燃料配比和点火提前角对氨氢发动机的性能影响研究

针对氨氢发动机在燃料匹配比和点火提前角参数不准确时会造成发动机输出效率较低、排放增加等问题,以某款直列六缸四冲程氨氢发动机为研究对象,给出不同研究参数,在GT-POWER中建立发动机仿真模型,并使用Simulink联合仿真验证了氨氢发动机仿真模型的可行性。研究燃料配比和点火提前角对发动机的性能影响规律,结果表明:发动机在9∶1的氨氢比下有最佳的综合使用效率;26°CA点火提前角时可以提高发动机效率,降低排气温度,但不利于减少污染物排放;14°CA点火提前角时可降低污染物排放,但会影响发动机工作效率;20°CA为最佳点火提前角。研究结果可为针对氨氢发动机的标定及进一步的性能规律研究提供参考。

基于样本熵的车载CAN网络入侵检测

汽车的智能化和无人化发展增加了对汽车总线网络的依赖,如汽车的实时动力控制、操纵控制等均需要借助车载CAN网络作为信息传递的媒介。然而不像工业互联网等具有完善的信息鉴别和身份认证机制,车载CAN网络缺乏足够的安全防护措施,容易被不法分子入侵。因此,为提高车载CAN网络的安全通信保障,本文提出一种基于样本熵的入侵检测系统(sample entropy-intrusion detection system,SE-IDS)。具体地,通过实时采样汽车的总线数据构建样本熵测试集,利用样本熵的计算方法统计样本熵值,通过观察熵值的突变情况确定该时刻是否有攻击发生。此外,利用实际汽车ECU(electronic control unit)进行了硬件在环测试,分别验证了提出的方法对DOS(denial of service)攻击、模糊攻击、bus-off攻击的检测能力。测试结果表明,DOS攻击、模糊攻击、bus-off攻击均会使稳定的样本熵值出现不可导点,可以据此作为通信异常的标志,从而确定CAN网络遭受的入侵行为。此外,嵌入式设备的在线检测同样验证了该方法在实际ECU上的实时执行能力。

定子无磁轭模块化轴向磁通永磁电机研究进展综述

定子无磁轭模块化(yokeless and segmented armature,YASA)轴向磁通永磁电机具有功率密度和转矩密度高、效率高、轴向结构紧凑、易于维修的优点,在电动汽车、风力发电等领域有广阔的应用前景,已有大量文献对YASA电机进行分析研究。该文基于国内外对YASA电机已开展的研究工作,介绍该类电机的典型拓扑结构,并从电机电磁特性计算方法与性能优化、损耗分析与抑制技术、温升与散热研究、齿槽转矩削弱技术、结构强度校核与制造偏差分析,以及定子铁心材料选取等方面进行综述,并对该类电机当前的应用情况进行整理。最后,基于YASA电机的研究现状,对未来研究的发展趋势进行展望。

基于磁场重构法的轴向磁通轮毂电机建模研究

轴向磁通轮毂电机具有功率密度大、效率高、轴向长度短等优点,但其特殊的三维结构使采用解析法或有限元法进行电磁设计时很难兼顾快速性与准确性。为减少计算量的同时提高计算结果的准确性,本文中以一台带非晶合金定子齿的无磁轭轴向磁通轮毂电机的详细设计为例,综合三维磁场重构法和麦克斯韦应力张量法,给出了轴向磁通轮毂电机气隙磁密的计算模型,推导了单侧转子轴向电磁力和电磁转矩的计算式,分析了定子磁链以及反电动势波形。通过三维瞬态有限元分析对三维磁场重构法的计算值进行了验证,结果表明,三维磁场重构法在减少计算时间的同时,具有较好的精度。

柴油机典型工况的电控喷油器多次喷射分配

为提高柴油机节能减排的效果,简要分析了多次喷射形式及其作用,依据车辆在不同路况运行,确定了车辆对应的6种柴油机典型工况。提出了基于工况排放值约束的多次喷射分配方法,采用工况排放分摊率确定典型工况的排放限值,进行喷射次数和变化喷射组合寻优,最后结合4JB1高压共轨柴油机台架试验,以氮氧化物和烟度为衡量参数,兼顾燃油消耗率的变化,分析不同喷射组合对柴油机排放的影响。结果表明:怠速工况和中速大负荷工况宜用2次喷射,低速小负荷工况和中速中负荷工况宜用3次喷射,中速小负荷工况宜用4次喷射,高速大负荷工况宜用1次喷射,说明基于工况排放值约束的多次喷射分配方法是有效的。

基于等效因子优化的插电式混合动力客车自适应能量管理策略

针对插电式混合动力客车,提出基于等效因子优化的实时能量管理策略。首先,设计了一种等效因子快速计算方法,先根据车辆的动力参数确定等效因子的取值范围,再应用射击算法快速计算等效因子。随后,提出了一种基于电池荷电状态(SOC)线性下降的自适应等效燃油消耗控制策略,利用车辆全球定位系统提供的车辆位置信息,通过在线更新等效因子,实现对参考SOC的实时跟踪。最后,与基于规则的控制策略和标准的ECMS控制策略进行仿真对比,结果表明:无论是在燃油经济性上还是在SOC控制的鲁棒性上,基于等效因子优化的策略都具有最好的控制效果。

面向耦合分流动力构型的拖拉机犁耕工况控制策略

当前中国农田集群和能源短缺现状极大地促进了混合动力拖拉机的推广与使用,然而混动拖拉机动态变载荷工况加大了整机功率的耦合与分流难度。为此,该研究以发动机和双电机为动力源,利用图论原理设计出满足全功率范围作业需求的两种动力系统耦合分流构型。此外,为实现整机的高能效目的,提出了基于马尔科夫决策的能量管理策略:首先根据拖拉机的载荷谱对整机作业环境进行辨识,采集犁耕作业环境下的拖拉机工作参数将需求功率抽象为马尔科夫决策中的状态转移过程;然后将整机能耗作为最优控制的成本函数,通过价值迭代函数求解最优控制律下电机2的工作区间。最后,采用硬件在环试验对提出的能量管理策略进行了有效性和可行性验证。试验结果表明,相比于传统基于规则的能量管理,提出的能量管理试验策略降低了7.2%的油耗。所设计的耦合分流构型拓展了拖拉机动力系统能量流的路径,直接耦合分流构型拟替代传统动力换挡的技术难点。能量管理策略在能效特性方面有一定优势,所提出的耦合分流动力构型为突破大马力拖拉机动力换挡的卡脖子技术提供了参考。

伴随发动机起动的混合动力模式切换控制

插电式混合动力客车有两种动力源,不同动力源之间切换会导致纵向冲击,影响车辆的动力性和舒适性。以同轴并联混合动力客车为研究对象,分析了其从纯电动模式向混合驱动模式的动态切换过程,基于状态空间理论将模式转换过程划分为4个子状态,设计了动态协调控制策略。以整车运行纵向冲击度和模式切换时间为评价指标,通过台架实验对所提出的动态协调控制策略进行验证,并与传统的电机转矩补偿策略进行对比,实验结果表明,所设计的控制策略有效抑制了转速波动,缩短了模式切换时间,减小了整车纵向冲击度,改善了驾驶性能。

考虑网络诱导时延的电动汽车主动安全控制策略

为了解决汽车CAN网络的消息处理、数据丢包等行为会引起汽车控制系统的时间迟滞效应,从而影响整车动力学控制的准确性的问题,提出了基于鲁棒模型预测控制的汽车横摆稳定性控制策略.首先分析了CAN网络的消息时延特点,以此为基础构建多胞时滞动力学模型描述汽车网络的参数不确定性.进一步设计了包含不确定参数的鲁棒模型预测控制器,提高了汽车主动安全控制器的抗干扰能力.此外,横摆稳定控制策略还使用基于渐进稳定不变椭圆集的变时域最优控制律提高了鲁棒控制算法的在线求解效率,平衡了系统控制鲁棒性和最优性的矛盾.结果表明,提出的控制策略能够抵抗CAN网络时延诱导的参数不确定性,缓解鲁棒控制算法的保守性,提高汽车转向时的主动安全性能.

带有V2G并网的电动汽车用增程器控制策略

增程器能够扩展电动汽车的续驶里程,但增程器的并网发电尚属研究空白.为此,重点研究了增程器的并网方案和控制策略.首先,提出了一种基于解耦双同步参考系锁相环的电气位置估算方法,并引入霍尔前馈提高其响应速度和估算精度,在此基础上设计了电网锁相环和电网电压的协调控制逻辑.其次,采用多目标优化方法对增程器的控制参数进行了优化,减少了增程器的油耗和非必要的机械启停.此外,对增程器的启停及工况点切换过程进行了深入探究.最后,搭建了具有发动机、发电机及并网设备的增程器试验平台,进行了增程器电气角度算法验证试验、并网发电试验及工况协调验证试验等.结果证明了提出的带有V2G并网的增程器控制策略的可行性和有效性.

高压共轨系统不同温度下喷油参数修正计算

为说明高压共轨系统燃油温度变化对喷油量的影响,进行了不同燃油温度下的喷油参数修正计算。首先简要分析了高压共轨系统燃油流动传热特征,依据柴油机工作环境温度范围,提出了确定基准温度的方法,然后运用流体传热计算方法,推导出了喷油量和喷油压力的修正量计算公式;最后结合实例,给出了基准温度下的喷油压力和喷油量的基准脉谱,计算了不同温度下燃油喷油压力和喷油量的修正脉谱;结果表明:50℃燃油温度的喷油量修正量计算值与测试值的相对误差在14%以下,80℃燃油温度的喷油量修正量计算值与预测值的相对误差在9%以下,说明喷油参数修正计算方法是有效的。

Elimination of Fuel Pressure Fluctuation and Multi-injection Fuel Mass Deviation of High Pressure Common-rail Fuel Injection System

The influence of fuel pressure fluctuation on multi-injection fuel mass deviation has been studied a lot,but the fuel pressure fluctuation at injector inlet is still not eliminated efficiently.In this paper,a new type of hydraulic filter consisting of a damping hole and a chamber is developed for elimination of fuel pressure fluctuation and multi-injection fuel mass deviation.Linear model of the improved high pressure common-rail system（HPCRS）including injector,the pipe connecting common-rail with injector and the hydraulic filter is built.Fuel pressure fluctuation at injector inlet,on which frequency domain analysis is conducted through fast Fourier transformation,is acquired at different target pressure and different damping hole diameter experimentally.The linear model is validated and can predict the natural frequencies of the system.Influence of damping hole diameter on fuel pressure fluctuation is analyzed qualitatively based on the linear model,and it can be inferred that an optimal diameter of the damping hole for elimination of fuel pressure fluctuation exists.Fuel pressure fluctuation and fuel mass deviation under different damping hole diameters are measured experimentally,and it is testified that the amplitude of both fuel pressure fluctuation and fuel mass deviation decreases first and then increases with the increasing of damping hole diameter.The amplitude of main injection fuel mass deviation can be reduced by 73%at most under pilot-main injection mode,and the amplitude of post injection fuel mass deviation can be reduced by 92%at most under main-post injection mode.Fuel mass of a single injection increases with the increasing of the damping hole diameter.The hydraulic filter proposed by this research can be potentially used to eliminate fuel pressure fluctuation at injector inlet and improve the stability of HPCRS fuel injection.

基于改进BB-BC算法的轮毂电机直驱赛车行驶策略优化

为了合理制定轮毂电机直驱赛车的行驶策略,缩短完赛时间,提出了基于改进BB-BC算法的策略优化方法。在分析传统BB-BC算法不足的基础上,通过引入混沌逻辑映射的方法,形成改进的BB-BC算法。利用Matlab/Simulink建立了轮毂电机直驱赛车整车优化模型并进行了实车验证,进一步对行驶策略进行优化研究。结果表明,改进的BB-BC算法不仅收敛速度快,而且可有效避免算法陷入局部最优解,优化后的行驶策略缩短了完赛时间,为后续实时策略的制定提供了基础。

Dynamic Flow Control Strategies of Vehicle SCR Urea Dosing System

Selective Catalyst Reduction（SCR）Urea Dosing System（UDS）directly affects the system accuracy and the dynamic response performance of a vehicle.However,the UDS dynamic response is hard to keep up with the changes of the engine＇s operating conditions.That will lead to low NO_χconversion efficiency or NH_3 slip.In order to optimize the injection accuracy and the response speed of the UDS in dynamic conditions,an advanced control strategy based on an air-assisted volumetric UDS is presented.It covers the methods of flow compensation and switching working conditions.The strategy is authenticated on an UDS and tested in different dynamic conditions.The result shows that the control strategy discussed results in higher dynamic accuracy and faster dynamic response speed of UDS.The inject deviation range is improved from being between-8%and 10%to-4%and 2%and became more stable than before,and the dynamic response time was shortened from 200 ms to 150 ms.The ETC cycle result shows that after using the new strategy the NH_3 emission is reduced by 60%,and the NO_χemission remains almost unchanged.The trade-off between NO_χconversion efficiency and NH_3 slip is mitigated.The studied flow compensation and switching working conditions can improve the dynamic performance of the UDS significantly and make the UDS dynamic response keep up with the changes of the engine＇s operating conditions quickly.

轮毂电机独立驱动电动汽车线性时变模型预测主动安全控制

为解决轮毂电机独立驱动电动汽车的主动安全控制和参数估计问题,提出自适应质心侧偏角观测器和基于线性时变理论的模型预测横摆稳定控制策略。首先,建立指数型的滑模观测器识别质心侧偏角,并利用闭环侧向力积分算法消除观测器的稳态误差。然后,引入线性时变理论(Line-time varying,LTV)构建轮胎的准线性模型,并基于此设计横摆稳定系统的模型预测控制器(Model predictive controller,MPC)。为减少控制器的计算负担并提高系统的瞬态响应,采用Laguerre网络拟合全时域的预测控制序列。通过求解具有不等式约束的二次规划函数,获取所需要的外部横摆力矩,并将其分配至4个轮毂电机。数值仿真和实车试验结果表明,提出的自适应滑模观测器可以精确地观测质心侧偏角,具有很强的鲁棒性;提出的横摆稳定控制器可以解决轮胎的非线性饱和问题,进一步提高车辆的主动安全性。