基于压差的DPF再生载碳量模型标定研究与验证

基于压差的DPF再生载碳量模型标定和验证,研究了发动机各工况范围内对应的特征点排气温度和排气流量的DPF空载压差,DPF最大载碳量范围内均匀分布的特征点所对应的发动机排气流量的DPF压差值,计算出各特征点的流阻,形成DPF再生载碳量标定模型;然后通过不同地理区域和不同工况的试验,验证了该模型的正确性和适用性。     

基于模型的CDPF降怠速再生特性研究

采用1D数值模拟软件AVL BOOST,建立柴油机催化型柴油颗粒捕集器主动再生反应模型,研究降怠速再生(DTI)期间初始碳载量、再生温度、再生/怠速流量、再生/怠速氧含量、怠速进入时刻等因素对DPF峰值温度和峰值温度梯度的影响规律.结果表明:随着初始碳载量、再生温度和氧含量增加,峰值温度、峰值温度梯度和炭烟反应量均增加...     

CDPF被动再生特性及再生平衡条件研究

根据Arrhenius方程建立催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)被动再生化学反应模型。通过在一台重型柴油发动机上进行台架试验,对建立的CDPF被动再生模型进行标定和验证,标定后的CDPF被动再生模型可很好地预测CDPF中碳烟被NO_2氧化的反应速率。结果表明,碳烟氧化速率随CDPF初始碳载量的增大和床温的升高而提高;在初始碳载量为3.8 g/L、NO_x含量为550×10~(-6)的工况下CDPF平衡温度约为283℃;增加NO_x排放可促进CDPF被动再生的进行,降低被动再生平衡点碳载量和平衡温度;再生平衡曲线与预设碳载量有关,随着预设碳载量的增大,再生平衡曲线下移,被动再生区域增大。     

DPF降怠速再生温度场及碳载量分析

基于柴油颗粒捕集器(DPF)降怠速再生特性，对比研究了碳化硅载体在不同碳载量下通过降怠速再生时的温度特性，得出了碳化硅载体的最大碳载量。试验采用HORIBA SPC-2300颗粒计数器和AVL 472部分流颗粒分析仪测量颗粒物数量(PN),通过对比降怠速再生后的PN与法规限值来判断DPF状态。试验结果表明：随着碳载量的增加，DPF的最高温度和最大温度梯度逐渐增大，而再生效率会随之提升，残余碳载量减少。降怠速再生时，碳化硅载体后端温度高于前端温度，中心温度高于四周边缘温度。碳载量11 g/L时DPF后端中心温度达到1 171℃,再生后进行法规认证循环，DPF对颗粒物的过滤效率显著降低，碳化硅载体出现裂纹，表明碳载量过大，已超过碳载量上限值。     

基于怠速提升的DPF再生温度控制方法研究

在DPF主动再生过程中,如果柴油机运行工况突降至怠速状态,会使DPF内部温度峰值和温度梯度迅速升高,易导致DPF出现烧熔现象,针对该问题,进行了基于怠速提升的DPF主动再生温度控制的试验研究。结果表明:再生过程降至怠速工况时,载体出口端中心附近的温度和温度梯度升高幅度最大;随着怠速的提升载体的温度峰值和温度梯度逐渐降低,怠速提升至1 100r/min时,最高温度峰值由820℃左右降至632℃左右,降低了约22.9%,最大温度梯度由30℃/cm左右降至10℃/cm左右,降低了约66.7%。     

重型柴油机DPF非线性非稳态碳载量估算方法研究

通常可以使用压差传感器估计柴油机微粒捕集器(DPF)中的碳载量，但其在较低排气流量时的非线性和非稳定状态下，准确性会严重下降。为了提高精度，建立了新的碳载量估算方法，以计算DPF中的炭烟累计量，从而提高主动再生触发时间的精度。该模型基于发动机炭烟排放和DPF内的炭烟氧化平衡，由炭烟排放模型、NO₂被动再生模型和炭烟高温氧化模型3个子模型组成。测试验证是基于全球统一瞬态试验循环(WHTC)进行的。试验结果表明，在载碳形成过程中，碳载量计算值与实测值的平均误差为4.6%。随着排气温度和NO₂浓度增加，被动再生加快，主动再生间隔延长。     

重型柴油车实际道路行驶工况试验研究

本文针对现有工况循环不能真实评价实际道路整车性能的问题,基于实际道路行驶数据,采用多元统计方法构建重型柴油车实际道路行驶工况,分析了行驶工况多项特征参数。结果表明,构建的重型柴油车实际道路行驶工况能够基本体现重型柴油车在实际道路的行驶特征。发现构建的行驶工况与WHTC循环有较大差异,行驶工况平均运行车速为30.5km/h,行驶里程13.379km,怠速时间占比12.4%,加减速时间占比86.6%。在中低速、中高速区转速、扭矩波动较大,反映了拥挤的交通状况和复杂的驾驶环境。在高速区转速、扭矩变化较为平稳,说明车辆处于平顺的驾驶环境。怠速和极端驾驶产生的燃油消耗占比不大,高速区燃油消耗远高于其他速度区。瞬时耗油率最大值出现在高速区和中低速、中高速区部分。     

基于模型的国Ⅵ重型柴油机DOC辅助DPF系统控制策略研究

由于国Ⅵ排放法规的加严,本文研究了氧化催化器(DOC)辅助微粒捕集器(DPF)排放控制策略,并用模型实现仿真测试及试验验证。试验结果表明,本文的DOC辅助DPF系统控制策略估算DPF当前碳载量误差在允许范围内,模型DPF温度曲线与实际传感器温度曲线吻合度良好,能很好地完成再生。     

大型柴油机DPF被动再生特性的试验研究

通过台架试验研究了不同废气再循环（EGR）率及不同排气节流阀开度对柴油机颗粒过滤器（DPF）被动再生的影响规律,对比了在世界协作瞬态循环（WHTC）工况前900s瞬态工况下开关EGR阀对DPF耐久特性的影响,并研究了驻车再生的效果。试验结果表明,EGR率及排气节流阀开度通过影响排气温度及排气NO2浓度影响DPF被动再生速度;正常WHTC工况前900s耐久循环下DPF碳载量不断增大,关闭EGR阀后进行WHTC工况前900s耐久循环后,DPF碳载量不断减少;驻车再生能够有效降低DPF碳载量。     

高强化柴油机铸铁缸盖承载特性研究

研究了某柴油机铸铁缸盖结构温度和应力随时间的变化行为,明确热-机械载荷作用下缸盖的承载规律,为缸盖寿命预测模型建立提供依据。首先建立了缸盖有限元分析模型,利用实测温度和应力数据对模型进行了标定,进而基于该模型计算了标定工况及怠速与标定工况交替变化条件下缸盖温度和应力的变化规律。仿真结果表明:缸盖最高温度和最大热应力出现在鼻梁区域;在工作循环内,缸盖火力面温度波动幅值在30℃以内,由此引起的波动热应力相对定常热应力较小,但相对高频气体应力较大,故在火力面高周疲劳校核过程中必须考虑其带来的影响;在怠速和标定转速交替变化工况下,鼻梁区载荷变化最明显,温度与应力呈现反相状态,应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。     

汽车发动机悬置系统动刚度模态分析

建立了基于悬置元件怠速工况下动刚度的发动机悬置系统MATLAB力学模型.同时由LMS实验模态分析系统测得了发动机实际工况下的运行模态参数,并以模态置信度对其进行了验证.与静刚度模型相比,以悬置元件动刚度建立的模型,其动态参数与运行模态参数更为接近,表明动刚度模型能更好地模拟悬置系统实际工况下的动态特性.     

高强化柴油机铝合金活塞承载特性研究

重点研究某高强化柴油机铝合金活塞在典型服役工况下温度和应力随时间和载荷的变化行为,明确热机械载荷作用下活塞的承载规律,为活塞寿命预测模型建立提供依据,同时为材料研制提供载荷约束。首先建立了活塞有限元分析模型,利用温度及应力测试数据对模型进行了标定,进而基于该模型计算了标定工况稳态条件下以及怠速工况与标定工况交替变化条件下活塞温度和应力的变化规律。仿真结果表明:在工作循环内,活塞顶面温度波动幅值在28℃以内,由此引起的热应力波动幅值达到35 MPa左右,因此在活塞疲劳寿命预测时工作周期内高频热负荷的影响不可忽略;燃烧室喉口在热载荷作用下呈现压应力,在机械载荷下呈现拉应力,热机耦合载荷会导致沿销孔方向出现拉应力,沿主副推力面方向呈现压应力;在怠速工况与标定工况交替变化条件下,活塞喉口载荷变化最明显,应力与温度的变化率相关,应力幅值较高,该区域易发生低周疲劳损伤。     

面向控制的DPF再生效率建模和试验研究

对柴油机颗粒物捕集器(DPF)的再生效率进行实时和准确的在线预估,可为DPF热再生结束的控制提供判断依据,是实现DPF系统化和高效应用的重要功能。本文基于热再生过程中DPF内碳烟颗粒的氧化反应机理探讨并建立了DPF再生效率计算模型,通过发动机台架试验对模型的化学反应动力学参数进行了校核和辨识,从而得到DPF内碳烟颗粒热再生氧化反应的反应级数为α=1与活化能参数为E_a=107.5 kJ/mol。台架稳态工况和车辆在实际道路行驶工况的试验结果表明,再生效率模型最大计算误差为5.6%,较好满足实际应用需求,为DPF热再生中准确判断再生结束的时机提供了参考。     

降怠速工况DPF再生温度及排放特性研究

基于某国六柴油机搭建后处理系统试验台架,研究了堇青石DPF在急降怠速(DTI)过程中的主动再生特性,探究了碳载量对DTI再生温度特性的影响以及DTI试验后的DPF瞬态排放特性。结果表明：DTI再生过程中载体内部温度分布极不均匀,峰值温度出现在DPF后端的中环处;碳载量对DTI再生温度及PM和PN排放有显著影响,当碳载量达到7 g/L时,峰值温度达到1 394.1℃,最大温度梯度达到139.0℃/cm, PN排放超过国六限值10倍以上,而PM排放虽有明显升高,仍在较大裕量内满足国六限值。当超过堇青石陶瓷材料的耐受温度和温度梯度极限时,DPF具有很大的熔化和开裂风险,需要合理选取再生极限碳载量以保证可靠性。     

基于GT-POWER仿真的车辆排气系统怠速噪声优化

针对某1.5 L自然吸气发动机,为了能在项目开发前期有效预防并优化其排气系统怠速噪声,通过试验记录怠速工况下发动机转速、缸压、空燃比、排气系统温度和尾管噪声等数据,基于此建立GT-POWER怠速开关空调工况发动机声源模型,再将GT-POWER计算怠速尾管噪声与试验所测尾管噪声比较,优化消音器结构并预测怠速噪声水平.结果...     

重型柴油车实际道路行驶工况试验研究

本文针对现有行驶循环不能真实评价实际道路整车性能的问题,基于实际道路行驶数据,采用主成分分析与聚类分析和基于速度-加速度短片段寻优等多元统计方法构建重型柴油车实际道路行驶工况,分析了行驶工况多项特征参数。结果表明,构建的重型柴油车实际道路行驶工况能基本体现重型柴油车在实际道路上的行驶特征。构建的行驶工况与WHTC循环有较大差异,其平均运行车速为30.5km/h,行驶里程13.379km,怠速时间占比12.4%,加减速时间占比86.6%。在中低速和中高速区转速和转矩波动较大,反映了拥挤的交通状况和复杂的驾驶环境。在高速区转速和转矩较为平稳,说明车辆处于平顺的驾驶环境。怠速和极端驾驶产生的燃油消耗占比不大,高速区燃油消耗远高于其他速度区。     

中国城市乘用车实际行驶工况的研究

分析了中国3个典型城市(北京、上海和广州)车辆行驶的速度、怠速、最大速度、加速度以及行程等特征及其分布特征;结合交通特性研究了车辆行驶运动学水平。研究表明,现行采用ECE15工况与实际行驶工况相比,车辆燃油消耗被低估约10%;覆盖的车辆工况范围远远小于实际行驶工况,不适用于车辆设计开发要求。     

广州市公交车行驶工况与ETC城市工况的比较

为探讨重型汽车型式认证排放检测工况欧洲瞬态循环ETC工况与城市公交车实际行驶工况的符合性,对两辆典型的大型LPG公交车,沿广州市中心区两条典型公交线路运行,进行了公交车城市行驶逐秒的车速与变速挡位的测试,基于测试数据计算出对应的发动机转速与转矩,并将其与ETC城市工况比较.结果表明,相比ETC城市工况,LPG公交车实际运行工况中发动机怠速时间占比大1.4倍,零转矩占比大0.8倍,平均转速低38.34％,平均转矩低59.09％.在转速分布方面,实际行驶工况主要集中在低转速区,而ETC城市工况则主要分布在中、高转速区;至于转矩分布,实际行驶工况主要集中在低转矩区,而ETC循环则比较宽广地分布在整个转矩范围.总之,LPG公交车实际运行工况与ETC城市工况存在较明显的差异.     

一种基于神经网络的氧化催化器出口温度控制方法

氧化催化器(DOC)出口温度控制是实现颗粒捕集器(DPF)主动再生控制的关键。本文介绍一种基于神经网络的氧化催化器出口温度控制方法,首先结合DOC系统的实际特征以及DOC传热及化学反应特性建立了一阶延迟DOC出口温度模型,然后在温度模型基础上基于神经网络建立了DOC出口温度预测模型,最后将DOC出口温度预测值作为闭环反馈输入建立反馈控制器计算HC喷射量进而控制DOC出口温度。本方法采用整车试验中连续变化工况来验证,试验结果表明DOC出口温度在DPF再生过程中控制在600±20℃范围内,满足DPF精确再生控制要求。     

液压挖掘机工作装置载荷谱测试方法

为了给液压挖掘机工作装置的疲劳试验研究提供基础数据,提出了一种能够反映实际作业工况的载荷谱测试方法。该方法以测试截面内力为基础,首先在斗杆无应力集中部位选定测试截面,其次通过布置应变片测量斗杆截面特定测点的应力来拟合斗杆截面内力,通过布置压力传感器和位移传感器同步测量工作装置油缸压力和伸缩量,最后建立力学平衡方程计算出斗尖载荷-时间历程以及工作装置各铰点载荷-时间历程,由载荷-时间历程可求得整机载荷谱和相关零部件的载荷谱。为了验证测试方法的正确性,进行了模拟仿真试验和室内样机加载试验。研究结果表明:斗尖载荷的计算值与仿真值相当吻合,误差在3%以内;斗杆截面特定测点应力的计算值与试验测试值吻合较好,最大平均误差在侧载工况下为3.48%,在正载工况下为6.46%;斗尖载荷的计算值与试验测试值基本一致;该方法得到的载荷谱不仅包含了正载的影响,同时也包含了侧载和偏载的影响,与实际情况更加接近;以截面内力为基础数据获得的载荷谱不受挖掘机细部结构的影响,对吨位相近、斗容量相同的各类挖掘机具有普遍适用性,也可用于其他机械载荷谱测试。