汽油机瞬态排放间接检测的实践(Ⅱ)

瞬态排放间接检测是对汽油机在汽车加速滑行组合、节气门加速开启关闭等瞬态工况下进行法规性检测、获得其排放状况的基本手段之一.本文进行了汽油机瞬态排放间接检测的实践:研制了汽油机瞬态排放试验研究所用的节气门瞬态控制器,通过对比试验获得五组分排放分析仪瞬态检测性能,采用符号时间序列的单缸Shan-non熵作为瞬态排放特征参数,构建了汽油机瞬态排放间接检测平台.     

基于多线程技术的汽油机瞬态排放间接检测平台

随着车辆制造技术的进步和汽车排放控制法规的逐步加严,对汽油机瞬态工况下的排放测量变得越来越迫切。通过构建汽油机瞬态排放间接检测平台和采用基于Windows多线程技术,设计了节气门控制子线程和排放数据采集子线程,用于同步控制汽油机瞬态排放间接检测平台上的节气门瞬态控制器和五组分排放分析仪,该平台能同步控制被测汽油机的瞬态工况和进行排放测量。     

基于符号树Shannon熵的汽油机瞬态排放分析

讨论了汽油机瞬态工况的内涵,提出了瞬态工况下如何评价尾气排放量的问题,给出了二进制划分下符号树结构及其Shannon熵的计算方法．在3种试验汽油机分别处于冷起动、暖机和加速-滑行这3种瞬态工况时,用符号树Shannon熵值评估尾气中的HC和CO排放量．     

加速工况与双怠速工况的汽油汽车排放:共性与差异

考察和比较了汽油汽车加速工况瞬态排放与双怠速稳态排放的共性与差别.采用移动检测方案获得汽油汽车升挡加速瞬态排放,双怠速方案获得汽油汽车稳态排放;采用体积分数、面积量和符号时间序列分析方法的"Shannon熵"评价汽油汽车排放.汽车加速工况瞬态排放与双怠速工况稳态排放的共性是转速越低、空气过量系数λ越小、排放越大;差别是前者的排放均大于后者高怠速时的排放,前者的燃烧紊乱程度均高于后者;在双怠速工况下获得的汽油汽车排放量不能反映升挡加速工况的排放量;随着汽车加速工况挡位升高,其瞬态排放量上升而燃烧紊乱程度下降.     

涡轮增压汽油机废气旁通阀瞬态控制研究

在不同瞬态工况下使用不同的废气旁通阀PID目标控制策略,建立涡轮增压汽油机瞬态计算模型.对发动机定转矩加减速工况下的瞬态响应进行模拟计算,并与原机响应特性做对比分析.结果表明,在定转矩加速工况下,以适当增大的各固定转速下增压压力作为瞬态控制目标值,可以显著改善发动机的瞬态响应.在发动机定转矩减速工况下,采用前期适当延长废气旁通阀全开的时间,待转速下降到1.25倍目标转速后,控制目标切换到增压压力的控制策略能够缩短发动机的响应时间.与此同时,采用废气旁通阀瞬态控制方法,不仅能够提升涡轮增压汽油机瞬态响应性能,而且可以防止瞬态工况下增压器超速和喘振.     

顶岸狭缝间隙对汽油机未燃HC排放的影响研究

通过对汽油机起动及怠速工况下活塞顶岸狭缝处瞬态温度的测量以及对瞬时未燃ＨＣ排放的测量，探索在该工况下未燃ＨＣ排放的主要影响因素以及顶岸狭缝间隙在总体未燃ＨＣ排放中所占的比例，为进一步研究降低火花发动机在起动及怠速工况下未燃ＨＣ的排放提供了依据．文中建立了火花点火发动机起动热机工况下顶岸狭缝间隙处未燃ＨＣ生成的数学模型．与实验结果相比较，证明该模型具有较高的准确性．     

蒸汽辅助涡轮对增压汽油机瞬态响应特性影响的模拟

为改善废气涡轮增压汽油机加速工况时的瞬态响应特性,提出了蒸汽辅助涡轮增压的方法.基于一款废气涡轮增压汽油机,采用GT-Power软件分别建立并标定了蒸汽辅助涡轮增压与废气涡轮增压的仿真模型.针对该汽油机的常用转速2000r/min,研究了各种蒸汽参数对增压系统及汽油机性能的影响.结果表明,在2000r/min时的加速工况,蒸汽辅助涡轮能使汽油机加速迟滞时间缩短48.0%,加速扭矩提升9.7%.因此,蒸汽辅助涡轮能有效改善增压汽油机的加速性和动力性.     

直喷汽油机恒转速增转矩工况燃烧与排放

在一台直喷汽油机(GDI)上,利用发动机瞬态控制和测试系统,研究恒转速增转矩工况下节气门切换幅度和切换耗时对发动机燃烧与排放动态响应的影响,并通过基于比例积分(PI)调节的过量空气系数(λ)闭环控制和节气门超调策略优化瞬态工况的燃烧和排放.试验结果表明:在恒转速增转矩工况,发动机工作参数相对于节气门的变化有一定的滞后,切换时间越长各参数与节气门变化的跟随性越好;切换幅度较大时,各参数稳定性较差;进气的响应特性是影响发动机瞬态工况下燃烧与排放的主要因素.在所研究的工况下,过量空气系数闭环控制的最优PI(比例值、积分值)组合为P=0.08/I=0.5;进气门超调策略可以更有效地减小进气响应的滞后时间,使燃烧更充分,降低颗粒物数量浓度和碳氢(HC)排放.     

消除柴油机冒黑烟的电动增压器的设计

为解决公交车柴油机加速冒黑烟的问题，研发了一套电动增压器．系统由气路、高速电机驱动的压气机、车载电源和用于识别运行工况的智能识别系统等组成．该系统采用24V车载蓄电池供电，并在瞬态工况如起步加速和急加速时采用间断工作，消耗蓄电池能量少．台架试验结果表明，柴油机安装电动增压器后性能得到明显改善：微粒排放、烟度排放和气体排放降低；燃油消耗率减少；输出扭矩增加．道路试验结果表明，电动增压器在城市公交车上安装便利、可靠，能有效消除加速冒烟并能显著提升发动机的动力性，改善燃油经济性．     

机油消耗量对缸内直喷汽油机微粒排放影响规律的研究

缸内直喷汽油机以其出色的经济性和瞬态响应性能得到了市场的广泛认可,但其类似于柴油机的喷射特点决定了汽油缸内混合时间短、混合气局部过浓并使得其微粒生成的质量和数量增加;此外机油不可避免地参与燃烧也会影响微粒排放特性。为研究机油消耗量对缸内直喷汽油机微粒排放影响规律,本文采用DMS500粒径分析仪对一台GDI发动机不同机油消耗量条件下的微粒粒径分布特性进行研究。研究结果表明：改变油气分离器的状态可以显著改变GDI发动机的机油消耗量;怠速工况下机油消耗量增加会导致微粒生成质量和数量浓度显著升高;低速工况下,中低负荷时,机油消耗量增加,微粒的质量浓度增加;高负荷时影响不明显。中速工况下,机油消耗量对微粒排放影响不明显。     

机油消耗量对缸内直喷汽油机微粒排放的影响规律

缸内直喷汽油机以其出色的经济性和瞬态响应性能得到了市场的广泛认可,但其类似于柴油机的喷射特点决定了汽油缸内混合时间短、混合气局部过浓,并使得其微粒生成的质量和数量增加。此外机油不可避免地参与燃烧,也会影响微粒排放特性。为研究机油消耗量对缸内直喷汽油机微粒排放影响规律,采用DMS500粒径分析仪对一台GDI发动机不同机油消耗量条件下的微粒粒径分布特性进行研究。研究结果表明:改变油气分离器的状态可以显著改变GDI发动机的机油消耗量;怠速工况下机油消耗量增加会导致微粒生成质量和数量显著升高;低速工况下,中低负荷时,机油消耗量增加,微粒的质量浓度增加;高负荷时影响不明显。中速工况下,机油消耗量对微粒排放影响不明显。     

汽油机排放性能分析

为了研究492QBW车用汽油机的排放性能,使用AVL4000型五气分析仪连续测量了汽油机在多种工况下排气中有害成分CO、HC和NOx的量。结果表明,汽油机的负荷对CO、HC、NO排放产生一定影响,转速变化对CO、HC、NOx排放物浓度变化影响较小;同时工况稳定情况下连续测量的一段时间内,各排气成分会产生一定波动,尤其是HC排放波动最大。     

废气再循环瞬态修正控制策略对重型柴油机排放性能的影响

针对重型柴油机瞬态工况(特指恒定转速、转矩瞬增工况)空气系统响应迟滞造成的排放恶化问题,设计了废气再循环(EGR)瞬态修正控制策略,从EGR阀预控制和瞬态需求空气量两方面进行EGR瞬态修正:当判定发动机处于瞬态工况时,将EGR阀预控制开度设定为0,加快EGR阀关闭速度;依据瞬态程度修正需求空气量,使实际进气量更早满足需求空气量,实现EGR阀适时开启。试验结果表明:经过EGR瞬态修正,改善了瞬态工况排放恶化、发动机动力性响应不及时等问题;在WHTC(world harmonized transient cycle)瞬态循环中加入EGR瞬态修正后,氮氧化物(NO_x)排放降低了4.7%,碳烟排放降低了46.4%,碳氢化合物和一氧化碳排放分别降低了8.5%和30.3%,但二氧化碳排放增加了0.3%,油耗增大了0.6%。EGR瞬态修正控制策略虽然牺牲了0.6%的油耗,但是显著改善了NO_x、碳烟、碳氢化合物和一氧化碳等有害气体的排放,因此可为重型柴油发动机排放性能的改善提供借鉴。     

基于神经网络的车用汽油机稳态排放特性建模研究

车用汽油机稳态工况下废气排放与汽油机转速、负荷、空燃比和点火正时等影响因素之间是非线性关系 ,通过对汽油机试验排放数据的学习 ,建立起描述车用汽油机废气 HC,CO,NOx 排放与上述因素之间关系的 BP神经网络模型 ,该模型可用于排放预测和实时控制     

新型燃油添加剂对汽油机燃烧与排放的影响

为了探讨新型多效燃油添加剂(代号MAZ)对车用汽油机燃烧和排放特性的影响,文中介绍了燃油添加剂的功用和基本工作原理,并在汽油机试验台架上,进行了一系列燃油中添加剂在等同工况下的外特性试验和负荷特性试验．试验结果表明,燃油添加剂MAZ能有效改善汽油机的燃烧过程,排气中CO,HC的排放分别减少11．6％～19．6％和22．9％～25．2％．     

汽油机的排放污染与控制措施

分析了汽油机排放污染物的生成机理及其对人体的危害 ,采取有效措施减少排放污染 ,并介绍了汽油机排放的检测方法     

路试状态汽油机缸内热功转换过程性能及影响因素的检测与分析

提出一种能对整车实际路试工况下汽油机的多项运行及性能参数进行连续检测与诊断的方法,应用于某车辆的实际路试工况,获得汽油机瞬态参数,并对该样机进行系统的稳态台架试验。研究结果表明:无论是台架稳定工况还是实车瞬变工况,汽油机缸内热功转换效率主要与50%放热量的位置以及过量空气系数相关;当50%放热量的位置出现在上止点后10°左右(高速略早、低速略晚)时,高压循环热效率达到峰值;而影响50%放热量的位置有点火提前角、转速、负荷、缸内残余废气系数和过量空气系数等参数;该样机标定时由于对缸内残余废气系数的变化缺乏了解,瞬变工况下的过量空气系数与理想值有偏差,从而影响实际热效率;某些过渡工况下点火提前角变化异常,导致热效率偏离理想值。     

甲醇-汽油混合燃料对汽油机性能和排放的影响

通过汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料（其中甲醇的体积分数为109／6，汽油的体积分数为90％，简称M10燃料）和汽油的对比试验，研究了M10燃料对汽油机性能和排放的影响，并用气相色谱仪测量了尾气中的甲醇和甲醛排放．试验研究表明：汽油机燃用M10燃料对汽油机动力性影响不大，但汽油机有效热效率和燃油经济性提高，排温有所降低；CO和HC排放减少，NOx排放与燃用汽油时相当；甲醇和甲醛排放增加．排气经三效催化转化器后，CO、HC和NOx排放可以被控制在与常规汽油机排放相当的水平，甲醇和甲醛排放可以被控制在接近零排放的水平．     

车用汽油机污染物排放特性的灰色关联分析

以车用汽油机CO排放浓度为例，用灰色理论计算出各影响因素与CO排放间的灰色关联度，并对计算结果作了相应的分析，对汽油机在不同工况下影响排气污染物生成的各种因素提出了新的分析方法。     

纯电动旅游客车驱动系统加速过程动态仿真

分析了纯电动旅游客车永磁加增磁直流电机驱动系统结构与工作原理.针对加速工况,分别对IGBT1导通和截止状态建立了电机驱动系统瞬态数学模型.基于控制逻辑利用Matlab/Stateflow建立了控制器模型.结合以上两者得到以加速踏板信号为输入的整车瞬态数学模型.基于该模型进行了加速工况动态仿真并获得加速工况下电机驱动系统的控制特性.该分析有助于进一步改进电机驱动系统控制.