汽油机连续可变进气凸轮轴相位策略的数值模拟

针对486Q汽油机连续可变进气凸轮轴配气相位系统的研制,采用发动机循环模拟数值方法研究连续可变进气凸轮轴配气相位系统的相位策略。数值模拟表明486Q汽油机在高负荷中低转速工况通过进气相位提前抑制进气在气门关闭时刻向进气道的倒流可有效提高循环进气量,使中低转速工况动力输出性能提高6%～8%,其结果与随后试验测试获得进气相位变化量一致。综合考虑燃油消耗率和有害排放物生成,数值模拟中等负荷工况进气相位参数的调节优化,通过进气相位提前,示例工况缸内残余废气系数可从9%增加到20%,NO排放量低减约80%,燃油消耗     

高原地区混合动力公交客车示范运行分析

基于昆明市新能源汽车示范运行管理信息化平台,对高原地区三种品牌的混合动力公交客车进行了示范运行数据采集,对运行车辆的油耗、车速、转速、负荷率进行了分析研究。结果表明:昆明市不同品牌车辆的高原示范运行适应性不同;示范运行车辆平均车速较低,且主要运行在40 km/h以下,怠速停车时间较长;示范运行车辆均在低转速、低负荷区运行时间最长,在中等转速、中等负荷区运行时间较短;根据高原地区实际工况特点,合理改善驾驶员操作习惯、优化车辆控制策略和发动机适配技术可提高车辆燃油经济性。     

实际行驶工况下柴油车发动机负荷分布及排放

通过发动机电子控制单元测试发动机的转速、油门开度，研究排放满足欧3标准的某重型发动机在北京高速行驶工况下负荷分布特征，并基于发动机台架试验时的负荷特性数据计算出其功率消耗；同时结合车载排放系统的测试结果计算出该工况下的比功率排放量．试验表明，实际道路发动机的负荷分布特征和实验室法规工况差异较大，导致实际工况和法规工况下的排放数据差异大，尤其在NOx和PM两个指标方面．需重新匹配整车和发动机，使其能够工作在高效工作区域；或者采用符合我国实际道路运行工况的法规认证测试方法来控制车辆的道路排放，进而减少城市重型机动车NOx和PM的排放．     

基于Atkinson循环发动机的燃油消耗率优化方法对比研究

针对利用GT-Power详细模型耦合遗传算法(方案1)优化Atkinson循环发动机燃油消耗率时,存在公认的不易收敛且计算缓慢的问题,提出了神经网络简化模型耦合遗传算法(方案2)进行全局优化并与方案1进行比对.方案1利用GT-Power搭建某Atkinson循环发动机详细仿真模型,应用Heywood公式建立爆震预测模型,并耦合遗传算法对Atkinson循环发动机燃油消耗率进行优化;方案2则利用拉丁超立方算法采集4 500个实验点,将GT-Power详细模型及爆震模型简化为神经网络模型,通过简化模型耦合遗传算法进行优化.研究结果表明:利用方案2可以将Atkinson循环发动机的实际燃油消耗率最多降低4.6%,且仿真优化结果相对实际优化结果的最大误差率仅为7.3%,同时相对于方案1仿真优化时间最大可节省322倍.因此,采用方案2替代方案1用于Atkinson循环发动机燃油消耗率的快速全局优化是切实可行的方法.     

轮式装载机发动机节能控制研究

轮式装载机广泛应用于重要的工程领域,作为其唯一动力来源的发动机的运行状态对装载机的 经济性有较大影响;针对国内某型轮式装载机瞬态油耗较高的问题,提出了发动机瞬态节能控制的控制方 法,其通过限制发动机角加速度,降低加速踏板行程突然增大时的瞬时油耗;针对 V 字形工况下,燃油经济 性差以及未考虑装载机工况识别控制发动机转速的问题,提出了整机两作业模式节能控制,主要通过模式选 择开关设置作业模式,在实现工况识别的同时,也尽可能使发动机工作点分布在燃油消耗率较低的区域;通 过实车的实验结果表明:在控制策略下,动力模式时整机能拥有较好的动力性,经济性也有所提高;在经济模 式下,动力性有所降低但经济性有较大提升     

基于AVL-BOOST的米勒循环发动机性能分析研究

传统奥托循环发动机的燃油消耗率较高,经济性较差,不能满足日益严格的油耗法规和混合动力汽车的要求,因此改善发动机燃油经济性变得日益迫切。在混合动力发动机上采用米勒循环、EGR(废气再循环)以及高压缩比等技术均有利于降低燃油消耗率。在新设计的进气凸轮工作转角下,研究了EGR率、气门正时、压缩比等主要因素对发动机进气过程、泵气损失、燃烧过程以及发动机性能的影响规律。结果表明:推迟进气门关闭时刻,有利于降低缸内燃烧压力和温度,进气门迟闭角每增大10°CA,缸内最大温度约降低120 K,但过大的气门晚关时刻会使缸内燃烧恶化,一定程度上削弱了由于泵气损失的降低对燃油经济型的改善。在2 000 r/min,外特性工况,270°CA进气凸轮工作转角下,压缩比为13时,发动机燃油消耗率达最低为253.1 g/(kW·h)。在2 000 r/min, 1.2 MPa工况,EGR率为5%时,燃油消耗率降到了235 g/(kW·h),相比原机,采用米勒循环技术后发动机经济性有较大改善。     

Atkinson循环发动机燃油经济性与排放性试验

在外特性及汽油机常用工况点下,研究了高压缩比Atkinson循环发动机的燃油经济性与排放特性.研究表明:Atkinson循环发动机在外特性工况下,扭矩降低5%,有效燃油消耗率降低5%~8%左右;在2 000 r/min,0.2 MPa与3 000 r/min,0.3 MPa常用工况点下,扭矩损失较小,泵气损失分别降低34%与24%,有效燃油消耗率分别降低9.0%与7.5%;负荷越低,泵气损失减少越明显;在排放特性上,NO_x排放分别降低了65.0%与31.5%,HC排放增加23.7%与26.0%.      

ISG并联混合动力轿车最优转矩分配策略

能量管理策略对混合动力汽车燃油经济性的改善具有关键作用。因为ISG混合动力轿车发动机转速不是受控变量,转矩成为能量管理策略惟一的控制变量,使其实质为转矩分配策略。考虑动力总成部件之间能量传递转换效率得到电机等效燃油消耗量,由此得到不同待选分配点动力总成等效燃油消耗率,以动力总成等效燃油消耗率最小化为原则优化转矩分配,使整车燃油经济性达到最优。通过离线计算,使转矩分配成为根据整车需求转矩、发动机转速和超级电容电压进行简单查表的过程,解决了计算量大的缺点,方便了实际应用和实时控制。建立整车和控制策略模型进行仿真计算,基于中国乘用车城区瞬态循环,与传统逻辑门限值分配策略相比,整车燃油经济性改善提高了5.2%。     

车用增压二甲醚发动机的燃烧特性

在一台改造后的车用增压柴油机上进行燃用二甲醚的燃烧研究,实测了缸内压力,据此计算了燃烧放热率,分析了二甲醚发动机和柴油机的燃烧过程.结果表明,在外特性下随着转速的增加,燃油消耗率先减后增,排气温度先增后减再增;供油提前角相同时,两者额定工况的放热率图都呈单峰,前者最大爆发压力和最大压力升高率较低.随负荷增加,二甲醚放热率图由明显的双峰变成单峰;在相同平均有效压力下,随着转速的增加,燃烧始点有所推迟,放热率图的重心远离上死点.6孔喷油器对应的燃烧迅速,其性能也明显好于5孔喷油器.供油提前角越大,燃烧始点、最大放热率相位和放热率图重心越靠近上死点,燃油消耗率越低,但最大放热率几乎不变.     

蔗糖水溶液乳化柴油对发动机性能的影响研究*

在一台双缸直喷式柴油机上,对燃烧蔗糖水溶液乳化柴油时发动机的燃油经济性和排放性进行试验。分析结果表明:在柴油机参数不做改变的情况下,与纯柴油相比,蔗糖水溶液乳化柴油的动力性有所下降,当量燃油消耗率和碳烟以及CO排放量在中高负荷工况下都有明显降低,NOx排放在各种工况下都显著降低;但HC的排放量增加。与乳化柴油相比,蔗糖水溶液乳化柴油的动力性升高,当量燃油消耗率和碳烟以及CO排放量在中低负荷时有所增加,大负荷时明显降低;NOx的排放量在中小负荷时明显减少,大负荷时略有增加,HC排放在各种工况下都显著降低。     

深度废气再循环对二甲醚发动机性能及排放的影响

在一台两缸二甲醚发动机上开展了不同废气再循环(EGR)率下发动机的性能和排放特性研究,测量了不同工况下发动机的油耗,HC、CO和NO_x的排放.研究表明:二甲醚发动机可承受的最大EGR率接近60%,但在高负荷时,过大的EGR率会导致发动机燃油消耗率显著升高;EGR率对发动机的NO_x排放量影响很大,随着EGR率的增加,发动机的NO_x排放量大幅度下降,高负荷时下降幅度更大;EGR率增大,HC和CO排放增加,高负荷时增加的幅度更大,特别是当EGR率超过一定范围时,EGR率的增大会引起HC和CO排放的急剧增加;低负荷时,最佳EGR率应保持在30%左右,而高负荷时,应采用较小的EGR率.     

基于MFO算法的全液压压裂车功率节能匹配

针对机械式压裂车油耗和成本较高的缺点,提出全液压压裂车概念,考虑到系统功率损失,提出使用"施工比油耗"衡量压裂车实际油耗,对全液压压裂车进行全局功率匹配,分别建立发动机万有特性、变量柱塞泵效率和整机辅助功率的数学模型,采用自适应惩罚函数法构建惩罚函数,以施工比油耗最低为优化目标建立目标函数,基于MFO算法,以压裂泵需输出的压力和流量作为优化输入参数,优化输出需启动的发动机数量、各发动机转速及其柱塞泵排量共计11个调整参数的最佳组合,结果表明,在全部工况下,全液压压裂车施工比油耗维持在4.55~9.91 L/（60 MPa·m³）,且随着负载压力和排量的增加而逐渐降低;与原方案相比,新方案最高可节油35.97%,且节油率随着负载压力的增大而逐渐减小;与机械式压裂车相比,同等工况下,采用新方案的全液压压裂车最高可节油53.74%。     

工况特征参数对客车燃油经济性影响分析

为了获得实际车辆运行特征对车辆燃油经济性的影响,为车辆研发和能量控制策略制定提供重要的参考,对实际运行的城市公交和通勤车辆采集的大量数据进行了数据分析和预测方程的构建。运行数据来自于3辆公交车,6个月内118 d/10 s次的出行数据;测量的数据包括:时间、地理位置、车速、油耗等。通过数据计算和分析,获得了34个不同的运行工况特征参数(包括:负荷率,最高速度,平均速度,平均行驶速度,平均加速度,速度时间比例,加速度时间比例等)。采用统计方法研究了特征参数对于油耗的影响。结果表明,负荷率、平均速度和车速所占百分比与车辆油耗有强烈的相关性;且具有很高的稳定性;基于多元线性回归的方法预测特征参数变化下的燃油经济性,由于存在特征参数之间很强的线性关系,导致结果的不稳定。为了避免这种不稳定性,采用了基于因子分析的方法,获得了相互独立的若干个能够代表所有特征参数信息90%以上的代表性因子;然后采用多元线性回归分析得到的方程能够满足油耗预测的需要。     

小型柴油机高温冷却效果的研究

本文分析了柴油机高温冷却的节能原理，并在ＤＬ１９０小型柴油机上进行了一系列高温冷却的试验研究。结果表明：高温冷却能有效地降低小型柴油机中、小负荷工况时的油耗率和排气烟度。     

二甲醚发动机掺烧LPG燃烧和排放特性的试验研究

在一台直喷二甲醚发动机上进行了掺烧LPG的台架试验,研究混合燃料中LPG的含量对二甲醚发动机燃烧和排放的影响。研究表明,随着混合燃料中LPG含量的增加,滞燃期延长,着火始点延后,燃烧持续期缩短,低负荷时变化更大。燃油消耗率随LPG含量增大先降低后增加,LPG含量过高或过低都会导致油耗率升高,在二甲醚中掺混30%LPG时油耗率最低,发动机经济性最佳。LPG对NO_X排放影响较为复杂,低负荷时,随LPG含量的增大,NO_X排放上升。中高负荷时,随LPG含量增大,NO_X排放先增大后减小。随着LPG含量增大,发动机HC排放略有升高,CO排放迅速增加,高负荷时CO排放增幅更大。该研究结果为LPG燃料在压燃式发动机上的应用及改善二甲醚发动机的燃油经济性提供了试验指导。     

食用油下脚料制生物柴油混合燃料的发动机性能改善研究

在单缸直喷柴油机上燃用生物柴油混合燃料进行动力性与经济性、燃烧与排放特性试验。研究表明:与燃用纯生物柴油相比,发动机燃用生物柴油醇类混合燃料功率降低;有效燃油消耗率增加,有效能量消耗率降低;燃烧压力曲线后移,小负荷时峰值压力降低,中高负荷时峰值压力增加;CO与碳烟排放浓度降低(掺混甲醇效果更好)、HC排放略有增加但绝对值低、NOX排放基本保持不变。     

挖掘机单神经元比例-积分-微分节能控制系统

从节能角度考虑，通过对液压挖掘机功率匹配的分析。提出了将液压泵的功率曲线设定在发动机的功率曲线之上的功率匹配方法．随着负载压力的变化，主控制器对液压泵的排量进行控制，使液压泵能够完全吸收发动机的功率，保证了发动机始终在设定的转速下运行。实现了发动机功率充分利用和节能的目的．研究了单神经元比例-积分-微分(PID)控制器在节能控制系统上的应用，试验结果表明，文中提出的功率匹配方法可行，单神经元PID控制器能够根据不同的环境和作业工况进行参数自调整，具有自适应的能力．研究结果为进一步研究开发智能化挖掘机提供了依据．     

喷油正时对双燃料发动机低负荷性能影响的数值模拟

在基于过量空气系数控制的天然气-柴油双燃料发动机上,通过台架试验和计算流体动力学(CFD)数值模拟研究低负荷工况下喷油正时对双燃料发动机性能的影响规律.结果表明:发动机以中等转速、低负荷、 40%天然气替代率工作,适当喷油正时提前能够改善混合气质量与缸内燃烧情况.喷油正时为27°上止点前(BTDC)时,输出功率提升了18.44%,能量消耗率减少15.57%,同时一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的排放水平分别降低37.98%和39.51%.     

大型船舶柴油机性能模拟及优化计算

在Matlab仿真环境下建立了某大型低速二冲程船用柴油机的零维模型,并利用柴油机推进特性的实验数据验证了模型的准确性.基于仿真模型,分析了不同压缩比和燃烧始点对柴油机标定工况下主要性能参数的影响.利用Isight-Matlab联合仿真优化平台,以柴油机油耗为优化目标,以最高爆发压力、最高爆发压力与压缩压力之差、最高燃烧温度和排气温度低于限制值为约束条件,对标定工况下柴油机的压缩比和燃烧始点进行联合寻优.仿真计算结果表明,标定工况下柴油机的经济性和动力性均有一定改善.