可调二级增压柴油机瞬态加载性能的试验

对柴油机用可调二级增压系统进行了瞬态加载试验研究,建立了可调二级增压系统的柴油机瞬态试验系统,通过全工况范围内的稳态试验进行了可调二级增压旁通阀调节规律分析研究.基于稳态的旁通阀调节规律确定了瞬态加载过程的试验方法,进行了3条转速线上的瞬态定转速加载性能试验.试验结果表明:较低转速高负荷时应关闭涡轮旁通阀来改善燃烧,相应瞬态过程中在低负荷时也应关闭旁通阀来避免增压压力上升缓慢和排放性能差等问题.针对较高转速提出了一种修正调节规律,从而有效地提高了增压系统对柴油机加载过程的响应特性,同时也改善了烟度排放.     

柴油机可控机械复合涡轮系统总能效率优化研究

针对重型柴油机余热和余压能回收利用,提出了一种可控机械复合涡轮系统。该系统采用废气旁通阀和无级变速器,根据发动机运行工况动态调节增压涡轮和动力涡轮的运行状态,以获得最大的总能效率。在基于GT-SUITE的发动机及整车仿真平台上,从设计域层面研究了动力涡轮通流面积与传动速比对柴油机总能效率的影响规律,提出了增压涡轮、动力涡轮与发动机的匹配策略;针对发动机在驾驶循环下的全工况运行特征,从控制域层面研究了无级变速器传动速比和动力涡轮旁通阀开度对动力涡轮运行效率及系统总能效率的调节规律;根据所提出的无级变速器和旁通阀的控制策略,对总能效率改进效果进行了评估。研究结果表明:增压涡轮与动力涡轮的匹配关系对总能效率的提升效果有显著影响。标定工况下总能效率提高了4.3%,FTP75市郊驾驶循环工况下节油率为1.28%。     

改善车用涡轮增压发动机转矩特性的措施研究

在分析涡轮增压发动机低速转矩矩不足和瞬态响应特性较差原因的基础上,提出运用小型涡轮技术、双级增压系统、进气旁通增压系统、排气旁通增压系统、可变喷嘴环流通截面涡轮增压系统、节流阀式涡轮增压系统、双蜗壳通道涡轮增压系统、电子辅助涡轮增压（EAT）系统与涡轮、机械双增压（TSI）系统是改善涡轮增压发动机转矩特性的有效措施。     

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.     

涡轮增压器瞬态响应性的影响因素

为快速评价增压器瞬态响应性,以汽油发动机的电磁阀气动式旁通控制的涡轮增压器为例,从发动机标定参数、外围相关零部件及装配、增压器运动机构迟滞三方面分析影响涡轮增压器瞬态响应的主要因素,提出转矩斜率台架快速评价方法。结果表明：采用比例积分微分(proportional integral differential, PID)预控策略,电磁阀占空比偏置为2.5%～5.0%对增压预控的结果影响较大;增压系统积分时间常数偏差系数大于0,增压压力有欠调趋势;增压系统积分时间常数小于0,增压压力有超调趋势;废气旁通阀关闭裕度比较适宜的区域为-0.05～0.20 mm;转矩斜率方法操作性强,可在发动机台架上快速评价增压器瞬态响应性能。     

机械增压器旁通阀控制方式与油耗及试验研究

本实验研究为基于最低燃油消耗率的旁通阀开度标定实验。其主要目的是将旁通阀由真空度自动控制改为电动调节,得出不同负荷下燃油消耗率随旁通阀开度的变化关系,从而找出同一负荷下最低油耗点及相应旁通阀开度,为旁通阀电子控制提供控制策略。试验表明优化后的旁通阀开度可以使发动机燃油消耗率较大幅度降低,在低速时,最大节油率4.02%;在高速时,最大节油率6.62%。而在中间转速时的最低燃油消耗率由原机的260.1g/kWh下降为257.3g/kWh,节油率为1.42%。而且优化旁通阀开度使得发动机在更大的转速范围内处于低油耗区域。而且旁通阀开度优化后,发动机在更大的负荷范围内处于低油耗区。这可以为制定电子控制旁通阀开启策略提供标定参考依据。     

两级涡轮增压对轻型柴油机性能影响的试验研究

在某轻型柴油机上设计了两级涡轮增压系统,进行了匹配两级涡轮增压的试验研究。研究结果表明,在较低转速高负荷工况,废气全部流经高压级增压器可以改善经济性,在较低转速低负荷工况,将进气旁通阀和废气旁通阀全开能够减小排气背压和进气节流损失,降低比油耗;在较高转速,进气旁通阀和废气旁通阀全开的经济性更好。经济性优化情况下,两级增压相对原机单级增压可以明显降低低速段和高速段的比油耗,外特性低速段的比油耗最大降幅达到21 g/（kW.h）,标定转速也降低了10.5g/（kW.h）,发动机的万有特性经济运行区明显变宽。     

两级可调增压系统变海拔适应性研究

在D6114柴油机原机模型校核的基础上,建立两级可调增压系统仿真计算模型。通过对压气机图谱的高原修正和高压级涡轮旁通阀门的控制,进行两级可调增压系统的变海拔适应性计算研究。研究结果表明:柴油机通过采用两级可调增压系统可以实现海拔3000m和4500m的功率恢复目标;高压级涡轮旁通阀门需要采用不同的开度来适应不同海拔高度和不同转速工况,阀门开度的调节幅度会随着海拔的升高和转速的减小而越小;采用两级可调增压系统及相应的阀门控制策略可以固定最大扭矩和最低燃油消耗率所对应的转速。     

二级可调增压柴油机高海拔瞬态特性仿真

为改善车用柴油机高海拔下瞬态工况涡轮迟滞、进气流量响应慢及油耗和碳烟排放增加等问题,利用GTPower建立高海拔单可变截面增压(VGT)二级可调增压柴油机仿真模型,研究了0、3.5和5.5 km海拔下等速加载和恒载加速两种瞬态工况VGT叶片的调节特性,比较VGT叶片3种控制策略对柴油机瞬态特性的影响.结果表明:等速加载工况下,VGT最优控制策略为加载初期保持VGT叶片开度不变至加载中段,之后开度线性增加至加载后稳态工况对应开度;恒载加速工况下,加速初期开始增大VGT叶片开度,至加载中段开度增加至最大转速对应开度,之后VGT开度保持不变持续至加速结束的调节策略加速性能最好.二级可调增压柴油机高海拔加载、加速性能明显优于原机,5.5 km海拔加载过程转矩平均提高了6.2%,加速过程达到最终稳定转速时间缩短了44.8%,体现了二级可调增压系统改善柴油机瞬态特性的优越性.     

基于模型的增压直喷汽油发动机涡轮前压力预测

为了更准确的计算增压直喷汽油发动机控制系统中的充气效率及空气流量模型,本文利用德尔福系统增压汽油发动机涡轮前压力预测算法,结合压气机及涡轮的流量特性,对增压直喷发动机的涡轮前压力进行重新估算,并在发动机台架上进行稳态和瞬态试验验证,结果表明,排气预估模型预测结果与试验结果具有很好的一致性。     

柴油机增压与车室采暖加热复合系统仿真研究

本文给出了一种柴油机复合增压和供热的复合系统,通过控制阀门的开闭,在柴油机不同的运转工况时实现不同的增压方式;通过串联的喷油燃烧装置和旁通调节装置,调节排气温度。仿真研究结果表明,复合增压与采暖系统即可提高柴油机低转速大负荷时候的增压压力,又避免了柴油机高速工况时增压压力过高,使柴油机在全部转速范围内具有较好的燃油经济性和较好的换气性能;供热装置能够在柴油机运转范围内提供稳定的热源,并且降低了采暖所需的燃油消耗。     

高压共轨柴油机轨压双闭环控制策略研究

为了改善共轨压力控制的精度和稳定,通过Matlab/Simulink完成高压共轨压力控制策略的建模和优化。针对执行器扰动带来的精度下降问题,设计了基于轨压和燃油计量阀驱动电流信号的两级闭环控制算法;针对闭环系统的时滞性,融合了前馈控制与反馈控制,提高了轨压控制精度与瞬态响应。最后在油泵台架与发动机台架上验证了该控制策略。试验结果表明,该策略的轨压稳态偏差在±0.5MPa以内,瞬态偏差在±(2~5)MPa以内,满足车用柴油机的轨压控制需求。     

高压共轨系统结构参数对发动机性能影响的模拟

高压共轨系统的结构参数直接影响高压共轨系统的性能,进而影响到整个发动机的性能.为了使高压共轨喷油系统与发动机能够较好地匹配,利用GT-SUITE发动机性能分析软件建立了高压共轨系统和发动机整机的耦合模型,分析了高压共轨系统的喷油器控制室容积、针阀质量、控制量孔直径、喷嘴喷孔数和直径对发动机性能(动力性、经济性、排放性)的影响.结果表明:当控制室容积在不超过最小极限值的情况下,应减小控制室容积;在保证针阀运行平稳的情况下,应减小其质量;在保证进油量孔充分大、不产生二次喷射的情况下,合理选取进油量孔和出油量孔的直径,保证针阀的开启和关闭;根据高压共轨压力和最大喷油量的要求,并结合燃烧室形状选择喷孔数和直径.只有在满足这些条件的情况下,才可以获得比较好的发动机综合性能.     

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...     

车用高速增压柴油机部分负荷工况性能改进的研究

对车用高速增压柴油机的增压系统进行了分析。尽可能地减小低速高负荷时废气能量不足与高速时废气能量过剩的矛盾 ,以及在保证提供充分的废气能量的前提条件下尽可能地降低换气负功 ,是对车用高速柴油机增压系统的基本要求。通过实机试验以及数值模拟计算 ,着重探讨了在现有的车用高速增压柴油机增压系统的基础之上改进柴油机中低负荷工况经济性的可能性 ,提出了废气旁通阀的调节原则以及一种新的调节方案。     

非道路涡轮增压柴油机高原适应性研究

为改善非道路柴油机高海拔条件下功率下降、经济性及排放性能恶化、高速增压器超速等问题,利用柴油机高原环境模拟台架试验结合一维仿真研究了0～4 000m海拔环境下增压器运行特性、柴油机综合性能参数等随海拔高度的变化规律及影响机理。针对柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数计算和选配,提出一种带有废气旁通阀的两级涡轮增压匹配方案。研究结果表明:变海拔条件下,非道路柴油机各性能参数呈现非线性变化,在转速800～2 800r/min全负荷工况下,柴油机动力性、经济性变化梯度呈现出先减小后增大的"浴盆形"趋势。在0～2 000m海拔环境下,柴油机转矩降幅达4.3%,有效燃油消耗率降幅达6%。随着海拔升高,中冷前温度与涡前温度逐渐升高,增压压力与涡前压力逐渐降低,CO、全碳氢和NO_x排放升高。匹配两级增压系统后,对比原机4 000m海拔运行工况,柴油机功率平均升高14.9%,有效燃油消耗率平均降低11.8%,实现了非道路柴油机的高海拔性能恢复目标。     

音圈电机喷油器结构参数对喷油性能的影响研究

为了研究音圈电机(voice coil motor,VCM)喷油器特性,利用AMESim软件建立音圈电机喷油系统的一维液力仿真模型,并验证了其准确性。通过对不同喷油器结构参数的仿真研究,分析了喷油器柱塞和针阀的结构参数对喷油压力、动态响应特性及流量特性的影响规律。结果表明喷油器结构参数的变化对针阀动态响应性、喷油压力、循环喷油量等喷油性能参数具有重要影响,柱塞的质量、弹簧刚度过大或者针阀质量过小,都会造成系统的不稳定。