基于Pareto原理的HEV能量控制参数NSGA-Ⅱ多目标优化的研究EI北大核心CSCD

以某款并联混合动力汽车为对象,选取8个能量控制参数作为燃油经济性和排放性综合优化参数,提出基于Pareto原理的改进型NSGA-Ⅱ多目标优化算法,并进行仿真优化。结果表明:优化后燃油消耗率最大降低了11.29%,排放物综合指标最大下降8.78%,其中CO排放的优化效果最显著,下降了24.2%;SOC平衡的误差在0.5%以内,满足约束条件,发动机与电机工作点的效率分布明显改进;同时相比传统加权等单目标优化法,所提出的算法能同时得到多组优化解,为能量管理前期设计提供了更多的选择空间。     

混合动力系统发动机工况点优化的标定实现

混合动力系统较传统动力总成系统增加了电机、电池,使发动机工况点可以在发动机、电机、动力电池限制范围内进行优化,以提高燃油经济性。以优化整车燃油经济性为目的,得到所有可运行工况点发电、助力工作模式下的等效燃油消耗率。等效燃油消耗率为非线性离散数据,为保证标定数据有效、整车系统的稳定性,给出基于等效燃油消耗率的发动机工况点标定数据修正原则,最终得到混合动力系统扭矩分配的标定数据。通过合理标定扭矩分配,达到优化发动机工况点落点以提高整车经济性的目的。     

柴油/PODE重型车辆的实际行驶经济性与排放特性

针对柴油/PODE混合燃料发动机虽满足实际道路排放法规的需求,但实际道路的高瞬态性导致其瞬态结果与实验室稳态结果不符的问题,按照国Ⅵ排放标准测试流程,采用便携式排放测量系统对一台燃用柴油/PODE混合燃料的国Ⅵ重型牵引车的实际道路排放进行研究。研究定制由比功率、车速和加速度等信息共同定义的车辆工况分箱,以更加细致地衡量车辆排放及经济性能。数据统计分析结果表明：对于所有燃料,在工况多变的市区工况下CO和PN排放最高,在柴油中添加PODE能够显著降低CO和PN排放,其全路况比排放综合降幅为50%左右;掺混PODE后实际道路NO_x排放增加,在高速工况下最高,其比排放增加幅度低于20%;重型车辆常用工况为高速工况,高速中等功率需求工况下排放和燃油消耗率最多,在市区路段时,低速小功率需求工况占据大部分的时间,其排放和燃油消耗率仅次于高速中等功率需求工况,PODE的添加使得燃油消耗率增加;当PODE掺混比为30%时,发动机整体有效热效率为40.3%,比燃用纯柴油时提高了约2%;当PODE掺混比为20%时,其整体有效热效率相比D100反而有所下降,这与实际道路行驶条件下的高瞬态...     

商用车AMT智能换挡规律设计及标定方法

文章以一款电控机械式自动变速器（AMT）车型为研究对象,基于坡度、载重、行驶环境等因素,开发不同工况下的控制策略,精准标定。在满足细分市场客户动力性需求的前提下,结合发动机燃油消耗率图谱、排放热管理图谱,标定电控机械式自动变速器换挡升降挡曲线,保证车辆运营于发动机最优燃油经济、排放性能区间,使整车油耗最优,实现排放一致性达标,以满足法规及客户需求。     

低压废气再循环对阿特金森汽油机性能影响的试验研究

基于一台带有低压废气再循环（LP-EGR）系统的2.0 L自然吸气阿特金森（Atkinson）汽油机开展了不同废气再循环（EGR）率以及EGR与可变气门正时（VVT）耦合对发动机性能影响的试验研究。结果表明：LP-EGR可以抑制爆震，降低泵气损失，提高汽油机热效率，并减少NOx排放；在该发动机最高热效率点，设置27%的EGR率可使有效燃油消耗率改善7.4%；在中负荷工况点，随着EGR率的提高，燃烧稳定性逐渐变差，有效燃油消耗率先变好后变差；在外特性工况点，通入再循环废气导致充气效率下降，动力性下降。此外，研究发现，VVT与EGR对阿特金森汽油机燃油消耗率的影响存在耦合效应。     

基于耐久老化车辆的实际道路行驶NOx排放控制方法研究

为满足国六排放法规中在用车辆16万km RDE(real driving emission)检查要求，对两辆耐久老化车辆展开苛刻的1℃环境下转毂激进RDE试验研究。通过调整发动机的控制策略，对试验中NO_x排放偏高的两个极端工况：冷起动后急加速及热机起步急加速至超高速阶段的运行参数进行优化，然后在多种组合下的转毂循环及实际道路行驶排放中对优化前后的策略进行了对比验证。结果表明：VVT、过量扫气系数、目标空燃比及老化催化器窗口控制分别对耐久老化车辆的冷、热机超大负荷运行工况下NO_x排放量影响较大，合适的策略可使NO_x整体下降超40%；先基于耐久老化车辆开展转毂激进RDE开发，再进行实际道路行驶排放验证，是一种有效的RDE开发方法。     

两级相继增压对柴油机低负荷性能影响的试验研究

为综合提升陆用与船舶柴油机中低转速工况动力性、经济性和排放性能，搭建发动机性能试验台架，分别从增压系统性能、柴油机燃烧和整机性能三个方面，对比研究了低压级增压、高压级增压、两级增压和两级相继增压四种增压方式对某型柴油机的性能影响。研究结果表明：柴油机运行在推进特性中低转速工况下，与其他增压模式相比，两级相继增压模式能显著提高进气流量，而不引起增压压力的大幅度增加，缸内最高燃烧压力远离极限值，因此可适当增加喷油量，实现中低转速工况较高的扭矩输出；在高温富氧燃烧条件下虽然NO_x排放略有增加，但两级相继增压模式通过排气能量的合理利用，获得了泵气功的收益和燃油消耗率的降低；在推进特性30%负荷下，与低压级增压相比，两级相继增压泵气平均有效压力提升0.019 3 MPa,燃油消耗率降低4.9 g/（kW·h）,经分析得出两级相继增压为柴油机在低负荷工况下最优的增压模式方案。     

汽车发动机CVVT系统控制策略试验分析

研究了CVVT系统对汽油机功率、油耗以及缸内燃烧状况的影响.装有CVVT机构发动机与普通发动机万有特性的对比表明,CVVT发动机的低燃油消耗率分布区域比普通汽油机宽广.分析了CVVT调节相位在不同转速、不同负荷下的万有特性,得出在不同工况下CVVT相位调节的特点.研究结果表明,CVVT系统可以在不同工况下实现发动机动力性、经济性以及排放性能的有效提高.     

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。     

国Ⅵ整体控制系统的蒸发和加油排放研究

文章通过改进整车燃油系统材料及密封结构,并优化车载加油蒸气回收系统设计,降低了燃油系统蒸发和加油污染物排放。同时,通过优化发动机标定和燃油系统设计,使发动机在蒸发和加油污染物排放行驶工况中的脱附量达到较高水平,从而降低了炭罐通大气口的溢出排放,并保证整车蒸发和加油污染物排放试验得以顺利通过。     

NSGA-II在发动机尾气排放多目标 优化问题中的应用

空气污染和全球变暖问题逐步恶化,全球能源紧缺和环境污染带来严峻形式逐渐进入人们的视野,探索NSGA-Ⅱ在发动机尾气排放多目标优化问题中的应用以应对各国日渐严格的燃油消耗政策和汽车排放法规。文章对双燃料(柴油和富氢压缩甲烷)反应性控制的压缩着火(RCCI)系统进行优化,建立数学模型,将发动机排放和性能特性对发动机负荷、发动机转速、当量比和燃料百分比等因素的响应进行关联。最后,利用所建立的模型和NSGA-Ⅱ(非支配排序遗传算法Ⅱ)方法,对各因素进行了优化。用NSGA-Ⅱ法优化发动机参数的结果令人满意,并提出了不同试验条件下的帕累托前沿。研究结果表明,在使用双燃料发动机,可用数值模拟和分析来优化发动机的运行参数,从而减少污染物排放,达到双燃料(柴油和富氢压缩甲烷)反应性控制的压缩着火(RCCI)点火在不同负荷下一氧化碳和氮氧化物的排放是双燃料发动机优化问题的改进。     

对二次空气改善车用汽油机排气净化效果的研究

在车用汽油机排气中CO和HC生成与热反应净化机理研究的基础上 ,通过试验探讨了二次空气对提高车用汽油机排气热反应净化效果的影响。研究结果表明 ,在发动机高速大负荷工况下 ,足量的二次空气能使CO和HC的排放浓度大幅度降低 ,而在发动机中等转速中小负荷工况下 ,由于排气温度低 ,二次空气对热反应净化效果影响不大     

内燃机涡轮增压多工况匹配研究

提出以车用循环工况总油耗最小为目标的内燃机涡轮增压多工况匹配方法,基于NEDC驾驶循环,采用该方法对某车用1.8 L涡轮增压汽油机进行了涡轮增压多工况匹配的仿真研究。结果表明,涡轮增压多工况匹配可使该发动机最大扭矩提高3%,NEDC驾驶循环平均有效燃油消耗率降低2%。     

EGR和稀燃对甲醇发动机燃烧及排放特性的影响

在废气再循环(EGR)和稀燃策略下,以一台进气道喷射点燃式大功率甲醇发动机为试验对象,研究了两种稀释策略及复合稀释对甲醇发动机性能、燃烧及排放特性的影响。试验结果表明：在相同的稀释率下,稀燃比EGR能拥有更高的缸压峰值、更短的燃烧持续期、更低的燃油消耗率和更高的有效热效率。稀燃策略在降低HC和CO排放方面效果较为显著,而EGR策略能更为有效地降低NO_x排放。在未燃甲醇和甲醛排放方面,稀燃策略效果都较好。与EGR单独稀释相比,复合稀释能显著提高甲醇发动机的有效热效率。复合稀释对HC排放的影响较小,在降低CO排放方面和过量空气稀释效果相似,优于EGR稀释,最大降低幅度高达80.3%;拥有更好的抑制NO_x排放的效果,最大降低幅度为97%。复合稀释时,未燃甲醇排放与EGR单独稀释时相当,高于过量空气单独稀释;高稀释程度复合稀释时,甲醛排放有所下降。     

添加剂对乙醇汽油发动机性能影响的试验研究

以市售93号乙醇汽油作为试验用油,将一种含有过氧化物的助燃剂M以体积分数1‰添加到乙醇汽油中,在发动机试验台架上考察了该添加剂对乙醇汽油发动机燃油消耗率、缸压和瞬时已燃质量分数(mf)的影响。试验结果表明,在发动机未作任何调整情况下燃用乙醇汽油后,发动机燃油消耗率较原汽油机平均升高4.9%,向乙醇汽油中加入1‰体积分数的添加剂M后发动机燃油消耗率较乙醇汽油机平均下降3.1%。同时,加入该添加剂后发动机缸压峰值较乙醇汽油机有所升高,缸压和mf峰值所对应的发动机曲轴转角提前。     

汽油机动力性能多目标优化及试验研究

针对某发动机高速动力性较同排量发动机偏低的问题，采用多目标优化与试验相结合的方法对发动机动力性能进行优化。建立并标定了发动机一维模型，采用DOE(试验设计)方法分析了进气延迟角、进气凸轮最大升程、压缩比等多因素对发动机外特性的影响，分析结果响应拟合度较高；采用遗传算法对发动机高速大负荷工况下的工作性能进行了多目标优化；对进气道流动特性进行了CFD(计算流体动力学)分析，通过改进进气道结构以提高其流量系数。最后搭建了进气道稳流试验台和发动机试验台，试验结果表明：改进后的进气道流量系数最大提高了6.51%,发动机功率提高了15.59%,扭矩提高了11.92%,燃油消耗率降低了3.33%。     

汽油掺混PODE3-4对发动机燃烧和排放的影响

为了实现汽油在发动机上的压缩燃烧，在一台4缸四冲程压燃式发动机上使用不同掺混比的聚甲氧基二甲醚(PODE_3-4)-汽油混合燃料，探究了在不同负荷下的燃烧和排放特性。结果表明：在小负荷工况(0.13,0.38 MPa)下，掺混PODE_3-4使缸内燃烧压力和放热率升高；在大负荷工况(0.88,1.13 MPa)下，放热率随掺混比增加逐渐降低；对于排放特性，随着负荷的增加，NO_x和Soot排放逐渐升高，当负荷大于0.38 MPa时，CO和HC排放均保持在较低水平；随着掺混比的增加，Soot、CO、HC、苯和甲醛等污染物排放呈现出降低的态势，而NO_x排放变化不大。     

基于增益功率燃油系数的HEV能量管理策略

为了优化等效燃油最小能量管理策略的节油效果，以适用于工程批量应用为导向，制定基于增益功率燃油系数的混合动力汽车(HEV)能量管理策略。基于瞬时优化原理，提出基于增益功率燃油系数的工作模式决策机制，根据电机发电或电动引起的发动机功率与燃油消耗率的变化关系，分别给出电机充电和放电模式下增益功率燃油系数的计算方法。考虑发动机扭矩瞬态快速变化对油耗的影响和电机及电池包充放电效率特性，提出发动机高效区域扭矩滞回控制方法，建立基于增益功率燃油系数的能量管理策略算法架构。基于MATLAB/Simulink搭建控制策略软件模型，通过转鼓试验台进行实车试验验证。研究结果表明：相对于等效燃油最小能量管理策略，基于增益功率燃油系数的能量管理策略提升了节油率和舒适性，在全球轻型汽车测试循环(WLTC)工况下的百公里油耗降低了约4.8%，发动机的启停次数降低了约53%；相对于有效燃油消耗率(BSFC)最优工作点控制方法，发动机高效区域滞回控制方法降低百公里油耗约1.8%；与采用基于动态规划的全局优化能量管理策略的仿真结果对比，在不能提前预知工况的条件下，制定的能量管理策略在WLTC工况与新标欧洲测试循环(NEDC)工况下的油耗与理论最优值差距均较小。     

基于内窥镜的汽油发动机喷水可视化研究

设计了高速内窥镜系统,对汽油发动机进气道内的水雾喷射过程进行了可视化研究。对比了两种喷水器布置、不同喷水时刻和不同喷水压力下的水雾喷射过程,并结合台架数据分析了这些因素对发动机燃油消耗率和NO_x排放的影响。结果表明,在3 000 r/min@1.4 MPa工况下,使用3∶10的水油质量比,发动机喷水后燃油消耗率降低约3%,NO_x排放降低约20%。喷水器结构和布置方案对喷水效果影响不大。喷水时刻影响水雾进入缸内蒸发冷却的过程,不同喷水时刻下发动机燃油消耗率略有差异,NO_x排放变化趋势与燃油消耗率相反。喷水压力影响水滴雾化和运动过程,高喷射压力下雾化变好,但会使水滴在进气道内提前蒸发,反而降低其对缸内的冷却效果,试验在0.8 MPa喷射压力下燃油消耗率最低,而NO_x排放随着喷射压力的升高逐步降低。