的设计和开发。
一。总体设计方案
改造用发动机为NJG427A5汽油机94缸直列，水冷，4冲程；排量为2.7 L9缸径和行程均为95 mm,燃用汽油时的最大功率为70 kW/4000：二min--1，最大扭矩为201 N·m/2700 r·min-1，压缩比为427发动机适合轻卡、城市中巴和支线公交使用，在市场上有一定的竞争力。随着市场对发动机的动力性、经济性和排放等要求的提高，NJG42发动机的技术水平急待提高。
在兼顾技术与改装成本的基础上，改造目标定为：动力损失不超过5%；将所消耗燃料的体积转换为常温下的质量后，LPG消耗量和消耗率低于原汽油机的10%以上；全面改善排放性能（达到我国第3阶段排放要求），保证满足轻型货车、城市中巴和支线公交的使用要求。
（一）燃料供给系统的改造增加了一套气体燃料供给装置，主要包括燃气瓶、燃气电磁阀、蒸发调压器、切断电磁阀、分配阀和喷嘴等。气体燃料在蒸发调压器中调压、吸热、汽化后，通过由步进电机控制阀门开度的分配阀，经安装在进气歧管上的喷嘴与空气混合后进人气缸；
（二）进排气系统的改进在原化油器处安装配套的节气门体，其上加装节气门位置传感器（TPS）和进气歧管压力传感器（MAPS）；在排气歧管上加装开关型02传感器（02S）以实现空燃比（a）的闭环控制；排气管上加装三元催化转换器（TWC）以进一步降低排气中的有害物质含量。另外，增加废气再循环（EGR）控制系统，通过大量试验获取各工况下的最佳EGR率，在保证燃气发动机动力性和经济性的情况下，最大程度地降低NO,排放量；
（三）点火提前角（θig）的优化调整[3]首先通过大量试验获取θig数据，根据发动机性能要求进行优化处理；然后根据燃料消耗量、废气和运行特性进行优化确定；最后以数据的形式存入电控单元的存储器中。优化目标准则根据发动机的工况而选不同的侧重面，怠速时目标是废气排放值低，运转平稳，燃料消耗量少；部分负荷时要求改善发动机的运转特
性和降低燃料消耗量；全负荷时要求提高最大扭矩，避免工作中出现爆震，加装爆震传感器（KS）；
（四）提高压缩比LPG辛烷值高，抗爆燃性能好，适当提高压缩比是降低发动机功率损失的重要手段之一[4]。在试验中将发动机缸盖下平面刨去一定厚度，使燃烧室容积减小，压缩比提高到8.5。
图1为改造后电控多点喷射LPG发动机结构。
二。控制系统的硬件与软件设计
控制系统的硬件与软件设计是单燃料多点喷射LPG发动机控制系统开发中的关键[5]，只有正确合理的设计和较高的可靠性才能保证控制算法的实施，取得满意的控制效果，提高发动机的工作性能。
（一）硬件设计
控制系统的硬件框图如图2所示，它由电源模块、微控制器模块、前向通道接口模块和后向通道接口模块等部分组成。
电源模块由蓄电池经隔离和稳压后给电控单元供电；前向通道接口模块一方面完成对TPS信号、MAPS信号，02S信号的保护、滤波和隔离，放大后进入A/D转换，另一方面完成转速信号的处理与转换（转速信号取自发动机点火系统中的点火线圈负接线柱），然后经隔离电路送人微控制器的输人捕捉引脚测量转速。后向通道接口模块包括步进电机驱动电路、切断电磁阀驱动电路和EGR阀驱动电路；微控制器驱动步进电机调节燃气管道的流通面积，以满足发动机在不同工况下所需的燃气量；切断电磁阀驱动电路用于在特定工况（急减速或超速）时切断LPG燃料的供应，保证在特定工况下发动机转速快速下降，并有效地降低LPG燃料消耗和排放量；微控制器通过EGR阀驱动电路控制EGR的开闭，达到调节EGR率的目的。微控制器还可通过串口与计算机通讯，对发动机运行参数实时监控。
（二）软件设计
控制系统的软件是根据其功能要求而设计的，包括控制系统输入信号的采集与处理、控制决策的实现、步进电机的开度控制、切断电磁阀的控制、θig的控制和EGR阀的控制等。
为满足三元催化对发动机a的要求，并考虑发动机各工况对a的不同要求，将控制过程分为起动运行工况、怠速运行工况、加减速运行工况和稳定运行工况等几种情况，以实现对a的最佳控制。控制系统的控制软件框图如图3所示。
三。电控多点喷射LPG发动机台架测试
（一）台架试验测试
台架试验所用的测试设备油策尔纳电涡流测功机和FGA4015型5组。分汽车排气分析仪，它不仅能测出尾气中CO和HC的含量，还能测出NOx，CO2和O2的含量，并能通过尾气含量显示出对应混合气的过量空气系数。
为了验证所开发的控制系统软硬件在实际工作环境下的稳定性，抗干扰措施的可靠性与发动机在各稳定工况点正常工作的合适性等特性，对其进行装机试验。试验结果表明，控制系统工作稳定可靠。
为验证电控系统的控制品质，分别对动力性、经济性和排放特性等进行了试验测量。测试结果显示，在820 r/min的怠速转速下，尾气中CO体积含量为0.08%，HC为80X10-6 , NOX为20×10-6 ;燃用LPG9工况台架试验结果显示，CO的质量排放为20g/（kW·h），HC为6g/（kW·h），NOx为4g/（kW·h），“NO,x＋f9为10 g/（kW·h）。图4为电控LPG发动机与原汽油机外特性的对比曲线，图5为部分负荷时电控LPG发动机与原汽油机的燃油消耗率和消耗量对比曲线。
（二）试验结果分析
单燃料NJG427发动机采用电控系统后，动力性恢复良好，全负荷时的最大扭矩降低了2.5%，最大功率降低不到2%；
2.在相同条件下，各工况的LPG消耗量和消耗率均比原汽油机低15%以上。这说明合理的改造、周全的控制策略及LPG燃料的自身理化特性，保证燃用LPG的经济性是比较明显的；
3.怠速时的排放物含量都有所降低，9工况台架试验排放结果明显优于国家现行排放标准，能达到我国第3阶段排放要求。
四。结论
（一）对NJG427A5发动机进行电控多点喷射LPG发动机的改造，在兼顾技术与改造成本的基础上，提出了合理的设计方案，对燃料供给系统、进排气系统、点火系统和燃烧系统进行改进；
（二）电控单元的硬件和软件设计，是保证控制算法的实施，取得满意的控制效果的关键。本文所设计的电控系统控制内容全面，开发成本低，经试验证明，其性能稳定可靠；
（三）改造后的电控多点喷射LPG发动机在动力性、经济性和排放等方面均达到预定的目标，完全满足轻型货车、城市中巴和支线公交的使用要求。
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