锂离子电池过热热失控及传播实验研究

为提高锂离子电池的过热安全性,本文针对荷电状态(state of charge,SOC)为0%、50%、100%的18650型锂离子电池进行热失控及传播实验,研究了电池间不同的竖直距离对电池表面温度、φ(O₂)、φ(CO)的影响。结果表明:锂离子电池在0%SOC、距离为1 cm时只有加热阶段,并且表面温度最后稳定在一定值;50%SOC、100%SOC热失控传播的临界距离为3、4 cm;在热失控及传播过程中,电池表面的喷射温度和最大温度、φ(O₂)和φ(CO)最大变化与距离无关,SOC越大,喷射温度越低,最大温度越高。     

SCR/DOC+DPF+SCR后处理系统对重型柴油机性能及排放的影响

文章基于氧化型催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)耦合颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)和选择性催化还原器(selective catalytic reduction,SCR)后处理技术,对比了原机、搭载SCR、搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下重型柴油发动机的性能、排气污染物排放状况以及SCR入口处NO在氮氧化物(NOx)中的体积比。试验结果表明,搭载DOC+DPF+SCR系统比搭载SCR系统的发动机扭矩降低了10N·m,油耗基本保持不变;对比搭载DOC+SCR、搭载SCR以及搭载DOC+DPF+SCR 3种状态下SCR入口处NO在NOx中的比例发现,SCR状态下基本全为NO,其余2种状态下NOx中NO的体积比随温度升高而逐渐降低,排温在450℃时该比例下降到0.86;搭载DOC+DPF+SCR的ESC试验中CO转化效率为93%,HC转化效率为70%,NOx转化效率为90%,PM转化效率为51%,相比于搭载SCR的ESC试验,NOx的转化效率降低了3%。     

喷油式主动再生柴油机颗粒捕集器控制装置的设计

文章基于Freescale 16位单片机S12XS64设计了一种柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)再生过程控制装置,实现了DPF再生系统相关传感器的信号采集、执行器驱动、车载诊断系统(on-board diagnostics,OBD)和上位机软件通讯等功能。该系统设计了DPF再生控制策略,将控制装置设为断电、待机、工作、再生4种工作状态,通过测量得到的排气背压、DPF压降以及发动机转速来判断DPF主动再生时机,可以在DPF需要再生时通过控制供油泵、空气泵、火花塞和阀门等单元来实现DPF的再生过程;系统使用了多MOSFET并联来保证驱动器的可靠性,优化了系统工作电流,预防了信号干扰。该控制系统结构简单、稳定可靠,在城市公交改造项目的应用中工作稳定、操作便捷、尾气的净化处理效果显著,良好地实现了对喷油式DPF主动再生过程的控制,有很强的实用价值和广阔的应用前景。     

满足国六标准的柴油机SCR系统仿真及试验研究

为了研究国六柴油机尿素选择性催化还原(urea selective catalytic reduction,Urea-SCR)系统催化器转化效率的影响因素,文章运用AVL BOOST仿真软件对催化器内的化学反应过程进行了数值仿真和试验验证。结果表明:建立的仿真计算模型能很好地模拟SCR系统的催化反应过程;温度是影响SCR催化器NO_x转化效率最主要的因素,SCR催化器最佳反应温度范围为180～500℃,催化器转化效率达95%以上,不同O₂质量分数对NO_x转化效率有一定的影响,且变化程度随着O₂质量分数的变化而有所不同;在排气中适当增加NO_x中NO₂的质量占比,可以提高催化器转化效率且使NO_x转化效率均能保持在较高水平,但NO₂质量所占比例要控制在50%以内。     

DPF再生温度控制策略研究

排气温度对柴油机颗粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的再生具有重要影响。文章提出了一种DPF的再生温度控制策略,将柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)分割成6块区域,在原有2个PT200温度传感器的基础上,等间距增加7个热电偶实时测量DOC内部各区域温度,检查DOC温升和DPF温降;采用AVL Fire仿真软件对DOC的内部温度场进行了数值仿真,利用DOC内部模型温度闭环控制实测温度,再通过DPF入口设定温度进行温度修正。结果表明:标定每块区域模型温度和实测温度上升、下降的斜率相等以及标定好6块区域效率、温升和温降趋势可以合理地控制再生温度场,从而精确控制进入DPF的温度;在满足DPF入口温度到达(620±20)℃的条件下,使DOC内部模型温度、热电偶实测温度、 DPF入口设定温度三者接近(差值不能超过15℃),由万有特性试验得出除一些低速小负荷区域,基本DPF入口温度都能满足再生温度要求。     

汽车SCR运行状态实时监测系统设计

为了实现对汽车选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统运行状况的实时监测,文章提出了一种基于网络云服务器的监测系统设计方案。通过MC9S12XDP512单片机的ATD模块与MSCAN模块等实现对各传感器电信号的采集,根据采集到的传感器信号,按照预先制定的实时监测判断策略对SCR系统运行状态进行分析,利用ESP8266 WIFI模块将分析后的数据传至互联网云端服务器;手机APP和电脑终端平台从服务器获取数据,并将系统运行情况及时展示给车主、SCR系统制造商和政府部门三大目标群体,即利用互联网云端服务器实现三者对SCR系统的实时监测。结果表明,该监测系统对SCR系统各传感器信息的采集具有高精确度和实时性,取得了较满意的监测效果。     

DPF缸内次后喷再生效率和排放的试验研究

文章针对柴油机微粒捕集器(diesel particulate filter,DPF)的再生展开相应的研究。利用降怠速再生试验(drop-to-idle,DTI)确定载体碳载量限值,利用台架试验研究了缸内次后喷(late post injection,LPI)基于不同再生温度与再生时间对再生效率和排放性能的影响。结果表明:3.0g/L的碳载量水平满足DTI的试验要求且适宜再生试验研究,可以避免在再生突然中断后DPF内部温度迅速升高,避免载体烧融;再生时间维持在2min左右,再生时DPF出口温度维持在500℃左右时,DPF再生效率高达98%,装载碳烟几乎完全燃烧,且DPF内部温度和出口温度可控,保证了DPF安全可靠再生,同时增加了DPF使用寿命;对整个再生过程中尾气成分进行分析和计算,发现柴油机尾气中HC为主要二次污染物,且排放相对较大。     

基于规则的柴油机故障诊断专家系统

介绍了基于规则的柴油机故障诊断专家系统,以及柴油机故障诊断专家系统的基本结构、功能、模块化设计方法及编程语言——CLIPS。该系统能根据柴油机的故障现象进行自动诊断并最终给出专家操作建议,为柴油机的故障诊断、分析和排除提供了具有较大实用价值的研究方法。     

受限喷雾技术在小缸径直喷式柴油机中的应用

介绍一种头部带挡块的单孔喷油嘴在直喷式柴油机上的应用,该喷油嘴的特点是利用喷嘴头部挡块对油束的遮挡作用,以改变油束方向,并使油束在撞击挡块时产生油滴的二次雾化,达到加大油束在空气中的散布面积,从而提高燃油与空气混合速率。通过试验表明,在190型小缸径直喷式柴油机燃浇系统中应用该技术,既可保持直喷式柴油机的良好启动性和低油耗的优点,同时又能降低制造成本和对燃油品质的要求。