基于道路载荷谱的柴油机激励分析和台架试验循环研究

基于车辆典型路面行驶产生的道路载荷谱,对发动机的典型运行工况和瞬态行为进行了分析和研究,构建了基于道路载荷的台架运行循环。研究表明:1 500r/min和1 600r/min是车辆行驶过程中柴油机的常用转速,其使用频率远高于其他转速;转速超过1 800r/min时柴油机多数工作于满负荷工况点;柴油机在1 400~1 800r/min运行时主要集中在中高负荷工况,负荷百分比统计值高于60%;整个载荷时间历程中,500~600r/min幅度的转速跃变比例高,且转速最大跃变不会超过1 000r/min。构建的台架运行循环与实际道路载荷强度相似、转速分布类似,能够表征车辆行驶过程中柴油机的激励状态。     

柴油机高原动力性能仿真及环境模拟系统影响分析

利用GT-Power设计柴油机系统模型,结合环境模拟系统结构特征构建了其相应的模型特征,与实际台架模拟系统试验对标验证了模型的有效性,进一步运用模型分析了高原环境条件涉及压力和温度因素时的柴油机固有性能特征,研究了进排气管路系统特征对柴油机性能的影响。结果表明,高原环境条件下的压力因素对柴油机性能的影响大于温度因素。随着模拟压力的下降,柴油机功率下降,二者在高转速工况呈非线性关系。随着环境温度下降,柴油机性能转好,温度对转速1 800 r/min以下工况影响更大。进气压力高于排气压力时,在最大扭矩转速工况,平均单位压力变化会导致功率增加约10 kW;排气压力高于进气压力时,中高转速工况柴油机性能仍能维持,中低转速则直接恶化。进气管路长度、管路直径、管路表面粗糙度的影响程度由大到小依次为直径、长度、表面粗糙度,进气模拟管路直径影响加剧的临界值为0.2 m;排气管路主要是管路直径对柴油机性能的影响,临界值同样为0.2 m。     

柴油机微粒捕集器瞬态再生特性仿真

建立了基于柴油机微粒捕集器主动再生的GT-Power仿真模型,针对2 200 r/min、100%和1 400 r/min、50%两种典型工况,对捕集器瞬态再生特性进行了研究。计算结果表明：柴油机由高转速、大负荷变为低转速、小负荷的瞬态工况下,微粒捕集器再生时,载体各端温度曲线呈双峰状,载体壁面峰值温度与稳态相比大大升高;且工况变化时间越短,这种现象越明显。     

按使用工况改善重型柴油机经济性的研究

对重型柴油机运行工况进行了分区,并分析了 CA6DL 系列柴油机常用工况.以 CA6DL2-35型柴油机为例,探讨了按使用工况改善重型柴油机经济性的方法.试验结果表明,在高于1600r/min的中高转速区域内,改进后CA6DL2-35型柴油机较对比柴油机油耗降低0～2g/(kW.h);在1200～1600r/min的中低转速区域内,较对比柴油机油耗降低0～4g/(kW.h);在800-1000r/min的区域内,较对比柴油机油耗高0-5g/(kW.h).     

烟度限制策略对柴油机瞬态性能的影响研究

针对柴油机瞬态工况出现冒烟的问题,设计了一种基于扭矩协调的烟度限制控制策略,实现了柴油机瞬态工况下烟度的控制,系统研究了不同过量空气系数(φa)限值对柴油机瞬态工况下动力性能和排放的影响.结果表明:φa限值可以限制柴油机瞬态过程中的循环喷油量,保证期望的过量空气系数,从而限制炭烟的排放.φa限值为1.51时,烟度较低,与φa限值1.01对比,1 200 r/min和3 200 r/min转速下烟度峰值降幅分别达到85％和88％;φa限值为1.51时,瞬态动力响应较慢,与φa限值1.01对比,1 200 r/min和3 200 r/min转速下瞬态响应分别延迟了 58％和57％.为了确保柴油机满足瞬态工况下的动力性需求,防止瞬态过程过量空气系数过小而导致过高的烟度,应该标定合适的φa限值.     

发动机凸轮轴扭振和滚振特性研究

采用集中质量法建立了某V12柴油机扭振动力学模型,计算得到了800～2500 r/min转速范围内的进排气左右凸轮轴负载扭矩激励,对凸轮轴进行了强迫振动仿真,获取凸轮轴各谐次扭转振幅和滚振谐次,并分析计算凸轮轴滚振振幅.结果表明:第4.5,5.0,5.5及6.5谐次主要贡献凸轮轴强迫扭振振幅,在2500r/min转速区域时凸轮轴扭振振幅峰值均达到最大值,3谐次的激励力矩是构成滚振的主要成分.分析并获取试验柴油机凸轮轴滚振最佳简谐系数,采用多次近似拟合低转速下的振幅结果以消除滚振误差的方法,建立了凸轮轴滚振计算模型,滚振计算的振幅与扭振动力学模型3谐次简谐振幅在800～1900 r/m in中低转速时幅值比较接近,差值小于0.02°,因滚振发生在较低转速,故滚振计算结果满足要求.该计算体系与研究结论为发动机凸轮轴系滚振的预测与控制提供了建议和参考.     

基于灰狼算法的柴油机高海拔油气参数优化

针对高原环境柴油机工作恶化的问题,利用灰狼算法对柴油机可调增压参数和喷油参数进行协同优化,得到了满足柴油机状态约束条件的最优参数组合。建立某V8可调两级增压柴油机GT-Power仿真模型,利用其生成不同输入参数下的样本数据训练神经网络,生成面向优化的MLP神经网络模型。通过灰狼算法获取不同转速下的最优高低压级涡轮旁通阀开度和循环喷油量组合,在海拔4 000 m(环境压力57.6 kPa)条件下,对于最大扭矩点2 000 r/min和最高转速点3 000 r/min,可以在油耗上升5.73%和5.90%时使功率分别达到平原环境的94.88%和77.42%。     

基于GT-Power软件的BL1.6L发动机排气噪声优化研究

建立了华晨公司自主开发的某型1.6 L发动机仿真模型并进行了标定,将该发动机模型与消声器数值模型进行耦合计算得到了该发动机排气系统的尾管噪声,并进行了该排气系统的优化改进.对优化后排气系统进行的实车测试及发动机台架试验结果表明,排气系统尾管噪声的A计权总声压级满足了目标要求:转速为1 200r/min时的2阶噪声和转速为1 400r/min时的4阶噪声均得到了很大程度的改善.     

495ZLQ柴油机参数匹配与性能计算分析

利用发动机模拟计算软件BOOST建立了495ZLQ柴油机的计算分析模型,探讨分析了不同增压器型式、排气管结构、压缩比及供油提前角等匹配参数对整机性能的影响,并确定了较合适的匹配参数。对选定的柴油机优化方案进行了标定转速3 200 r/min和最大扭矩转速2 200 r/min下的负荷特性模拟计算分析与试验验证。结果表明,模拟计算结果与试验值较为一致,柴油机性能符合预定的目标,为该柴油机改进设计与试验研究提供理论依据和研究方向。     

4R2U3单体泵柴油机的结构特点与工作原理

一、4R2U3单体泵柴油机概况 洛阳拖拉机厂生产的4R2U3型柴油机（该机是东方红63拖拉机发动机：怠速750r／min，额定功率／转速=63kW／2200r／min，最大扭矩／转速=328N·m／1600r／min）采用电控单体泵燃油喷射系统，代替原有的直列泵结构，本文对该柴油机所选用的电控系统的结构和工作原理进行分析。     

改变缸内涡流降低车用柴油机NOx和微粒排放

用喷气式可变涡流进气系统改变车用柴油机气缸内的涡流水平，研究了涡流对柴油机微粒（PI）和NOx排放的影响。结果表明，适度降低低速小负荷工况的涡流水平，在对PT排放影响不大的情况下，可以有效降低NOx的排放量；低速大负荷工况，适度提高气缸内的涡流水平，在不至于过在提高NOx排放的情况下，可以有效降低PT排放量，中速工况涡流水平的变化对PT排放量影响不大，而降低中速小负荷工况气缸内的涡流水平，可以有效降低NOx的排放量。降低高速工况气缸内的涡流水平，可以同时降低PT和NOx的排放量。     

高压共轨柴油机燃烧与排放模型的研究

利用高速闪光摄影技术,对高压喷射喷雾体空间发展规律进行了试验分析,提出了一个计算高压喷射喷雾体发展的数学公式;在正确描述高压燃油喷雾的基础上,建立了一个能预测高压共轨柴油机性能和排放的准维燃烧模型,此模型改进了燃油喷射模型及碳烟的生成与氧化模型,考虑到燃烧区的区间传热和缸内工质的对流辐射传热,对一台高压共轨柴油机进行了仿真计算。计算与试验结果对比分析表明,改进后的燃烧与排放模型能较好地反映缸内各区的燃烧与排放情况。     

自然吸气和增压柴油机排放特性研究

按照欧洲排放法规ISO 8178.4规定的八工况法、五工况法分别对增压柴油机(LR4100TZ和LR4100 TZE)和自然吸气式柴油机(YTR3105)进行了排放特性的试验研究,并对增压柴油机的各工况排放特性及经济性进行了分析。结果表明,增压柴油机在中间转速时排放工况分担率较高,自然吸气式柴油机排放工况分担率集中在中、低负荷,而高负荷排放较低,增压柴油机采用电控喷油可进一步降低NOx排放和燃油消耗率。     

VNT增压柴油机与整车速度瞬态响应的试验分析

对装有可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的柴油机客车在高原地区与平原地区上的起动、起步加速、换挡加速及减速等变工况下瞬态特性进行了试验研究。对VNT的瞬时转速、发动机转速、汽车速度等参数进行了对比分析。研究结果表明,起动时,VNT转速滞后于发动机的转速;起步加速工况,VNT转速随发动机转速变化的瞬态响应快;换挡加速工况,VNT的转速随发动机转速增加而增加;减速工况,发动机转速下降,VNT转速呈现下降趋势。VNT的有效调节,控制了涡轮不超速,可以改善涡轮增压柴油机的瞬态特性,有利于整车变工况行驶性能的提高。     

一种车用高速柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真分析

利用ADAMS／View建立了车用高速柴油机曲柄连杆机构的动力学仿真模型，通过计算机动态仿真实际柴油机的运行，获得了仿真模型的动力学特性数据，得到了与理论分析和实际发动机测试相吻合的结果，为该类型柴油机曲柄连杆机构的优化设计提供了依据。     

轻型车用柴油机直喷燃烧系统的研究

本文论述了轻型车用柴油机直燃燃烧系统及工作过程组织的特点，分析了小缸径高速柴油机直喷时遇到的问题，介绍了采用节流轴针式喷油器及双喷油器的小缸径高速柴油机直喷系统的有关研究结果。实验证明，通过工作过程的有效组织。采用这种燃烧系统的柴油机性能可达到与采用传统直喷燃烧系统的柴油机性能基本相当的水平。     

一种基于双喷嘴模型的涡轮等效流通面积计算方法

基于双喷嘴模型,利用反动度求静叶喷嘴出口压力,对等效涡轮流通面积计算方法进行了研究。将计算结果输入经校核的GT-Power仿真模型中反算得到不同转速下涡轮前后的气体状态参数,绝大部分仿真值与试验值误差小于4%;计算得出的涡轮特性曲线与实测曲线误差低于9%,高膨胀比时涡轮未出现阻塞,优于简单喷嘴模型。利用此方法计算的变海拔涡轮等效流通面积可实现3 000 m范围内最大扭矩点转速到标定功率转速的柴油机增压压力恢复。表明此模型具有较高精度,能适应较宽的膨胀比范围,可用于描述涡轮的工作状态和工作过程,表征涡轮流通特性和做功能力,进一步服务于增压系统与柴油机的匹配过程。     

柴油机电喷系统中高速电磁铁特性计算

介绍了柴油机电喷系统中高速电磁铁特性的计算模型。建模时除考虑漏磁通外,还计算了铁芯涡流的影响。经由试验结果验证以后,将模型应用于一种M490F平板型推/拉式高速电磁铁特性计算,计算结果表明,除非铁芯涡流归算电阻远远大于线圈电阻,否则由其引起的电磁铁触动时间延长值较大,为取得好的控制结果,其影响不可忽略。     

D6114柴油/CNG双燃料发动机的试验研究

D6114柴油/CNG双燃料增压中冷发动机当以双燃料方式工作时,发动机起动和怠速只燃用柴油;当转速超过某设定值,电控系统发出指令限制柴油的喷油量,天然气经混合器进入气缸参与燃烧,此时少量柴油供给主要起引燃作用,发动机负荷变化则通过改变天然气供给量的大小来实现。分析了进气温度、替代率、供油提前角对性能和排放的影响,指出按NMHC排放衡量,该双燃料发动机完全可以达到ECER49欧I标准。     

Estimation of Tire-Road Friction Using Observer Based Identifiers

This paper presents methods for identifying the tire-road friction coefficient. The proposed methods are: an observer-based least square method and an observer/filtered-regressor-based method. These methods were designed assuming that some of the states are not available since physical parameter identification methods developed assuming that the system states are available are not attractive from a practical point of view. The observer is used to estimate signals which are difficult or expensive to measure. Using the estimated states of the system and the filtered-regressor, the parameter estimates are obtained. The proposed methods are evaluated on an eight state nonlinear vehicle/transmission simulation model with a Bakker-Pacejka's formula tire model. Vehicle tests have been performed on dry and wet roads to verify the performance of the methods. It has been shown through simulations and vehicle tests how the RPM sensors can be used with observer based identification methods to estimate the tire-road friction from measurements of engine rpm, transmission output speed and wheel speed. The proposed methods will be useful in the implementation and adaptation of vehicle collision warning/avoidance algorithm since the tire-road friction can be estimated only using the RPM sensors which are currently being used in production vehicles.