电动增压器应用技术研究

论述了电动增压器工作原理.确定了电动增压器与柴油机匹配准则：使柴油机最低工作转速的全负荷工况的空燃比达到23～24以上,以此来解决柴油机低速烟度过大问题.按此准则对CA6DF2-24G型柴油机匹配了电动增压器,并进行了试验研究.结果表明,采用电动增压器使该柴油机在低速扭矩增加16.3%～29.6%的前提下,烟度降低56%;整车自由加速烟度降低67.2%.     

汽油机增压技术

对装备在AudiA6动力系统上的新技术——增压技术加以阐述。指出AudiA6发动机装备废气涡轮增压器后,优化了扭矩输出特性,使得在1750r/min～4600r/min内均保持在210N·m的大扭矩输出。介绍了废气涡轮增压器的构造原理、增压发动机的工作过程、增压发动机存在的问题及解决措施。并阐述了增压技术在1.8L增压发动机上的具体应用过程。     

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。     

应用电动增压器提高车辆高原行驶的动力性

对一辆满载质量14t的柴油载货汽车,在平原、高原进行了超速挡和直接挡在各自最小稳定车速下的固定挡全油门加速性能试验.由此指出,相同速度下两地加速时间存在差值,超速挡加速能力的差距比直接挡更明显;相邻两车速之间的高原滑行距离明显加长.分析了产生问题的原因,提出在原车增压器的基础上加装一个电动增压器,以有效地提高车辆高原行驶的动力性,并有利于降低车辆行驶带来的排放污染.     

带涡轮增压器汽车的使用

废气涡轮增压器是利用发动机排气的压力波来推动涡轮旋转,并以此来带动涡轮另一端的叶轮压气机,使叶轮以高达1040r/min的转速旋转,强制将空气压入汽缸,以增加空气的充入量。同时,燃油的喷射量也会相应增加,使涡轮增压发动机的功率比自然吸气型发动机的功率增加了20～40％。由于燃烧完全,机械效率提高,燃油消耗降低,排气烟度也有所改善。同时还依靠增压方式来扩大发动机的功率范围,(不像某些发动机系列通过扩大缸径的方法达到)它可不改变缸径、缸体、缸盖等零     

放气阀增压器在柴油机高原环境适应性改进中的应用研究

基于柴油机进排气高原环境模拟试验平台,针对所研制放气阀涡轮增压器,通过配机试验研究,获得结论如下:基于由冷态测量获得的放气阀开启特性,在考虑放气阀几何结构、排气脉冲压力波动等因素影响后得到预测特性,与高原模拟试验结果具有较好的一致性,偏差在7%以内;放气阀涡轮增压器具有较高的扭矩储备系数,可用于高原环境适应性动力改进,海拔4000 m工况可获得1.27扭矩储备系数,与常规增压器平原扭矩储备系数相当;在高原环境发动机进气量需要增加、压后压力需要提高的情况下,放气阀与平原工作状态近似,在最大扭矩点之后处于开启状态;与平原相比,高原4000 m工况压气机压后压力降低约60 kPa.通过更换高压比压气机放气阀涡轮增压器,在保持原有配机性能近似不变的情况下,可有效解决高原增压器超速问题,可使增压器转速在平原状态下降低10000 r/min左右,在高原4000 m工况,工作转速与更换前平原工作转速相当.     

电机外置式电辅助增压器设计与试验研究

电机外置式电辅助增压器几乎不改变传统涡轮增压器结构,具有电动化改造简单、电机热负荷小等优点,是电辅助增压的重要技术路线之一.针对电机外置式电辅助增压器,开展了基于加速性能的高速永磁电机与涡轮增压器匹配方法研究,设计了超越离合器结构以实现高速电机与涡轮增压器之间的连接与断开,建立了电辅助增压器转子轴承系统动力学模型并进行了转动稳定性分析,完成了电机外置式电辅助增压器的集成设计与样机试制.基于电辅助增压器样机开展了加速响应性研究,试验结果表明,在电机辅助下增压器加速响应时间缩短25.9％.     

小功率柴油发电机组电动增压装置参数设计及选型

为解决小功率柴油发电机组在高海拔环境使用过程中功率不足及冒黑烟问题,设计了一种小功率柴油发电机组电动增压装置。该装置由压气机和低压直流高速电机构成,电机可无级调速,由发动机充电机14V电源供电,设计在高海拔环境和额定工况下工作。为此,在试验的基础上进行理论设计,确定了增压装置主要参数以及增压装置主要尺寸等,为电动增压器选型提供依据。该装置可提高小功率柴油机的输出功率和扭矩,降低排放烟度,进而提高发电机组的输出功率,增强发电机组的高海拔适应性,降低发电机组的排放烟度。     

增压直列6缸汽油机气隙隔热的排气歧管

配装了双流道涡壳涡轮增压器后,某种用于高档汽车的3 L直接喷射汽油机的最大功率可达225 kw,在1 200 r/min时最大扭矩可达到400 N·m.由于直列发动机采用双流道涡壳涡轮增压器,再加上安装空间受极大限制,故对排气歧管的技术理念提出了特殊的要求.为此,Eberspacher公司与汽车制造商一起开发了气隙隔热...     

增压器压气机密封性能模拟与试验研究

采用Numeca数值分析软件建立了某汽油机增压器压气机端流场网格模型,并计算出增压器在低速近堵塞工况下进口压力为负压时压气机性能曲线,对压气机流场分析发现,轮背压力沿径向方向逐渐降低,在轴中心位置附近达到最小值,而在周向方向则变化较小。此外,在不同的转速下,随着进气口负压程度的加大,在轮背建立起来的压力逐渐降低,当进气负压增加到某一值时,若轮背临近密封环处的压力在大气压力附近波动,压气机发生漏油的风险提高。为了验证压气机负压能力预测的准确性,在现有压气机性能测试试验台架上开展了压气机密封性能测试,结果发现,在50 000r/min时,增压器压气机在-6kPa开始发生漏油,50 000r/min转速下则在-12kPa发生漏油,模拟分析结果与试验结果存在一些差异,而后就可能存在的原因进行了分析,以完善分析方法,提高增压器产品性能预测能力。     

EGR回路喷甲醇在柴油机上的应用研究

在YC6A220C柴油机上进行了进气道喷甲醇结合EGR的试验研究,在保持原柴油机动力性基本不变的基础上,研究了在不同负荷下,选用不同的EGR率和不同甲醇消耗率对原机的动力性、经济性、NOx和炭烟排放的影响。研究结果表明:单纯地使用EGR对于降低NOx效果比较明显,但是难以同时降低炭烟的排放,尤其当EGR率超过30%时,随着EGR率或者负荷的增加炭烟也急剧增加。向回路喷入适量甲醇后,不但可以保证NOx排放减少,而且炭烟排放也可以大幅度降低。在1 500r/min(最大扭矩转速)下,在EGR率为20%~35%,甲醇消耗率为50~70g/(kW·h)范围内,可以同时降低NOx和炭烟排放。发动机的动力性和燃油消耗略有降低,排放水平均低于燃用0号柴油。     

基于LIVC和双VVT技术的增压直喷汽油机抑制爆震试验研究

在1台涡轮增压缸内直喷汽油机上,利用双可变气门正时(双VVT)技术结合进气门晚关凸轮轴(LIVC凸轮轴)来抑制爆震。在实现爆震抑制策略后,采用更高的几何压缩比来进一步提高热效率,改善发动机的燃油经济性。试验结果表明,在1 300r/min,200N.m这一典型的爆震工况点,通过减小气门重叠角,降低发动机扫气量,可以有效提高燃油经济性。推迟进气门和排气门相位均可以实现对爆震的抑制,结合使用LIVC凸轮,使得发动机抗爆震性能进一步大幅度提升。在原机9.3的压缩比下,点火角得以提前,接近最大扭矩点火角(MBT点)。将几何压缩比由9.3提高到了10.9后,抗爆震性能和原机相当,并明显改善了发动机的热效率,从而进一步改善了燃油经济性。     

柴油机电控系统冒烟控制策略研究

从解决特种动力装置加速过程冒黑烟入手,基于直列泵和普通增压器柴油机位置式电控系统制定了两种冒黑烟控制策略,通过在发动机台架上测量带载加速时间和消光系数综合优化出控制参数,并在整车上进行了路面试验验证。试验结果表明,系统在保证整车加速性的同时,有效抑制了加速冒黑烟。     

复合功率分流系统发动机起动H∞鲁棒优化控制

为改善复合功率分流混合动力系统纯电动至混合动力模式切换过程的车辆驾驶平顺性,同时确保在模型不确定和外部干扰条件下切换控制的鲁棒性,本文中提出了一种发动机起动H∞鲁棒控制策略。首先,建立复合功率分流混合动力系统动力学模型,并对纯电动至混合动力模式切换过程进行分析。其次,以车辆驾驶平顺性和发动机起动时间为优化指标,通过动态规划求解发动机最优拖转转速曲线。然后,考虑到输入轴阻尼参数摄动、驾驶员输入、道路负载、输出端转速的不确定性变化和发动机转速量测噪声的干扰,设计了发动机起动H∞鲁棒控制器。最后,通过离线仿真和台架试验对所提出的控制策略进行验证。结果表明,该策略能有效将冲击度降低至11.52 m/s^3以内,同时对模型不确定性和外部干扰有较强的抑制能力。     

进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一,但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀,研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明:进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显;柴油机进气节流后缸内压力下降,缸内平均燃烧温度、机械效率升高,滞燃期延长,燃烧始点后移;中低转速小负荷工况,随着节流程度的增加,燃油消耗率和烟度增加;高转速小负荷工况,一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500r/min,29N·m工况,保持EGR阀全开,随着节流程度的增加,NOx和烟度出现同时下降趋势,当空气流量由191.4kg/h降至140.6kg/h时,燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%,58.1%,27.3%,排温提升了42.5%。     

随车乳化器在N485Q柴油机上节能研究

阐述了乳化柴油的节能机理,指出柴油机燃用不稳定乳化油的可能性;根据不稳定乳化油的特性,以N485Q柴油机为研究对象,设计了4种不同结构的随车乳化器(该乳化器不必添加乳化剂,能耗小,能将柴油边乳化边燃烧);通过各种不同配比乳化油的稳定特性试验,确定了在N485Q柴油机上使用的最佳随车乳化器。最后考察N485Q柴油机在原机结构参数、最佳随车乳化器条件下,最大转矩转速(1 800 r/min)和最大功率转速(2 300 r/min)处燃用不同油水配比乳化油时的节能效果,获得乳化油的最佳油水配比。     

电动进气格栅控制策略及故障诊断

详细地介绍了电动进气格栅在发动机单独开启、发动机与压缩机同时开启、发动机停机工况下的控制策略和实现方法,给出了具体的电动进气格栅故障诊断方法。     

空气滤清器对发动机性能的影响及亥姆赫兹谐振器的使用

CA488发动机进气系统装上空气滤清器后在2000r/min左右性能下降很多，而去掉空气滤清器换成管子后有些转速性能反而有所升高。针对这些情况，比较了实际装车管路、去掉空气滤清器及其前面的管子、仅去掉空气滤清器代之以和滤芯长度相当的300mm长的管子三种进气系统情况时的发动机扭矩、燃油消耗率及进气管内压力波的变化情况，并分析了在CA488进气管中装入亥姆赫慈谐振器对发动机性能的影响。     

车用柴油机加速瞬态过程控制策略研究

设计了车用柴油机在加速瞬态过程中的控制策略,建立了直列4缸电控单体泵柴油机的数学模型,模型包括燃烧模块、进排气系统模块、带中冷的增压器模块和控制器模块。在加速过程中,针对废气涡轮增压器的滞后问题,设计了一阶油门滤波的油量供给策略。通过仿真研究,给出了根据空燃比和发动机转速变化量决定的控制时间常数。     

喷油正时对电控共轨柴油机燃用LNG-柴油双燃料的影响

为了在电控共轨柴油机上应用LNG,将电控共轨柴油机改装为柴油引燃天然气双燃料发动机,研究了引燃柴油喷油正时对双燃料发动机性能与排放的影响。试验选取最大扭矩转速1 600r/min和标定转速2 500r/min,在不同油门开度工况下研究了双燃料发动机的功率、燃料消耗量、有效燃料消耗率和排放。试验结果表明:随喷油正时的提前,双燃料发动机的输出功率先增大后降低;有效燃料消耗率先降低后增大,并在最大功率正时处达到最低;HC,CO和炭烟排放降低,CO2排放升高;油门开度较小时的NOx排放降低,而油门开度较大时升高。