挖掘机用柴油机台架工况与实际作业工况的排放特征差异性分析

3 台排放控制技术路线相同但额定功率不同的非道路用挖掘机实际作业工况下的排放结果和台架工况下的排放结果之间存在较大的差异性,实际作业工况的氮氧化物（NOx）排放量为台架工况的 1.5~3.5 倍。为了研究产生排放差异性的原因,以 1 台满足非道路柴油移动机械第四阶段排放法规要求的柴油机和搭载该柴油机的挖掘机为研究对象,在台架上对该柴油机进行非道路稳态循环（NRSC）和非道路瞬态循环（NRTC）试验,实际作业工况试验则主要通过便携式排放检测系统（PEMS）设备对挖掘机进行排放试验,并利用功基窗口方法对挖掘机实际作业排放进行评估。结果表明：挖掘机实际作业工况主要分布在较高转速范围内,且扭矩变化剧烈,而台架工况的转速分布均匀,扭矩变化相对较小。因此,台架试验结果 并不能准确反映机械实际排放情况。     

整车状态下发动机瞬态动力输出的测试研究

车辆行驶条件下,发动机运行参数复杂多变,以瞬态工况为主,其瞬态动力输出一般通过CAN线读取,无法精确测量。文章通过对发动机燃烧原理和摩擦理论的研究,提出了通过缸压传感器检测瞬时缸压及建立发动机摩擦扭矩模型来计算发动机瞬态输出扭矩的方法,并使用发动机台架稳态和瞬态两种试验对本计算模型进行验证。试验结果表明:该方法操作简单,精度高,最高相对误差仅为1.65%,具有很高的可行性,为实现整车路试工况瞬态动力性能测试、校正CAN读取的瞬态动力输出值、竞品车整车状态下瞬态动力性能测试提供了理论指导和技术支撑。     

采用EGR与SCR降低柴油机排放的对比试验研究

采用EGR+DPF和SCR两种降低排放的方式,对某重型年用柴油机进行了稳态循环工况和瞬态循环工况试验研究.结果表明,对于降低NOx排放,无论稳态循环工况还是瞬态循环工况,采用EGR尾气处理方式均优于SCR处理方式;对于降低PM的排放,在稳态循环工况中,EGR处理方式优于SCR处理方式,而在瞬态循环工况中,SCR处理方式优于EGR处理方式.     

LNG-电混合动力公交车发动机实际运行工况分析

重型汽车实际运行排放与发动机排放型式核准台架测试结果间的差异主要在于二者的测试工况不同。以广州市在用的一款LNG-电混合动力公交车为研究对象,在公交线路上开展整车实际道路测试,通过PEMS,CAN总线实时采集测试车辆车速、发动机转速和扭矩等数据,统计分析该车辆发动机实际工况的分布特征,并与ETC工况和WHTC工况进行比较分析。结果表明,因受动力控制策略、限速、公交车运行规律等影响,该混合动力公交车发动机实际运行工况主要分布在中小转速区,在中小扭矩区时间占比较大,不同于排放型式核准发动机台架测试瞬态工况ETC主要分布在中高转速与中高扭矩区,也不同于WHTC工况主要分布在中等转速区、在中等与偏小的扭矩区分布较均匀。相比于ETC工况,WHTC工况在发动机平均转速、平均功率和怠速比例等工况特征参数与该公交车发动机实际运行工况较为接近。     

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。     

基于NEDC的汽车驱动桥传动效率测试工况研究

通过分析NEDC循环下的驱动桥的实际使用工况,从驱动桥输入转速、输入扭矩、齿轮油温入手,建立了一种基于NEDC工况要求的测试方法,得到了驱动桥的标准测试工况和两种特征工况;优化后的测试工况提高了驱动桥传动效率测试精度,可用于指导动力经济性前期仿真、快速识别油耗关键质量控制点。     

基于WLTC测试循环的颗粒数量排放特性及其与发动机工况的关联性研究

对WLTC测试循环整车的颗粒物数量排放分析结果表明低速段排放占比高,尤其在前50 s的起动阶段,瞬态排放达到WLTC循环的最大峰值;在50～1 800 s阶段,颗粒物数量排放随工况变化趋于稳定。基于颗粒物数量排放分布特性,提出了基于台架开环实时控制系统的WLTC循环前50 s瞬态工况模拟以及基于聚类分析得到11个工况点对WLTC 50～1 800 s台架稳态模拟的测试方法。结果表明:台架模拟前50 s试验工况及控制参数与整车一致性较好,颗粒物数量排放与整车结果偏差为4. 2%,基于聚类分析50～1 800 s得到11个工况点的颗粒物数量排放结果相对整车试验偏差为8. 7%。与整车实测结果一致,满足工程开发评估要求。     

复现试验场工况的转向拉杆室内加速疲劳试验

针对传统的转向拉杆台架疲劳试验,或者根据设计载荷来制定试验方案,或者对实测载荷根据设置经验门限值进行试探性的编辑,即对载荷历程进行线性强化或小幅值删除,如此来实现加速疲劳试验,显然获得的结果可信度较差。通过对采集到的真实载荷谱进行基于疲劳损伤的编辑浓缩,对小幅值循环的载荷进行可控过滤,达到了定量加速零部件疲劳试验的目的,获得更为可信和可靠的加速试验结果。     

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。     

整车循环工况模拟计算中的瞬态问题研究

运用商业软件计算整车循环工况燃油消耗时,计算值与道路实测值之间存在较大的偏差,通过对软件的功能原理进行分析,指出了软件计算中存在不足的原因,并提出了将瞬态数据纳入计算以减少计算误差的方法。分别用基于发动机万有特性数据和稳态万有特性结合瞬态特性数据的两种方法,对整车循环工况燃油消耗进行了数值模拟计算,并与整车道路测试数据进行比较。结果表明,采用发动机瞬态特性与整车循环工况计算关联的方法,可减小模拟计算结果与实测结果间的偏差。     

燃料电池混合动力系统总线电压对电机转矩及效率的影响

为评价总线电压对电机转矩以及效率的影响,在动态测功机试验台架上设计相应的试验,测量总线电压在400~455 V之间变化时某三相异步感应电机的输出转矩和效率。结果表明,在电机低效率区域,电机效率受总线电压影响较大。电机输出转矩相对于目标转矩有平均0.5 s的延时,在高总线电压、高电机转速区域,电机控制器启动自保护功能,输出转矩远小于目标转矩。中国城市公交典型工况测试表明,对经济性影响最大的前80%的电机工况点主要分布于受总线电压变化影响较小的高效率区,在城市公交工况下对电机效率的粗略分析可以忽略总线电压的变化。     

车用液力变矩器的变形仿真研究

为确保液力变矩器的使用安全，对液力变矩器（空壳）在同一离心力场下的不同油压作用进行了实际工况仿真和有限元分析，通过对实际车用液力变矩器空壳的试验测试，结果表明液力变矩器颈端（Hub)和柄端（Pilot)的轴向变形与油压呈线性关系，理论计算值与试验测试结果吻合较好。     

车门开闭耐久仿真分析研究及优化

针对在车门开闭耐久试验过程中,某样车车门出现的焊点疲劳开裂问题,在考虑铰链连接、密封条连接及焊点细化建模的前提下,建立车门开闭耐久仿真有限元模型;根据Miner线性疲劳累计损伤理论,对车门开闭模型进行疲劳仿真分析,找出结构设计的风险点。在此基础上,提出优化方案,进行仿真疲劳寿命预测,最终通过试验验证了优化方案的有效性。提出了一种针对车门开闭耐久试验中焊点开裂的疲劳分析优化方法,可以在产品设计开发阶段,准确地发现问题并快速解决问题,可以缩短开发周期,节省开发费用,具有一定的工程实用价值。     

车用柴油机变工况下排气微粒的测量

研制了一种在发动机台架上进行柴油机变工况下排气微粒测量的测试系统。该系统主要由普通测功机和微粒稀释取样袋等组成。用此系统可进行柴油机恒转速扭矩、恒扭矩变转速和转速与扭矩成比例变化等模式变工况的微粒测量。试验结果表明柴油机在不同变工况模式下的微粒和有各自不同的变化规律。     

A study of a torque control algorithm for direct-injection gasoline engines

A new torque control system was developed for direct injection gasoline engines. The control algorithm was obtained through an analysis of torque behavior under lean combustion with the application of EGR. Tests were conducted in which the openings of both the throttle valve and EGR valve were used as the control parameters, and the fuel injection quantity was synchronized with the phase of the air flow into the cylinders. It was found that good correspondence was obtained between the actual torque and the target torque even when the air–fuel ratio and the EGR rate were changed under transient operating conditions.     

非道路用柴油机瞬态行为分析和试验循环开发

针对车辆在水泥路、石块路、起伏路、沼泽路行驶采集的柴油机道路载荷数据,对齿杆位移与扭矩进行转换,设计了表征原始载荷数据总体瞬态特征的7个参数,包括转速变化率、扭矩变化率、功率、功率变化率、转速和扭矩、转速和扭矩变化率、扭矩和转速变化率,划分区间计算相对发生率确定了总体特征.采用x2校验和移动筛选的方法,从原始数据中选取了代表每种路面形式瞬态特征的微历程,进一步工程调整微历程中的部分数据段,确定了表征总体瞬态特征的最佳微历程.最后对微历程按任务比例组合形成了适合柴油机的瞬态加载试验循环.     

基于扩展状态观测器和滑模控制的双离合器自动变速器起步自适应控制

双离合器自动变速器（Dual Clutch Transmission,DCT）随着服役时间的增加离合器性态会发生变化导致起步性能下降,为降低离合器性态变化对起步性能的影响,提出一种基于扩展状态观测器和滑模控制的DCT起步自适应控制方法。首先,建立DCT起步动力学模型、发动机模型和液压控制系统模型;将DCT起步问题转化为参考轨迹跟踪问题,通过工况识别并利用极小值原理获得了不同起步工况的参考轨迹;在DCT起步动力学模型中将与离合器性态变化相关的项定义为不确定项,设计扩展状态观测器对不确定项进行估计,同时结合自适应滑模控制器,获得了起步发动机转矩和离合器油压的自适应控制率;为了跟踪发动机转矩和离合器油压的自适应控制率,设计了发动机转矩跟踪控制器,同时对液压系统采用了PID闭环控制;通过MATLAB/Simulink平台仿真以及台架试验验证所提出的DCT起步控制方法对离合器性态变化的自适应效果。研究结果表明：所提出的起步自适应控制方法能够有效避免由离合器性态变化导致的起步延时,同时1挡缓起步和急起步的仿真冲击分别减小了53.11%和43.42%,试验起步冲击分别减小了35.66%和30.31%。     

基于道路载荷谱的柴油机激励分析和台架试验循环研究

基于车辆典型路面行驶产生的道路载荷谱,对发动机的典型运行工况和瞬态行为进行了分析和研究,构建了基于道路载荷的台架运行循环。研究表明:1 500r/min和1 600r/min是车辆行驶过程中柴油机的常用转速,其使用频率远高于其他转速;转速超过1 800r/min时柴油机多数工作于满负荷工况点;柴油机在1 400~1 800r/min运行时主要集中在中高负荷工况,负荷百分比统计值高于60%;整个载荷时间历程中,500~600r/min幅度的转速跃变比例高,且转速最大跃变不会超过1 000r/min。构建的台架运行循环与实际道路载荷强度相似、转速分布类似,能够表征车辆行驶过程中柴油机的激励状态。     

边界条件对柴油机瞬态过程能量流及?流的影响规律研究

在一台高压共轨增压中冷柴油机上,分析了负荷加载时间、冷却系统温度等边界条件对典型恒转速增转矩瞬变过程能量流及?流的影响规律。结果表明,柴油机负荷加载过程热效率和?效率总体呈现先上升后下降的趋势,且加载时间越短,进气迟滞引起的能量劣变会导致更低的能量利用率;改变中冷器冷却特性,提高加载过程进气温度将导致缸内扩散燃烧份额增加、传热时间更长,而冷却液温度降低则不利于改善瞬态工况缸内等效绝热特征,导致传热和排气过程能量损失及其中的可用能份额增大;调制负荷加载时间和冷却系统温度有助于改善柴油机加载过程进气响应特性、缸内热氛围状态和绝热特征,提升柴油机瞬态工况能量利用水平。