可变喷嘴涡轮增压器电控系统的设计与匹配

为研究可变喷嘴涡轮增压对车用发动机性能的影响,针对国内研发的车用可变喷嘴涡轮增压器开发了电控系统。该电控系统采用MC68HC11E9单片机为微控制器,以进气歧管内的增压压力为控制目标,控制算法采用数字PID控制。在发动机台架上进行了装有国内研发的可变喷嘴涡轮增压器电控系统的6缸发动机的匹配和稳态试验,试验结果表明采用国产可变喷嘴涡轮增压器对发动机性能有较大的改善。     

涡轮增压器优化匹配降低某车用轻型柴油机排放的试验研究

某493车用轻型柴油机排放未达到要求,通过增压器优化匹配,开展理论分析计算、优化设计和试验研究等,最终该发动机各项排放指标均达到要求。研究结果表明,降低发动机中高转速时的涡前压力与增压压力压差,则可改善发动机扫气,提高发动机扭矩,降低燃油消耗率,可降低发动机稳态循环(ESC)排放加权比油耗、颗粒(PM)排放,可降低发动机瞬态循环(ETC) PM排放;加大涡轮增压器涡轮箱喉口截面积可降低涡前压力与增压压力压差。采用优化后的方案5增压器,发动机ESC,ETC和负荷烟度试验(ELR)循环测试值均达到了相应法规要求,满足了发动机开发目标要求。     

增压柴油机EGR技术的试验研究

对增压柴油机EGR技术进行了试验研究。分析了不同工况下不同EGR率对柴油机动力性、经济性和排放性能的影响规律,最后给出了随发动机工况变化的最佳EGR率MAP图。     

小排量增压汽油机进气压力对性能的影响研究

对465Q汽油机进行废气涡轮增压改造,研究了进气压力对增压发动机性能及排放的影响。增压后,发动机动力性能明显提升,增压压比越大,发动机的比功率越高;热效率提高,燃油消耗率下降,经济性改善;在低进气压力时,随进气压力增大,CO,HC排放减少,NOx排放增多;高进气压力时,随进气压力增大,CO,HC排放增多,NOx排放减少;CO,HC,NOx排放随转速的提高呈先增多后减少的规律;进气压力越大,发动机的放热率、压升率越高。     

增压稀燃天然气发动机排放特性

为了研究增压稀燃天然气发动机的排放特性,对发动机进行了空燃比和点火提前角调整试验、十三工况排放等试验,并在增加氧化型催化转化器后进行了相关试验,对试验结果进行研究分析,获得了天然气发动机的排放规律.结果表明:NMHC排放随空燃比增大先减少后增加,NOx排放随空燃比增大先增加后减少,在空燃比19～21左右达到最大值.NMHC比排放随转速升高略有降低,NOx排放随转速升高先减小后增加,发动机最低NOx排放点所对应的发动机转速为1600～1800 r/min.定MAP下,NMHC排放随点火提前角增大先降低后增加,NOx排放随点火提前角增大而增大.加Ⅰ型氧化催化器后发动机NOx、CH4、CO、NMHC排放值分别减少了15%、97%、78%、60%.试验结果表明,增压稀燃和氧化型催化转化器相结合是天然气发动机一种有效方案.     

湍流射流点火甲醇发动机负荷拓展和性能优化研究

基于一台湍流射流点火（turbulent jet ignition, TJI）甲醇发动机开展发动机负荷拓展和性能优化试验研究。结果表明,稀燃工况下（过量空气系数大于1.4）,采用进气增压技术可有效提升TJI甲醇发动机在高负荷工况下的燃烧稳定性和动力性,同时降低指示油耗率,提升排放性能;此外,基于进气增压技术提出了TJI甲醇发动机宽负荷工况下的最佳油耗运行策略。低负荷运行工况下,相较于质调节方式,采用量调节方式改变发动机负荷可使指示油耗率最高降低5.2%（平均指示压力为0.30 MPa时）,一氧化碳（carbon monoxide, CO）、甲醛（methanal, HCHO）及碳氢化合物（hydrocarbon, HC）等污染物排放均有所降低,同时可提升燃烧稳定性,避免过于稀薄而造成的燃烧恶化现象。     

涡轮增压系统IMO Ⅲ技术与解决方案

介绍了通过涡轮增压系统结合发动机机内技术来实现IMO Ⅲ排放标准的技术及解决方案。在IMO Ⅱ排放水平的基础上通过机内技术进一步降低NOx排放需要采用极强的米勒定时,因此需要较高的增压压力即两级涡轮增压,同时结合VCM（气阀控制系统）、紧凑型SCR系统或EGR等技术方法来实现IMO Ⅱ。IABB的研究发现,两级涡轮增压...     

增压发动机取消机油冷却器的研究

随着国家对油耗法规的逐步加严,现代社会对传统汽车的动力性、燃油经济性以及排放性能要求越来越高,发动机小型化、增压化已成为发动机发展的方向,强化的发动机会引起发动机油温度过高,因此增压发动机普遍装有机油冷却器。本文通过对增压发动机取消机油冷却器前后对发动机各维度的影响进行研究,重点探讨机油冷却器取消对发动机热管理、热怠速、爆震、油耗排放的综合影响。通过试验发现:取消机油冷却器后,发动机整体水温有3℃的降低;带机油冷却器的热怠速机油压力与取消机油冷却器后的机油压力基本持平;取消油冷器后发动机爆震有所增强,油耗排放均有所劣化。我们为增压发动机油冷却器的开发提供支持。     

低压EGR对GDI增压汽油机外特性下性能和排放影响

通过一款涡轮增压汽油直喷(gasoline direct injection,GDI)发动机低压废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)的试验,研究了EGR率和点火提前角的综合作用对增压GDI发动机的燃烧、缸压、排放和油耗等方面的影响。结果表明,在GDI增压发动机中加入EGR后,由于废气的稀释和热容作用,使缸内燃烧持续期增大,排气温度下降,燃烧相位也发生了改变。这对发动机外特性的有利影响是油耗减少,CO和NO_x排放也明显减少;不利影响是EGR的加入提高了增压发动机的排气压力,导致泵气损失增加。此外,总碳氢(total hydro carbons,THC)排放也有所增加。在GDI增压汽油机中使用EGR系统并配合点火角的调节能够有效提高热效率,降低NO_x排放。     

基于ASCET软件的GDI汽油机增压控制模型

采用电控增压控制技术可以实时精确地控制GDI汽油机增压压力的设定值,克服机械气动增压控制方案中的诸多弊端。论文利用ETAS公司的ASCET软件开发设计了增压控制模块、生成C代码并进行硬件仿真试验。试验结果验证了增压建模的正确性,并说明增压调节的闭环控制使发动机系统更加可靠稳定。     

基于Simulink在不同排气背压下VGT增压系统控制策略

为了改善柴油机在高背压环境条件下进排气流速降低、涡前排温、缸内最高燃烧压力和油耗升高等问题,采用Simulink软件,基于柴油机数学模型建立某型号柴油机零维仿真模型和可变截面涡轮(variable geometry turbine,VGT)增压系统仿真模型,并根据试验结果对模型进行校核.利用所建立的仿真模型模拟在不同排...     

增压直喷汽油发动机基础增压压力优化的研究

为满足当前日益严格的油耗和法规要求,增压直喷技术越来越成为发动机标准的动力配置。各主机厂及设计机构纷纷研发高性能增压直喷发动机。增压器的广泛应用,带来了一系列新的技术难题,如基础增压压力高问题。基于典型增压直喷发动机的开发,分析了基础增压压力的概念,阐释了必须面临的基础增压压力高的新型问题,找出了解决此问题的设计优化方案。最后,通过台架试验和整车试验充分验证了增压直喷发动机基础增压压力高所带来的问题,以及降低基础增压压力后的表现。     

Development of a large-sized direct injection hydrogen engine for a stationary power generator

A number of studies on hydrogen engines have targeted small-sized engines for passenger vehicles. By contrast, the present study focuses on a large-sized engine for a stationary power generator. The objective of this study is to simultaneously achieve low NOx emission without aftertreatment, and high thermal efficiency and torque. Experimental analysis has been conducted on a single-cylinder test engine equipped with a gas injector for direct hydrogen injection. The injection strategy adopted in this study aims generating inhomogeneity of hydrogen mixtures within the engine cylinder by setting the injection pressure at a relatively low level while injecting hydrogen through small orifices. High levels of EGR and increased intake boost pressures are also adopted to reduce NOx emission and enhance torque. The results showed that extreme levels of EGR and air-fuel inhomogeneity can suppress NOx emission and the occurrence of abnormal combustion with little negative impact on the efficiency of hydrogen combustion. The maximum IMEP achieved under these conditions is 1.46 MPa (135 Nm@1000 rpm) with engine-out NOx emission of less than 150 ppm (ISNOx < 0.55 g/kW) for an intake boost pressure of 175 kPa and EGR rate of around 50%. To achieve further improvement of the IMEP and thermal efficiency, the Atkinson/Miller cycle was attempted by increasing the expansion ratio and retarding the intake valve closing time of the engine. The test engine used in this study finally achieved an IMEP of 1.64 MPa (150 Nm@1000 rpm) with less than 100 ppm of NOx emission (ISNOx < 0.36 g/kWh) and more than 50% of ITE.     

高压共轨柴油机共轨压力阶跃响应控制策略研究

基于自主研发的高压共轨柴油机电控系统和轨压控制模型,研究发动机在动态工况下目标共轨压力阶跃响应时的设定值控制策略。引入轨压变化率和变化梯度来跟踪控制MAP查询得到的目标轨压的变化及变化趋势,在目标压力值有阶跃响应时,不直接应用MAP查询得到的值作为目标控制值,而是采用步长逐步增大,多步逐渐逼近MAP查询得到的目标轨压值的控制方式,并在发动机台架上进行了测试验证。测试结果表明:该方法可有效滤除因抖动或外界扰动引起的目标值突变,减少轨压控制超调量,并加快达到稳定目标轨压,改善发动机动态工况下的轨压控制响应性和稳定性。     

高压共轨柴油机轨压复合控制策略的研究

通过对高压共轨柴油机轨压控制的需求分析,设计了一种串级控制和开环控制自动切换的复合控制策略,串级控制的主控制器采用可变PID的控制方式,具备了柔性控制的特征。利用ETAS公司的ASCET软件平台开发实现了轨压控制策略,借助该公司的ES1000硬件、INTECRIO软件,在以飞思卡尔的MC33886为高压泵电磁阀主驱动芯片的自制驱动电路基础上进行了台架试验。研究结果表明:该轨压控制策略能够满足控制需求,轨压响应快速、准确,解决了轨压控制随发动机工况的变化而改变的柔性问题。     

基于模糊PID的天然气发动机燃气喷射控制

针对传统的MAP图控制天然气发动机燃气喷射数据量大、更新困难、自适应能力差的缺点,对模糊控制及PID闭环控制算法进行了分析和研究,提出一种模糊控制和模糊PID控制相结合的控制算法,采用该控制算法对燃气喷射脉宽进行控制.利用MATLAB搭建控制结构,仿真结果表明,该控制算法能够自适应精确控制燃气喷射,缩短脉宽控制的响应时间,精确快速控制燃气喷射.     

可调二级增压柴油机旁通阀特性和调节规律的试验

对柴油机应用可调二级增压系统进行了全工况的试验研究.结果表明,涡轮旁通阀可以对增压压力进行调节进而影响柴油机的性能.可调二级增压系统可以增大柴油机中低转速的增压压力,改善碳烟排放;当循环供油量增加后还可以提高中低速时的外特性转矩.中低转速中高负荷时,两级增压会提高进气量改善燃烧,明显地提高了燃油经济性.中高速时,进气量的提高没有明显地改善燃烧的效果,反而造成泵气损失增大,基于经济性考虑应开启涡轮旁通阀,与此同时为避免节流效应压气机旁通阀也应开启将高压级增压器完全旁通,旁通后由于复杂的进排气管增加了流动损失使得油耗略有升高.     

可调二级增压柴油机增压压力控制策略计算研究

对可调二级增压柴油机的增压压力控制策略进行了计算研究,建立了可调二级增压柴油机的瞬态平均参数模型,应用模型对可调二级增压柴油机进行了系统辨识,得到了不同工况下增压压力对调节阀开度的频率响应伯德图。针对不同工况设计了增压压力的PI反馈控制模块参数,为了加快瞬态响应能力,为控制器添加了前馈模块。设计了柴油机的瞬态加载工况和稳态干扰工况。模拟计算结果表明:该控制器在增压压力提高了22 kPa的基础上,稳定用时却比单级增压的原机减少了4.6 s。在稳态测量误差的干扰下,控制器使增压压力的变化幅度只有不到2%。     

电控摩托车汽油机初始MAP图的仿真计算和优化

本文介绍了一种获得电控摩托车汽油机初始MAP图和利用在线修改系统对其进行优化的新方法。它是根据循环进气量确定喷油量，并通过将进气压力和节气门开度进行转换。获得喷油脉宽MAP图；根据点火模型确定点火提前角MAP图，并在台架实验中采用在线修改系统进行优化。通过建设摩托车JS125汽油机的配机实验验证，此方法比较实用和有效。     

匹配皮卡的CA4DC2-10E3柴油机开发

匹配皮卡车型的CA4DC2-10E3柴油机以CA4DC2-12E3国Ⅲ排放电控共轨柴油机为基础,设计了冷却EGR系统,并在台架上进行了标定开发工作。整车在转毂上匹配了氧化型后处理器,同时优化了标定。试验结果表明:样车排放达到了国Ⅲ标准,整车排放循环工况百公里油耗为8.8升。