起动初始条件对GDI汽油机反转直接起动模式实现的影响

针对一台4G15缸内直喷汽油机试验研究了冷却水温、活塞初始位置、油轨内燃油压力等起动初始条件对反转直接起动模式实现的影响,并分析了在不同初始条件下膨胀缸和压缩缸控制参数的优化选取策略。研究结果表明:随着初始条件的变化,与之相匹配的优化控制参数也有所改变。燃油压力和冷却水温降低后,需采用较浓的混合气。冷却水温在70~80℃之间时有利于反转起动模式的实现,提高燃油压力同样也有利于反转起动模式的实现。为使反转直接起动模式成功实现,活塞初始位置需要控制在适当的范围内,当压缩缸活塞初始位置处于上止点后曲轴转角为-60°~70°之间时,在压缩缸和膨胀缸相继着火后可使发动机获得较大的正向转动速度,有利于提高起动响应性。     

基于循环分析的发动机快速起动瞬态燃烧特性

针对一台进气道喷射式的汽油机搭建了快速起动.停机模拟测试平台.采用基于循环分析的方法,对比了在原车小电机拖动起动和采用模拟ISG(起动/发电～体化)大电机高拖动转速起动时发动机的瞬时转速、循环进气量、点火时刻、残余废气系数、燃烧持续期、排气温度以及瞬态碳氢排放浓度的变化规律.结果表明:在起动的初始阶段,快速起动时循环进气量减少,点火时刻推迟,残余废气系数增加,燃烧持续期变长,排气温度升高;快速起动与原机起动相比,热机状态下燃烧和排放特性的差异较冷机时大;冷机快速起动首循环失火引起碳氢排放浓度增加,热机快速起动碳氢排放浓度剧增并在第5循环达到最大值.     

直喷汽油机热机起动首循环着火特性

为实现缸内直喷汽油机热机快速起动,可直接向处于压缩或膨胀冲程的气缸喷入燃油起动,但其首循环着火具有特殊性.在一台4G15缸内直喷汽油机上,研究了活塞初始位置、冷却液温度和喷油参数对首循环着火的影响.结果表明：当冷却液温度为100,℃、活塞初始位置距离压缩上止点小于90°C A时,在混合气偏浓和偏稀处出现失火区;随着活塞...     

汽油醇混合燃料发动机冷起动排放特性研究

随着国Ⅲ及以上排放法规的实施,对发动机冷起动过程排放的控制显得越来越重要.在一台3缸进气道喷射汽油机上开展了不同环境温度下醇类汽油混合燃料对冷机起动及其后怠速暖机过程排放特性的研究.研究中设计了一种新颖的排放采样系统,测量了冷起动和暖机过程的HC和CO排放.甲醇汽油与乙醇汽油混合燃料排放对比发现:甲醇汽油具有更加优良的冷起动排放性能.分别在环境温度为5℃、15℃和25℃时进行了甲醇汽油对冷机起动及怠速暖机过程排放特性影响的研究.研究表明:在相同的环境温度下,HC和CO排放随着试验燃油中甲醇添加比例的增加明显降低;甲醇汽油对发动机冷机起动及暖机阶段HC和CO排放的改善在温度较低时表现的更为明显,环境温度为5℃,发动机燃用M30时,HC排放可降低40%,CO可降低70%.     

大配缸间隙活塞外圆型线对发动机NVH性能的影响

为降低冷起动时大配缸间隙活塞的噪声,提高其噪声、振动、声振粗糙度(noise vibration harshness, NVH)性能,应用活塞动态分析软件PIMO3D,建立活塞弹性流体动力学模型,计算分析冷起动状态下大配缸间隙的活塞外圆型线对NVH性能的影响。分析结果表明：噪声主要产生在做功冲程初始阶段(上止点后曲轴转角为20°～60°),产生原因为活塞换向导致主推力侧裙部上端对缸套的拍击;NVH性能与主推力侧裙部下端接触点到裙部上端敲击点的高度差有关,敲击点越靠近活塞最大外圆位置,撞击产生的振动速度级越小。重新设计活塞裙部基础型线,在型线最大外圆的上、下方各增加一个凹面,形成双凹面型线。仿真验证结果表明：双凹面型线可以有效控制活塞裙部与缸套接触点的位置及接触点的落差,降低大配缸间隙活塞的噪声。     

单缸柴油机电起动过程的试验研究

本文设计和开发了单缸柴油机起动过程试验装置,包括数据采集系统。在该试验台上分别开展了115和130两款典型单缸柴油机电起动过程实验研究,对不同活塞位置电起动过程历程差异进行对比。结果表明,单缸水冷柴油机在不打开减压开关起动时,活塞起始位置的不同对柴油机起动过程的影响较大。在活塞由吸气行程起动过程中,起动电机将历经起动堵转、峰值堵转和方波堵转三次堵转过程,起动最难;如从排气行程起动,起动电机仅历经一次起动堵转,起动最易;而从压缩行程起动,起动难度介于上述两者之间。试验数据显示,130机型自不同活塞起始位置开始起动,其功耗差约6.18倍,时间历程差约6倍。有效控制活塞起动位置处于排气冲程可有效提高发动机起动性能,大幅度节约起动所需电池能量,实现快速起动。     

LPG单一燃料电控发动机冷起动控制的研究

根据LPG发动机冷起动的特点，设计了LPG发动机冷起动控制策略，在4缸直列单一LPG气态进气道多点顺序喷射发动机上进行了9℃、15℃和20℃的冷起动试验研究。试验结果表明：通过优化初始燃油喷射脉宽、起动喷射脉宽衰减梯度、初始节气门开度、节气门开度衰减梯度等控制参数，可以实现LPG发动机燃烧稳定、起动可靠，并尽可能缩短浓混合气供给时间；为保证可靠起动，LPG发动机和汽油发动机在起动阶段都需要浓混合气，但相对于汽油机，温度对LPG发动机能够成功起动的初始喷气脉宽的影响不是很明显，使用LPG燃料可以缩短起动阶段提供浓混合气的时间，起动过程中为产生相同的转矩，LPG发动机需要较大节气门开度。     

柴油机起动倒拖缸内喷雾仿真分析

采用三维CFD数值模拟的方法,对试验发动机冷机起动倒拖时的缸内燃油喷射雾化过程进行了仿真计算分析。研究结果表明:在燃油喷雾过程中,由于燃油蒸发吸热,导致缸内温度明显下降,与不喷油时相比下降了32K;缸内喷雾过程出现大量的燃油附壁,附壁量占总喷油量的70%左右;喷雾过程结束时形成的混合气浓度场和温度场呈极不均匀的分层分布,浓度较高的区域温度较低,且分布于靠近活塞壁面的薄层,不利于焰前反应的进行。这些因素均对冷起动过程缸内混合气的着火燃烧产生关键性的影响。此外,研究结果还表明,喷油油束速度是冷起动条件下影响缸内油滴蒸发过程的重要因素。     

集成式起动/发电机系统在增压发动机上的应用

针对目前废气涡轮增压发动机在低速工况时,输出扭矩较低,发动机不能同时兼顾高低速性能的情况,提出采用集成式起动／发电机（ISAD）系统,直接安装在发动机曲轴输出端,来弥补发动机低速输出扭矩不足的缺陷,并同时采用双CAN总线通信系统与整车匹配。     

进气温度对直喷式柴油机冷起动初始期燃烧和排放的影响

为了研究进气温度对柴油机起动过程燃烧不稳定性和排放的影响规律,利用柴油机起动过程燃烧、排放测控系统,在一台直喷式单缸柴油机上进行了试验。试验结果表明：进气温度对柴油机冷机起动过程初始期燃烧有较大影响,随进气温度的升高,冷机起动着火滞后期明显减小,扩散燃烧增加。提高进气温度能够明显改善着火条件,降低起动过程供油量,减少失火循环,从而明显改善起动过程中的HC排放。     

功率分流式混合动力车辆发动机起动过程优化的仿真研究

利用GT-SUITE软件建立了基于详细机理的发动机模型，用MATLAB/Simulink建立了三相永磁同步电机数学模型及其弱磁控制系统。通过解决跨平台转矩传递及步长协调等问题，建立二者耦合的混合动力车辆瞬态仿真平台。研究了发动机初始喷油转速对起动过程整车能耗、起动时间和平顺性的影响，分析了整车需求功率与经济性初始喷油转速的关系。研究结果表明：发动机倒拖至800 r/min以上开始喷油可以缩短起动时间；冲击度与发动机转矩建立时间呈负相关关系；发动机倒拖起动时最低综合能耗所对应的初始喷油转速与起动时被分配到的需求功率成正比，与固定800 r/min开始喷油的策略相比能耗可降低20%~31%。     

直喷式柴油机起动过程燃烧分析

为了快速、定性分析柴油机起动过程中的燃烧状态,在直喷式柴油机上进行冷机与热机起动过程实验,提出用瞬时转速和示功图对柴油机起动进行燃烧分析的方法．实验结果表明,冷机起动过程中有失火现象,用瞬时转速可以判断着火首循环和失火循环．根据示功图形状及燃烧状态,定义了4种燃烧状态以及相对应的4种典型示功图形式,将起动过程划分为4个阶段．热机起动初始期和过渡期很短,而冷机起动有明显的4个阶段．不完全燃烧或失火是柴油机起动过程、燃烧过程控制优化的重点,多出现在起动初始期和过渡期．     

冷起动和怠速时火花点火发动机缸内未燃碳氢生成过程的研究

为了更好地弄清起动和怠速时发动机缸内未燃碳氢生成过程以及顶岸间隙和油膜对缸内未燃碳氢的影响，测量了起动和怠速过程活塞顶岸壁面和缸套壁面温度。根据测量结果，预测了起动过程顶岸间隙和壁面油膜处未燃碳氢生成量，发现顶岸和缸套壁温在发动机起动后（１５０～２００）ｓ时达到其稳定状态。起动后顶岸间隙和油膜处生成的碳氢量分别降低至其初始值的２／５和３／４。研究认为：热容量小的活塞能迅速减小顶岸容积和提高其内混合气温度，从而可减少起动期间缸内生成的总未燃碳氢量。     

活塞温度对汽油机颗粒物排放的影响

为降低直喷汽油发动机的颗粒物排放,分析颗粒物产生原因,改进活塞冷却喷嘴结构,设计活塞冷却喷嘴控制策略,研究冷起动阶段活塞温度对发动机颗粒物排放的影响。结果表明：根据机油温度控制活塞冷却喷嘴的开启,在冷起动阶段减少活塞与机油的换热,使活塞温度快速提升,缩短暖机时间,使混合气在活塞温度较高时燃烧,大幅度降低颗粒物排放。     

点燃式内燃机冷机起动时油耗的降低

为满足有关的排放法规并进一步降低车辆油耗的要求,必须重视点燃式内燃机冷机起动时的燃油利用情况。作者综述了在冷机起动时降低发动机油耗的几种措施,主要是通过辅助加热来提高进气管油滴的蒸发速率。热能来自多种热源,如发动机冷却液、排气和电,每种热源的响应时间各不相同。     

GDI发动机怠速停止技术无起动机起动的试验研究

不使用起动机的条件下,在一台4G15缸内直喷汽油机上研究了直接向处于膨胀冲程气缸喷油点火正转直接起动模式和向处于压缩冲程气缸喷油反转后再向膨胀冲程气缸喷油正转的起动模式.结果表明:首次喷油气缸过量空气系数在0.84左右时可以获得最高燃烧压力;正转起动模式处于膨胀冲程气缸活塞初始位置在上止点后105°CA时较为理想,能保证膨胀冲程气缸活塞转过其下止点,从而使起动成功;对于先反转后正转起动模式,处于压缩冲程气缸活塞位置控制在上止点前80°CA时,保证了该活塞反转且不能转过其下止点,其次使处于膨胀冲程的气缸有较多的气体并尽量的被压缩,有利于顺利起动.     

火花点燃式甲醇汽油发动机冷起动过程燃烧特性研究

随着欧Ⅲ及以上排放法规的实施,对发动机冷起动过程排放的控制显得越来越重要。在一台3缸进气道喷射汽油机上开展了甲醇-汽油对冷机起动及其后怠速暖机过程燃烧和排放特性影响的研究。缸内压力数据分析表明在汽油中加入甲醇,可以明显改善冷起动过程缸内燃烧。随着添加比例的增加,发动机起动后的50个循环火焰发展角和快速燃烧角都明显缩短,平均指示压力升高。研究中设计了一种新颖的准瞬态排放采样系统,测量了冷起动和暖机过程的HC和CO排放。环境温度5℃下测量结果表明,HC和CO排放随着甲醇添加比例增加明显降低,发动机燃用M30时,HC降低了40％,CO降低了70％,排气温度在起动200s时也比原汽油机升高了140℃。     

F-T/PODE掺混燃料对混合动力柴油机起动特性的影响

基于单轴并联式混合动力试验平台,以0号柴油、煤基费托合成柴油（F-T柴油）和聚甲氧基二甲醚（PODE）为基础燃油,研究0号柴油、F-T柴油及F90P10（PODE体积分数为10%）和F80P20（PODE体积分数为20%）4种燃油在不同的起动瞬态变化条件下的燃烧和排放特性,分析F-T柴油/PODE掺混燃料对混合动力柴油机起动特性的影响．结果表明：与0号柴油相比,燃用F-T柴油时起动燃烧首循环的缸内压力、放热率和压力升高率峰值都有所降低,燃烧持续期增大;冷起动工况下,CO、NO_x排放峰值在24 V原机起动时分别降低42.3%和32.4%,800 r/min拖动起动时分别降低50.9%和55.0%,而碳烟峰值略有升高;热起动工况下,CO、NO_x和碳烟排放峰值在24 V原机起动时分别降低66.4%、64.5%和34.4%,800 r/min拖动起动时分别降低57.0%、48.6%和24.8%．与F-T柴油相比,随着PODE体积分数的增大,起动中CO和NO_x排放峰值略微增大,但碳烟排放大幅降低,弥补F-T柴油在冷起动时碳烟排放升...     

低压空气辅助喷射甲醇发动机冷起动试验研究北大核心CSCD

针对甲醇发动机难以形成浓度合适的混合气而造成冷起动困难的问题,以一台应用自主开发的进气道低压空气辅助喷射系统(air assisted port injection,AAPI)的单缸甲醇发动机为研究对象开展试验研究,探究不采用辅助措施通过AAPI喷射实现甲醇高雾化对甲醇发动机冷起动的影响及规律。试验表明AAPI明显加快了甲醇发动机冷起动前可燃混合气的形成速率。AAPI甲醇发动机着火前过量空气系数λ的平均变化率值和峰值变化率分别是普通喷射方式的3.2倍和2.26倍。点火时刻对AAPI甲醇发动机冷起动影响较大,为使AAPI甲醇发动机的冷起动性能最优,需配合合适的点火时刻,试验条件下最佳点火时刻为活塞压缩上止点前20°。AAPI甲醇发动机的冷起动性能受环境温度影响较大,随着环境温度的降低,甲醇发动机冷起动时间增长;不采用辅助措施,AAPI甲醇发动机在5℃时能实现可靠冷起动。     

混合动力汽车发动机起动过程阻力矩研究

为研究功率分流式混合动力汽车发动机起动过程,建立了动态阻力矩模型,在此基础上开展了发动机缸内压力试验,基于泵气阻力矩和往复惯性力矩公式,结合试验参数和数据,通过Matlab/Simulink对泵气阻力矩和往复惯性力矩进行了仿真计算。在30℃水温条件下开展了摩擦阻力矩试验,获取了静摩擦与动摩擦阻力矩数据。为研究节气门开度、初始曲轴转角和发动机水温对起动过程阻力矩的影响,开展了各转速下不同节气门开度缸内压力试验、不同初始曲轴转角静摩擦阻力矩试验和不同发动机水温动摩擦阻力矩试验,通过不同初始曲轴转角发动机拖转试验对动态阻力矩模型进行了验证。结果表明:通过对混合动力发动机起动过程阻力矩进行理论建模与试验,可以准确模拟混合动力发动机起动过程中的动态阻力矩特性。