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。     

BJ492Q汽油机的计算机模拟与分析

本文据计算机对BJ492Q汽油机循环模拟结果进行分析讨论。认为该汽油机的有关参数不是较佳值,为提高其燃油经济性和其它性能应改善燃烧,即减小m值,推迟点火提前角θ,缩短燃烧持续时间△φ(?)。     

气门参数对汽油机可控自燃燃烧控制作用的数值模拟

通过可变气门机构使部分燃烧废气保留在缸内，是实现汽油机可控自燃（controlled auto—ignition，CAI）燃烧的切实可行的办法，然而多参数可调气门机构增加了控制的复杂程度。为此，利用-维循环模拟软件在Simulink环境中建立了带有进、排气门升程及定时均可控的四变量气门执行机构（4-variable valve actuating system，4VVAS）的汽油机仿真试验平台，探讨了气门各参数对循环热废气及CAI燃烧过程的控制作用及控制敏感性。研究结果表明，其他参数相同时，排气门定时对汽油机CAl燃烧的影响主要体现在缸内废气残留量及废气温度的大小，而进气门定时主要通过影响进气回流和有效压缩比来影响燃烧过程；存在一个最佳位置没有进气回流，能够取得最大负荷。在当量比燃烧时，排气门参数对发动机负荷和着火时刻的控制最为直接和有效，是汽油机CAI燃烧的重要控制参数。     

4190船用增压四冲程柴油机进排气系统建模

基于MATLAB/Simulink仿真平台,构建4190型船用增压四冲程柴油机的非线性仿真模型,进行进、排气系统的仿真计算.以4190 ZLC-2型船舶中速柴油机为例,并将仿真结果与实验结果进行对比,验证了柴油机仿真模型的正确性.利用该仿真模型进一步研究进、排气系统对4190ZLC-2型柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、充气效率等参数的影响.结果表明:柴油机进气总管直径偏移+20mm与排气歧管直径为65mm时,4190型柴油机经济性和排放性达到最优,为190系列船用中速柴油机性能优化设计提供了依据.     

车用汽油机排气温度特性的研究

通过对车用汽油机排气温度特性的实验研究,了解汽油车在各种有代表性的运行工况下排气温度的变化范围,并对汽车热反应净化的实用性进行探讨 。     

四变量气门执行机构可控自燃汽油机稳态性能及过渡过程

利用一维循环模拟软件GT-Power,在Matlab-Simulink环境中建立了带有进、排气门升程及定时都可调节的四变量气门执行机构(4VVAS)的汽油机可控自燃(CAI)燃烧仿真试验平台,对不同气门参数下4VVAS-CAI汽油机的稳态性能和过渡过程进行了预测和试验验证.研究表明,在4VVAS-CAI汽油机稳态运行过程中,不同的气门运动规律组合方式可以取得相同的汽油机负荷,但指示燃油耗(ISFC)不同.着火时刻是影响ISFC的关键因素,而在着火时刻相差不大时,进气回流和泵吸损失是影响ISFC的主要因素.在过渡过程中,合理地同时调节4VVAS的气门升程和定时更有助于实现汽油机负荷的快速过渡.     

汽车排气加热对CO、HC净化效果的影响

论述了车用汽油机排气中CO、HC的净化机理与方法，通过实验探讨了加热汽车排气是否有助于提高对排气中CO、HC的净化效果。     

内燃机排气噪声谱的模拟研究

内燃机缸内换气过程的气体动力分析与进排气管的气体流动模拟,对于改进进排气管的设计、改善充气性能具有重要的作用。本文将这一研究扩展到了排气噪声分析以便在分析进排气管与充气性能的同时,能有效预测通过排气尾管辐射的噪声。应用一维不定常、非等熵特征线法,并结合声学理论,计算并预测了四缸四冲程汽油机在不同转速下、带有不同排气系统时的压力波曲线与排气噪声谱。通过与实测对比,认为结果满意。这一工作将作为消声器模拟研究的基础。本文还对此领域国外的研究工作进行了简要综述,以明确进一步工作之方向。     

汽油机凸轮型线改进设计

应用配气机构模拟计算软件AVL-TYCON对国内某四缸汽油机配气机构进行运动学、动力学分析.结果显示,原机配气机构存在的进、排气门升程丰满系数较低,进排气凸轮与挺柱间的最大接触应力大等不足.本文根据其不足之处,通过重新设计进、排气凸轮型线,解决了原机配气机构存在的问题,提高了配气机构的可靠性和寿命,而且提高了充气效率和发动机整机性能.     

492Q汽油发动机排气消声器的试验研究

给出了492Q汽油发动机配套的排气消声器与新研制的消声器在台架上的对比试验结果．结合两种消声器的具体结构，分析了原消声器存在的问题，提出了提高消声器插入损失和发动机动力性的方法．     

不同气缸首先着火起动后发动机排气特性模拟

分别利用GT-Power和FIRE软件建立了天然气发动机一维仿真模型和排气系统三维模型,并实现了二者的耦合计算.模拟结果得到了试验验证.对4缸天然气发动机起动过程中不同气缸首先着火后,排气系统内气体流动和温度分布特性进行了模拟研究.结果表明：起动阶段第1个循环未着过火的气缸在排气过程中存在废气回流到气缸的现象,并推迟了废气向排气系统排出;不同气缸首次着火后,各缸排气歧管结构的差异引起排气系统中废气的流动和温度分布的不同.优化选择首个着火气缸进行起动,可以使催化器入口排气温度场分布更均匀,其中,第2缸首先着火起动后催化器入口流速均匀性指数最高,温度分布均匀,高温气体所占截面面积的比例最大.但不同气缸首次着火起动对排气流动和温度分布的影响主要表现在前3个发动机工作循环,此后这种差异消失.     

废气入射管道参数对缸内EGR分层的影响

为了在某款摩托车汽油机缸内实现废气再循环 (exhaust gas recirculation,EGR)分层以减少泵气损失,降低NO_x排放,将原有的进气旁通系统改造为EGR系统,使用GT-POWER模型求解出3 000 r/min、60 mg进气量工况下废气入射管道以及进排气道的边界条件和初始条件,并将这些条件导入发动机的CONVERGE模型中进行计算,通过对比不同废气入射管径、不同安装角度、不同安装距离条件下的缸内流动特性、缸内速度场以及缸内废气质量分数分布,确定了最佳废气入射管道参数。结果表明：在3 000 r/min、60 mg进气量工况下,当废气入射管径为5 mm,入射角度为17.5°,安装距离为22 mm时,气缸内能实现EGR分层。     

不同排气系统对涡轮增压柴油机性能的影响

以某增压中冷柴油机为研究对象,利用GT-POWER软件建立了该增压中冷柴油机工作过程仿真模型,并根据试验数据进行了校核计算.在上述工作的基础上,对增压柴油机的三脉冲排气系统进行了改型设计,建立了MPC排气系统和定压排气系统仿真模型,验证了模型的有效性.通过对三种排气系统的仿真及对比分析,表明MPC及定压排气系统选取合理的较小排气管径能够降低发动机油耗,减弱涡轮进口压力脉动,保证较高的涡轮效率和功率输出;发动机额定工况下,三种排气系统对发动机及涡轮性能的影响存在明显差异,三脉冲系统的发动机性能优于MPC与定压排气系统;发动机中低转速时,MPC系统使得涡轮效率较三脉冲与定压系统有所提升.      

应用SCR后处理实现车用柴油机国IV排放

 选择性催化还原（SCR）技术是实现柴油机超低NOx排放最有效的后处理方法之一。本研究采用一台电喷单体泵柴油机,通过燃烧优化使PM排放满足国IV排放要求。为降低原机较高的NOx排放,采用开环控制策略开发一套电控单元控制尿素溶液喷射,通过将32.5%的尿素溶液定量喷射到排气管,提供还原剂,与柴油机排气中的NOx发生选择性还原反应,生成N2和H2O,实现降低NOx排放的目的。由于选择催化还原方法的NOx转化效率高,通常采用开环控制即能实现国IV排放。本研究通过标定实验获得发动机的原机NOx排放、排气温度、排气流量、单位尿素溶液流量的NOx降低量等脉谱,并将其写入电控单元。通过这些脉谱和当前的发动机转速、负荷信号及催化器进出口的温度信号,电控单元可计算出当前工况需要的尿素喷射量。采用该方法,在稳态和瞬态循环工况,研究了SCR后处理的NOx转化效率、氨泄漏及尿素溶液消耗量特性。结果表明,稳态循环ESC、瞬态循环ETC中,NOx平均转化效率分别达到65.2%、65.3%,氨排放小于5ppm;可溶性有机成分（SOF）,实验表明,PM减少主要是由于SOF在氧化单元中发生氧化反应;对ETC循环中尿素消耗量的分析表明,采用本研究开发的尿素溶液计量单元及配套本实验使用的发动机的柴油车,运行100km大约消耗32.5%尿素溶液2L。     

排气管结构对多缸增压柴油机进气不均匀性的影响

作者在某V型8缸柴油机性能试验和多个气缸压力测量的基础上,对该柴油机的一维性能仿真计算模型进行了标定和校核,并应用验证后的模型计算和分析了该柴油机采用脉冲增压排气管、等压增压排气管、MPC排气管时各缸进气流量的不均匀性及其差异.结果表明:采用不同的排气管结构时各缸进气不均匀度的差异很大,采用等压、MPC排气管时的进气不均匀度比较接近,而采用脉冲排气管时的进气不均匀度比前两者小得多.     

某型发动机进气歧管改型设计的CFD计算

为了验证某发动机进气系统改型设计的性能,采用CFD数值计算的方法,模拟进气歧管内空气流动,通过比较流体阻力系数、流量系数和空气流量率等参数确定改型设计方案。研究结果表明:弯管处产生的涡流是流动损失的主要因素,在尽量加大进气歧管弯曲半径的同时,将弯管处截面设计成扁圆形状后,并适当增大歧管进口截面积,优化后管内流动阻力和空气流量均优于原型机。研究结论对发动机进气系统的设计具有一定的参考价值。     

小型二冲程汽油机排气动力过程的计算机模拟

根据非定常气体流动理论,建立了二冲程汽油机排气动力过程的数学模型,并用特征线法对其进行了模拟计算,压力波的数值解析结果与实测结果比较吻合,表明所用模型和计算方法正确,可用于指导设计二冲程汽油机的排气动力效应系统.     

基于多目标遗传算法的发动机进排气系统优化

采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对一单缸汽油发动机的进排气系统进行了优化,以解决该发动机加装触媒催化剂后中速段扭矩明显下降的问题.首先选取发动机进气和排气系统作为优化对象,分析了进、排气管长度、直径等单个变量对发动机扭矩的影响;以发动机在4 500 r/min和5 500 r/min处的扭矩最大为优化目标.运用改进的NSGA-Ⅱ方法进行了多目标优化,优化后的发动机在保证高低速扭矩的同时恢复了中速段扭矩.结果表明,进、排气管长度、直径等对发动机扭矩的影响区域和影响程度都不相同,简单地调整单个变量很难同时满足多个优化目标,而通过加入精英保持策略和去除重复个体算法的NSGA-Ⅱ方法能够在多维区域内快速有效地搜索Pareto解集,实现多目标优化.     

自动调节式发动机进气管试验

通过对４９２ＱＳ汽油机进气管的结构分析，设计带有节门的新型进气管，使其随转速的变化能自动打开或关闭，利用模拟计算的结果，在理论上进行分析对比，优化出最佳进气管。同时对原机的进气管也进行模拟计算。在此基础上对不同长度的进气管进行模拟计算，然后按优化的长度加工进气管，并设计了节门控制电路。最后对原机进气管和新设计的进气管装机进行实测。试验结果表明利用节门的打开和关闭可使发动机能兼顾高低转速时的性能指标     

基于自适应LS-SVM的柴油机进排气系统故障诊断

 提出了应用自适应最小二乘支持向量机和小波包能量特征的柴油机进排气系统故障诊断方法。对气门间隙异常、气阀漏气等几种常见故障和系统正常运行进行小波包分解,提取频带能量作为支持向量机的输入特征向量;然后,利用自适应优化算法对最小二乘支持向量机进行优化;最后,利用基于优化参数和最小输出编码的最小二乘支持向量机进行故障分类和识别。对比实验表明,与BP神经网络和采用交叉验证的传统最小二乘支持向量机相比,该方法可克服训练时间较长、容易陷入局部最小等问题,具有较快的训练速度和较高的分类准确率,提高了传统最小二乘支持向量机算法的寻优速度,在样本数较小时仍可取得较好的效果,能有效诊断柴油机进排气系统故障。