重型柴油机全工况两阀联合控制EGR系统的设计

为对某重型柴油机EGR系统进行排放优化和流量精确控制,基于排放优化原则,采用了一种节气阀配合EGR阀控制EGR流量的全工况两阀联合控制系统。先后在半实物实时仿真平台和台架上进行了控制器跟踪效果和排放改进效果的验证。结果表明:所设计的控制器能在各种工况下精确控制空燃比;在测试工况条件下,排放水平较稳态EGR优化MAP控制方法有了较大改进。     

基于曲轴箱强制通风的汽油机进气模型修正研究

为了更加精确地确定汽油机空燃比,使发动机在不同工况下得到最佳的动力性、经济性和排放性能,需要定时、定量地提供当量空燃比。而喷油量是基于进气量变化的,所以精确地控制进气量是整个控制系统的基础。在传统的进气歧管空气流量平均值模型(MVEM)基础上,考虑了曲轴箱强制通风系统(PCV系统)对进气量的影响,并对改进后的模型在simulink环境下进行稳态和瞬态仿真。通过分析仿真结果,得出了改进模型的进气量和进气歧管压力等参数,模拟结果更能接近实际进气过程,空燃比控制精度得到提高。还对传统进气模型提出了一些改进方向。     

增压中冷柴油机冷却水套流动特性研究

在不同工况下对冷却水套水流入口流量以及特征点的温度、压力进行了测试与分析.建立了冷却水套三维模型,对冷却水腔的流动均匀性、整机压力损失、冷却液流速和换热系数进行了分析.研究结果表明:强化机型冷却水套中的流速和换热系数均能满足冷却要求,但各缸冷却水套的流速不均匀,在进排气侧不同程度地出现了旋涡,第四缸附近的流速低于其它各缸;进入气缸盖冷却水套的流量不均匀;改进后的冷却水套结构使流动的均匀性得到改善.     

散热器进出口布置对流阻影响的仿真分析

文章采用STAR-CCM+通用流体仿真程序,基于Realizable k-e湍流模型,完成了某纯电动车双侧散热器在不同流量下流阻特性仿真分析,并通过相应的水阻试验结果验证了仿真方法的可靠性。然后结合实际工况,以冷却液为流动介质,分别完成了散热器双侧与单侧设计在8L/min和10L/min两种流量下的流阻特性分析。结果表明:在相同工况下,双侧进出口设计流阻特性更优,略小10%左右;此外,双侧水室内壁面最大压应力也略小45%;且在一定范围内流量越大,两者差值越大。     

余热回收用活塞式单阀膨胀机性能模拟及进排气结构分析

根据朗肯循环发动机尾气余热回收系统中活塞式单阀膨胀机结构特点,建立了其工作过程仿真模型。4种工况下膨胀机缸压试验数据表明,模拟指示功率误差在0.99%～10%,工质水质量流量误差均在3%以内,验证了模型的有效性;在此基础上,在进口压力5 MPa,进口温度520℃,转速1 950 r/min工况下,针对进排气结构参数对膨胀机性能的影响进行分析,得到了膨胀机指示功率、循环质量流量及绝热效率随进气顶杆高度和排气口高度变化的规律。     

汽车筒式减振器分段线性特性的建模与仿真

利用弹性力学原理,根据边界约束条件和阀片变形连续性条件,推导了减振器节流阀片在非均布压力下的变形解析计算式.根据节流阀片厚度、阀片预变形量和常通节流孔面积,利用速度、流量、压力和阀片变形之间的关系,求出了减振器初始开阀和最大开阀两个速度点.根据减振器开阀前、后的油路,利用开阀速度点和阀片变形解析计算式,建立了减振器分段线性特性的仿真模型.利用VC++编程工具,开发了减振器特性仿真软件.通过实例,对所设计的减振器进行了特性仿真,其结果与试验值很好吻合.表明所建立的减振器分段线性特性仿真模型是正确的,所开发的特性仿真软件是可靠的,对汽车减振器设计和特性分析具有一定应用价值.     

基于安全特性电子液压制动前后轴制动力分配改进方法EI北大核心CSCD

为提高电子液压制动安全性能,本文中对前后轴制动力分配方法进行了改进。首先研究ECE R13制动法规对汽车前后轴制动力分配的影响,然后对电子液压制动安全特性进行分析,得到如下结论:电子液压制动中电机泵的作用频次与制动需液量成正比;输出相同的制动力矩的情况下,单独使用后轮制动器比单独使用前轮制动器需要更少的制动液体积;在低于某一制动强度时,共同使用前后轴制动器时制动需液量大于单独使用前轴制动器;利用单侧车轮的进/出液阀控制左右两侧车轮制动器实施制动,可以降低高速电磁阀的使用频次。最后基于上述结论提出了基于安全特性的电子液压制动的前后轴制动力分配改进方法,并进行NYCC循环工况的仿真。结果表明,与理想制动力分配方法相比,采用所提出的改进方法,电机泵和前轴进/出液阀的作用频次约降低50%,而后轴进/出液阀的使用频次降低90%。     

基于BP-PID控制器的盾构液压推进控制系统研究

为解决盾构在复杂地层施工时推进速度和压力难以控制的问题,在压力流量控制的基础上提出BP神经网络控制策略。通过AMESim建立推进系统物理模型,并利用Simulink设计出BP神经网络控制器,最后对系统进行联合仿真,分析推进系统液压缸在变流量和变负载工况下推进速度和压力的响应特性。仿真结果表明:该控制策略与常规PID控制相比,波动幅度降低,调节时间快。采用BP神经网络PID控制能够有效地提高盾构在负载突变情况下速度和压力控制精度,稳定性好、适应能力强,为盾构控制系统设计和优化提供理论参考。     

二级可调增压器旁通阀与喷油参数调节规律的仿真分析

利用Wave仿真软件建立了某二级可调增压V型8缸电控单体泵柴油机的仿真分析模型,应用台架试验数据对模型进行了标定,以最佳燃油经济性为目标,计算了外特性条件下排气旁通阀开度与喷油提前角对柴油机性能的影响规律,得到两者的优化匹配规律。计算结果表明:旁通阀阀门开度及喷油参数直接影响二级可调高增压柴油机系统的燃烧和换气过程;高转速高负荷工况时需要打开排气旁通阀,并适当增加喷油提前角以降低过高的排气背压,减少泵气损失,且转速越高放气阀开度越大、喷油提前角越大;中低转速高负荷工况时,排气背压低于进气压力,泵气损失功小,不需要打开排气旁通阀,并且应适当减小喷油提前角。     

基于单/双点线性化的质子交换膜燃料电池发动机温度预测控制研究

在已有的45 k W级质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)发动机模型的基础上,将电堆冷却液旁通阀开度、大循环旁通阀开度、水泵转速、风扇开度设定为操控变量,电堆温度设定为输出量,分别设计了单点线性化全工况预测控制(Model Predictive Control,MPC)控制器和两点线性化双MPC控制器,对PEMFC发动机电堆温度进行控制和分析。在相同的仿真环境条件下,分别运行两种控制算法进行仿真运算,并对其结果进行对比分析。仿真试验结果表明,两点线性化双MPC控制的控制效果优于单点线性化全工况MPC控制。     

气门开启过程对压缩终了缸内涡流运动的影响

首先采用进气道稳流试验和数值模拟方法对两款柴油机进气道的稳态流动进行研究对比,然后利用Converge软件对两款柴油机在标定工况下的进气和压缩过程进行了瞬态数值模拟研究,并对该过程中各个时刻的缸内和燃烧室内涡流运动通过无量纲参数瞬态涡流比来进行分析。结果表明,柴油机实际工作过程中进气道在气门小开度及中等开度下形成涡流的能力对压缩终了时燃烧室内的涡流强弱有很大影响。现有的稳态评价方法不足以体现这一特征,稳态评价方法有待改进。     

螺旋气门的结构优化及对无节气门汽油机燃烧性能的影响

由于进气方式的改变,气道喷射式无节气门汽油机中小负荷时泵气损失显著降低,但燃烧性能却明显恶化.为改善其燃烧性能,本文中设计了一种在进气过程中能产生较强进气涡流的螺旋气门,并使用仿真软件STAR-CCM+对螺旋气门的主要结构参数进行了优化.在稳流气道试验台上测量其进气涡流比和流量系数,证明该螺旋气门在开启升程较小时能产生...     

Modeling and simulation of a dual-mode electrohydraulic fully variable valve train for four-stroke engines

In modern four-stroke automotive engine technology, variable valve timing and lift control offer potential benefits for making a high-performance engine. In this paper, a novel design named dual-mode electrohydraulic fully variable valve train (EHFVVT) for both engine intake and exhaust valves is introduced. The system is mainly controlled by either proportional flow control valves or proportional pressure relief valves, and hence two different families of valve displacement patterns can be achieved. The construction of the mathematical model of the valve train system and its dynamic analysis are also presented in this paper. Experimental and simulation results show that the dual-mode electrohydraulic variable valve train can achieve fully variable valve timing and lift control, and has the potential to eliminate the traditional throttle valve in the gasoline engines. With the proposed system, the engine performance at various speeds and loads will be significantly improved.     

柴油机螺旋进气道稳流试验与CFD计算的对比分析

对某柴油机螺旋进气道进行传统的气道稳流试验,得到了涡流比和流量系数。在与试验条件对等的边界条件下,应用仿真软件FIRE建立了气道的三维仿真模型,对不同气门升程下进气道内的流场进行了CFD计算;对比试验与计算的结果,两者吻合良好。结果表明,仿真计算省时,成本低,便于方案对比,可以获得气道内的流场分布规律;在柴油机螺旋进气道设计开发与性能评价中具有实用价值。     

VVL耦合喷油策略对GDI汽油机混合气形成的影响

利用三维仿真软件Ansys Fluent建立了GDI汽油机的仿真计算模型,就变气门升程耦合不同喷油策略对缸内气流运动和混合气形成的影响进行了模拟计算。结果表明,与大气门升程工况相比,小气门升程工况的缸内湍流运动强度、燃油蒸发和湿壁情况以及点火时刻混合气质量都明显改善;在小气门升程工况,采用两段喷油会缩短油气混合时间,过度推迟二次喷油时刻会恶化混合气质量和燃油湿壁情况;在大气门升程工况,两段喷油会改善混合气均匀性,随着二次喷油时刻推迟,燃油蒸发量增加,湿壁情况加剧,混合气质量得到改善;小气门升程工况下采用二次喷油时刻为470°曲轴转角,前后两次喷油量比例为7∶3的两段喷油方案在燃油蒸发和湿壁以及点火时刻缸内混合气质量这几个方面的效果都很好,是最合理的方案。     

排气早开角对低散热Atkinson循环汽油机能量分配的影响

基于GT-Power软件建立某增压汽油机仿真模型,并通过试验验证模型的准确性。优化原模型配气机构,设计包角更大的进气凸轮以实现Atkinson循环,设计多组排气凸轮以得到20°~80°范围内的多个排气早开角(θ_(EVO)),改变传热模型实现缸内的低散热条件,模拟分析了1 500 r/min,40%负荷时,θ_(EVO)对低散热前后Atkinson循环增压汽油机能量分配的影响。结果表明:常规散热条件下,该汽油机的燃油经济性在θ_(EVO)为60°~70°范围内时较佳,而低散热条件下,该汽油机的燃油经济性在θ_(EVO)为50°~60°范围内时较佳;降低传热系数后,该汽油机散热损失的能量大幅减少,由此减少的能量在不同θ_(EVO)下转化为指示功的比例不同,θ_(EVO)为55°时转化比例为17.4%,此时指示热效率与原机相比提高了6.58%;而常规散热条件下Atkinson循环增压汽油机的指示热效率只比原机高3.79%,说明结合低散热技术能进一步增强Atkinson循环的节能效果。     

Air flow trajectory and surge avoidance of centrifugal compressor under variable pressure operation of automotive fuel cells

The compressor of an automotive proton exchange membrane fuel cell requires severe dynamic performance under normal driving patterns. Because the air flow demand of the automotive fuel cell requires steep increase/decrease, it is very important to understand the air flow trajectory of the centrifugal compressor to avoid the compressor surge. In this study, a simulation model of an automotive fuel cell system with a dynamic compressor was developed to investigate the proper trajectory of air flow rate on a performance map of an air compressor. The dynamic response of the compressor shows that the cathode inlet and exit valves have a significant effect on surge evolution. In particular, the results showed that a proper combination of valve opening areas is required to avoid compressor surge. In this study, the original two valve approach was reduced to a single cathode exit valve control with fixed cathode inlet orifice. A surge rejection algorithm was also developed, based on the comparison of surge protection envelope pressure with actual measured pressure. The results show that surge evolution is effectively avoided by controlling the cathode exit valve.     

气门重叠角对HCNG发动机回火性能的影响

为研究某高压缩比HCNG发动机的回火特性,进行了发动机回火工况台架试验,结合试验数据,建立HCNG发动机三维仿真模型,对不同气门重叠角下的回火性能进行仿真计算。试验与仿真结果表明:压缩比越高,发动机越容易回火;其他条件不变,较小的点火提前角容易引起回火;原机气门重叠角较大,压缩比提高,导致进气口富氢新鲜充量受热,这是造成回火的重要原因;随着气门重叠角的减小,发动机功率以及最高燃烧压力降低,当气门重叠角为0°时,可有效避免回火。     

基于ADAMS的四气门配气机构优化设计

用ADAMS／View对某型号车用柴油机的配气机构进行了仿真分析,发现四气门配气机构中气门运动不同步的现象,增大了气门与气门导管之间的摩擦力,影响气门的升程,最终影响配气机构的性能。结合实际测量的结果,分析了这种不同步原因及对气门组的可靠性影响,讨论了减小运动不同步的方法,建立目标函数对所分析的配气机构进行了优化设计。优化后的配气机构改善了气门的不同步现象．减小了气门轭与摇臂之间的滑移距离及气门与气门导管之间的摩擦力,减少了气门轭的偏转,配气机构性能得到了提升,而且用虚拟样机技术缩短了产品的设计周期。     

基于FLUENT的高温PEMFC流场设计

与传统低温燃料电池相比,高温PEM燃料电池可简化燃料电池的水管理和热管理系统,降低系统的复杂性和成本,近年来高温PEMFC的流场设计逐渐成为研究的重点.基于计算流体软件FLUENT中的PEMFc模块,对3种常见的流场形式分别从膜中水舍量、氧气的浓度和电流密度分布3个方面进行了三维数值模拟和综合分析.结果显示,在高温条件下,性能由高到低依次为：单蛇形流场、平行流场和多蛇形流场.该方法可用于高温PEM燃料电池流场的设计指导.