控制理论在发动机瞬态工况试验台中的应用

本文介绍发动机瞬态工况试验台的组成、工作原理,着重叙述控制理论的应用,并给出试验结果。     

直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声的试验研究与分析

研究直喷式柴油机瞬态工况对燃烧噪声影响机理。开展内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,找出瞬态工况下燃烧噪声相对于同转速、同负荷的稳态工况燃烧噪声差异的规律,并从瞬念与稳态工况下燃烧过程的差异对试验结果进行分析。瞬态工况擘面温度、喷油爪力、针阀升程最大值和针阀外启持续时问均高于同负荷同转速的稳态工况,导致瞬态工况滞燃期、燃烧始点和喷油最与稳态工况相比产生差异。结果表明,瞬态工况下动力负荷和压力高频振荡相对于同负荷同转速的稳态工况发生改变是引起燃烧噪声产生差异的根本原因。     

发动机工况记录仪的研制与应用

介绍了一种发动机工况记录仪,可以记录发动机试验中各个工况点的转速、负荷、空燃比和点火提前角等参数,并具备实时监控及试验数据处理等功能。     

直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声机理

通过测量瞬态工况与稳态工况燃烧噪声的各种影响参数,研究气体动力载荷及燃烧压力高频振荡对燃烧噪声的影响机理．瞬态工况的壁面温度、喷油压力、针阀升程最大值和针阀开启持续时间均高于同负荷、同转速的稳态工况,导致瞬态工况滞燃期、燃烧始点和喷油量与稳态工况相比产生差异,引起燃烧压力、庄力升高率及高频压力振荡频率和幅值发生变化．结果表明,瞬态工况与同负荷、同转速的稳态工况相比,着火延迟期缩短,但每循环喷油量增大,燃烧噪声增大．     

瞬态工况对内燃机燃烧噪声的影响研究

研究了内燃机瞬态工况对燃烧噪声影响机理,开展了内燃机瞬态工况测试技术和测试方法研究,通过对瞬态与稳态过程的缸内压力、缸内压力最大值、压力升高率、压力升高率最大值、压力高频振荡以及气缸压力级等参数在不同频率范围的差异的研究分析,从气体动力载荷和高频压力振荡两方面分析研究瞬态噪声与稳态噪声产生差异的机理.瞬态与稳态工况压力升高率变化趋势与两种工况下燃烧噪声变化趋势基本相似,但在一些工况上存在差异,这是由于受到了缸内压力高频振荡对燃烧噪声影响的结果.结果表明：瞬态与稳态工况燃烧噪声的差异是由压力动力载荷与压力高频振荡共同影响的结果.     

预喷射对柴油机瞬态工况燃烧噪声控制策略的试验研究

通过瞬态与稳态工况燃烧噪声测试试验,开展预喷射对柴油机瞬态工况燃烧噪声控制的研究。从缸内压力升高率最大值来分析预喷射对瞬态与稳态工况燃烧噪声不同的影响机理。通过分析预喷射对瞬态工况与稳态工况燃烧噪声的控制差异,得出预喷射同样能够降低瞬态工况燃烧噪声,但控制效果低于稳态工况。在此基础上,得出预喷射控制瞬态工况燃烧噪声的策略:相对于稳态工况,瞬态工况下应取较大的预喷量和与主预喷间隔,并得到试验的验证。     

增压直喷柴油机瞬态工况燃烧参数的变化规律

为了研究车用增压柴油机瞬态工况下燃烧参数的变化规律,利用燃烧分析仪在试验台上研究了恒转速变转矩瞬态工况下,油门开度变化率对燃烧参数的影响规律。试验研究了该柴油机在1 000 r/min转速下,油门开度分别在5 s、10 s和15 s内由10%匀速增加到90%时柴油机的响应特性和燃烧参数的变化规律。试验结果表明:发动机存在转矩的增加相对于供油滞后的现象,且随着转矩变化率的增加,这种滞后更加明显;在同一转速增转矩工况中,随着负荷的增加,着火滞燃期缩短,最大放热率降低且前移,放热率重心前移;在油门开度相同的情况下,随着转矩变化率的增加,最高燃烧压力下降、最高燃烧压力点前移、着火滞燃期延长、燃烧持续期缩短、最大放热率降低且后移、放热率重心前移、最高燃烧温度下降。     

瞬态工况下 EGR 率测量方法的研究

稳态工况EGR率的测量通常采用测量CO2浓度的方法,在瞬态工况下CO2分析仪存在响应滞后的问题,提出利用热力学能量守恒原理,通过测量EGR混合前后的气体温度,计算出基于质量比率的EGR率,并对测量精度进行了分析,与目前国内外通用的测量CO2的浓度来计算EGR的方法进行了比较。温度法测量的EGR率基本上可以满足瞬态下EGR率的测量要求。     

发动机连杆的瞬态响应计算

本分析了发动机连杆在工作过程中的受力状况，应用ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ软件计算了发动机连杆在一个运动周期内受随时间变化的气缸爆发压力，往复惯性力和固定不变的螺栓预紧力时的响应应力，给出了连杆上５个代表性应力区的应力－时间变化曲线和连杆在工作过程中可能受破坏的危险区域，并根据疲劳寿命与应力载荷之间的关系，对危险区域计算出连杆在９５％存活率下的使用寿命大于１０＾１０次，该连杆满足使用寿命要求，通过对连     

大功率天然气发动机突加载工况瞬态性能研究与改进设计

针对12V190型天然气发动机定转速突加载响应性能较差,不能满足油田工作要求的问题,利用GT-Power软件建立了一维仿真模型,研究了增压器转动惯量、进排气管容积、增压系统型式、发动机负载转动惯量对该天然气发动机突加载响应性能的影响。根据研究结果对该发动机增压系统进行了改进设计,同时提高了发动机负载转动惯量,使其瞬态响应性能有所提高,满足油田钻井作业的要求。     

柴油机恒转矩增转速瞬态工况的烟度及燃烧特性分析

采用自行设计的瞬态工况控制及测量系统对增压中冷柴油机进行了恒转矩增转速瞬态工况下发动机的空燃比、消光烟度及示功图参数的测试，并与稳态数据进行了对比。试验结果表明：在瞬态工况下，发动机的外部参数及燃烧过程参数与稳态过程存在很大的差异，其差异程度随工况瞬变性加剧而增加。随转速增加率的上升空燃比减小，燃烧持续期延长，扩散燃烧比增加，导致排气烟度上升。     

用通用微机改造现有发动机台架

介绍如何用通用的微型计算机来改造原有的发动机试脸台架,如何用微型计算机来进行发动机试验数据的自动采集和处理,并打印出结果,绘制出相应的发动机试验特性曲线,从而实现发动机试验台架的半自动化。以Cromemco微型计算机系统的应用为实例,说明了试验台架改造的良好效果。显然,应用IBM/PC及其兼容机将有更大的优越性。     

EGR对直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声影响的试验研究

设计了合适的废气再循环(EGR)系统和试验方案,通过测量引入EGR前后影响燃烧噪声的参数,开展EGR对直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声影响的研究.研究结果表明:引入合适的EGR量,可以降低柴油机瞬态工况燃烧噪声,使大部分负荷工况的柴油机瞬态工况辐射噪声降低1dB以上,且对动力性能影响不大.针对试验结果的分析表明:合适的EGR率使得瞬态工况过程的压力升高率降低,压力高频振荡幅值减小,从而引起相应的燃烧噪声的降低.     

CA6DE1-21K柴油机瞬态工况NOx的排放特性

试验研究了CA6DE1-21K柴油机在恒转速变转矩和恒转矩变转速瞬态工况下NOx的排放规律．研究结果表明，在恒转速变转矩瞬态工况中，NOx瞬态排放值低于其在稳态工况下的排放值，且与转矩变化率的变化关系不大．在恒转矩变转速瞬态工况中，中低负荷时NOx排放值随着转速变化率的升高而上升，而在中高负荷时，工况的变化率对NOx排放影响不大。     

柴油机瞬态工况烟度排放特性及分析

为了研究车用柴油机瞬态工况中,燃烧边界条件对燃烧过程的影响,在试验台上针对增压中冷柴油机在恒转速增转矩瞬态工况下的烟度排放特性进行了试验,并用商业计算软件STAR-CD对此瞬态工况下柴油机的燃烧过程进行了数值模拟分析。针对增压柴油机低转速大负荷排烟较差的特点,试验中发动机转速定为1000r／min,以3种不同的转矩变化率来考察柴油机瞬态工况下的排烟特性。结果表明,柴油机瞬态工况下和稳态工况下的燃烧边界条件有很大的差别,这种差别导致了柴油机瞬态工况下的烟度排放值要明显高于其相应的稳态工况。计算结果表明,随着转矩变化率的升高,最大初始放热率升高及燃烧持续期延长,这些差异同样导致排气烟度值增加。     

CA6DE1-21K柴油机瞬态工况下的烟度排放特性

利用瞬态控制及测量系统，对增压中冷柴油机在瞬态工况下的烟度排放特性进行了试验研究．结果表明，恒转速变转矩瞬态工况中，在中低转速时，排气的烟度随着转矩变化率的增加而上升，这主要是由于涡轮增压器在低速时增压效果差及瞬时空燃比滞后所致．恒转矩变转速瞬态工况中，在中高负荷时，排气的烟度随着转速变化率的增加而上升，这主要是由于随着转速变化率的增加，空燃比相对于燃油喷射滞后严重所致．     

直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声二级影响机理研究

研究直喷式柴油机瞬态工况燃烧噪声二级影响机理。设计瞬态与稳态工况燃烧噪声试验,测量燃烧噪声二级影响因素,分析瞬态工况下壁面温度、油管压力和针阀升程等间接因素影响动力负荷与压力高频振荡,从而影响燃烧噪声的二级影响机理,并对不同供油提前角瞬态工况燃烧噪声二级影响机理进行了研究。结果表明,瞬态工况壁面温度、油管压力、针阀升程及针阀开启时间均高于同负荷同转速的稳态工况,影响到瞬态工况滞燃期以及滞燃期的喷油量,进而影响动力负荷和压力高频振荡,使得瞬态与稳态工况燃烧噪声产生差异。     

内燃机瞬态特性对整车循环工况动力性和经济性的影响

针对用发动机稳态万有特性计算整车循环工况性能所存在的不足,选用一款汽油机摩托车进行研究和验证。通过运用整车循环工况的试验数据,在发动机动态台架上模拟循环工况测定了发动机的瞬态特性。根据对发动机瞬态特性分析对原机进行了相应改进,使发动机瞬态时混合气形成和燃烧过程得到了改善,加快了发动机瞬态响应频率。最终试验测试结果显示,在发动机稳态特性变化很小的情况下,瞬态特性改进后不仅使整车变工况时动力性略有提升,而且明显降低了整车循环工况百公里油耗。     

发动机活塞组瞬态摩擦力特性的实验研究

活塞组摩擦损失占整台发动机机械损失的很大一部分。因此,减小活塞组的摩擦力能有效地改善燃油经济性。本文着重用瞬时IMEP 法对活塞组瞬态摩擦力特性进行实验研究。此外还探讨了发动机负荷和转速,机油粘度,机油添加剂,活塞环道数和径向弹力等因素对摩擦损失的影响。