变海拔环境下的车用柴油机进气压力控制仿真研究

针对车用柴油机运行在高原地区外特性恶化的难题,提出了一种变海拔环境下柴油机进气压力控制方法,该方法通过调节高压级增压器旁通阀流通系数来动态调节二级涡轮可调增压系统压比。在基于最佳空燃比和最大输出功率的柴油机进气压力动态控制仿真基础上,建立了高压级增压器旁通阀流量系数与转速及大气压力的匹配关系。仿真试验表明,该方法大幅度降低了大气压力变化对柴油机外特性的影响,动力性和燃油经济性得到了明显改善。     

柴油机可调两级增压系统仿真分析及试验验证

为了研究柴油机可调两级增压系统,采用 GT-POWER 软件对 WP7 型柴油机可调两级增压系统进行一维建模和仿真分析,分别对稳态工况和动态工况下的仿真计算结果进行验证。结果表明：对于稳态工况,不同负荷条件下循环气缸压力、燃烧放热率的计算结果和试验结果有着非常好的一致性,其中气缸压力计算值与试验值的最大绝对误差为 0.157 MPa,最大相对误差为 1.07%,比燃油耗和进气压力的计算值和试验值也非常吻合,整个负荷范围内比油耗计算值与试验值的最大相对误差为 1.26%,进气压力计算值与试验值的最大相对误差为 1.21%;对于动态工况,扭矩、转速和增压压力变化曲线的计算值和试验值均能吻合得较好,变化趋势基本一致,增压压力计算值和试验值的最大绝对误差约为 14.1 kPa,最大相对误差为 4.85%。该柴油机可调两级增压系统仿真模型具有较高的计算精度。     

柴油机气缸垫状态参数预测与结构优化研究

为提高某重型柴油机气缸垫的可靠性和疲劳寿命,基于其温度场、热机耦合应力场和变形情况等状态参数利用相关方法对气缸垫的工作参数进行了优化研究.利用正交实验方法分析了缸垫的气缸圆直径、上水孔圆直径、隔热带长度、缸垫厚度和螺栓预紧力等5个工作参数对上述3个状态参数的影响规律,并确定了影响最为显著的4个工作参数.利用所提出的混合...     

柴油机可调两级增压系统变海拔稳态调节特性研究

利用GT-Power软件建立某V型柴油机仿真模型,并进行了可调两级增压系统的匹配。模拟计算了不同海拔条件下发动机全工况运行时高压级涡轮旁通阀开度对燃油消耗率的影响。结果表明,高压级涡轮旁通阀开度是通过发动机指示效率与泵气损失间接影响燃油消耗率。同一工况下,发动机燃油消耗率按其主要影响因素的不同分为示效率主导区、泵气损失主导区以及两者综合影响区。且随着海拔的升高,影响发动机燃油消耗率的指示效率主导区域扩大,泵气损失主导区域减小。最后,以最佳燃油经济性为指标,得到变海拔全工况下涡轮旁通阀最佳阀门开度。     

BMW740d轿车用新型两级涡轮增压直列6缸柴油机

2004年,BMW公司首先在3.0 L直列6缸轿车柴油机产品中批量运用两级涡轮增压技术.现在,在2008年上市的新型3.0 L直列6缸柴油机的基础上,开发了下一代可调两级涡轮增压柴油机.很高的功率输出、很宽的可用转速范围,以及很低的燃油消耗率等核心性能得到进一步改善.用这款新发动机的BMW 740d轿车与以往用功率最大...     

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。     

装备EGR系统柴油机的结构参数优化及排放性能试验研究

以装备EGR系统的增压直喷柴油机为研究对象,分别研究了燃烧室型式、喷油器喷孔直径和喷孔数量、喷油器喷孔夹角、喷油器启喷压力、喷油泵嘴端最高压力和喷油泵供油提前角对NO,和微粒排放的影响,以及不同EGR率对柴油机NO,以及微粒排放的影响.针对结构参数调整后的柴油机进行了台架试验,结果表明,在保持HC、CO排放基本不变的情况下,该柴油机的NO排放下降了21%.     

基于随机森林和优化GRU算法的柴油机NOx预测

以尿素为还原剂的选择性催化还原(SCR)技术是降低柴油车NOx排放的主要途径,而实现NOx的精准预测是实现对SCR精准控制的前提,文章提出使用随机森林结合门控循环单元(GRU)的方法对NOx进行预测。针对NOx生成因素的复杂性,使用随机森林进行特征选取,选取对结果影响大的特征,并构建基于优化门控单元的NOx的预测模型。实验结果显示,在瞬态与稳态工况下使用随机森林结合GRU的预测结果的均方误差分别为66.419×10^-6与63.423×10^-6,证明模型具有较高的精准度以及良好的泛化能力。     

柴油机两级涡轮阀可调增压系统变海拔控制策略研究

为解决某型两级可调增压柴油机变海拔、变工况增压压力控制复杂问题。采用GT-POWER软件建立两级可调增压柴油机高海拔工作过程模型,利用试验数据进行了模型校核。设计了两级可调增压柴油机涡轮旁通阀变海拔控制策略,优化标定得到了高/低压级涡轮旁通阀最佳开度和最佳增压压力。采用仿真与试验相结合手段,比较了基于增压压力PID闭环控制和基于涡轮旁通阀开度的开环控制对柴油机高海拔瞬态性能的影响。结果表明:采用PID闭环控制,相比平原,3 000、5 000 m海拔增压压力首次达到目标值90%的时间分别增加了0.11、0.19 s。涡轮旁通阀开环控制与闭环控制相比,0、3 000和5 000 m首次达到目标增压压力的时间分别缩短了0.09、0.197和0.14 s,但实际增压压力与目标增压存在偏差。基于此,采用增压压力PID闭环反馈控制与涡轮旁通阀开环控制相结合的控制算法能够同时兼顾两级增压系统瞬态过程的鲁棒性和准确性,是未来高海拔两级增压系统瞬态过程的理想控制算法。     

基于响应面和遗传算法的柴油机瞬态过程喷油参数优化

基于台架试验数据,利用响应面法建立了某工程机械用柴油机瞬态过程喷油参数与性能的近似高精度模型,基于此模型采用遗传算法对瞬态过程喷油参数分别进行离线优化研究。结果表明:采用单目标优化确定的燃油消耗率(BSFC)、NO_x比排放量和颗粒质量(PM)比排放量的优化极限分别可达180.23g/(kW·h),8.92g/(kW·h)和0.011 8g/(kW·h),相对原机可降低多达4.5%,34.0%和37.3%。双目标优化的Pareto解集表明,相比于同时优化BSFC和NO_x比排放量,BSFC和PM比排放量更容易同时得到优化。采用权重因子适应度函数的三目标优化结果对应的BSFC,NO_x比排放量及PM比排放量分别为184.70g/(kW·h),12.62g/(kW·h)和0.012 2g/(kW·h),较原机分别降低2.1%,6.6%和35.3%。改进优化模型后,性能优化Pareto解集对应的BSFC和PM比排放量水平都非常接近其优化极限,但NO_x比排放量相对其优化极限仍然较高。     

VGT叶片开度对二级增压柴油机高海拔低速匹配特性的影响

基于二级可调增压柴油机高海拔性能模拟试验平台,研究了不同海拔条件下 VGT 叶片开度对高压共轨柴油机二级可调增压系统低速匹配特性的影响。研究结果表明：不同海拔下,随着 VGT 叶片开度的减小,高压级涡轮的涡轮膨胀比和压气机压比、绝热效率逐渐提高,而低压级涡轮膨胀比及压气机效率变化则趋于平缓,因此两级压气机总压比、总效率和总功率的变化趋势与高压级压气机一致;柴油机进气流量及空燃比随着 VGT 叶片开度的减小而增大,动力性及经济性也随之升高;海拔0～4500 m ,高压级压气机匹配状况良好,联合运行线均位于高效率区内。     

基于进化算法的冲压模具型面参数优化

提出了基于计算机结构优化设计的进化算法(EA).算法结合逆向有限元模拟实施,以厚向应变分布均匀为目标函数,在搜索空间内寻找全局最优化的区域.通过对某汽车零件拉延成形的分析证明,该算法具有很高的可靠性和稳健性,对实际工程中冲压模具的设计具有指导意义.     

增压柴油机配气相位的优化研究

运用GT-POWER软件研究了配气相位对增压柴油机性能的影响。在各转速工况下分别对进气晚关角和排气早开角进行了计算与分析,获得了不同工况下的最佳值。并根据优化结果,确定了可变配气相位技术（VVT）方案。结果表明,采用VVT后柴油机的性能得到了提高。     

高原环境柴油机准维燃烧模型参数优化研究

以准维油滴蒸发模型为基础,建立高原环境柴油机工作过程模型.采用正交试验设计获得燃烧模型关键参数输入样本,以发动机功率、涡前排气温度和最大爆发压力作为目标参数进行模拟.对模拟结果进行回归分析,得出高原环境发动机动力性、热负荷和机械负荷对燃烧模型各参数及其交互作用的灵敏度;基于回归数据建立响应面,并利用改进型非劣分层遗传算法(NSGA-Ⅱ)对燃烧模型参数进行全局寻优,确定高原环境柴油机燃烧模型参数.环境模拟台架试验结果表明:采用优化的燃烧模型计算柴油机外特性,目标参数计算值与试验值最大误差不超过5％.     

基于Taguchi算法的OP2S柴油机气口结构参数优化

采用GT-Power以等效二冲程方法建立对置二冲程(OP2S)柴油机一维仿真模型,以进气口高度、排气口高度、进气口宽度圆周比、排气口宽度圆周比为试验参数,设计正交试验,并以平均指示压力、给气比、扫气效率为评价指标,利用Taguchi算法分析仿真结果的信噪比,优化试验参数,得到了各参数对OP2S柴油机换气效果的影响程度顺序与最优气口结构.结果表明,利用Taguchi算法可得到OP2S柴油机气口的最优参数组合,从而有效提高OP2S柴油机的换气性能.     

基于粒子群算法的增压柴油机神经网络模型

神经网络是建立柴油机性能实时计算模型的有效方法.当前柴油机神经网络模型的研究大多是针对稳态工况开展,为了实现对瞬态性能的合理预测,提出了预测全工况稳态及瞬态性能的通用神经网络模型构建方法.此外,为了解决传统BP神经网络无法保证得到全局最优解、泛化能力较差的问题,采用群体智能算法中的粒子群算法(PSO)进行优化.利用某型...     

复合增压系统结构参数对车用柴油机进气过程的影响

开发了适合于车用柴油机的脉冲谐振废气涡轮复合增压系统，对不同的复合增压系统结构参数进行了试验研究，测录了进气压力波和充量系数，找到了一定的规律性，为谐振涡轮复合增压系统的深入研究奠定了基础。     

基于模糊神经网络的爆破参数优化系统研究

在公路铁路路基、路堑开挖过程中,经常会遇到一些岩石需要用爆破方法进行,由于岩石介质的复杂多变性、爆炸过程的复杂性,很难用一种定式来获得较优爆破参数.为了获取设计所需的理想的爆破效果,降低爆破成本,爆破工作者一直在进行爆破参数的优化研究.引入模糊神经网络方法,建立了爆破参数优化系统.     

进气门晚关机构对高增压柴油机排放与热效率的影响

以某重型柴油机为研究对象,在低速中等负荷工况,通过对比进气门晚关机构开闭两种状态对两级增压系统匹配关系的影响,分析其对柴油机排放和热效率的影响。研究表明,喷油定时(上止点后-2.5°~8.5°)和EGR率(0%~21%)恒定时,使用进气门晚关(IVCA)机构后HC排放降低,有效热效率下降。当喷油定时不变,BNOxdif与BCOdif随着EGR率的增加而减少;当EGR率保持恒定时,随着喷油定时增加,BCOdif呈现先增加后减小的趋势,拐点在4.5°~6.5°(ATDC)之间;同时,开启IVCA机构后,EGR率在15.29%~21.16%,喷油定时在-2.5°~8.5°(ATDC)范围内,Bsootdif均小于0。在保证喷油定时恒定时,EGR率越大,Bsootdif越小。当量比在0.42~0.52范围内,保持喷油策略不变,使用IVCA机构致使进气流量减少,若当量比在原状态的基础上增加超过0.07,即可克服由于流量减少导致柴油机缸内平均温度和燃烧持续期增加对NOx生成的负面影响。