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。     

改善涡轮增压发动机响应特性的气动助力方案

在涡轮增压内燃机上，增压空气系统如要在加速过程中驱动涡轮增压器的转子，能采用可变几何截面涡轮增压器和电动辅助增压器以替代机械式压气机，从而改善增压发动机瞬态运行时的动态性能。保时捷工程公司比较了几种不同的气动助力方案，并得出了相关结论。     

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。     

汽油机电动增压系统研究

为改善某2.0L涡轮增压发动机的低速性能,提高发动机的最大功率,提出了由电动增压器加涡轮增压器组成的复合增压系统,重新匹配涡轮增压器并优化发动机压缩比.通过GT-Power软件建立复合增压系统仿真模型,用于复合增压系统选型工作和发动机的性能预测.最终确定了设计方案,通过台架试验验证了该复合增压系统能显著地提高发动机的低速扭矩、瞬态响应和最大功率,为后续高性能发动机的开发提供了可行的技术方向.     

发动机系统热力学模拟的现状

综合评述了发动机系统的热力学模拟发展和现状。在热力学第一定律和第二定律的基础上 ,展示了国外在增压和非增压汽油机、带有催化转换器的汽油机以及涡轮增压柴油机在稳态和瞬态工况下所建立的分析模型 ,并介绍了研究发动机气缸缸内调谐和暖机特性的模拟模型     

增压直喷汽油机增压系统瞬态过程建模计算与优化

增压直喷汽油机由于使用叶轮旋转增压结构,瞬态工况下存在进气量响应滞后,瞬态性能较差的缺点.通过模拟计算分析了增压直喷汽油机的瞬态响应特性,并对瞬态过程中的废气旁通阀控制策略进行优化.提出了在突加速时先关闭废气旁通阀,当转速上升到一定程度后再打开废气旁通阀的控制策略,并对废气旁通阀的PID控制参数进行了优化.结果表明,优化控制策略能够将增压直喷发动机的瞬态响应时间减少50%,并可以使压气机保证10%的超速裕度,涡轮增压器能够正常运转.     

压气机性能变化对发动机瞬态性能的影响

基于某1.5 L涡轮增压汽油机,研究了压气机特性参数对发动机低速低负荷瞬态性能的影响。在GT-Power中建立稳态仿真模型并验证,进而构建瞬态仿真模型。采用定转速增转矩的方式进行发动机瞬态性能研究,并建立三种瞬态响应指标用于分析。通过改变压气机特性参数中高效率区在高低压比、大小流量范围内的分布并分析瞬态性能评价指标,可知高效率区处在高压比范围时瞬态性能得到优化;当在该范围内改变比例为20%时,瞬态响应变快68%。研究结果表明,压气机高效率区在高低压比、大小流量范围内的不同分布有助于改善发动机瞬态性能。     

道路用中重型增压柴油机动力总成的瞬态行驶循环建模

用传统方法分析行驶循环燃油经济性时,运动学模型无法采集到增压空气处理系统中的瞬态差异。建立一维动力学性能仿真模型预测行驶循环燃油经济性,它包含了发动机和车辆模型的所有瞬态元素。令人感兴趣的瞬态技术是机械增压,其优点在于可改善增压响应,缩短达到最大扭矩的时间。评价了机械增压器离合器带来的好处。当前的美国6~8级商用车市场只采用涡轮增压柴油机。根据对车辆销售和二手卡车市场进行调查的结果,选择了3辆车和基本型动力总成。行驶循环的燃油经济性是仿真工作的主要输出。所有动力总成都符合美国环保署2010年排放法规要求。同时包括2种降低氮氧化物的方法:(1)仅采用高比例废气再循环,(2)采用低比例废气再循环+选择性催化还原装置的后处理系统。在工作过程中开发了2种采用GT-Suite的新型建模方法。高水准的动力学模型对中央处理器性能强度的要求更高,但提供的输出不能用更快运行的稳态或运动学模型加以解释。机械增压配置对增压响应的改进体现在车辆性能的提高,而又不增加额定的功率/扭矩比。与基本型涡轮增压动力总成相比,机械增压应用不同水平的降速,既可提高车辆性能或燃油经济性,也可使两者同时得以改进。还评价了机械增压器的尺寸和布置方式(在串联增压配置中放在压气机之前或之后),以及废气再循环回路的布置方式。在3辆车的应用中,均实现了燃油经济性的改善。     

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。     

柴油机模拟燃烧关系式

循环模拟计算机程序的使用,已成为涡轮增压柴油机研究和发展不可少的组成部分。但以往这些程序的应用,受到工作点燃烧数据资料的限制。通过以经验关系式模拟燃烧过程(放热)的研究,克服了这个困难。这种模拟是通过其控制参数与气缸内工况相关联的分析表达式来实现的。 本文提出了一种仅以最低限度的试验数据来推导控制参数的方法,但能在很宽广的工况范围预估性能。 使用燃烧关系式,能自动预估改变环境条件、涡轮增压器匹配、气门定时和其它发动机结构参数的影响,以及这些参数对燃烧以及涡轮增压过程的影响。     

汽油机增压及电控

汽油机采用涡轮增压及电控技术是当前内燃机工业飞速发展的一种趋势，它受到了内燃机行业的高度重视。本文介绍了汽油机采用壮志凌云压及电控后提高其性能的情况，具体说明涡轮惯量、增压压力、点火定时和空燃比与瞬态响应的关系。     

车用柴油机谐振涡轮复合增压系统的研究

本文介绍了所开发的适合于车用柴油机的脉冲振废气涡轮复合增压系统，对复合增压柴油机进行了试验研究，并与普通涡轮增压柴油机进行了对比，在较宽广的转速范围内测录了进排气管系中压力波动，充量系数及发动机性能参数，研究结果表明，采用该系统对改善增压柴油机低速性能和烟度有很大的潜力。     

模糊自适应PID在变喷嘴涡轮增压器中的应用

针对变喷嘴涡轮增压器的工况变化复杂、瞬态响应要求高等特点,设计模糊自适应PID控制器,开发以增压压力为反馈的控制系统,并对系统进行实验分析。实验结果表明,实际增压压力能够较好地跟踪目标增压压力,所设计的控制系统是可行的。     

两级可调增压器

正四台涡轮增压器组成的两级涡轮增压系统将增压技术推向了新的高度,不但燃油效率提升4%,两个较小的高压涡轮增压器还可实现快速瞬态响应,从而提高加速能力,带来了卓越的性能表现前3期我们了解了机械增压、涡轮增压,以及机械增压+涡轮增压的双增压技术,对于柴油发动机来说采用涡轮增压器增加效率是再正常不过的事,可随着排放法规越来越严格,以及发动机技术不断发展的大环境下,这个走过了一百多年的涡轮增压器又会有哪些新的突破呢?一款叫"R2S~(?)"的新型增压器出现了,称作两级可调增压器,其含义是分两级可调整进气增压器(regulated two-stage     

可变喷嘴涡轮增压技术开发应用

分析了可变几何涡轮增压技术的特点,介绍了可变几何涡轮增压的原理和方法;进而针对一款欧Ⅳ柴油机进行可变喷嘴涡轮增压器的开发应用.结果表明可变几何涡轮增压技术可大大改善柴油发动机的性能.     

涡轮增压器改善车辆环保性能的可能性

涡轮增压器是帮助发动机实现小型化与高功率化的有效装置。因此,研究人员正在持续不断地研发分别匹配柴油机与汽油机的涡轮增压新技术。日本IHI公司为实现涡轮增压器的小型化,提高车用涡轮增压器性能,改进部件结构和降低成本,着重开展相关基础技术的研发,并采用一系列新技术、新工艺,开发出能配装各种车型的新型涡轮增压器。简要介绍IHI公司的涡轮增压技术,指出涡轮增压器的发展前景。     

D6114柴油机高海拔功率恢复计算研究

通过模拟大气环境参数和压气机图谱的高原特性修正,建立了D6114柴油机的高原性能仿真模型,并进行了原机变海拔性能计算和不同增压系统的高海拔功率恢复的计算研究。研究表明：随着海拔高度的升高,涡轮增压柴油机的动力性和经济性逐渐恶化;废气放气式增压系统在中间转速可以部分恢复功率,而在高转速时涡轮增压器会超速,影响柴油机正常运行;可调二级增压系统的旁通高压级方案在恢复功率和经济性等方面要好于旁通低压级方案。     

重型货车可调喷嘴涡轮增压系统连续反馈控制的发展

为了解决机动性、经济性与满足日本排放法规的矛盾问题，Nissan柴油机公司发展了一种带可调喷嘴涡轮增压器的新型增压柴油机，将其安装在新型货车上，并已投放市场。可调喷嘴增压器是与美国AlliedSigal和GarrettAutomotiveGroup共同开发的。其控制方法是无步距增压压力反馈系统，用以最有效地利用涡轮增压器。与常规的固定几何流通面积增压器或步距控制的可变喷嘴增压器相比，发动机的性能得到了改进，保持了低的排放水平和较好的低速扭矩，降低了燃油消耗率，改善了瞬态过程的性能，降低了烟度。     

商用汽车发动机电动增压控制策略优化研究

为了验证电动增压控制技术对使用常规的机械式涡轮增压器的电控柴油机在低速动力性方面的影响,对电动增压控制策略进行了优化研究,使用快速控制原型实现了对电动增压控制策略的开发,并与某款电动增压器匹配应用于一款8升国六电控柴油机上进行性能对比试验。试验结果表明,应用了优化后的电动增压控制策略的电动增压器可以根据电控柴油机的当前运行工况,对其主增压器起到较好的自动进气补偿作用,能明显提升柴油机的低速扭矩,从而解决了柴油机瞬态急加速冒烟和低速段动力性差的问题。     

1.0 L汽油直喷涡轮增压小型化发动机的开发

本田公司近期开发出了1款1.0 L汽油直喷涡轮增压发动机,兼具出色的环保性能和优越的驾驶性能。与配备了可变气门正时和升程电子控制系统(VTEC)的直列4缸涡轮增压发动机的燃烧过程一样,该款发动机采用了相同的设计理念,并通过相关技术尽可能降低摩擦。