加载条件对柴油机瞬态响应的影响研究

应用GT-Power和Simulink软件建立了涡轮增压柴油机的动态模型和联合仿真平台，提出了“自然特性和恒转速”组合方式的测功机加载方式，对高原环境下柴油机瞬态过程进行模拟分析。通过不同的加载条件，分析了柴油机在加速过程中瞬态响应性差的影响因素，研究发现发动机转速和喷油量是影响涡轮增压器响应性的两个重要参数。先快速提升发动机转速，增加进气量，然后恒速加载能够克服增压器滞后现象，快速达到发动机的高负荷状态。应用这种仿真模拟方法，为车辆高原起步过程施加扭矩干预改变发动机运行工况，改善起步响应性提供依据。     

可变喷嘴涡轮增压器对车用柴油机瞬态性能的影响

应用自行开发的柴油机瞬态工况测控系统和VNT电控系统,试验研究了可变喷嘴涡轮增压器对车用增压中冷柴油机瞬态工况下烟度、增压压力、燃油消耗量及空燃比等性能参数的影响规律。研究结果表明,在典型瞬态工况下适当减小VNT的开度可以改善进气响应、增加进气充量,选取合理的VNT开度可以降低排气烟度,低速增负荷工况排气烟度可降低34%,但喷嘴环开度过小,将导致增压器效率下降,进气量降低,排气烟度增加。     

可变喷嘴增压器与增压柴油机的匹配试验研究

在CA498Z柴油机上进行了可变喷嘴增压器(VNT)的匹配试验研究。试验结果表明,VNT可以在发动机的整个转速范围内和CA498Z柴油机实现良好的匹配。VNT显著提高了发动机外特性的低速转矩,降低了外特性的排气烟度。扩大了该柴油机低油耗区的转速范围,改善了整机的燃油经济性。     

增压柴油机瞬态工况燃烧噪声实验研究

通过测量稳态和瞬态工况下影响燃烧噪声的参数,实验研究了直喷式增压柴油机瞬态工况和稳态工况燃烧噪声.研究得出,瞬态工况燃烧噪声在恒转矩工况下随转速的上升呈现加速初段有一短暂的上升随后迅速下降,然后又开始增加的趋势,并从压力升高率和压力高频振荡结合增压对柴油机性能影响分析出其形成机理.     

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。     

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。     

车用柴油机EGR瞬态响应特性

应用自行开发的柴油机瞬态测试系统和电控EGR系统进行了EGR瞬态响应特性研究。结果表明:瞬态工况下由于EGR压差的增加和进气量的减小造成EGR率大幅度超调,增加幅值随瞬变率增加而增加;EGR本身会造成柴油机排气烟度增加,瞬态工况下EGR率的超调更加剧了这种恶化;与稳态工况相比,1600 r/min、5 s增负荷工况EGR率最大超调幅度达到43%,排气烟度增加6倍;2000 r/min增负荷工况EGR瞬态响应特性具有大致相同的规律。在发动机瞬变过程中需要制定相应的EGR瞬态控制策略,以降低瞬态排气烟度。     

利用机械增压器降低柴油机瞬态工况排放的研究

一般来说，涡轮增压发动机有增压延迟，而机械增压发动机则不存在这个问题。为了满足日本新长期排放法规，在1台柴油机上安装了机械增压器，由此改善了柴油机瞬态工况和低速扭矩工况的增压特性。在瞬态工况应用更高的废气再循环率，降低了排放。介绍了柴油机使用机械增压的优缺点。     

汽油汽车瞬态排放的远程移动检测及分析

为了获知机动车瞬态排放特性,开发了汽车排放远程移动检测系统,可实现汽油汽车瞬态排放的移动检测和排放数据特征的远程传输;设置了改进ASM工况,可模拟城郊公交汽车在2个客运站之间运行的状况;采用实验方法研究了汽油汽车在改进ASM工况下的瞬态排放规律。在改进ASM工况下检测某Audi100汽油汽车的瞬态排放,结果表明,随汽油机平均转速的升高,排放量降低;在汽油汽车换挡过程中,排放量瞬时增加;排放信号滞后于汽油机转速信号。     

增压柴油机瞬态特性的评估方法

通过分析发动机典型瞬态过程中的各个参数变化及能量传递关系,提出了一个通用的评价涡轮增压柴油机瞬态响应性能的方法,建立了发动机的关键结构参数、涡轮增压器尺寸、初始运行工况参数与瞬态响应性能指标的显式关系。采用一维计算模型对提出的评价指标在不同机型上进行了计算验证。研究结果表明,提出的涡轮增压柴油机瞬态性能评价方法适用性强,且在整机设计的初始阶段就能够定量研究瞬态性能并判别设计方案的可行性。     

车用重型柴油机二级增压系统模拟及试验研究

针对某车用重型柴油机进行了二级增压系统匹配研究,根据产品开发目标要求选择了高、低二级增压器。采用GT-Power软件建立了二级增压柴油机仿真模型,并对柴油机外特性稳态工况性能进行了模拟计算,分析了二级增压系统能量分配对柴油机性能的影响规律。建立了二级增压柴油机测试平台,并进行了外特性、万有特性及排放特性试验。模拟及试验结果表明,二级增压系统可以大幅提高柴油机低速扭矩,改善燃油经济性,拓宽柴油机燃油经济性运行区域,大幅降低柴油机PM排放。     

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。     

特种车辆柴油机在不同海拔高度的性能预测与分析

以Hiroyasu喷雾和燃烧模型为基础,建立了适应不同海拔环境的特种车辆增压柴油机模型,并利用平原台架试验和海拔3 700 m实车试验对计算结果进行了验证。计算了该柴油机在0～5 000 m海拔实际运行时的动力性、经济性和排放性,预测了不同环境下柴油机热负荷、机械负荷主要参数的变化规律。结果表明,当海拔高度为5 000 m时,柴油机动力性、经济性比平原恶化10%以上;柴油机缸内燃烧温度峰值上升235℃以上,涡前排气温度最多增加150℃左右;最大压升率比平原升高15%以上,NOx排放减少,碳烟排放剧增。     

2.0L柴油机用JK48可调喷嘴涡轮增压器的设计研究

根据2.0L增压柴油机参数要求,设计了JK48可调喷嘴涡轮增压器,利用Numeca软件对设计的JK48可调喷嘴涡轮增压器进行了计算分析,进行了JK48可调喷嘴涡轮增压器与发动机的性能匹配试验,将其结果与原机的试验结果进行了比较,研究结果表明,JK48可调涡轮增压器可以满足发动机的性能要求.     

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.     

柴油机两级涡轮阀可调增压系统变海拔控制策略研究

为解决某型两级可调增压柴油机变海拔、变工况增压压力控制复杂问题。采用GT-POWER软件建立两级可调增压柴油机高海拔工作过程模型,利用试验数据进行了模型校核。设计了两级可调增压柴油机涡轮旁通阀变海拔控制策略,优化标定得到了高/低压级涡轮旁通阀最佳开度和最佳增压压力。采用仿真与试验相结合手段,比较了基于增压压力PID闭环控制和基于涡轮旁通阀开度的开环控制对柴油机高海拔瞬态性能的影响。结果表明:采用PID闭环控制,相比平原,3000、5000 m海拔增压压力首次达到目标值90%的时间分别增加了0.11、0.19 s。涡轮旁通阀开环控制与闭环控制相比,0、3000和5000 m首次达到目标增压压力的时间分别缩短了0.09、0.197和0.14 s,但实际增压压力与目标增压存在偏差。基于此,采用增压压力PID闭环反馈控制与涡轮旁通阀开环控制相结合的控制算法能够同时兼顾两级增压系统瞬态过程的鲁棒性和准确性,是未来高海拔两级增压系统瞬态过程的理想控制算法。     

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。     

车用涡轮增压柴油机VVE系统的模拟研究

提出了一种适用于车用四行程涡轮增压中冷柴油机的变充气系数 (VVE)系统 ,装在一台 6缸柴油机上进行了性能模拟计算。结果表明 ,在不放废气的情况下 ,最大扭矩工况可使柴油机得到足够的进气充量 ,标定工况时最高燃烧压力不超标 ,而且可以降低燃油消耗率和NOx 排放。VVE系统可代替车用增压柴油机高工况放气     

涡轮增压柴油机平均参数模型及其仿真

通过分析涡轮增压柴油机瞬态响应的各种影响因素 ,建立了一个基于平均参数的涡轮增压柴油机的动态仿真模型。针对一台 1 2 1 50ZL柴油机进行了计算 ,得出了其静动态特性。仿真的结果表明 ,这个模型较好地反映了涡轮增压柴油机动态特性 ,可以将此模型应用于整车的动态仿真中。