柴油机复合涡轮余热发电系统及电动热管理用电系统综合节油潜力研究

针对发电复合涡轮余热回收技术对发动机燃油经济性影响的评价及节油潜力的问题,基于自行研制的发电复合涡轮余热回收系统及电动热管理系统,在回收电能得到使用的条件下研究了影响发动机燃油经济性的关键因素及两套系统的综合节油潜力。首先,分别分析了发电复合涡轮转速和发动机入口水温对复合涡轮余热系统的发电功率和热管理电动附件耗电功率的影响,明确了产能及用能的变化规律;其次,基于实测数据分析了试验条件下柴油发动机复合涡轮余热发电与电动热管理用电的实际综合节油能力,明确了影响发动机燃油经济性的关键因素;最后,根据关键因素影响油耗的规律对两套系统的综合节油潜力进行了预测分析。结果显示:柴油发动机在1 300r/min试验转速且负荷分别为25%、50%和75%工况下,复合涡轮发电量均能满足电动热管理附件的用电需求,发动机比油耗与基础发动机相比分别降低7.2%、4%和2.6%;增压涡轮及动力涡轮的等熵效率是影响系统燃油经济性的重要因素,提升等熵效率可降低废气能量回收过程中的泵气损失;在试验转速且负荷为75%工况下,随着等熵效率的提升,比油耗可在实测综合油耗的基础上进一步降低,最大降幅为4.1%,若考虑产、用能平衡策略,则该工况下比油耗可降至180.8g/(kW·h)。所提产、用能方案及分析方法可为基于余热回收技术开展的发动机节能减排研究提供参考。     

基于改进模糊PID算法的空燃比控制策略研究

对发动机瞬态工况空燃比进行控制时,由于单缸汽油机本身固有的非线性和时滞环节,传统PID控制很难取得满意的效果,本文构造了一种带动态补偿的模糊PID控制器.首先搭建了单缸机仿真模型,并将模糊PID控制算法应用于空燃比控制中,以适应系统的非线性;然后针对单缸机系统中固有的时滞环节提出一种动态时滞补偿器,以降低时滞环节对系统的影响;再将该时滞补偿器耦合于模糊PID控制器中,应用于单缸机瞬态工况下的空燃比控制.仿真结果表明,改进的模糊PID控制器不仅能补偿系统中时滞环节带来的非最小相位影响,而且能很好地适应发动机系统的非线性特征,从而使控制系统的稳定性、准确性、快速性均得到了很大的改善.     

解决传动系统滞后的CVT速比控制策略

无级变速系统响应滞后导致发动机工作点偏离最佳经济性工作线,使车辆油耗增加。为减少系统响应滞后的影响,提出了在计算目标速比时,增加系统滞后时间参数的无级变速器(Continuously Variable Transmission,CVT)速比控制策略。仿真结果表明所提出的控制策略能很好地克服系统响应滞后的影响,使发动机有效跟踪最佳经济性曲线。将考虑系统滞后的控制策略与传统控制策略在10循环工况下进行仿真对比,结果显示所提出的控制策略比传统控制策略油耗降低2.85%。     

发动机怠速自动起停系统控制策略的试验研究

文章在介绍发动机怠速自动起停系统的基础上,制定了怠速自动起停控制逻辑及其实现方法。为了实现ISG电机启动发动机时的最大转矩输出和避免发动机开始点火瞬间的转速波动,ISG电机采用转速、电流双闭环矢量控制,基于滑模变结构控制方法设计了转速调节器和电流调节器。试验结果表明,ISG电机不仅能在规定的时间内高转速启动发动机,而且能避免低温时发动机点火瞬间的转速陡降,ECE工况下的节油率达到了16.91%,NEDC工况下的节油率达到了8.92%。     

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%。     

基于模糊PID的综采面降尘喷雾恒压供水系统

 针对综采工作面降尘喷雾的恒压供水系统问题,提出了一种模糊PID 控制策略,利用Simulink 软件针对不同工况,对降尘喷雾恒压供水系统进行仿真分析。结果表明,模糊PID 控制比传统PID 控制达到稳定值的时间快5 s,遇到干扰恢复平稳运行比传统PID 控制快36%,且无较大的超调现象,提高了系统的静动态性能,模糊PID 控制能够满足综采工作面降尘喷雾恒压供水系统的要求,方法可行。     

一种基于并规则的移相全桥电路模糊控制方法

针对移相全桥电路这一强非线性系统,传统的模糊PID控制方案会有组合规则爆炸问题,影响系统实时性。本文提出了一种基于等效并规则的模糊PID控制方案,有效减少了控制规则数量,经Matlab仿真验证,基于并规则的模糊PID的稳定时间大大短于传统模糊PID控制。更适合于嵌入式系统实现。     

混合动力挖掘机能量管理系统控制策略研究

针对最优控制理论设计的混合动力挖掘机最佳燃油控制策略具有全局寻优计算量大、需提前预知系统所有工况状态的不足,本文提出一种实时最佳燃油能量管理策略,对发动机的"转速-功率-燃油耗率"进行数值建模,在直流母线电压稳定的约束下,计算使发动机高效运行的储能系统功率补偿量,并作为控制决策输出;随后,采用有限控制集模型预测控制实现储能系统在该控制决策下的快速功率控制.仿真验证了该方法的有效性和正确性;工程试验表明,该策略在挖掘机平地轻载、重载旋转工况下的燃油耗量分别为传统机型的82.2%和77.6%,可供实际设计参考.     

航空发动机模糊PID趋近律滑模控制器设计

针对航空发动机是一个强非线性系统,设计了一种基于模糊PID趋近律的航空发动机滑模控制器。模糊理论实现了PID趋近律3个参数的动态自适应调整,在保证控制响应快速性的前提下,还能极大的削弱系统的抖振。通过仿真,模糊PID趋近律控制器的珔nH响应时间较等速趋近律快了0.92s,仅落后固定参数PID趋近律0.11s,且稳态误差较其他两种控制器分别减少了6.89×10-5与1.68×10-5;πT的响应时间较等速趋近律快了0.56s,仅落后固定参数PID趋近律0.23s,且稳态误差分别减少了6.38×10-6与6.11×10-7。通过对比可以看出模糊PID趋近律的航空发动机滑模控制器抑制抖振的效果明显更强,而且对控制的快速性影响不大,证明了该种控制器的有效性。     

船载压力油箱设计及恒压特性

针对在高海情、海浪升沉较大的工况,船载压力油箱稳压效果差的问题,提出一种具有可根据工况自调气腔压力的新型船载压力油箱设计方案。建立该油箱的数学模型,进而建立AMESim和Matlab联合仿真模型,对压力油箱进行恒压动静态特性仿真分析,最后通过传统PID和模糊PID对压力偏差进行优化控制,仿真结果表明,在传统PID和模糊PID控制下,压力偏差较无控制作用时分别降低了77%和92%。结果表明,模糊PID恒压优化控制效果更好,为压力油箱恒压稳定性后续深入研究奠定基础。     

CAN数据总线系统在汽车节能减排中的应用研究

对CAN数据总线系统应用于某品牌商用汽车发动机电控和数据传输的节能减排特性进行了试验研究,结果表明,装配CAN数据总线的车辆比未装配CAN数据总线的传统车辆车身总体减重300 kg,实现发动机实时工况控制节油7%,尾气减排5%,车身减重节油10%以上,多工况循环标准状态下燃料消耗量为7.26 L/100 km.综合节能效果显著.该研究为汽车节能技术发展提供一定的参考.     

停缸技术对缸内直喷点燃式发动机燃烧与排放及燃油经济性的影响

为了定量阐明采用停缸(CDA)技术改善发动机部分负荷工况燃油经济性的机理,通过台架试验对CDA发动机在停缸和全缸模式下的燃烧与排放及燃油经济性进行了研究,并结合数值模拟方法对CDA发动机的能量平衡进行了定量分析,以确定各因素对节油的影响。结果表明:与全缸模式相比,在停缸模式下工作缸滞燃期和燃烧持续期缩短,最高缸内压力和最大瞬时放热率增加,燃烧循环变动降低;HC和CO排放降低,但NOx排放增加。在试验工况下,CDA发动机节油率为8.2%～15.8%,其中缸内传热损失和泵气损失减少,两者节油贡献率分别为80%～111.9%和30.3%～37.4%,而摩擦损失和排气能量增加,两者节油贡献率分别为-9.2%～-20.3%和-1.2%～-26.5%。因此,缸内传热损失减少是CDA发动机最主要的节油因素。     

履带式装甲车辆纵向速度控制

履带式装甲车辆的动力学系统具有强烈非线性、不确定性的特点,为解决直线行驶工况下的速度控制问题,结合驾驶员驾驶操纵经验,提出一种自适应性强的变论域分相模糊比例-积分-微分(proportion-integral-derivative, PID)控制方法,实现了对期望车速的有效跟随。首先建立包含发动机、传动系及制动系的装甲车辆纵向动力学模型,然后利用模糊算法在线整定PID控制器参数,并采用变论域分相设计进一步提高控制器的自适应能力。仿真实验结果表明,提出的控制方法与传统PID及模糊PID相比,车速跟随控制精度与快速收敛性都有了提高,尤其能够有效解决驱动/制动切换时整车运动状态改变导致的控制效果大幅度下降问题。     

基于智能发电机的某车型节油策略研究

基于BOSCH-ME17发动机管理系统智能发电机控制逻辑,提出了一种降低整车油耗及排放的标定试验方法。该方法通过对BOSCH-ME17发动机管理系统智能发电机控制逻辑的研究,调整不同工况下智能发电机的标定参数,并与普通发电机进行比较,使匹配智能发电机的车型达到节油和降低污染物排放的目的。     

铸轧液压AGC系统的模糊PID控制仿真

铸轧液压AGC系统是板带厚度主要控制手段,根据实际工程研究,通过液压系统的相关理论建立比较准确的五阶数学模型,采用传统PID对此类高阶模型的参数调整控制效果较差,而模糊PID能够根据实际工况自动调整PID参数来达到系统的要求.因此,在传统PID基础上加入模糊PID控制算法,能够有效地提高铸轧液压AGC系统响应过程,通过仿真验证了模糊PID控制暂态过程更优.     

基于自动变速的混合动力装载机控制策略

为了提高装载机能源的利用率与变矩传动效率,通过分析某5 t装载机的工况特点,提出了基于自动变速的并联式混合动力方案;采用模糊逻辑控制策略,通过在线估计系统需求转矩与车速,以需求转矩、超级电容SOC值、车速、油门开度及液力变矩器效率作为输入,输出发动机与电动机的工作点及系统挡位.结果表明:发动机效率提高,超级电容SOC值稳定,挡位变化合理有效,混合动力比传统装载机节油约9.56%,混合动力自动变速比传统装载机节油约11.82%,改善了燃油经济性.     

不同压缩比下稀释方式对直喷汽油机节油影响

基于一台1.0 L涡轮增压发动机,在9.6及12的压缩比下,研究了化学当量比、稀薄燃烧(稀燃)及低压废气再循环(EGR)工况下的燃烧与油耗特性.结果表明:EGR在压缩比12、大负荷工况下,节油效果优于稀燃,其余工况下稀燃的节油效果均更好.通过改变压缩比并结合稀燃或EGR,小、中、大负荷下燃油消耗率(BSFC)相比于压缩比9.6化学当量比工况降低最多为7.5%、10.4%和9.3%.结合一维仿真,分析并对比了大负荷下稀燃与EGR的节油原因及其差异.结果表明:在压缩比12、大负荷、过量空气系数(λ)小于1.4的情况下稀燃不能抑制爆震,节油效果不明显;相同工况下EGR可以有效抑制爆震,降低燃油消耗率达5.5%;大负荷下稀燃和EGR的节油来源主要为传热损失和排气损失减少,二者对节油的贡献程度之和大于90%.     

基于模糊 PID 控制器的电液负载模拟系统

基于传统控制理论建立双马达加载工况下的系统数学模型,分析多余力矩的产生机理和特性,并以被控对象的速度为观测量,提出基于结构不变性原理的速度前馈补偿．针对常规PID控制器无法解决系统非线性和参数时变性等问题,设计了以系统的误差和误差变化率为输入量的模糊PID控制器．仿真结果表明：速度前馈补偿克服了近97％的多余力矩;模糊PID控制器能较好地改善系统在高频段的控制性能．     

汽车电脑知多少

现代汽车的重要领域都使用电脑:即有控制发动机运转的,也有管理变速及底盘系统的,还有电脑提高行驶安全性和乘座舒适性的作用,汽车究竟使用了哪些电脑呢? 70年代的石油危机和严格的排放指标,促使燃油喷射技求和电子点火技术的发展,相应的电脑应运而生,不过最初的喷油和点火是由二块电脑分别控制的,如现在仍运行的富豪740轿车,驾驶室左侧壁上装喷油电脑,右壁则是点火电脑。因为两者需要密切配合,加上集成电路价格下调,故现在喷油点火合二为一形成发动机电脑,它能根据发动机转速和进气量,以及水温气温和各种不同的工况,应用闭环技术十分精确的控制发动机每转的喷油量和点火提前角,一下子把油耗从12升/百公里左右降低近一半,取得了十分可观的节油效果和明显降污指标。     

基于模糊PID控制沥青砂浆车液压调平系统

针对施工中沥青砂浆搅拌车的计量设备受其水平度影响大和频繁移动的特点,以可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心,开发了4点液压调平系统,分别以PID(比例、积分、微分)和模糊PID为调平控制方法进行试验对比研究。结果表明:在满足调平精度为±0.1°前提下,模糊PID调平控制的调平时间为8.5 s,PID调平控制的调平时间为23 s;模糊PID控制通过优化调平过程中阀的开度,能够显著提高调平效率和调平精度,基于模糊PID控制调平能提高沥青砂浆车的计量精度和施工效率。