某型越野车高原动力性恢复研究

为了提高车辆高原适应性,本课题首先确定了高原型增压器改进方案的技术路线,然后通过理论和试验方法对四种方案进行筛选,选择适合高原低气压需求的高原型增压器。同时解决了伴生的增压器超速问题,并对燃烧系统参数优化,满足了高原动力性的需求。探索出一条车辆适应高原特殊气候环境下的整车动力性能恢复的科学研究方法,通过高原环境移动台架标定试验等手段,掌握并提升了SOFIM8142.43柴油机的高原动力特性。     

发动机高原特性模拟试验台的设计

汽车在高原行驶时,由于对发动机性能的影响关系,从而使汽车性能恶化。通过室内发动机的高原特性模拟试验,控制发动机的进气参数和供油参数,可以改善汽车发动机的特性。具体阐述了模拟试验台各种装置设计参数的选定和计算。最后以“东风汽车的6100型汽油机”为例,评述了模拟台架的使用效果。     

涡轮增压汽油机匹配计算及性能预测

应用GT-power软件建立了某1.5 VCT发动机一维仿真模型,并通过试验数据对模型进行了标定.根据涡轮增压发动机的设计要求估算了涡轮增压器的性能参数值,从而选择了一款涡轮增压器.建立了加装涡轮增压器之后的发动机模型,增加了放气阀装置,并分别进行了平原、高原环境下的发动机的匹配计算和性能预测.结果表明,在平原、高原环境下发动机匹配情况均良好.     

城市公交车的增压器匹配优化

针对柳州市公交车装配6105国Ⅲ发动机后燃油消耗高的问题,通过对柳州市公交车的运行工况和发动机的性能状况进行路状采样分析,对该发动机本体的增压器提出了优化匹配方案,并进行了发动机台架外特性试验、万有特性试验和路试验证,找到了降低公交车燃油消耗的最佳增压器匹配方案,使发动机长期运行在经济耗油区域,达到了节省燃油的目的,同...     

可变喷嘴涡轮增压器控制策略研究

设计了可变喷嘴涡轮增压器控制策略。以潍柴蓝擎共轨柴油机为平台进行了可变喷嘴涡轮增压器性能匹配试验,台架试验显示,所设计的控制策略可实现可变喷嘴涡轮增压器的精确控制,对提高发动机低速扭矩,改善发动机低速和部分负荷时的经济性效果显著。     

高原环境下国六柴油机排放污染物测试

通过对高原发动测试台架测量控制软件的升级,实现了高原发动机性能试验与排放试验的程序化控制,建立了高原发动机性能试验与排放试验的集成化数据采集系统.本文对一台国六排放水平的发动机在升级后的电涡流测控台架进行WHSC稳态循环的试验验证.结果表明:基于电涡流测功系统的发动机试验台架可以通过程序控制采集不带过渡工况的WHSC循...     

直喷涡轮增压汽油机动态响应特性理想恒速模拟及评价

鉴于在发动机台架上难以实现发动机动态响应特性的直接测评,提出直喷涡轮增压汽油机动态响应特性的理想恒速模拟。基于稳态性能试验,建立发动机热力学模型并将其扩展以适用于瞬变过程模拟;假定平衡发动机动力输出的负载响应时间为零,模拟发动机恒定转速下动力输出随节气门开度的瞬变关系,并在此理想条件下评价发动机的动态响应特性。将该方法运用于评估J、P两型涡轮增压器对1.5T GDI发动机动态响应特性的影响,实现了发动机和增压器的合理匹配。     

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.     

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.     

某车型高原动力性优化策略分析

车辆在高原地区运行时发动机性能会明显下降,主要表现为动力性严重不足。为了提高发动机的高原环境适应性,需要对发动机的增压器进行优化匹配,调整供油提前角和最大循环供油量,从而恢复发动机在高原地区的动力。文章通过AVL-Boost软件对某车型发动机进行搭建,仿真分析采取涡轮增压器匹配优化和发动机高原供油策略优化的措施后,发动机高原动力性能够得到明显改善。     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

高压共轨柴油机高海拔性能仿真研究

采用GT-Power软件建立了高压共轨柴油机工作过程模型,研究了等油量和等空燃比条件下柴油机性能随高原环境条件的变化规律。结果表明:等油量下,柴油机扭矩和燃油消耗率在海拔3 000 m以内中高转速范围基本保持不变;在海拔4 000 m以上标定转速下增压器超速,海拔5 000 m,900 r/min时发动机因空燃比过低而无法运行。等空燃比下,同0 m海拔相比,海拔5 000 m不同转速下发动机燃油消耗率平均增加7.2%,扭矩平均下降近40%,动力性下降严重。等油量或等空燃比方法不符合我国高原实际情况,需要建立新的柴油机性能高海拔修正或预测方法。     

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。     

12V150柴油机水下起动性能研究

通过试验装置模拟装甲车辆水下起动,进行了多方案对比试验,分析了影响柴油机水下起动性能的几个主要因素。结果表明,配气相位和排气系统是影响柴油机水下起动性能的2个主要因素,气门重叠角越小,越有利于水下起动;脉冲排气系统较组合脉冲排气系统更有利于柴油机水下起动。     

高海拔环境下自然吸气柴油机功率与燃油消耗率的修正及控制

以186FA柴油机为例,依据国家标准中功率调整和燃油消耗率换算方法,开发出自然吸气柴油机功率和燃油消耗率的高海拔地区大气修正的计算软件,实现了现场环境和标准环境之间功率和燃油消耗率的双向修正输出,便于应用在高海拔地区非增压柴油机的生产和实际使用的调试。由分析可知,机械效率对燃油消耗率的大气修正影响较大,且相比于标准推荐值,采用实测柴油机机械效率能提高功率以及油耗修正值的准确性。根据软件计算结果,通过喷油泵限油调整高原地区柴油机实际使用的最大功率,能控制其在高原地区的排气烟度,有效减少环境的污染。     

高原环境下柴油机冷却系统性能仿真

利用GT-suite软件建立了柴油机工作过程模型和冷却系统模型并进行直接耦合,通过高原模拟台架试验验证了模型的正确性,进而研究了不同海拔外特性工况下柴油机及其冷却系统性能的变化规律。结果表明:海拔每升高1 000m,柴油机出口水温平均升高5.01%,散热量平均减小6.25%,风扇质量流量平均减小11.20%,柴油机功率平均减小3.55%,燃油消耗率平均增加4.67%;该装甲车辆在海拔1 000~2 600 m低转速区和海拔2 600m以上必须降负荷或者提高冷却系统散热能力后使用。最后以柴油机出口水温不超过报警值为目标,计算得到了柴油机最大允许负荷和风扇最小体积流量增幅MAP图,为高原环境下柴油机及其冷却系统匹配和改进提供了参考。     

某先进高速柴油机气缸盖结构评估

以某引进的高速柴油机气缸盖为研究对象,采用有限元方法对气缸盖的温度场、热机耦合作用下的疲劳强度和密封性进行了数值仿真和分析,探讨其设计理念及进一步提升性能的可行性,为国产化改进和设计提供了理论依据。结果表明,该柴油机强化程度达26 MPa·m/s,但气缸盖仍保持足够的强度、较低的温度和良好的密封,最大工作应力195 MPa,最高温度355℃,疲劳安全系数为1.7,在进一步提升柴油机性能时,该气缸盖的刚强度仍有足够的裕度。     

基于滑模理论的车用EGR系统混沌控制

基于高阶滑模混沌控制的快速稳定和高效鲁棒特点,建立了柴油机EGR系统动态数学模型;设计了柴油机EGR系统的误差评估滑模面、滑模控制率与混沌控制器;针对EGR阀动态控制规律与响应迟滞机理,制订了柴油机EGR阀的控制、修正与优化策略。利用Control Core软件,对EGR阀的响应特性、占空比和EGR率进行了仿真,实现了高阶滑模混沌控制器对EGR系统精确修正、优化与控制。依据柴油机瞬态测试循环法规,进行了增压柴油机EGR系统的动态响应特性和排放测试等试验。试验结果表明,该高阶滑模混沌控制器性能可靠、处理能力强、控制精度高,满足柴油机EGR系统的控制要求。     

柴油机组合进气道布置位置优化研究

针对某型柴油机切向/螺旋组合进气道进气系统进行了稳态流场的数值模拟,分析了组合气道的流动特性,为进气道位置优化提供了依据;在不改变原机气道形状的基础上,通过稳流试验确定了最终进气道位置的优化方案,证实了流动数值模拟在气道优化中的指导作用。     

环境对大功率柴油机缸内喷雾、燃烧与传热的影响

采用准维多区数值仿真和环境模拟试验的方法,研究了不同海拔环境对某大功率柴油机缸内喷雾、燃烧和传热的影响。结果表明:在高原环境下,油核破裂滞后期比平原最大延长9.1°曲轴转角,油滴分裂长度增加29%以上,贯穿度明显增加,一次雾化后,SMD直径显著增加;海拔4 500m,瞬时放热率峰值降低18.4%,放热率重心后移近4°,最高燃烧压力降低18.8%,位置滞后0.6°;缸内对流换热和辐射换热都比平原明显增强。研究结果为探明特殊环境下柴油机性能劣化与故障机理提供了理论参考。