旁通阀控制策略对增压汽油机瞬态响应性能的影响

针对带旁通阀的废气涡轮增压汽油机,采用试验和仿真相结合的方法建立基于GT‐Power的汽油机稳态模型。运用BP神经网络法建立燃烧模型,得到增压汽油机瞬态模型。采用PID控制对原机旁通阀控制策略进行优化,通过优化后的旁通阀控制策略对汽油机瞬态响应质量参数———平均有效压力、瞬态响应时间和增压器瞬态转速进行分析。结果表明：优化后的旁通阀控制策略可以在汽油机的中高速范围内显著地缩短发动机的瞬态响应时间,同时保证汽油机增压压力与增压器转速都处于安全范围之内。     

车用汽油机涡轮增压的新进展

本文主要论述车用汽油机涡轮增压技术的新进展,其中包括增压器本身以及DOHC,电控汽油喷射和增压系统等方面的一些进展情况。     

可变涡轮增压器的模拟研究

利用一维仿真软件,建立某涡轮增压柴油机的仿真模型,与实验结果基本吻合,说明仿真结果具有一定精度。基于上述模型,对该涡轮增压柴油机与可变喷嘴增压器匹配进行数值模拟研究。其稳态工况性能模拟计算结果表明,该增压器与柴油机匹配良好,并可以有效改善发动机经济性,提高低速扭矩。     

电控可调涡轮增压天然气发动机开发

将一台CA488汽油机改造为电控可调涡轮增压天然气发动机。该发动机采用了电控多点燃气顺序喷射技术、电控高能点火技术、可调喷嘴涡轮增压技术及中冷技术。试验研究表明，采用可调喷嘴涡轮增压技术可提高发动机的进气量，优化增压器在全工况范围内与发动机的匹配，大幅度提高发动机的动力性与经济性：增压后天然气发动机的最大功率与原汽油机相当，低速转矩特性明显改善，同时发动机使用经济性也得到提高。     

发动机增压匹配的涡轮通流模型研究

建立了用于车用涡轮增压发动机匹配的涡轮通流模型。该模型根据进口条件和几何参数自动计算涡轮特性参数,能够有效地应用于可变截面涡轮与发动机的匹配;模型能够在整个工况范围内得到完整的涡轮特性,对涡轮增压发动机进行全工况匹配及优化,还可以应用于发动机开发阶段的涡轮增压器选型,指导涡轮增压器的开发设计工作。模型基于一维定常流体动力学质量守恒、动量守恒和能量守恒方程,结合了损失和阻塞预测值,并应用3款不同结构参数的混流涡轮试验数据验证了模型的有效性。     

缸内直喷增压汽油机热负荷分析及优化设计

研究了CA4GC气门口喷射(PFI)汽油机缸盖和机体的热负荷,并在此基础上对以CA4GC为基础开发的某缸内直喷(GDI)涡轮增压汽油机热负荷进行了仿真计算.结果表明,与原PFI汽油机相比,该GDI涡轮增压汽油机热负荷明显增大,且有些部位最高温度超过许用限值.通过仿真优化,确定了在两缸之间采用双水孔冷却方案.结果表明.该方案可以较好地降低该GDI涡轮增压汽油机缸套间的温度.从而解决其热负荷问题.     

涡轮增压直喷汽油机NVH性能改善的仿真与试验研究

为改善一款涡轮增压直喷汽油机的NVH性能,进行了机构动力学、整机振动和辐射噪声分析,找出了原机NVH性能的薄弱部位,据此对有关零部件进行了结构改进并再次进行NVH性能改进效果的仿真预测。试验验证结构表明,辐射噪声仿真预测方法和一系列的结构改进措施十分有效。另外,文中还对与涡轮增压直喷汽油机NVH性能相关的增压器和高压燃油喷射系统噪声问题进行了分析。     

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.     

涡轮增压柴油机EGR系统匹配与计算

利用AVL-Boost软件,对某企业一款3L涡轮增压柴油机建立一维流动模型。在原机标定的基础上,设计和优化EGR系统,研究和分析EGR系统对涡轮增压发动机的影响,展开对增压器联合运行特性和EGR系统特性匹配的研究,并相应得到最优的文丘里管设计方案。     

涡轮特性曲线优化与缸内直喷汽油机排气歧管匹配研究

分别采用4种方法优化了某涡轮增压器特性曲线,并将计算结果与输入的测量点数据进行了对比,确定了适合优化所用涡轮流量-压比曲线的最佳方法。利用AMESim软件建立了某汽油机整机热力学仿真模型,并对该发动机全负荷工况的主要参数进行了标定。将所得涡轮特性曲线用于该涡轮增压汽油机的排气歧管优化匹配研究中。结果表明,合理匹配排气歧管可以使该机中低速扭矩和燃油消耗率分别实现5.2%和5%的改善。     

基于一维、三维及耦合模型的汽油机进气系统优化

建立了基于一维计算流体动力学(CFD)进排气系统的某4缸4行程电喷汽油机工作过程循环数值模型,在验证模型精度的基础上,对发动机的歧管长度和配气相位进行了优化。通过一维CFD模型计算得到的进气系统优化结果,建立了进气歧管的三维稳态CFD模型,分析了歧管各支管的流动阻力和流动均匀性。最后将一维与三维进气歧管模型耦合建立汽油机工作过程循环数值模型,对该发动机工作过程中进气歧管内的动态流动进行了详细解析,分析了歧管长度和配气相位对流动的影响。     

乙醇汽油灵活燃料汽油机仿真计算

能源和环境问题推动了新能源汽车的开发和使用,乙醇作为替代燃料之一逐渐引起了人们的重视。通过一款4气门灵活燃料乙醇汽油发动机在3种比例E10,E50,E90下的热力学计算,对发动机燃烧乙醇汽油的工作过程进行了工作特性计算研究。着重对最大扭矩工况下发动机燃烧乙醇汽油混合燃料时压缩比、对点火提前角、进气门迟闭角及空燃比耦合作用下的发动机工作过程进行优化计算。对3种燃料进行对比分析,对整机性能做出预测。为优化汽油机结构和进一步的三维计算分析提供了依据。     

进气门关闭状态下喷油时刻对汽油机性能的影响

为了改善进气道喷射式发动机性能,采用台架试验和数值计算的方法对喷油时刻与进气道喷射式汽油机性能之间的关系进行了研究。研究结果表明：在进气门关闭状态下进行燃油喷射,发动机运行工况不同,喷油时刻对发动机性能的影响规律不同,小节气门开度时推迟喷油时刻会导致 HC 排放升高和发动机动力性下降,大节气门开度时喷油时刻的改变对发动机性能的影响可以忽略。通过数值计算分析发现该变化规律与附壁油膜挥发速率有直接关系,在小节气门开度条件下,附壁油膜无法完全挥发,会增加燃油以液态形式进入气缸的量,从而使发动机性能下降,而处于大节气门条件下,较高的机体温度使得附壁油膜挥发速率加快,降低液态燃油的量,从而改善发动机性能。因此,进气道喷射发动机可以在小节气门开度时采用两次燃油喷射方式提升发动机性能,而在大节气门开度下则无需考虑喷油时刻的影响。     

基于Elman神经网络的车用汽油机过渡工况空燃比辨识

以HL495Q型电喷汽油机为研究对象,分析了汽油机空燃比的数学模型,提出了一种基于Elman神经网络的过渡工况空燃比辨识方法。试验结果表明,Elman神经网络空燃比模型具有简单的网络结构,能高精度地逼近车用汽油机空燃比的实际动态过程,模型的平均相对误差小于1%,优于前馈BP神经网络模型的辨识结果。建立的Elman神经网络空燃比模型能改善过渡工况空燃比控制精度,提高排放性能。     

基于多维模型的电喷汽油机MAP图的数值生成

将DPIK点火模型和单步燃烧模型集成在K IVA-3V中,构建汽油机MAP研究的多维模型。对汽油机工作过程进行数值模拟,并以动力性、经济性和指示功为控制条件,结合试验数据对点火提前角和喷油脉宽进行优化。研究表明:用多维模型模拟的方法生成的MAP可以作为电喷汽油机的初始MAP。     

低比例甲醇汽油发动机排放建模与预测

在1台进气道多点电喷EQ491i汽油机上,采用AVL傅里叶变换红外光谱多组分分析仪SESAM-FTIR测量了燃用低比例甲醇汽油的排放成分。使用发动机循环模拟软件Boost耦合化学动力学软件Chemkin,建立了甲醇汽油发动机循环计算模型并用试验结果进行标定,模拟了甲醇汽油发动机中的常规排放NOx和非常规排放甲醛的生成情况。模拟结果表明,在相同工况条件下,随着甲醇比例的增大,甲醛排放基本呈线性增长。发动机负荷对甲醛排放影响不大,NOx排放主要受空燃比和燃烧温度影响。     

PFI汽油机空燃比控制仿真及试验研究

基于发动机台架试验,建立并标定了进气道燃油喷射单缸汽油机一维仿真模型,探索了空燃比控制的新方法。依据经典控制理论,通过所建空燃比PID控制器与参数整定,实现了稳态空燃比控制。基于x-τ油膜模型,提出了其代数控制X-Y油膜方程,分析了进气道燃油传输过程对空燃比控制的影响;通过燃油阶跃扰动法,对X,Y参数进行识别,获得了X,Y参数MAP图,构建了离散化燃油动态补偿器,实现了空燃比在瞬态工况下的前馈控制。     

Effects of mixture formation on WOT output of a direct-injection gasoline engine

The effects of in-cylinder charge motion, fuel spray characteristics and piston crown geometry on WOT output of a direct-injection gasoline engine were investigated. The mixture formation process in the cylinder was analyzed by computer simulation and LIF visualization. The results made clear the technical factors for achieving sufficient fuel–air mixing in a DI gasoline engine with a bowl-in-piston geometry optimized for stratified charge combustion.     

柴油机喷油过程参数获取的数值方法研究

利用内燃机整机工作过程一维仿真分析,通过数值计算多方案比较来得到最优喷油过程参数。对1台喷油过程参数未知的高压共轨柴油机的工作过程进行仿真和台架试验对比,结果表明,该柴油机的动力性、经济性和NOx排放性能在计算最优折中喷油过程参数点处与实测性能基本吻合,间接验证了仿真分析获取的喷油过程参数即为满足柴油机各性能的最优喷油过程参数。     

电控168F 汽油机燃烧与排放特性分析

自主开发了通用小型汽油机电控燃油喷射系统,通过柔性控制混合气浓度优化燃烧性能和发动机排放及其他综合性能。将其应用于168 F汽油机,通过研究过量空气系数（φa ）对整机工作过程和排放特性的影响来制订控制策略。为满足美国EPA现行排放法规,标定工况需使用比功率混合气偏浓的混合气减少NOx 排放,部分负荷采用偏稀的混合气控制CO和 HC排放,同时需要控制发动机的循环波动。结合优化点火提前角（θ）研究形成了整机匹配的最佳φa 和θ并写入MAP ,汽油机整机动力性不变,排放和经济性能提高,能全面满足用户使用和美国EPAⅢ排放法规要求。