柴油发动机DPF碳载量仿真方法研究

基于柴油发动机排放和化学反应(CRT)的颗粒捕集器(DPF)的碳载量模型广泛用于DPF碳载量的估算。以某款4.7 L中型车用国六柴油发动机为研究对象,采用离线方式对DPF碳载量模型进行仿真优化。首先,基于MATLAB/Simulink软件搭建DPF碳载量估算模型;其次,安排覆盖所有基本路况的整车路试,采集不同路况下的数据,根据路试数据对模型参数进行仿真标定及优化;最后,对优化后的离线标定输出结果进行实车路试验证。验证结果表明,通过离线标定和优化,DPF碳载量模型精度可以满足项目实际应用要求。     

基于Simulink的DPF碳载模型自动标定方法及工程实践

通过MathWorks公司开发(基于Simulink)的模型标定工具箱(MBC),针对大量实车道路试验采集的数据对DPF碳载模型进行自动优化标定.该自动标定方法能减少碳载模型精度对工程师标定经验的依赖.经验证,在输入数据广度足够的前提下,计算输出的碳载模型值与实际称重偏差均值为0.11 g/L,极值0.5 g/L,优于人工离线标定,满足工程应用要求.     

DPF颗粒计算方法的建立及验证

根据台架试验数据,建立柴油机的颗粒排放模型、NO_2排放模型,并基于这些模型建立DPF颗粒质量的计算方法,以及对该计算方法进行试验验证。结果表明,该计算方法在整车NEDC循环中的最大误差为5.1%,在整车路试过程中的最大误差为9.2%,满足使用要求。     

DPF热再生过程温度控制与试验

柴油机颗粒物捕集器(DPF)热再生发生时,其内部温度受DPF碳载量、排气温度和排气流量等影响,在特殊运行工况下具有较强非受控特性.为避免非受控再生引起的DPF失效风险,确保安全和可靠再生,通过降怠速(DTI)再生方式探讨了一种确定DPF安全再生温度的试验方法,得到安全再生温度曲线.针对DPF热再生过程中温度控制的大滞后特性,研究了一种采用发动机排气温度和排气流量作为增益补偿的优化热再生温度控制结构,并进行了控制算法的仿真分析和整车道路试验验证.结果表明:再生过程中对实际排气温度控制的超调量小于3%,稳态控制误差小于20℃,为促进DPF的安全和高效率再生提供了参考.     

基于GT-SUITE的天然气发动机瞬态性能仿真及优化

利用GT-SUITE软件建立具有快速运算功能的天然气发动机湍流火焰预测燃烧模型,结合试验数据验证了模型的计算精度,基于该模型对ETC循环排放预测、DOC匹配分析及WHTC冷循环标定策略优化进行了研究。研究结果表明,GTSUITE对天然气发动机瞬态排放的预测精度在20%以内,同时可为发动机后处理匹配及标定策略优化提供依据。     

基于硬件在环测试系统的DPF控制策略功能性验证

本文基于硬件在环平台(HIL)对柴油机颗粒捕集器(DPF)部分控制策略进行了功能性验证。硬件在环测试平台使用的是带有DPF的虚拟四缸虚拟发动机模型,此模型将计算出的发动机转速,油量,DPF入口温度,DPF出口温度,DPF上的碳烟(soot)加载量等信号经过信号转化作为DPF控制策略的输入,用于定性验证DPF控制策略。试验结果表明硬件在环试验测试平台能够提供有效的策略验证环境,明显缩短了策略验证周期,提前了策略开发进度。     

DPF降怠速再生温度场分布测试及过滤效率分析

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)降怠速(DTI)再生的特点,介绍了一种DPF极限碳载量、再生温度评估方法.在非道路瞬态循环(NRTC)工况进行DPF碳加载,通过缸内后喷控制再生温度,试验研究了碳载量为8 g/L、不同再生温度下降怠速再生时DPF的内部温度;在再生温度为600℃时测试了不同碳载量下降怠速再生期间DPF内部温度;通过AVL MSS-483烟度计在NRTC工况下分别测量发动机原排、再生前DPF后、再生后DPF后的颗粒物(PM)质量浓度,获得了降怠速再生后的PM质量浓度过滤效率.结果表明:碳载量为8 g/L时,随再生温度降低,DPF内部最高温度变高,降怠速再生导致载体损坏的风险变大;再生前DPF对PM的过滤效率高达99.95%,再生后降至97.10%.再生温度为600℃、碳载量为12 g/L时,DPF内最高温度超过1500℃,碳化硅载体损坏,DPF对PM的过滤效率降至87.30%,碳载量为8 g/L及10 g/L时,载体均未损坏.     

DPF碳载量模型的建立及试验

为弥补微粒捕集器(DPF)压差传感器在低排气流量条件下测量结果偏差较大的不足,提高DPF主动再生触发时刻判断的准确性,建立了DPF碳载量理论计算模型,并在世界统一瞬态循环(WHTC)测试循环下进行了试验验证.结果表明:WHTC测试循环下DPF碳烟累积过程中,计算结果与测量结果间的偏差均值在3.4%左右,当DPF碳载量达到再生设定值为3.2,g/L时,计算结果偏差约为5.9%;DPF初始碳载量为3.94,g/L,在WHTC测试循环下触发主动再生,循环结束后DPF碳载量计算结果和测量结果分别为0.32,g/L和0.39,g/L,二者之间的偏差在0.07,g/L左右.     

基于模型的高压共轨柴油机电控参数优化

利用MATLAB软件中的Model-Based Calibration(MBC)工具箱对某款高压共轨柴油机的电控系统参数进行经济性标定优化;详细说明了基于模型的标定优化方法的基本流程,包括试验设计、建模、优化等过程;通过台架试验验证了发动机在标定点油耗降低了5%;通过整车道路试验验证了在满足欧三排放法规的前提下,装配该款发动机的公交客车在四、六循环工况下油耗分别下降了4.6% 和5.3%.上述方法成功地优化了原机经济性并节约了时间.     

汽油机颗粒捕集器(GPF)应用匹配参数研究

以某款配置汽油机颗粒捕集器(gasoline particle filter,GPF)发动机为研究对象,建立了基于博世BOASH MED17810平台的发动机GPF标定试验台架,分析了GPF中碳载量对发动机性能的影响,并研究了不同温度、不同氧流量、碳载量对GPF燃烧速率的影响规律,以及燃油中断时间对GPF温升变化的影响。试验结果表明:增加GPF后,发动机外特性扭矩比GPF原始无碳载量的扭矩低,功率降低约5 kW;温度越高、氧流量越大、载碳量越多,GPF燃烧速率越快。当GPF碳载量为5 g、燃油中断30 s时,GPT载体温度达到GPF材料的耐受温度阀值。     

汽油机GPF碳载量模型和再生策略的试验研究

针对某V型六缸GDI机械增压汽油机,搭建基于Matlab Simulink平台的颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)碳载量模型,通过试验数据对模型中的相关脉谱进行仿真标定;并对样机的GPF主动及被动再生策略进行研究,评价分析策略表现。模型试验验证结果表明,累碳模型的偏差值为+5.8%;主动再生模型的偏差值为+9%;被动再生(断油)模型的偏差值为+6%;综合碳载量模型的偏差值为+3%,模型精度良好。     

基于等速油耗测量的车用发动机匹配优化试验分析方法

基于一台公路运输车辆在试验场内的油耗试验,通过采集发动机电控数据信息和发动机台架试验数据,结合试验场内的整车路试试验方法,得到平均车速、等速百公里油耗、等效整车运行工况在发动机万有特性上的分布等结果,提出了车用发动机在整车上匹配优化的一种新的试验分析方法。     

联合GT及Matlab的柴油机虚拟标定

基于某款欧Ⅵ重型柴油机和GT-Power软件搭建相应的虚拟发动机模型,并进行标定,进行性能预测并验证预测精度。根据自主开发软件和欧Ⅵ法规要求,计算排放区域并选择合理的工况点,进行试验设计(DoE)。利用虚拟发动机预测DoE点的性能及排放。基于Matlab软件的基于模型标定(MBC)工具箱,结合拟定的各排放点及排放循环的排放物控制范围,进行满足原机排放要求及经济性最优的虚拟标定。最终在完全脱离发动机试验的情况下获取优化的电控参数脉谱。     

自主高压共轨柴油机基于模型优化方法研究

本文利用MATLAB软件中提供的模型标定(Model-Based Calibration,MBC)工具箱,对某款自主高压共轨柴油机的欧洲稳态循环(ESC)试验进行优化标定;本文详细说明了基于模型标定方法的基本流程,包括试验设计、模型建立、优化标定和试验验证等,同时最终通过发动机台架验证加权比油耗得到了降低.这种模型标定的方法有效地降低了试验成本,同时缩短了标定周期.     

O_3/N_2气氛下离线再生DPF的影响因素

建立了O_3/N_2气氛下柴油机微粒捕集器(DPF)离线再生的数值模型,探究了气源位置、气源流量和O_3浓度等因素对DPF离线再生的影响规律,并对再生模型进行了验证.结果表明:在O_3/N_2气氛下对DPF进行离线再生,最大温度梯度远小于该DPF的安全温度梯度限值.减小气源距DPF前端的流通距离,适当增大气源流量和O_3浓度均有利于提高再生速率.但O_3浓度过大会导致再生过程中壁面温度峰值显著增大.对DPF离线再生影响因素的数值模拟进行研究,对进一步开展的O_3/N_2气氛下DPF的离线再生试验起到理论指导作用.     

车用发动机匹配优化的一种试验分析方法

基于一台公路运输车辆在典型路段的使用试验,通过采集发动机电控系统的信息,结合发动机在台架上的试验数据,加上传统的整车路试试验统计方法,得到平均车速、平均燃油耗、档位利用率分布、车速分布、整车运行工况在发动机万有特性上的分布等结果,提出了车用发动机在整车上匹配优化的一种新的试验分析方法。     

正六边形和四边形孔道DPF性能的仿真试验研究

基于AVL-Fire软件建立正六边形和四边形孔道结构柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)模型,对不同排气温度、排气质量流量、碳烟负载下2种孔道结构的DPF压降特性、碳烟再生特性进行仿真分析和对比.结果表明:相同排气质量流量下,2种孔道的DPF压降随碳载量和排气温度升高而增大;六...     

DPF喷油助燃主被动再生系统电控单元开发

采用摩托罗拉16位单片机MC9S12XEP100,开发了柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)系统电控单元,实现了柴油机控制器局域网络(controller area network,CAN)通信信号和DPF相关传感器的信号采集和执行器的驱动功能。根据主被动DPF再生系统要实现的功能指标,对基于DPF压差和柴油机燃油消耗量确定的再生需求控制策略、DPF需求再生触发控制策略及再生温度闭环控制策略进行详细阐述。进行了燃油喷射系统精度试验、DPF再生温度闭环控制和再生过程试验、再生完成控制试验。经过柴油机总成台架和整车测试,试验验证了DPF控制策的可行性,使柴油机尾气排放得到了良好控制。     

基于农机作业路谱的发动机后处理技术开发

针对额定功率在75～560 kW之间的非道路国四发动机,提出了一种基于典型农机作业路谱的发动机后处理技术开发方法。该方法主要包含开发目标设定、硬件匹配和标定3部分。性能指标一般基于工程经验来设定,排放指标的设定一般采用倒推法;硬件方面,通过优化增压器匹配来实现不同整车应用下的发动机性能最优和成本最低;发动机后处理标定方面,主要包括基于典型农机作业路谱设定特征工况、试验验证方法、标定数据最优求解方法、台架开发模拟整车使用方法,并以匹配收获机械的某4缸选择性催化还原(SCR)发动机为例,说明了该开发方法的可行性及有效性。     

基于模型标定方法在高压共轨柴油机排放优化中的应用

采用模型标定方法对某款高压共轨柴油发动机特征工况的排放进行优化。重点介绍了DOE试验样本的确定及发动机排放模型的建立，并基于设定的优化目标和优化方法得到了各工况下满足排放最优的ECU参数。与实际台架试验结果的比较表明:基于模型标定的方法能够更好地模拟真实发动机的排放情况。与常规标定方法相比，基于模型标定方法能够大幅缩减试验样本量，且样本取点分布更为合理， 优化效果相对更好。