制动磨损颗粒物排放测量方法及影响因素研究

随着机动车排放法规和标准的逐年加严,尾气排放量减少,相较之下,非尾气排放变成了城市大气污染物的首要来源之一,其中制动磨损颗粒物在非尾气排放中占比较大。基于此,本文综述了制动磨损颗粒物的测量方法及影响因素,分析了制动惯性试验台、底盘测功机和整车的测试方法优势和劣势,从刹车片材料、摩擦器结构、临界温度、制动速度和制动载荷阐述了制动磨损过程的影响因素,对后续深入研究制动磨损颗粒物的排放、开发相关的标准法规起到了重要作用。

轻型车制动颗粒排放研究现状

随着汽车排气颗粒物排放标准的日益严格化,制动、轮胎磨损等产生的非排气颗粒物已经超过排气颗粒物成为汽车颗粒排放的主要来源。本文综述了制动颗粒物的研究现状,已有研究表明轻型车实际驾驶条件下制动产生的颗粒物PN排放能够达到10~(12)#/km级别,PM排放最高可达21 mg/km,均超过国六尾气排放限值,并且有相当一部分集中在极细颗粒物水平(<100 nm),且颗粒物中含有PAHs等致癌物质。未来应制定相应的标准,规范制动颗粒物测量和控制方法。

排气道压力波动对发动机二冲程减压制动性能的影响

为分析排气管内压力波动对发动机二冲程制动功率的影响,以某重型柴油机为研究对象,利用GT-Power建立发动机二冲程制动一维模型,通过修改排气型线开展排气道压力波动对制动性能影响的研究。结果表明:第二次减压制动(the second compression release braking,2nd CRB)相位开启时的压力波动会影响到其他气缸的排气回流,进而影响发动机的制动功率。进一步对排气管进行三维流场计算,证明了其他气缸2nd CRB相位排气门开启时的压力波传递对排气回流阶段排气回流的影响。最后通过试验设计(design of experiment,DoE),结合响应面拟合和粒子群算法对排气管几何尺寸进行优化,优化后该柴油机二冲程减压制动模式下2100 r/min工况的最大制动功率可达到395.08 kW。

机动车制动颗粒物测试技术研究综述

非尾气颗粒物排放已超过车辆尾气颗粒物排放,但限制非尾气排放的法规仍不完善。本文综述了机动车制动颗粒物排放的试验方法和粒径分布特征。制动磨损颗粒物的测试方法主要包括销盘法、惯性制动台架法、底盘测功机法和实际道路法。研究发现,受制动摩擦片材质、制动运行特征、制动力、温度、路况和测试工况等多种因素影响,制动颗粒物的粒径分布没有典型的统一特征,具有单峰、双峰和多峰等多种粒径分布形态。

制动缸排气响应及过程对重载列车纵向力影响研究

重载列车在运行过程中途经长大坡道会产生较大的车钩力,从列车运行情况来看,目前2万t列车大车钩力主要发生于列车缓解时。文章从车辆间制动缸排气响应以及制动缸排气速率两方面进行了仿真研究,探究了两者与纵向力之间的关系。结果表明:随着缓解波速从150 m/s增加到200 m/s,列车缓解产生的最大纵向力下降11%;制动缸排气时间从5.3 s增加到30.0 s,列车缓解产生的最大纵向力降低59%,适当增加制动缸排气时间,对减小列车缓解时的车钩力有所帮助。

空气制动隔离不缓解故障分析及方案优化

针对地铁车辆空气制动隔离不缓解故障,从制动系统的气路原理和控制逻辑进行了分析,根本原因是切除制动隔离塞门时,制动控制单元中排风阀打开,缓解制动缸压力,在缓解过程中,排风阀先导控制压力和制动缸压力同时下降,在接近结束时,由于排风阀先导控制压力不足会将排风阀自动关闭,导致制动缸中存在残余压力且大于25kPa时,制动系统会发出制动不缓解故障信号。为解决此问题,通过对切除制动隔离塞门后整个制动气路原理的分析,发现控制制动隔离塞门排风流量,实现制动控制单元中排风阀先导控制压力和闭合弹簧压力的合理匹配,可消除制动缸内的残余压力。AMESim软件搭建车辆架控气路仿真模型,模拟车辆切除制动隔离塞门的排风过程,监测该过程中紧急制动和最大常用制动时制动缸压力随时间的变化,确定能消除制动缸残余压力时隔离塞门排风口通径,将仿真确认的排风口通径进行试验验证,结果能有效解决地铁车辆空气制动隔离不缓解故障的问题。为其他车型架控制动系统存在空气制动隔离不缓解故障提供了解决问题的方向。

低压废气再循环对阿特金森汽油机性能影响的试验研究

基于一台带有低压废气再循环(LP-EGR)系统的2.0 L自然吸气阿特金森(Atkinson)汽油机开展了不同废气再循环(EGR)率以及EGR与可变气门正时(VVT)耦合对发动机性能影响的试验研究。结果表明:LP-EGR可以抑制爆震,降低泵气损失,提高汽油机热效率,并减少NO_(x)排放;在该发动机最高热效率点,设置27%的EGR率可使有效燃油消耗率改善7.4%;在中负荷工况点,随着EGR率的提高,燃烧稳定性逐渐变差,有效燃油消耗率先变好后变差;在外特性工况点,通入再循环废气导致充气效率下降,动力性下降。此外,研究发现,VVT与EGR对阿特金森汽油机燃油消耗率的影响存在耦合效应。

发动机制动和排气制动对客车制动稳定性的影响

利用道路试验和理论分析的方法研究了发动机制动、排气制动工作时对客车前、后桥的制动力分配和制动稳定性的影响,发现客车在发动机制动和排气制动参与制动过程时,将形成两个同步附着系数点,其中一个出现在附着系数很小时,另一个点低于原车的同步附着系数。两个同步附着系数的大小与持续制动形式、变速器档位和汽车行驶速度有关。这样汽车在附着系数很小和比较大的道路上使用发动机制动或排气制动的同时,如果需要利用主制动器进一步减速,则可能处于不稳定的制动状态。由此表明持续制动系统的工作将使汽车的制动特性和稳定性发生很大的改变,必须在制动过程中给予足够的重视。

重载货车制动鼓温升模型建立及应用

针对重载货车在高速公路长大下坡路段事故多发的问题,运用汽车动力学理论和热力学理论,以‘东风大力神重卡DFL3310A10’为试验车在典型长大下坡危险路段进行了现场试验,结合发动机制动和排气制动试验建立了重载货车在采用辅助制动条件下的制动鼓温升模型.结果表明:预测模型准确可行;对重载货车几种典型行驶情况定量分析了超载、超速对行驶安全的影响,分析数据与试验数据吻合度高.

排气制动对增压器涡轮轴向载荷影响的研究

本文中针对同时采用排气制动和涡轮增压的车辆,分析其在排气制动工况下增压器的工作状态。通过排气制动与增压器联动试验得出数值计算所需的边界条件,并据此计算涡轮转子在稳态工况和过渡工况的轴向受力。结果表明,在排气制动工况下,增压器涡轮转子的轴向受力反向,且排气背压越高,涡轮转子所受轴向力越大;在工况切换过程中,涡轮转子所受突变载荷较大,最高值达221N,工况切换时间越短、背压越高,轴向冲击载荷越大。因此确定合理的排气背压和工况切换策略可有效降低涡轮转子所承受的轴向载荷。

排气制动对增压器轴向载荷影响的研究

针对车辆上同时应用排气制动与涡轮增压的情况,研究了排气制动对增压器轴向载荷的影响。通过排气制动与增压器联动试验测量了增压器在各个工况下的轴向载荷,从而确定了数值计算所需的边界条件,并通过数值计算获取了增压器在各个工况的轴向载荷的分布情况。结果表明,与正常工况相比,增压器在排气制动工况下其轴向载荷显著增大,且排气背压越高,增压器轴向载荷越大;涡轮级轴向载荷反向且增大;压气机级轴向载荷显著下降,但方向不变。

重型汽车排气制动效能优化

介绍了排气制动的工作原理,并通过分析排气制动的工作方式建立了重型汽车排气制动器制动效能的数学模型。在排气制动器上加装限压阀进行排气制动效能的优化,解决了排气制动中存在的排气门″二次开启″问题;利用试验结果验证了排气制动效能理论的正确性。

客车下坡排气制动能力研究

对客车下坡行驶时排气制动的能力进行试验和理论研究。结果表明,客车下坡行驶时利用排气制动可以在部分坡度坡道上满足汽车正常下坡行驶的要求。但是,由于它吸收功率的能力有限,无法满足汽车在各种坡度坡道上的下坡行驶要求。

发动机辅助制动性能仿真研究

通过对发动机辅助制动工作过程进行理论分析,建立了发动机辅助制动计算模型,根据辅助制动相关参数(包括排气门开度、发动机转速和排气背压等),对发动机辅助制动进行了单因素和多因素条件下的仿真研究及试验验证。结果表明:随着发动机转速的升高,缸内压力增大,且压力峰值更靠近上止点;制动扭矩随转速的升高而增大,减压制动时制动扭矩最大,发动机制动时制动扭矩最小;发动机转速一定时,泄漏制动和减压制动分别有一对应的最佳排气门开度值,并且转速越高,排气门开度最佳值越大,排气背压越高,制动扭矩越大。

发动机泄气式辅助制动性能仿真研究

通过对发动机泄气式辅助制动工作过程的分析,建立了发动机泄气式辅助制动计算模型,根据辅助制动相关参数(包括排气门开度、发动机转速和排气背压等),对发动机辅助制动进行了单因素和多因素条件下的仿真研究。结果表明:当发动机转速一定时,有一个与最大制动转矩对应的最佳排气门开度值,它随转速的升高而加大;缸内最大压力随着发动机转速的升高和排气门开度的减小而增高;制动转矩随着转速的上升和排气背压的增高而增大。

6102BQ柴油机排放特性的研究

摘要本文研究了6102BQ型柴油机排气中有害气体和微粒的排放特性.测量了不同喷油提前角时的发动机十三工况废气比排放量,并对微粒排放量的评价方法进行了探讨,认为目前参照我国十三工况法进行试验和计算比较合适.按照十三工况法进行了微粒排放试验,着重研究改变喷油提前角对No_x、微粒质量和微粒成份的影响.试验结果表明:当喷油提前角从21°CA减少到18°CA时,NO_x排放量明显减少,十三工况比排放量降低27.5%、微粒质量浓度平均增加9.1%,微粒中碳的含量随提前角减少而增加.

柴油机减压-排气复合缓速匹配试验研究

通过对柴油机独立减压缓速、排气缓速性能进行研究,获取了二者在循环工作过程中的作用区域和性能提升的影响因素,并以此为基础,组合二者最优方案形成了复合缓速系统,进一步分析独立缓速性能改进方法在复合缓速中的适用性,通过试验验证了改进策略的有效性。研究结果表明,复合缓速是一种有效的辅助缓速装置,合理匹配后可在柴油机运转转速范围内获得与柴油机标定功率相等的制动功率,同时柴油机排温仍然可控制在限值范围内。

重载货车长大下坡行驶持续制动特性研究

针对重载货车在长大下坡路段行驶事故频发的问题,为减轻行车制动器工作负荷,采用理论与试验相结合的方法,该文建立了排气制动、电涡流缓速器制动的数学模型,研究重载货车在长大下坡行驶的持续制动特性,得出持续制动力矩与发动机转速的关系,为研究制动鼓温升模型以解决制动器热衰退问题奠定了基础。

载重汽车用柴油机排气制动系统的研制

分析了发动机排气制动在载重汽车上所起的重要作用,研究了发动机常规排气制动系统的基本结构、原理,提出了一种新型的发动机排气阀制动系统。介绍了该系统的基本组成结构,并从理论上进行了分析验证,指出该系统可大幅度地增加发动机的制动功率,改善发动机的运行情况,并通过试验台架验证了该系统的先进性。

气道喷水和废气再循环对重型柴油机性能和排放影响的优化匹配试验研究

在一台高压共轨重型柴油机上开展了气道喷水结合高压废气再循环(EGR)的试验研究。基于世界统一稳态测试循环(WHSC)各工况点探索引入高压EGR和气道喷水技术对柴油机排放和燃油经济性的影响;在此基础上对各工况的燃烧相位进行优化,得到WHSC各工况点下基于喷水和EGR的优化策略。结果表明:综合考虑排放和燃油经济性,低负荷工况宜单独引入高压EGR,并通过提前喷油时刻(start injection timing,SOI)优化燃烧相位;中高负荷工况宜少量喷水并引入适当EGR,满负荷则应单独采取气道喷水策略。WHSC加权结果表明,在保持较低的HC、CO和碳烟排放前提下,优化后的加权NO x比排放降低7.71 g/(kW·h),降幅约45.2%,有效燃油消耗率降低约1.20 g/(kW·h)。