汽油机进气道油膜模型参数辨识算法的研究

为寻求较为理想的油膜模型参数辨识算法,从随机误差相关性出发,分别推导最小二乘辨识和基于夏氏偏差修正法辨识的计算过程;并以燃油阶跃补偿标定试验为参考,比较了最小二乘辨识和基于夏氏偏差修正法辨识效果.结果表明考虑相关随机误差的夏氏辨识在辨识效果上明显优于最小二乘辨识,且比起受工况及温度影响较大的燃油阶跃补偿标定试验在数据离散程度方面有一定的优势.基于辨识算法对油膜模型参数的辨识结果相对而言更贴近真实模型参数值,为油膜模型参数辨识提供了理论依据.     

电控汽油机进气道附壁油膜模拟研究

电控汽油机进气道多点喷射的附壁油膜现象是导致燃油动态传输迟滞的根本原因,为此笔者从喷雾碰壁出发,研究附壁油膜形成过程以及附壁油膜形状和质量分布的影响因素。通过Fluent软件对喷雾碰壁多影响因素的模拟及自定义函数（UDF）对空间颗粒统计分析,从本质上得出影响附壁油膜形成、燃油动态传输迟滞以及混合气形成品质的主要因素,为进气道多点喷射的燃油精确控制提供了较为有力的理论依据。     

壁面温度对喷射油膜附壁厚度的影响

研究了喷射油膜厚度随壁面温度的变化规律.设计了PID闭环加热平板,以及二维可调节移动平台,使用激光诱导荧光法(LIF)定量测量了在垂直情况下,喷射燃油到平板上形成的附壁油膜厚度随温度变化的规律,并通过高速CCD摄像机拍摄照片进行比较.研究结果表明:随着壁面温度从26℃增加到120℃,附壁油膜的厚度减小,油膜最厚处的厚度从80μm下降到35μm,同时油膜覆盖面积从5.66cm2减小到1.55cm2;试验还测量了油膜厚度与油膜形成时间之间的关系,得出在喷油结束40ms时,油膜厚度达到最大值.     

基于混沌RBF神经网络的汽油机瞬态工况油膜参数辨识研究

提出了基于混沌径向基(RBF)神经网络的汽油机瞬态工况油膜参数辨识方法。利用混沌优化算法确定隐含层高斯函数径向基中心和输出层连接权值,使其达到全局最优,有效地提高RBF神经网络的收敛速度;同时,利用混沌算法训练RBF神经网络,使目标函数取全局最小值或逼近全局最小值,有效地提高辨识模型的辨识精度,并与BP神经网络模型及最小二乘法辨识进行了分析和比较。仿真结果表明:混沌RBF神经网络模型收敛速度快,具有更强的非线性辨识能力,能够有效地提高油膜动态参数的辨识精度,进而得出不同工况下的油膜参数动态特征。     

汽油机冷起动附壁油膜研究

利用高速摄影和激光荧光法研究了汽油油束碰撞平板后壁面上油膜的发展过程.分析了喷射高度、喷射角度及喷油脉宽对油膜面积及油膜最大厚度的影响,定量地得到了不同参数下的最大油膜厚度和油膜面积.试验结果表明,喷射高度增大时,最大油膜厚度和油膜面积都减小,附壁燃油量减少;喷射角度减小时,最大油膜厚度减小,而油膜面积却增大,有利于燃油挥发;喷油脉宽增大时,最大油膜厚度和油膜面积都增大,附壁燃油量也增加.利用无量纲时间,对油膜面积的变化速度研究发现,无量纲时间在1.5之后,油膜面积基本不再变化.     

电喷摩托车发动机气缸内壁面温度模型研究

结合传热学理论,建立了发动机气缸内壁面温度模型,对不同工况及风速条件下发动机气缸内壁面温度变化进行了试验研究。根据试验结果对温度模型参数进行无量纲化处理,并结合试验数据对处理后的模型参数运用最小二乘法进行回归,得到了不同工况下的无量纲参数值。研究结果表明:风速对于气缸温度具有一定的影响,但并不显著。在不同的工况下,除起动工况模型计算误差在6%~8%外,其余工况模型计算误差均控制在3%~5%,模型具有较强的适用性。     

小型汽油机进气道燃油雾化和蒸发特性研究

由喷射燃油撞壁产生的进气道内油膜是导致过渡工况空燃比控制偏差的主要原因。本文对小型汽油机进气道内燃油雾化和蒸发模型进行了分析,总结出了影响油滴油膜形成和蒸发的主要因素。     

基于组合油膜模型的PFI汽油机瞬态油膜补偿策略研究

为了消除进气道喷射汽油机油膜动态效应对瞬态空燃比控制精度的影响,满足更严格的排放法规要求,提出一种新颖实用的长/短时油膜组合模型及瞬态油膜补偿策略,对加、减速时油膜变化进行快速准确补偿。通过油膜分配系数对长/短时油膜初始补偿量进行分配,根据衰减系数计算长/短时油膜实时补偿量并控制油膜补偿的作用时间。台架试验结果表明:该策略可以有效抑制瞬态空燃比偏移,最大动态偏差小于5%,稳定时间小于1s。     

缸套壁面润滑油膜对汽油机未燃碳氢排放影响的研究

本文通过碳氢在缸套壁面润滑油膜中的扩散模型，研究了油膜对未燃碳氢排放的影响，并开展了相应的试验研究。计算结果表明随着润滑油膜厚度的增加，它对燃油碳氢的吸收或释放量也增加，直至某一临界厚度时达到最大，之后，将保持这一最大值。实际发动机缸套壁面有足够厚的油膜，使其对碳氢的吸收或释放量达到并保持这种最大值。试验结果进一步说明了这一点，且由油膜所致的未燃碳氢排放约占总排放的２８％。     

汽油机掺醇燃烧进气油膜湿壁温度预测

对进气口喷射汽油机进气门处传热过程进行了分析,建立了进气油膜吸附壁面温度模型.通过冷机状态起动试验和温升过程数据分析,对已有模型结构进行了细化和改进,并基于试验数据及MATLAB参数辨识工具箱对模型参数进行了辨识.根据模型结构及试验数据,分析了油膜吸附壁面温度的关键影响因素和影响规律,以及不同掺混比例乙醇汽油下的差异.油膜吸附壁面温度变化规律类似一阶惯性系统特性,其温升时间常数可视为进气流量的单值函数,但稳态项与多个发动机工况参数有关,而不同乙醇汽油下油膜吸附壁面温度则差异不大.改进与辨识后油膜吸附壁面温度模型在纯汽油及掺醇汽油下均具有较高的预测精度,可直接用于油膜动态补偿器设计.     

不同气道倾角的直喷式汽油机进气道气流特性的试验研究

基于传统PFI汽油机进气道设计了2种倾角的GDI汽油机进气道,分别进行了2种不同倾角的GDI汽油机进气道的双气门开启、单气门开启2种方式下的气道稳流试验,研究了不同气道倾角的进气道气流特性,以及产生涡流和滚流的能力。试验结果表明:在不同的气门升程下,气道倾角α=39°的进气道比气道倾角α=34°的进气道流量系数大;就滚流比和涡流比而言,当气门升程较大时,单气门开启时比双气门开启时有所增大;当气门升程大于3mm时,α=39°的进气道比α=34°进气道的滚流比和涡流比均有所增大。此外,与普通PFI汽油机进气道相比,2种倾角的GDI汽油机进气道流通性能更佳。     

小排量汽油机电控燃油喷射系统的研制

本文在总结汽车发动机电控汽油喷射原理的基础上，针对小排量汽油机的特点和要求，研究开发了适合小排量汽油机的电控汽油喷射系统，对该系统的构成细节和特点进行了详细的描述，并给出了在排量为125mL的2缸四冲程摩托车发动机上的试验结果。与使用化油器相比，使用电控汽油喷射技术可以较大幅度的改善发动机的尾气排放，在不使用排气后处理装置的情况下，使其达到欧洲Ⅱ排放标准，发动机的经济性、低速扭矩特性有明显的改善，动力性比原来略有改善。本文还对如何进一步完善摩托车电控燃油喷射系统提出一些建议。     

基于射流点火和气道喷水技术的缸内直喷汽油机稀薄燃烧特性研究

在一台4缸涡轮增压汽油机的基础上,增加预燃室和进气道喷水系统,在最佳油耗工况附近（转速2 500 r/min,平均有效压力为0.8~1.2 MPa）开展了试验,研究和分析了汽油机稀薄燃烧特性,以及射流点火和进气道喷水技术对稀薄燃烧性能的影响。结果表明,稀薄燃烧可以将有效热效率从当量燃烧的39.5%提高到42.4%左右,但是当过量空气系数超过1.4以后,燃烧稳定性和碳氢排放变差。采用射流点火技术可以将稳定燃烧的过量空气系数拓展到1.7以上,热效率增加至43.0%以上,燃烧持续期最大缩短37.6%,循环波动不超过1.3%。在此基础上增加进气道喷水,对于平均有效压力在1.1 MPa以上的负荷,抑制爆震效果明显,喷水脉宽达到4 ms时,爆震限制的燃烧重心可以提前到活塞上止点后8°左右,同时最大热效率超过44%,循环波动不超过3%;但是对于平均有效压力低于1.1 MPa的负荷,爆震现象不严重,喷水反而会降低燃烧速率和热效率,同时燃烧稳定性和未燃碳氢排放也随之恶化。     

汽油机爆震边缘检测的研究

汽油机爆震的难点是爆震边缘点检测,爆震边缘点是汽油机点火闭环控制的前提。研究了利用振动信号检测汽油机爆震边缘的方法。研究表明,利用离散小波变换能够有效地从振动信号中检测出爆震边缘特征,而且利用一只振动传感器即可以有效地检测出多缸汽油机各缸的爆震边缘。     

进气道对缸内直喷增压汽油机性能的影响

应用稳态CFD方法对高、低滚流比进气道进行了分析,高滚流比气道较低滚流比气道流量系数降低16%,滚流比提高22%.基于这两种气道对缸内直喷增压汽油机进气和压缩冲程油气混合的影响进行了瞬态CFD分析.结果表明,高滚流比气道在缸内能形成更规则的大尺度漩涡,且缸内瞬态滚流比更高,两种对称气道瞬态涡流比基本为零,进气道流量系数...     

汽油机PIV稳态进气试验及滚流比计算

针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量。研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比。研究结果表明:基于2D3CPIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内。通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小。     

直喷汽油机气门积碳的成因与对策研究

针对在用汽油直喷发动机出现的气门积碳现象,对比缸内直喷汽油机与进气道喷射汽油机气门积碳组分与成因的差异,分析了缸内直喷汽油机进气门积碳的主要形成机理、影响因素和生成途径,其中气门表面温度、机油的物理和化学性能起了关键作用。在上述分析基础上,探讨了在发动机设计与应用层面减少进气门积碳的措施。     

四气门汽油机进气道流动特性的稳流试验研究

通过自行研制的稳流气道试验台研究了一台单缸四气门汽油机进气道流动特性及其产生涡流和滚流的能力，分别试验了双气门全开、单气门开和单切向气道三种方案。研究结果发现，该汽油机缸内几乎不存在大尺度涡流，而只存在滚流，当关闭其中一个气门后，会得到较强的涡流，加导气片后，其涡流更强，但流通能力比双进气门全开差。对于滚流比，单进气门比双进气门略有提高，但差别不大。     

二冲程汽油机电子控制系统的研制

本文分析了二冲程汽油机实现电子控制的可行性及经济性,对其关键问题进行了探讨,并对在此基础上开发的一种针对二冲程汽油机的电子控制系统进行了简要的介绍。