电辅助涡轮增压柴油机进气氧气质量分数的主动抗扰控制

为提高电辅助涡轮增压柴油机对进气氧气质量分数控制的响应速度,设计了一种主动抗扰控制算法。建立了面向控制的进排气氧气质量分数观测算法,作为虚拟氧传感器使用。利用GT-Power柴油机模型,对控制算法进行仿真测试。进行了台架实验平台的测试。结果表明:在目标进气氧气质量分数仿真变化中,相较于传统比例-积分-微分(PID)控制,该主动抗扰控制算法的平均响应时间降低了0.86 s;在发动机瞬态实验中,进气氧气质量分数控制响应迅速,与目标值的最大相对误差为2.33%。因而,该主动抗扰控制算法,可获得柴油机进气氧气质量分数的快速响应。

电辅助涡轮增压器对柴油机热效率调控规律的研究

针对一台配备有电辅助涡轮增压器(electrically assisted turbocharger,eTurbo)的6.7L柴油机,建立并试验校准了其GT-SUITE/Simulink联合仿真平台。通过调节eTurbo的电功率,在保持发动机动力性不变的前提下,改变发动机的运行状态,以获得发动机系统的电能平衡和最大热效率。基于该平台,首先在稳态工况下,研究了eTurbo的电功率与发动机热效率之间的相互影响关系,并在全工况内量化评估了发动机等效热效率的改善潜力。其次开展了US06城市工况及FTP-75市郊驾驶循环工况下的仿真分析,循环平均结果显示:随电辅助能量的增加,发动机热效率提高但回收的电能不断减小;在FTP-75循环下,要实现发动机节油就必须使用额外的发电手段,比如回收整车刹车能量;与FTP-75循环相比,US06循环发动机负荷更高,故可回收更多的电能,电能可以实现自平衡。

基于模型预测的电辅助涡轮增压柴油机空气系统优化控制研究

针对配备电辅助涡轮增压器(electrically assisted turbocharger,eTurbo)和高压废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)的发动机的油耗和电耗最低、进气氧浓度跟踪误差最小等多目标优化问题,提出了一种eTurbo在线优化控制算法:根据目标进气氧浓度和增压压力,采用自抗扰方法调节EGR阀的开度和压气机需求功率;然后采用模型预测控制(model predictive control,MPC)算法,在线将压气机的需求功率分配给涡轮机和电机,以实现发动机油耗、电能消耗和进气氧浓度跟踪误差的最佳折中。在GT-SUITE/Simulink平台上的仿真结果表明:在FTP-75驾驶循环下,相比于传统增压柴油机,eTurbo柴油机在该优化算法控制下,增压压力的跟踪误差减小87.20%,进气氧浓度的跟踪误差增加1.93%,发动机等效比油耗改善0.82%,验证了该方法的有效性。

船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器的探索研究

为了解决由于降速航行所导致的废气涡轮增压器不能正常工作的问题,船舶发动机通常采用辅助鼓风机来进行补充扫气,以提升船舶在低速状态下的操纵性并降低排放。回顾了电辅助涡轮增压器的研究情况,总结了研究团队在船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器方面开展的一系列探索研究和优化设计工作。从控制间隙流动,进一步提高增压器性能的角度出发,探究了轴对称端壁及叶尖小翼对电辅助涡轮增压器气动性能的影响及其作用机制。最后,讨论了船用发动机轴流式电辅助涡轮增压器在未来研究中存在的问题和挑战。

满足未来排放法规的车用增压技术

增压技术是内燃机节能减排的关键技术,排放法规的日益严格和燃油经济性指标的不断提升,对增压系统提出了更高的要求.针对满足未来排放法规的车用增压技术,如可变几何截面涡轮增压、二级涡轮增压、复合增压、电辅助涡轮增压以及压气机技术进行了简单概述.所介绍的几种增压技术,都能在一定程度上提高低速转矩、改善瞬态响应以及降低污染物排放,但都不可避免带来成本增加、结构复杂、控制难度大、安装空间受限等问题,没有一种标准的增压方式可以很好地解决上述问题.因此,选择合适的增压方式以满足未来的排放法规需权衡上述利弊.可变几何截面涡轮增压、二级增压、电辅助增压、先进的压气机技术等的相互组合将是未来增压技术的发展方向之一.

高海拔先进二级增压系统研究现状及展望

总结了高原柴油机先进增压系统的研究现状,分别介绍了高原环境下可变截面增压(VGT)、机械-涡轮增压、电辅助-涡轮增压、并联式顺序增压、普通涡轮二级增压、单VGT二级可调增压、双VGT二级可调增压研究现状。最后分析比较了不同增压系统优缺点,展望了未来高原车用增压系统的发展趋势。