边界条件对车用柴油机油耗、排放的影响研究

以某车用柴油机为研究对象,对其特征工况进行自定义,通过调节额定工况边界条件,基于正交试验理论,对边界条件进行划分,并对不同工况下油耗、原机排放进行了测试。试验表明,在各自定义工况下,进气负压、中冷后温度、排气背压的增加,均会引起比油耗的增加;进气负压、排气背压增加引起NOx比排放减少,中冷后温度增加引起NOx比排放增加。     

进气条件对不同柴油机NOx排放影响的试验

在发动机台架上,使用不同后处理系统的发动机进行了ESC、WHSC和WHTC等不同循环工况的排放试验,研究了进气温度和进气湿度等因素对发动机NOx排放的影响规律。研究结果表明,无论是WHSC还是热态WHTC循环工况,随着进气湿度的增加,催化剂前NOx排放略有降低,经过NOx修正系数的调整后,修正后的催化剂前NOx排放基本保持不变。国六柴油机催化剂后的NOx排放随着进气湿度和进气温度的增加而有逐渐降低的趋势,但是幅度很小。国六柴油机的后处理系统形成闭环控制,SCR对NOx的转化效率高,进气湿度对催化剂后NOx排放的影响较小。     

中冷后进气温度对重型柴油机NOX排放性能的影响分析

中冷后进气温度是影响选择性催化还原(SCR)转化效率的重要因素。文章以一台某厂家重型柴油机为研究对象,在发动机台架测试系统上运行世界统一瞬态循环(WHTC)工况,通过全流稀释采样系统(CVS)检测排气中原机NO_X排放值以及SCR催化器后的NO_X排放值。结果表明,当排气温度为42～62℃时,提高中冷后进气温度能够有效提高增压中冷柴油机的排气温度,但也使得原始排气中的NO_X排放值增大;排气温度的提升使得SCR的转化效率得以提升,但由于原始排气中NO_X排放值的增大,SCR的转化效率呈现先增大后减少的趋势。     

进气节流对柴油机性能和排放影响的试验研究

针对柴油机在进行国六排放标准试验时,WHTC循环试验中排气温度低,部分工况点达不到后处理器的起喷温度,SCR催化转化效率不佳的问题,在1台带有节气门的柴油机上开展了试验,研究了进气节流对柴油机排气温度、空燃比、排放和燃油消耗率等的影响。结果表明:低负荷时,节气门关度在0%～40%时,进气节流对柴油机性能和排放影响较小;节气门关度在40%～65%时,进气节流可以明显提高柴油机小负荷时的排气温度,且不会使发动机不透光烟度、CO、THC、NO_x显著增加;当节气门关度超过70%时,进一步增加节气门关度能迅速提升排气温度,但是会使发动机排放严重恶化,燃油消耗率迅速升高。     

进气节流对柴油机性能影响的试验研究EI北大核心CSCD

针对柴油机排气SCR后处理装置在排气温度较低时性能不佳问题,在WP10柴油机进气系统上设置了进气节流阀,进行了进气节流对柴油机排气温度、排放和油耗等影响的试验研究。结果表明:进气节流可明显提高柴油机小负荷时的排气温度,随着节流度的加大,在一定范围内不会引起发动机油耗和PM与NOx排放的明显增加,但当节流度超过一定范围,影响会明显增加,且转速越高,影响的幅度越大。     

电控摩托车发动机主充模型的研究

研究了电控摩托车发动机的充气量计算模型,基于速度密度法进行了充气量的计算。建立了计算逻辑模型,导出了缸体体积、排气背压、回流废气压力等计算公式,得出了发动机实际充气量。标定了排气背压、进气压力修正系数的脉谱,实现了对空燃比的精确控制。经试验验证,使用电控技术的摩托车整车性能优于化油器车,达到了国Ⅲ排放的要求。     

运行参数对汽油HCCI燃烧稳定性和循环变动的影响

为研究进气温度、过量空气系数和发动机转速对汽油均质压燃(HCCI)燃烧稳定性和循环变动的影响,在一台改造后的试验发动机上进行相关试验。试验结果表明,随着进气温度的升高,循环变动较小,最高燃烧压力分布较为集中,进气温度140℃较为合适;汽油HCCI的燃烧循环变动系数对过量空气系数不敏感,随着过量空气系数的增大,最高燃烧压力的出现时刻提前;随着发动机转速增大,循环变动系数变化不大,最高燃烧压力的平均值变大,最高燃烧压力分布集中。     

发动机辅助制动模拟研究

文章首先研究了分析了发动机辅助制动技术和工作原理,然后又根据实际情况列出了模拟的发动机制动仿真设计。在单因素和多因素参数的基础上分析了发动机辅助制动模型,主要是选择排气门开度、发动机转速和排气背压几个方面展开的模型分析。分析结果表明,这些因素都会受到发动机转速的变化而变化,发动机转速在增加的时候就会加大气缸内的压力,从而使峰值接近最大值;同时发动机转速也会影响制动力,在发动机转速增加的时候也会增加制动力,同时制动力减少会降低制动力矩;发动机转速在恒定的情况下,制动力矩会受制动力矩的影响而变化。制动力矩和减速制动会受到排气门开度值的增加而变大。排气门开度值在增加的时候会增加排气背压,会引起制动力矩变大。     

中冷温度对混合动力增压汽油机及整车油耗影响分析

文章通过一款涡轮增压汽油机,研究了不同中冷后进气温度对发动机及整车油耗的影响,研究结果表明：随着中冷后温度的增加,发动机爆震倾向增加,发动机最小燃油消耗率点向低负荷转移,最小燃油消耗率恶化1.5%。工况点向低负荷转移后,点火提前角和燃烧相位随中冷后温度增加变化不大,燃油消耗率随中冷后温度变化影响较小;中大负荷通过推迟点火提前角控制爆震强度在限制内,导致燃烧相位和燃烧循环波动率恶化,燃油消耗率升高。中冷后气体温度对整车油耗有影响,结合不同中冷后温度的燃油消耗率试验结果,控制WLTC循环运行工况点,整车油耗改善3.3%。     

发动机泄气式辅助制动性能仿真研究

通过对发动机泄气式辅助制动工作过程的分析,建立了发动机泄气式辅助制动计算模型,根据辅助制动相关参数(包括排气门开度、发动机转速和排气背压等),对发动机辅助制动进行了单因素和多因素条件下的仿真研究。结果表明:当发动机转速一定时,有一个与最大制动转矩对应的最佳排气门开度值,它随转速的升高而加大;缸内最大压力随着发动机转速的升高和排气门开度的减小而增高;制动转矩随着转速的上升和排气背压的增高而增大。     

柴油机排气管长度对排气温度影响的试验研究

柴油机增压器出口到后处理装置之间的排气管长度影响排气温度,从而影响了SCR后处理装置的工作效率。在发动机台架上进行了排气管长度对排气温度影响的试验研究,结合ETC和WHTC排放循环,对比了排气管是否包裹保温材料对排气温度的影响。试验表明:排气管长度越长,排气温度下降越快,最大温降高达19%,对NOx排放影响也越大,NOx排放相对国家标准增加59%;增加保温材料能维持一定的排气温度,但温降最大也达到8%,NOx排放相对国家标准增加23%。     

基于柴油机排气热管理的喷油策略控制试验研究

为有效满足柴油机中低转速、中小负荷工况下颗粒捕集器(DPF)主动再生时的工作温度需求,利用发动机台架试验研究了中低负荷稳态工况下主喷正时、近后喷及次后喷参数等排气热管理主动控制措施对缸内燃烧过程、排气热状态及排放性能的影响规律。稳态试验结果表明:推迟主喷提前角缩短了滞燃期,燃烧持续期延长,缸内最高燃烧压力及峰值温度下降,瞬时放热率峰值减小且燃烧重心后移,同时燃油消耗率及烟度略有增加,DOC入口温度提升也不明显;引入近后喷使得缸内最高燃烧压力降低,但放热率第二峰值及后燃期有所增加,近后喷油量与主-近后喷间隔角的合理匹配能适当提高DOC入口温度,最高增幅可达19.3%,同时也能有效改善NOx排放和烟度;次后喷油量的增加能显著提升DPF入口温度,最大增幅达70%,但会导致燃油消耗率及HC逃逸量增加。依据样机全工况排温分布状态提出各区域升温喷油控制策略:低负荷区域采用"近后喷+次后喷"的喷油组合,并且采用较大喷油量;中大负荷区域逐渐减少近后喷,直至无近后喷,同时将主喷适当提前。     

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。     

基于冷却液温度的内燃机能量流试验研究

内燃机能量流试验是评估不同控制策略下内燃机能耗和指明其改善方向的重要方法。通过试验对1台涡轮增压缸内直喷汽油机进行了基于冷却液温度的能量平衡分析,基于热力学定律,将能量平衡项分为有效功、冷却液损失、排气损失和通过辐射传热产生的未计入热损失。结果表明:小负荷时,随着冷却液温度的升高,燃油消耗率略有下降,NO_x排放量增加;全工况下,HC排放量随着冷却液温度的升高而减少,CO和CO_2排放量变化不大;有效功占比和排气损失占比随负荷的增大而增大,几乎不受冷却液温度的影响;冷却液损失占比随冷却液温度的升高而减小。     

发动机进气调节系统的研究与应用

从发动机试验建立标准进气的必要性入手,结合排放试验室的进气调节系统,分析了确定工艺误差的可行性,并介绍了发动机进气调节系统的设计思想及系统的运行情况,最终实现了发动机进气温度、进气压力、进气湿度三参数的标准状态调控目标。     

Reduction of engine emissions via a real-time engine combustion control with an egr rate estimation model

Vehicle emissions regulations are becoming increasingly severe and remain a principal issue for vehicle manufacturers. Since, WLTP (Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedures) and RDE (real driving emission) regulations have been recently introduced, the engine operating conditions have been rapidly changed during the emission tests. Significantly more emissions are emitted during transient operation conditions compared to those at steady state operation conditions. For a diesel engine, combustion control is one of the most effective approaches to reduce engine exhaust emissions, particularly during the transient operation. The concern of this paper is about reducing emissions using a closed loop combustion control system which includes a EGR rate estimation model. The combustion control system calculates the angular position where 50 % of the injected fuel mass is burned (MFB50) using in-cylinder pressure for every cycle. In addition, the fuel injection timing is changed to make current MFB50 follow the target values. The EGR rate can be estimated by using trapped air mass and in-cylinder pressure when the intake valves are closed. When the EGR rate is different from the normal steady conditions, the target of MFB50 and the fuel injection timing are changed. The accuracy of the model is verified through engine tests, as well as the effect of combustion control. The peaks in NO level was decreased during transient conditions after adoption of the EGR model-based closed loop combustion control system.     

燃油顺序喷射电控系统在微型汽车汽油发动机上的应用

本文研制和开发一种能实现多点燃油顺序喷射的电控系统，系统以８０Ｃ５５２为控制单元ＥＣＵ的主芯片。根据进气绝对压力和转速，采用速度密度法间接测量进气量，试验表明，配用该系统后，与原机相比，动力性，经济性和排放性能有明显改善，本文较为详尽地论述了控制系统的组成，原理及顺序喷射的实现方法，并给出试验结果。     

Adaptation Strategy for Exhaust Gas Recirculation and Common Rail Pressure to Improve Transient Torque Response in Diesel Engines

Fuel injection limitation algorithms are widely used to reduce particulate matter (PM) emissions under transient states in diesel engines. However, the limited injection quantity leads to a decrease in the engine torque response under transient states. To overcome this issue, this study proposes an adaptation strategy for exhaust gas recirculation (EGR) and common rail pressure combined with a fuel injection limitation algorithm. The proposed control algorithm consists of three parts: fuel injection limitation, EGR adaptation, and rail pressure adaptation. The fuel injection quantity is limited by adjusting the exhaust burned gas rate, which is predicted based on various intake air states like air mass flow and EGR mass flow. The control algorithm for EGR and rail pressure was designed to manipulate the set-points of the EGR and rail pressure when the fuel injection limitation is activated. The EGR controller decreases the EGR gas flow rate to rapidly supply fresh air under transient states. The rail pressure controller increases the rail pressure set-point to generate a well-mixed air-fuel mixture, resulting in an enhancement in engine torque under transient states. The proposed adaptation strategy was validated through engine experiments. These experiments showed that PM emissions were reduced by up to 11.2 %, and the engine torque was enhanced by 5.4 % under transient states compared to the injection limitation strategy without adaptation.     

TGDI 发动机超级爆震特性研究

研究了单次喷射及二次喷射对涡轮增压直喷汽油机某工况下超级爆震的影响,分析了二次喷射策略下进排气凸轮相位、进气温度、点火提前角、空燃比、发动机水温及曲轴箱通风系统对超级爆震的影响情况。结果表明,采用适当的二次喷射策略能有效抑制超级爆震的发生,增加发动机水温,降低混合气空燃比,适当提前排气相位可以减少超级爆震的频次,进气温度及点火提前角对超级爆震现象的改善不大。     

进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一,但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀,研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明:进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显;柴油机进气节流后缸内压力下降,缸内平均燃烧温度、机械效率升高,滞燃期延长,燃烧始点后移;中低转速小负荷工况,随着节流程度的增加,燃油消耗率和烟度增加;高转速小负荷工况,一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500r/min,29N·m工况,保持EGR阀全开,随着节流程度的增加,NOx和烟度出现同时下降趋势,当空气流量由191.4kg/h降至140.6kg/h时,燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%,58.1%,27.3%,排温提升了42.5%。