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。     

VNT改善柴油机低速性能的试验研究

在498柴油机上匹配了可变喷嘴涡轮增压器(VNT),研究其对直喷柴油机性能的影响。试验结果表明,VNT能增加低速扭矩,改善低速时的燃油经济性,降低柴油机低速的冒烟极限和烟度,改善柴油机低速时的加速特性。     

CA498柴油机达欧Ⅲ排放的试验研究

在自然吸气CA498发动机上,试验研究了匹配氧化型后处理器后,静态供油提前角对柴油机性能及排放指标的影响。试验结果表明,匹配后处理器,优化供油提前角后,自然吸气的CA498发动机排放可以达到欧Ⅲ水平;但由于提前角减小,排气背压增大,发动机燃油消耗率上升8%左右。     

车用柴油机可变喷嘴涡轮增压器电控系统研究

在CA6DE柴油机上,对自主开发的可变喷嘴涡轮增压器(VNT)电控系统进行了多轮匹配试验,并进行了实车道路试验,找出了CA6DE柴油机VNT电控系统的控制策略和最优MAP。在VNT电控系统中采用适合于柴油机上控制的硬件电路和PID控制算法,以达到对VNT喷嘴环开度进行精确的控制。试验结果表明,与采用普通涡轮增压器相比,采用VNT电控系统可以提高柴油机扭矩20%、降低烟度25%～50%、降低油耗5%。     

进气预热对电控柴油机起动性能影响的研究

以装备BOSCH公司生产的VP37电控分配泵管理系统的CA498Z型电控柴油机为对象,试验研究了进气预热对电控柴油机起动性能的影响。得出了进气预热在电控柴油机起动过程中对转速、起动时间、HC排放的影响规律。     

CA498A二甲醚发动机动力与排放特性的研究

在一台车用CA498A柴油机上进行了燃用二甲醚的试验研究,结果表明二甲醚发动机在转速低于3200 r/m in的范围内,其动力性均超过原柴油机。ESC13工况法检测结果表明,加氧化后处理器的二甲醚发动机的排放测量值已低于欧Ⅲ排放限值。     

用于增压柴油机EGR系统的文丘里管的试验研究

对安装不同喉口直径文丘里管的CA498Z柴油机进行了试验。试验结果表明,选择合适口径的文丘里管,可以在对发动机的动力性和经济性几乎没有影响的情况下,显著降低文丘里管喉口处的压力,为增压柴油机废气再循环系统的废气流动提供了有利的条件。     

重型柴油机匹配VNT的仿真研究

增压柴油机采用可调涡轮技术是提高其扭矩储备和瞬态响应性、解决低速冒烟问题的有效技术措施之一。本文利用发动机一维仿真分析方法,对柴油机进行了匹配VNT的计算,并得出了一定的分析结果,为今后采用柴油机配备VNT试验和研究提供理论参考。     

废气再循环降低增压柴油机排放的试验研究

对废气再循环（EGR）系统降低CA498Z柴油机排放进行了试验研究，介绍了试验设备和试验方法。试验结果表明，EGR系统能显著降低发动机NOx的排放量，在高负荷时尤为明显；但高负荷时应用EGR系统会引起动力性下降、油耗上升、排气烟度增大；在发动机各工况点下选择最佳的EGR率，可在对发动机其它性能影响很小的前提下，显著地降低发动机的NOx排放。     

发动机与汽车经济性匹配的研究

本文通过把汽车的道路行驶阻力和速度转化为发动机参数,平均有效压力和转速绘于发动机万有特性上,再由此给出等百公里油耗曲线和发动机油耗超耗曲线的特性场,本文称之为“汽车的万有特性”借此可一目了然地看出运行点处汽车和发动机的经济性,从而看出传动系参数与发动机特性匹配的合理性和改进方法,良好的匹配可使汽车节油百分之五到十。本文从发动机与汽车的台理匹配出发,对传动系参数的选择提出了新的概念,新的方法,最后从汽车经济性与生产率的分析中提出了“实用车速”问题。本文的论述是以解放牌CA15K汽车配6110A柴油机为例。其计算结果与道路试验结果具有良好的一致性。     

JK90S可变喷嘴涡轮增压器试验研究

将所设计的JK90S转叶式可变喷嘴涡轮增压器进行了涡轮性能试验。试验结果表明,它能够有效地调节涡轮特性。进行了可变喷嘴涡轮增压器与WD615柴油机的匹配试验,并将匹配结果与原机进行了试验比较;结果表明,柴油机低速动力性和部分负荷低速燃油消耗都得到了改善。     

轿车用小型柴油机的技术开发

在YC4W 1.2 L小型轿车柴油机开发设计中应用了轻量化设计、四气门技术、VNT技术、废气再循环、电控高压共轨喷油系统等先进技术。整机按照欧洲排放测试循环进行的台架试验模拟预测表明,排放水平可以达到欧Ⅲ并接近欧Ⅳ标准。该机已经开始装车试运行和进行整车标定试验。由于应用了多种先进技术,YC4W1.2 L柴油机具有动力性强、低排放、低油耗、低噪声、等特点。     

采用切线凸轮的电控单体泵燃油系统性能研究

研究了电控单体泵燃油系统特性在匹配切线凸轮型线下的燃油特性。进行了高转速和低转速下的试验,低转速下对应的供油速度低,如果供油提前角太提前将导致断续喷射,高转速下较大的凸轮速度将对应较高的供油速度,使得供油压力高,因此可用凸轮速度范围受到限制,切线凸轮速度变化较大使得对应的工作区间较短;进行了不同提前角下的试验,供油角度的变化对电控单体泵燃油系统喷射特性影响较大,不利于通过调节喷油角度来优化排放性能;进行了不同油量下系统的特性试验,发现不同油量下喷射特性变化大,变化规律不满足理想喷油规律的需求;进行了高速下燃油系统试验,高速时由于压力波的影响出现了二次喷射。结果说明,切线凸轮型线的速度段斜率大,能够快速实现高速供油,有利于快速建立供油压力,但是采用切线凸轮的单体泵燃油系统的供油特性受到转速和提前角的影响,不利于发动机面工况的匹配和大功率柴油机的需求。     

气门相位对高膨胀比发动机性能影响的研究

在1台几何压缩比为12的双独立可变凸轮相位汽油机上,在转速1 500~5 500 r/min、全负荷工况下进行了不同进排气相位对发动机输出扭矩、燃油消耗率、爆震倾向影响的试验研究,分析了不同转速下进排气相位优化的规律以及对发动机性能的影响。试验结果表明,采用可变相位技术后,低速时扭矩提高超过8%,中高速时功率增长达10%~14.8%,转速在4 500 r/min以下燃油消耗率平均降低5%,在2 000 r/min时最低燃油消耗率达到250 g/(kW.h)。     

高压共轨柴油机高海拔性能仿真研究

采用GT-Power软件建立了高压共轨柴油机工作过程模型,研究了等油量和等空燃比条件下柴油机性能随高原环境条件的变化规律。结果表明:等油量下,柴油机扭矩和燃油消耗率在海拔3 000 m以内中高转速范围基本保持不变;在海拔4 000 m以上标定转速下增压器超速,海拔5 000 m,900 r/min时发动机因空燃比过低而无法运行。等空燃比下,同0 m海拔相比,海拔5 000 m不同转速下发动机燃油消耗率平均增加7.2%,扭矩平均下降近40%,动力性下降严重。等油量或等空燃比方法不符合我国高原实际情况,需要建立新的柴油机性能高海拔修正或预测方法。     

满足未来排放要求的轿车用柴油机关键技术

对当今世界轿车柴油机满足未来排放和性能的关键技术进行了剖析;比较全面地介绍了电控高压共轨、电控泵喷嘴系统、VNT、4气门技术、EGR、燃烧系统和排气后处理等工作原理以及对柴油机性能的影响,并分析了改善柴油品质和实现柴油机轻量化等技术措施对整车性能的影响。指出在轿车柴油机的开发中可综合考虑各种因素,充分发挥各种技术措施的作用。     

Model-based design of a variable nozzle turbocharger controller

Variable Nozzle Turbocharger (VNT) was invented to solve the problem of matching an ordinary turbocharger with an engine. VNT can harness exhaust energy more efficiently, enhance intake airflow response and reduce engine emissions, especially during transient operating conditions. The difficulty of VNT control lies in how to regulate the position of the nozzle at different engine working conditions. The control strategy designed in this study is a combination of a closed-loop feedback controller and an open-loop feed-forward controller. The gain-scheduled proportional-integral-derivative (PID) controller was implemented as the feedback controller to overcome the nonlinear characteristic. As it is difficult to tune the parameters of the gain-scheduled PID controller on an engine test bench, system identification was used to identify the plant model properties at different working points for a WP10 diesel engine on the test bench. The PID controller parameters were calculated based on the identified first-order-plus-dead-time (FOPDT) plant model. The joint simulation of the controller and the plant model was performed in Matlab/Simulink. The time-domain and frequency-domain performances of the entire system were evaluated. The designed VNT control system was verified with engine tests. The results indicated that the real boosting pressure traced the target boosting pressure well at different working conditions.