直列六缸柴油机固定停缸振动预测

为预测停缸状态下柴油机振动水平,以某直列6缸柴油机为研究对象,首先从理论角度分析不同停缸策略引发的柴油机扭矩激励差异;接着,基于Excite Power Unit软件建立整机多体动力学仿真模型,比较不同固定停缸策略对柴油机曲轴扭振及整机振动的影响;从振动可靠性角度,量化不同固定停缸策略所引起的柴油机振动幅度,为下一步动态停缸研发工作打下坚实基础。另外,该结论可以从产品研发角度指导产品规避共振风险,从而缩短产品开发周期,降低研制成本。

六缸柴油机停缸技术性能规律仿真研究

基于一款六缸重型柴油机,利用GT-Power软件研究了稳态工况下停缸对发动机性能的影响。首先对比不同停缸模式对发动机性能的影响,其中,不同停缸位置以及停止缸缸内初始状态对发动机性能影响不明显;而气缸的停止方式影响最大,相比断油停缸方式,断油、断气停缸方式油耗更低,排气温度更高。其次基于发动机可靠性限制,总结了不同停缸数量的动力性、经济性规律,随着停缸数量增多,发动机能够输出的最大动力逐渐减小,排气温度逐渐升高,油耗率优势区域会逐渐向低负荷偏移。综合以上分析,得出了该发动机应用停缸技术的开发边界。

单缸停缸对内燃机运动机构动力学特性的影响

为了确定内燃机运动机构最佳动力学特性的停缸方案,建立某V8柴油机曲轴系统、正时齿轮和配气机构柔性动力学耦合仿真模型,通过试验进行相应模型的校核。进行不同单缸停缸方案的运动机构动力学仿真。结果表明,停缸后曲轴角位移幅值明显增加,且以低谐次滚振为主;凸轮轴角位移无明显变化,但配气机构运动特性恶化,机械负荷增大。选择曲轴单双结点振型结点位置附近的气缸,在柴油机高速低负荷时停缸,运动机构动力学特性较好。

车用发动机停缸模式下转速波动仿真

停缸技术可明显改善车用发动机的燃油经济性,但对其动力输出产生影响。通过建立发动机曲柄连杆多体模型,基于示功图和经验公式,分析了模型边界计算方法,仿真了发动机多种停缸模式的转速波动特性。结果表明,停缸工作模式的转速波动主要受发火间隔角的影响,减小工作缸负荷可降低转速波动。

高压共轨柴油机随机停缸策略的试验研究

为了降低小负荷工况特别是怠速工况燃油消耗和排放,开发了随机停缸算法,并进行了随机停缸策略的试验研究。试验结果表明:在怠速工况下,相同的停缸数时随机停缸比固定停缸转速波动小且稳定性好;随着停缸数的增加,工作缸的喷油量相应增大,工作缸燃烧持续期和放热率峰值增大,燃烧热损失率越低,降低了燃烧过程的传热损失,从而提高了热效率,起到了很好的节油效果,同时未燃HC、不完全燃烧产物CO和碳烟的排放减少。

车用汽油机的停缸节油技术

介绍了车用汽油机部分负荷下停缸技术的发展过程,分析了停缸节油的原理并列出了停缸的三种技术方案。对比不同方案后指出,关闭进排气门和断油的方案可以同时满足发动机经济性、动力性和排放性要求,为优先考虑的技术方案。还阐述了停缸技术的控制策略和停缸后需要解决振动、磨损不均等问题的技术措施。

汽油机停缸技术的模拟优化

停缸技术是一项提高汽油机燃油经济性的有效技术措施。某V6发动机的模拟计算结果表明应用停缸技术后在所计算转速范围内燃油消耗均得到改善,但同时停缸发动机的振动加剧。运用可变停缸数的停缸方式选择了停缸工作区域,同时通过优化停缸发动机进气歧管进一步扩大了停缸工作区域。

四缸汽油发动机停缸技术节油性能及能量分配特性研究

以某款四缸缸内直喷汽油发动机为研究对象,对停缸技术的节能机制进行了探讨,并分析了停止工作气缸气门的不同关闭时刻对发动机性能的影响。研究发现:当气门关闭时刻过早或过迟时,发动机的传热损失、泵气损失和摩擦损失均有所增加,压缩上止点前30°CA气门关闭时刻可使发动机获得较佳的燃油经济性改善效果,从而有效降低汽油机燃油消耗量;传热损失、泵气损失的降低分别是停缸技术节能的主、次要原因,但其会增加发动机摩擦损失和排气损失。

停缸对混氢汽油机怠速燃烧过程的影响

通过一套自主开发的电控单元调整氢气和汽油的喷射脉宽,使氢气占进气的体积分数(φH2)由0%逐渐增加至6.5%左右,同时减少汽油的喷射脉宽,使工作缸中混合气的过量空气系数始终保持在1.0附近.通过该电控单元还可以切断指定气缸的氢气与汽油供给,从而实现停缸控制.试验结果表明,φH2相同时,停缸后发动机充气效率提高,火焰发展期与快速燃烧期有所缩短,怠速转速的循环变动系数减小,泵气损失降低.停缸和加大混氢体积分数均有利于减少发动机怠速时的传热损失及能量消耗量.在φH2为6.63%且两缸停止工作的条件下,发动机怠速能耗量较原机降低约40%.

内燃机曲轴角振动振型的停缸识别法

根据内燃机动力学和曲轴的简谐角位移基本关系式，提出了内燃机曲轴角振动振型的停缸识别法．某缸质量某谐次角振动相对振幅正比于各缸正常工作和该缸停缸分别引起的测点该谐次角位移矢量差的幅值．在内燃机各缸正常工作情况下，当测点某谐次角位移幅值约等于零时，某缸质量该谐次角振动相对振幅正比于该缸停缸引起的该谐次角位移幅值．对4—8缸柴油机的仿真和实验结果表明，相对振幅识别的最大误差为4．00％．

动态跳跃点火(DSF)停缸技术节油效果

动态跳跃点火(DSF)为一项全可变停缸技术,发动机的每一个气缸都可以动态地执行停缸操作。其控制逻辑对停缸作出适当搭配,在兼顾NVH的同时,赋予了发动机更广泛的停缸范围,停缸缸数增加,节油能力优于传统停缸技术。基于车辆实测解析评估,一款1.4T轿车改装DSF在中国工况CLTC_P下的节油效果近于怠速起停的收益,例如7%左右。DSF在不同工况下节油效果有差别,数据显示NEDC循环下节油率略优于CLTC_P循环。DSF可以与48 V技术、智能控制技术、米勒循环发动机及均质稀燃发动机技术相配合,达成综合节油,这些组合为汽车厂家满足第五阶段油耗目标值提供了技术选项。

车用发动机停缸的转矩仿真

为研究停缸对车用发动机转矩的影响,建立了一台直列六缸发动机曲柄连杆机构的多体模型。分析了模型的边界条件,以发动机的实测转矩对动力模型进行了验证。根据给出的三种停缸气缸组合,分别仿真停缸工作模式的发动机转矩特性,并与全缸工作模式的转矩特性进行了对比。结果表明,在停缸模式,转矩波动明显增大,与发动机的转速和负荷有关。

汽油机停缸节油技术应用与展望

介绍了国内外汽油发动机停缸节油原理、应用难点和应用情况,并对该技术应用于4缸发动机进行了展望。

内燃机车柴油机停缸节油技术设计研究

停缸节油技术能够解决内燃机车柴油机长时间空载状态下功率需求、燃油消耗、有害气体排放之间的矛盾。详细介绍了柴油机在0.33,0.5,0.66三种功率比率下的停缸技术下点火控制,给出了工作状态机逻辑图和转换约束条件。研究表明,与柴油机正常模式工作相比,使用停缸节油技术可节约空载燃油20%以上,具有非常好的经济价值。

内燃机曲轴停缸扭振特性多体动力学分析

基于虚拟样机技术,采用结合有限元法(FEM)的多体系统仿真(MSS)方法对汽车发动机曲轴进行扭转振动分析。建立了包括柔性体曲轴在内的内燃机曲轴系统的多体动力学模型,并由此模型对发动机采用停缸系统时的扭振特性进行模拟,分析了计算结果,提出了较好的停缸方案。

停缸汽油机性能模拟研究

为了考察某V6型汽油发动机采用停缸技术后的性能变化,采用一维分析软件WAVE对该机进行了停缸模拟计算,计算结果表明该V6型汽油机在部分负荷时停止单排3个气缸喷油,同时关闭进排气门,泵气损失大幅度降低,发动机燃油经济性显著改善,但停缸发动机振动有所加剧。

农用运输车停缸节油装置的试验分析

停缸断油是一种车辆节能减排的有效途径,由于其高成本目前只能用于高档轿车。针对农用运输车低成本的特点和节能减排的需求,提出了一种停缸断油的装置和实现方案。模拟了市区运行和市郊运行两种工况对加装该装置后的车辆进行了排放测试,并用碳平衡法计算了油耗。结果表明:加装该方案的停缸断油装置后,小负荷下可节油25%左右,HC、CO、CO_2排放均有所改善,但NOx的提高需要采用排气管蝶阀控制装置和重新设定ECU停缸断油时的参数来加以控制。

基于L6型发动机停缸装置的结构设计及控制研究

介绍了一种基于锁环式同步啮合机构实现的发动机停缸装置。它通过控制该同步啮合装置的相互磁力作用可实现发动机半数气缸或全部气缸的运转。结果表明,停缸后的该型发动机运行工况平稳,发动机泵气损失明显降低,在满足发动机不同工况下的行驶需求时可提高其燃油经济性和动力输出。

汽油机停缸扭振特性分析

为了研究4缸直列汽油机停缸工作的曲轴轴系扭振特性,采用多体动力学软件AVL-EXCITE Designer建立曲轴系统模型,并通过实验数据校核了模型。开展了20%~40%负荷下不同停缸方案的曲轴扭振特性仿真研究。结果表明:停缸后曲轴系统扭转角位移显著增加,角位移以低阶滚振为主;对于4缸直列汽油机而言,曲轴两端两缸停缸方案的扭振特性优于中间两缸停缸方案。

停缸技术节油分析

停缸技术由于具有较好的节油效果,正在被越来越多的汽车企业研究和应用;合理选择停缸工作区域,既可以达到节油效果又可以平衡整车的平顺性及NVH。文章从理论上计算停缸区域的选择和停缸后的燃油经济性,为CAE分析停缸后的扭振和后期标定点的选择提供指导。