基于添加剂和电加热的柴油机DPF再生技术研究

提出了基于添加剂和电加热的柴油机微粒捕集器再生技术,以柴油添加剂与电加热相结合的方式,利用柴油添加剂降低微粒起燃温度,再生时补充少许空气,只需少量的电能就可以点燃微粒,通过其自身火焰的蔓延来完成整个捕集器的再生。以SOFIM8140.27柴油机为对象,对微粒捕集及再生方案进行了大量试验研究,证实了该设计方案具有捕集效率高、再生可靠和车载实用等优点,能够适应我国的燃油品质。     

基于模型的DPF主动再生排气温度控制

颗粒物捕集器(DPF)主动再生发生时需要将柴油发动机排气温度提升到500℃以上并维持在较长一段时间内。为减少由于控制对象纯滞后特性、强扰动因素引起的不确定性,降低高排气温度带来的主动再生风险,结合基于模型的控制策略提出了一种优化的再生温度控制算法和控制器结构,并展开了仿真分析、参数优化等研究工作。设计的控制结构考虑实际工程应用需求,采用基于发动机排气温度和排气流量的增益补偿和前馈加反馈控制方案,可兼顾性能和成本因素,并具有较强的适应性和可操作性。仿真和台架试验、车辆道路试验结果均表明,主动再生过程中对实际排温控制的超调量小于3%,在发动机瞬态工况和车辆运行等强扰动工作工况下的稳态控制误差小于25℃。     

基于多维耦合仿真的冷却系统控制策略优化

电动车驱动系统冷却系统具有非线性、传热迟滞和时变性等特点,电机控制器功耗受工作温度影响较大,传统的冷却辅机控制策略无法满足最低功耗需求。针对此问题,利用STAR-CCM+和Amesim仿真软件建立冷却系统多维耦合仿真模型,研究电机控制器冷却系统最优门限值,并联合Matlab/Simulink仿真平台对比多挡、PID和自适应模糊PID3种控制方法的系统功耗。结果表明自适应模糊PID控制能够提升冷却系统的动态性能,降低整车能耗。     

柴油机DOC辅助DPF再生燃油喷射规律的优化

为了有效降低柴油机颗粒捕集器(DPF)再生过程产生的二次污染物,优化了催化氧化反应器(DOC)辅助DPF再生的燃油喷射规律。采用AMESim建立了DOC和DPF模型,在Simulink中建立了发动机排放和DPF再生控制模型,将两个软件耦合搭建联合仿真平台。对模型进行了验证,提出了先缓后急的燃油喷射规律。结果表明:660是较为理想的DPF再生温度,优化后的燃油喷射规律能够大幅降低DPF再生的二次污染。     

基于怠速提升的DPF再生温度控制方法研究

在DPF主动再生过程中,如果柴油机运行工况突降至怠速状态,会使DPF内部温度峰值和温度梯度迅速升高,易导致DPF出现烧熔现象,针对该问题,进行了基于怠速提升的DPF主动再生温度控制的试验研究。结果表明:再生过程降至怠速工况时,载体出口端中心附近的温度和温度梯度升高幅度最大;随着怠速的提升载体的温度峰值和温度梯度逐渐降低,怠速提升至1 100r/min时,最高温度峰值由820℃左右降至632℃左右,降低了约22.9%,最大温度梯度由30℃/cm左右降至10℃/cm左右,降低了约66.7%。     

DPF再生中断研究与验证

DPF再生中断是一种异常现象,不及时处理会对车辆正常行驶造成影响。为了减少DPF再生中断发生,本文通过研究和验证增加保温套、增加再生后喷和再生次后喷喷油量等方法来提高DPF入口温度,减少DPF再生中断发生。同时,增设手动再生开关作为DPF再生中断发生后的备用方法,当DPF发生再生中断且碳载量达到警示阈值后驾驶员可以使用手动再生开关来启动DPF手动再生,恢复DPF初始状态,使车辆发生限速限扭事件、DPF堵塞、出现发动机无法启动等极端情况成为小概率事件,保证DPF再生正常进行,车辆正常行驶。     

DOC辅助DPF再生的二次污染研究

在氧化型催化转换器(DOC)前端的排气管中喷入柴油,通过提高柴油机尾气温度、燃烧并去除柴油机微粒捕集器(DPF)中的PM,实现了DPF再生。对整个再生过程中尾气成分进行分析和计算,发现碳氢化合物(HC)为主要二次污染物,且排放相对较大。通过试验方法,分别研究喷油流量和喷油时DOC前端排气温度对再生过程中HC排放的影响,并依此提出保温处理、分阶段喷油和低速再生等三项优化措施。优化后再生过程中HC排放降低了68%,且燃油经济性提高了21%。     

面向控制的DPF再生效率建模和试验研究

对柴油机颗粒物捕集器(DPF)的再生效率进行实时和准确的在线预估,可为DPF热再生结束的控制提供判断依据,是实现DPF系统化和高效应用的重要功能.本文基于热再生过程中DPF内碳烟颗粒的氧化反应机理探讨并建立了DPF再生效率计算模型,通过发动机台架试验对模型的化学反应动力学参数进行了校核和辨识,从而得到DPF内碳烟颗粒热...     

柴油机DPF的设计与仿真

颗粒捕集器能够有效的降低柴油机排气中颗粒物的排放,为满足更加严格的排放法规,颗粒捕集器必将成为柴油机车后处理系统的标配。文章依据道依茨F3L2011型号的柴油机,根据此款柴油机的基本参数,设计了串联式颗粒捕集器的基本结构,并对不同扩张角,不同进气流速下颗粒捕集器内部的流场均匀性进行仿真分析,仿真结果表明扩张角及气体流速对内部的流场均匀性有较大的影响。     

大型柴油机DPF被动再生特性的试验研究

通过台架试验研究了不同废气再循环（EGR）率及不同排气节流阀开度对柴油机颗粒过滤器（DPF）被动再生的影响规律,对比了在世界协作瞬态循环（WHTC）工况前900s瞬态工况下开关EGR阀对DPF耐久特性的影响,并研究了驻车再生的效果。试验结果表明,EGR率及排气节流阀开度通过影响排气温度及排气NO2浓度影响DPF被动再生速度;正常WHTC工况前900s耐久循环下DPF碳载量不断增大,关闭EGR阀后进行WHTC工况前900s耐久循环后,DPF碳载量不断减少;驻车再生能够有效降低DPF碳载量。     

DPF对柴油机性能影响的仿真研究

利用GT-Power软件,分别建立了柴油机颗粒捕集器(DPF)和D19柴油机的仿真模型,并把二者进行耦合,研究了DPF对D19柴油机的功率、扭矩、缸压及燃油消耗率等方面的影响。研究结果表明,加装DPF会使发动机排气背压升高,输出功率与扭矩下降,缸内最高燃烧压力降低,燃油消耗率上升,且随着载体内颗粒物数量的增加,这种趋势更为明显;当DPF内炭烟加载量接近满载达到10 g/L时,D19发动机的功率、扭矩已有明显的下降趋势,在高转速下最高降幅达4%左右,燃油消耗率增幅为3%左右。     

基于瞬时优化的HEV控制策略

以一种充电保持型并联式混合动力电动汽车（hybrid electrical vehicle，HEV）为具体对象，研究以瞬时等效燃油经济性和排放性能为综合优化目标的控制策略。该策略以传动系统的能量转换效率和排放“效率”作为评价燃油经济性和排放的指标来建立优化目标方程，通过基于HEV整车及动力总成相关数学模型所建立的Matlab／Simulink仿真优化平台，搜寻出全部转速一转矩需求条件下动力总成各元件的理想能量分配及相应档位，并以MAP图的形式存储于车载监控器中。监控器根据HEV荷电保持的设计要求，按瞬时工况调用这些MAP图，以简单查表计算方式对理想值实时地作适当修正和调整。所述监控策略的有效性、实时性通过若干典型行驶工况仿真及实车应用得以证实，展现出良好的实用价值。     

柴油机废气再循环控制策略的优化与仿真验证

针对发动机在瞬态工况下废气再循环（EGR）目标开度响应速度慢和稳定性差问题,在基于进气量控制的基础上,提出了一种基于最小二乘向量机的 EGR 目标开度预测模型。通过改进的平衡优化器算法来调整模型的正则化参数和带宽,并在选定的瞬态工况下对模型进行模拟仿真。结果表明：与反向传播神经网络（BPNN）、径向基函数神经网络（RBFNN）和广义回归神经网络相比,所提出的预测模型在瞬态工况下具有更好的预测性能;与现有的控制策略相比,所提控制策略的 EGR 率曲线有较好的实时跟踪性,且与传统控制相比,其响应速度更快、稳定性更好。     

基于压差的DPF再生载碳量模型标定研究与验证

基于压差的DPF再生载碳量模型标定和验证,研究了发动机各工况范围内对应的特征点排气温度和排气流量的DPF空载压差,DPF最大载碳量范围内均匀分布的特征点所对应的发动机排气流量的DPF压差值,计算出各特征点的流阻,形成DPF再生载碳量标定模型;然后通过不同地理区域和不同工况的试验,验证了该模型的正确性和适用性。     

基于联合仿真的纯电动客车制动控制策略对比分析与优化

纯电动客车的制动控制策略对其续航里程有着重要影响。本文针对串联式和并联式制动两种不同的控制策略,使用Matlab/Simulink与AVL Cruise进行联合仿真,通过对比分析相同工况下的仿真结果,确定串联式制动控制策略更优。接着分别采用实际公交路谱与等速路谱,并在并联式控制策略中引入电机扭矩map图,将仿真结果与监控平台的数据对比,进一步验证了模型的准确性。本文为纯电动客车制动策略选择、优化及验证提供可靠的参考依据。     

国六重型柴油车DPF再生排放特性研究

基于大量国六重型柴油车实际道路排放测试数据,文章选取了四辆测试过程中DPF(柴油机颗粒捕集器)主动再生的样车。样车DPF主动再生完毕后,进行正常状态下的实际道路排放测试。对比样车DPF主动再生与正常状态下的排放测试数据,结果表明,相比于正常状态,样车DPF主动再生时,NOX和PN均不满足国六排放法规要求,NOX升高了5.8～29.4倍;PN升高了14.0～7148.9倍;CO没有一致的变化趋势;CO₂升高了6.3%～24.2%;油耗升高了16.2%～32.8%;动力性不变。     

DPF主动再生不均匀问题及解决方案研究

轻型柴油车满足国Ⅴ排放法规必须采用DPF后处理系统,但是DPF系统工作时需要定期主动再生,再生过程不均匀问题影响车辆的再生里程和燃油消耗。本文从主动再生不均匀影响因素进行分析,提出合理的解决方案,消除DPF主动再生不均匀问题。     

DPF降怠速再生温度场及碳载量分析

基于柴油颗粒捕集器(DPF)降怠速再生特性,对比研究了碳化硅载体在不同碳载量下通过降怠速再生时的温度特性,得出了碳化硅载体的最大碳载量。试验采用HORIBA SPC-2300颗粒计数器和AVL 472部分流颗粒分析仪测量颗粒物数量(PN),通过对比降怠速再生后的PN与法规限值来判断DPF状态。试验结果表明：随着碳载量的增加,DPF的最高温度和最大温度梯度逐渐增大,而再生效率会随之提升,残余碳载量减少。降怠速再生时,碳化硅载体后端温度高于前端温度,中心温度高于四周边缘温度。碳载量11 g/L时DPF后端中心温度达到1 171℃,再生后进行法规认证循环,DPF对颗粒物的过滤效率显著降低,碳化硅载体出现裂纹,表明碳载量过大,已超过碳载量上限值。