压缩空气/燃油混合动力发动机工作过程可用能分析

以一种新型压缩空气/燃油混合动力发动机作为研究对象,应用热力学第二定律建立了该混合动力发动机两种工作模式--压缩空气动力模式和内燃机模式的可用能平衡数学模型,并对其工作过程的可用能分布进行了仿真研究.仿真结果表明,压缩空气动力模式的减压和排气过程可用能损失之和超过了50%,降低减压损失和回收排气可用能是提高压缩空气能效的主要途径;内燃机模式的排气可用能损失达到了20.2%,采用废气能量回收措施能够显著提高发动机效率.     

压缩空气/燃油混合动力发动机热力学分析

提出了一种压缩空气/燃油混合动力发动机概念,该发动机可以在压缩空气动力和内燃机两种模式下运行。运用理想热力循环理论建立了混合动力发动机两种工作模式的数学模型,并对平均指示压力及其他重要性能指标进行了仿真研究。仿真结果表明,两种工作模式下发动机的平均指示压力等主要性能指标与传统内燃机相近,而且能够实现两种工作模式的平稳切换,这说明压缩空气/燃油混合动力发动机是可行的,并能够达到节约燃油、减少尾气污染排放的目的。     

压缩空气/燃油混合动力发动机工作特性的数值模拟

以一种四行程压缩空气/燃油混合动力发动机为研究对象,应用热力学理论建立了它的两种工作模式———四行程压缩空气动力模式和内燃机模式的数学模型,并对两种工作模式的工作特性进行了仿真研究。仿真结果表明,转速在低于1500r/min时,四行程压缩空气动力模式具有良好的经济性和动力性能;转速在1500～3500r/min范围内时,内燃机模式具有良好的经济性和动力性能。故知,四行程压缩空气动力模式适宜在低速、低负荷时运行,而内燃机模式适宜在高速、大负荷时运行。     

压缩空气动力发动机的仿真与研究

介绍了压缩空气发动机的工作原理,分析了利用压缩空气发动机作为汽车动力的可行性。对其中一种往复式活塞压缩空气发动机进行了建模分析,在MATLAB中进行相应模拟,得出进气压力、温度、发动机转速对于压缩空气发动机性能的影响。仿真结果表明,进气压力的提高使得发动机性能近乎线性提高,进气温度的提高也可以提高发动机性能。最后分析了使用压缩空气发动机作为混合动力汽车动力源的可能性。鉴于压缩空气发动机的节能环保优势及可靠的动力输出,其可以代替电动机而应用于混合动力汽车。     

气动发动机能量转移系统分析

描述了一台单缸二冲程气动发动机的能量转移系统，利用火用分析法对该系统各个环节的能量使用效率进行了分析。分析结果表明：制备效率和气动发动机的指示效率是造成总能量效率偏低的主要原因；在气动发动机能量转移系统中，应该选择合适的压缩机并采用多级压缩、中间冷却的方式制备压缩空气；采用串联气缸等温膨胀方式多级利用压缩空气，可以提高气动发动机的指示效率；在能量转移系统中，应该采用容积膨胀减压方式减少减压环节的可用能损失；合理利用低温排气的冷量火用可以提高气动发动机能量转移系统的总能量效率。     

排气热量回收装置的整车试验研究

节能减排和提高内燃机热效率是当前汽车行业的研究重点,而排气热量回收技术利用空间较大。介绍排气热量回收技术的主要路线和现状,详细描述了排气热量回收热导热技术(EHRS)原理和结构,将装置搭载整车,分别进行常温和低温条件下油耗、排放试验验证,并对主要温度点进行监测。试验结果表明:EHRS装置能降低整车油耗、改善整车排放,加快发动机的温升速度; EHRS能加热发动机外循环水温,起到排气热量回收再利用作用。     

混合动力汽车由纯电动工况起动发动机特性研究

针对CVT混合动力汽车机电动力耦合系统,划分出工作模式区域,研究了驱动工况下的扭矩管理。为满足整车平顺性要求,结合发动机的动力性和经济性,研究了各工作模式切换过程中机电动力耦合系统控制策略以及发动机与电机之间的动力协调控制算法。进行了整车动力学建模与仿真分析,并采用台架试验进行验证。结果表明,在单电机、CVT式混合动力系统中,采用所制定的扭矩协调控制策略,能有效的降低模式切换过程中的扭矩波动,提高模式切换的品质,实现混合动力汽车各模式切换的平稳控制。     

混合动力挖掘机动臂势能回收系统比较研究

针对挖掘机动臂势能损失,提出了一种辅助动力式油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统,通过仿真的方法与直接动力式油液混合动力动臂势能回收系统进行了比较研究。仿真结果表明:直接动力式能量回收系统,需要对挖掘机原液压系统做较大的改动,实际应用价值和效果不大;辅助动力式系统,释放过程平稳、独立,因而实用性更好。     

混合动力汽车冷却风扇的模糊逻辑优化控制

围绕混合动力汽车发动机冷却系统精确控制和节能问题,研究分析了混合动力汽车发动机和电机的冷却需求以及混合动力汽车工作模式与动力装置冷却方式的关系,提出一种结合工作模式设计的模糊逻辑优化控制策略。应用模糊逻辑和基于规则的方法,建立以最小温差和最低油耗为目标的冷却风扇控制模型,并与整车模型进行联合仿真。结果显示,结合工作模式设计的模糊逻辑控制策略相比常规控制策略能使混合动力汽车在纯电动工作模式下发动机冷却液温度下降更慢,同时对发动机冷却系统温度控制更加精确,并提升了燃油经济性。     

新型行星混联式混合动力系统匹配与优化

以一种新型行星混联式混合动力系统作为研究对象,通过对电机、离合器与发动机的协调控制,可方便地实现高低速状态下的纯电驱动、发动机直驱、混合驱动及制动能量回收4种工作模式的切换。为了评估其燃油经济性和动力性,参照国内某品牌混合动力客车性能参数,对发动机、ISG电机、发电机和双行星排齿轮机构的基本性能参数进行匹配。通过集成了CRUISE与MATLAB的ISIGHT的优化平台,进行行星混联式混合动力总成匹配参数的优化。优化匹配仿真结果表明:在保证整车动力性的前提下,燃油经济性较优化前提高了19.3%。     

发动机废气能量回收系统研究

废气能量回收是提高汽车节能减排效果的有效手段之一。建立了发动机废气涡轮发电回收系统模型;系统采用旁通阀和可变截面涡轮技术来控制发动机排气背压和涡轮机转速。针对某企业的某款车用发动机,利用有关数学模型及数学分析法对涡轮机进行了选项设计,确定了涡轮机的基本参数,根据基本参数选定某国产H1A涡轮机;再根据涡轮机有关输出参数对发电机及步进电机进行了选项设计。建立了废气能量回收系统仿真模型,对整个系统进行了仿真分析。结果表明,混合动力汽车发动机废气能量回收可以实现废气能量的回收利用。通过两种典型工况的仿真分析,其最高回收功率可达(1.7~1.9)k W。     

气动发动机排气冷量在内燃机冷却系统中的回收利用研究

针对气动发动机排气的低温特性,提出了利用气动发动机排气冷却内燃机散热器的技术方案。通过初步试验,获得了气动发动机在不同转速下的排气流量和温度特性。基于初步试验结果,建立了气动发动机排气与内燃机冷却水的热交换模型,并进行了仿真计算,得到了不同水泵流量下,热水流经换热器的进出口温差以及换热量。研究结果表明,换热器进出口热水温差、换热量随着气动发动机转速的升高而增大;随水泵流量的增加,热水流经换热器进出口的温差逐渐减小,换热量增大,但各个水泵流量下的换热量相差较小,当发动机转速为700r／min时,温差增加值及换热量的增加值均为最小;随着气动发动机转速增加,气动发动机排气的冷量炯变化范围很小,回收指数逐渐上升,冷量回收效果变好。     

混合动力装载机电力变矩机理

在分析导致装载机油耗率偏高原因的基础上,针对装载机油耗特性提出了一种混合动力装载机机电耦合方案.该方案不仅便于实现所有的混合动力工作模式,其电力变矩工作模式还采用两自由度的行星排取代液力变矩器,通过提高传动效率进一步降低装载机油耗率.电力变矩工作模式将发动机的功率按工况要求分配给传动系统和电力驱动系统,电机通过反转发电的方式回收发动机的盈余功率,同时利用行星排的降速增扭特性满足装载机在低转速、大转矩工况的动力需求,避免液力传动的功率损失,提高能量的有效利用率.     

油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统

针对传统液压挖掘机工作装置在作业过程中所产生的能量损失,提出了一种油液混合动力挖掘机动臂势能回收系统,以改善挖掘机的燃油与环保性能,分析了影响动臂势能回收利用的主要设计参数,建立了挖掘机虚拟样机模型和液压系统相关元件的数学模型。基于主辅动力源出口压力差分配流量的方法,设计了油液混合动力挖掘机势能回收利用的控制策略。理论分析与仿真结果表明,具有动臂势能回收利用功能的油液混合动力挖掘机能量利用率得到明显提高,系统的操作性能基本不受影响,从而验证了所设计的系统方案和控制策略的有效性。     

变进气压力条件下发动机压缩空气制动过程分析

针对单级储能的气动-内燃混合动力发动机能量回收效果随储气罐压力增高而降低的问题,将双储气罐储能的技术方案应用到气动-内燃混合动力发动机中,初步得出了双储气罐储能系统可以通过改变进气压力来提高能量转化率COP(coefficient of performance)的观点。基于变质量热力学理论建立了压缩空气循环数学模型,并通过台架试验进行了初步验证。通过对模型进行稳态仿真,分析了进气压力、储气罐压力对压缩制动过程的影响。研究结果表明,进气压力与储气罐压力的变化对每循环回收气体质量的影响呈线性;储气罐压力与进气压力的比值是影响制动能量转化率的关键因素,能量转化率(COP)随储气罐压力与进气压力比值的升高而降低。     

发动机辅助制动性能仿真研究

通过对发动机辅助制动工作过程进行理论分析,建立了发动机辅助制动计算模型,根据辅助制动相关参数（包括排气门开度、发动机转速和排气背压等）,对发动机辅助制动进行了单因素和多因素条件下的仿真研究及试验验证。结果表明：随着发动机转速的升高,缸内压力增大,且压力峰值更靠近上止点;制动扭矩随转速的升高而增大,减压制动时制动扭矩最大,发动机制动时制动扭矩最小;发动机转速一定时,泄漏制动和减压制动分别有一对应的最佳排气门开度值,并且转速越高,排气门开度最佳值越大,排气背压越高,制动扭矩越大。     

压缩空气动力汽车集成技术

压缩空气动力汽车采用压缩空气发动机做为动力源，可以实现零排放，是真正的环保汽车。压缩空气动力汽车的集成技术，在压缩空气存储、动力系统、辅助设备等方面与普通内燃机动力汽车相比具有一定的特殊性，该文在以上方面进行了研究探讨，并进行了压缩空气动力汽车的初步集成试验，为压缩空气动力汽车集成技术的深入研究提供参考。     

混合动力汽车发动机起动控制策略研究

为改善混合动力汽车的驾驶性能,提高混合动力汽车的动力响应速度,研究混合动力汽车发动机起动控制策略。构建P2构型混合动力系统结构,以此作为混合动力汽车动力系统,利用这一动力系统结构,分析混合动力汽车在纯电动运行模式、发动机单独驱动运行模式以及联合驱动等运行模式下不同汽车参数的变化情况,根据不同参数变化,构建发动机起动控制策略,通过PID模糊控制离合器油压以及动力源转矩协调控制,实现混合动力汽车发动机起动控制。经仿真实验验证：在该控制策略下,可在发动机起动过程中产生较小的冲击度,保障发动机起动稳定;且能够在起动时迅速实现发动机与电机之间的转速变化,为此具有良好的控制性能。     

串联式混合动力推土机控制策略的优化

根据推土机的结构和工况提出了串联式混合动力系统的设计方案,通过仿真平台对串联式混合动力推土机动力系统的能量管理策略和不同工作模式间相互切换的条件进行了研究及分析,应用模糊逻辑技术,构建模糊推理器,对控制策略进行了模糊优化,使系统的工况稳定性和效率得到了提高.计算结果表明:控制策略优化后,混合动力推土机的发动机工况点在高效区的比例增加了16.38%,燃油经济性提高了6.2%左右,效果显著.     

气动汽车发动机工作循环的理论分析

城市污染和石油资源的匮乏使得人们在不断地寻求不用直接燃油或燃气的新型动力机械。气动汽车发动机就是其中的一类,它是以压缩空气、液氮或液态空气作为工作介质,可以实现零排放,是真正意义的环保动力。从理论分析的角度,对压缩空气发动机和液氮发动机的工作循环进行了分析讨论,采用不同概念计算了两者的可用能,并着重分析了膨胀初始压力和温度对输出功的影响,还探讨了液氮发动机工作循环的优化途径。