基于等效BSFC和电池SOC平衡的插入式混合动力汽车分段式能量分配策略研究

基于所提出的插入式并联混合动力汽车系统结构,对整车动力/传动系统(包括发动机、电机、电池、离合器、变速箱等子系统)进行了动态精确建模,模拟了行车换挡过程中同步器切换、离合器接合/分离等瞬态过程。根据电池SOC值分段采用最大用电策略或效率优先策略,提出了基于等效BSFC和电池SOC平衡的分段式能量分配策略,兼顾了发动机BSFC和电机充/放电效率,实现了系统在当前转速和输入轴需求转矩下的最佳转矩分配。结果表明,所提出的能量分配策略在不牺牲汽车各项性能的前提下,提高了动力系统工作效率和整车燃油经济性。

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。

基于发动机在环的交通场景对重型车排放和油耗影响

研究了交通场景对重型柴油车排放和油耗的影响。选取一辆最大设计总质量24.5 t的自卸车,采用发动机在环(EIL)的方法,建立了车辆、道路和驾驶员模型。分析了长时间怠速后车辆再起动时选择性催化还原器(SCR)温度、拥堵状态停车时长和载荷对油耗和排放的影响。结果表明:当SCR温度在起喷温度附近时,车辆再次起动或加速行驶时,NOx排放较高。拥堵状态停车后,SCR温度显著降低,停车时间越长,NOx排放越高。满载和空载情况下,停车时间对颗粒物数量(PN)排放影响不大,但满载时PN排放显著增加。车辆载荷增加会降低制动比油耗(BSFC)和CO_(2)比排放,同时增加PN和NOx排放,但NOx排放在一定程度上会先增加后减小。

柴油机采用4台增压器相继增压性能的试验研究

为改善TBD234V12柴油机的低负荷性能,对其进行4台增压器相继增压的设计和改造,并进行试验研究。针对试验结果的比较和分析提出三阶段相继增压的方案,确定三阶段相继增压的切换边界。研究结果表明:采用4台增压器相继增压能明显改善原柴油机的低工况性能,燃油消耗率最高降低了9%,涡前排温最高降低了25%,扭矩范围最大提高了12.6%。

添加剂对汽油机油耗及排放影响的试验研究

针对汽油机热效率较低的问题,将两种汽油添加剂M1、M2分别以体积分数1‰和2‰添加到汽油中,在发动机试验台架上考察了两种添加剂对发动机油耗率、缸压、瞬时已燃燃料质量分数(MFB)和排放的影响。试验结果表明:加入添加剂后发动机平均油耗率比原机有所降低,加入1‰体积分数M1后发动机平均节油率达到3.41%。添加剂M1的节油效果比M2明显,但当添加量大于2‰时,发动机在高负荷出现爆震。加入该添加剂后发动机缸压峰值升高,缸压和MFB峰值所对应的发动机曲轴转角提前。同时,加入两种添加剂能够改善发动机在中低负荷阶段的HC、CO排放,但NOx排放比原机有所增加。

基于效率最优的混联式混合动力驱动系统转矩分配研究

针对一款混联式混合动力汽车,以总体效率最高为目标,用等效BSFC的方法,对发动机和电机间的转矩及2个电机间的转矩进行了分配,得到了发动机、ISG电机和TM电机的转矩分配图。在MATLAB/Simulink环境下建立了混合动力系统控制策略,进行了仿真分析,并把控制策略转换成C代码导入控制器,进行实车测试。仿真和测试结果表明,该控制策略能满足驾驶员需求,实现各动力源间转矩的合理分配,达到节省燃油的目的。

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)。

基于配气正时的柴油机高排气背压性能优化

针对目前柴油机在高排气背压下泵气功损失增加、残余废气系数升高、燃油经济性下降等性能恶化的问题,提出通过优化配气正时来解决此类问题的方案。利用GT-Power软件对LD1110单缸柴油机建立仿真计算模型,对上述解决方案进行了分析研究。计算结果表明:排气背压为0.3MPa、进气提前角保持不变、喷油量为45mg时,柴油机在转速2 200r/min下通过优化排气晚关角可以使平均有效压力提高28.33%,有效燃油消耗率降低22.08%;排气背压由0.1MPa增大到0.3MPa时,通过配气正时优化,柴油机在转速2 000r/min下平均有效压力的损失可减小12.8%,有效燃油消耗率的增加可降低27.1%。

重型柴油机涡轮复合增压技术的研究与应用

研究了动力涡轮与曲轴之间的传动比对柴油机动力性和经济性的影响,以便将带可变截面增压器(VGT)的涡轮复合系统应用于重型柴油机上。构建了一维模型,以便模拟涡轮复合增压发动机,并优化动力涡轮和涡轮增压器与发动机的匹配。在某一台常规11 L的重型柴油机的基础上,研制了涡轮复合柴油机试验样机,并进行试验,以研究增压器开度对柴油机性能的影响,并寻求最优控制策略。结果表明:该涡轮复合增压发动机的全工况外特性优于原机,比油耗(BSFC)平均改善3%,最大改善8%。这表明:涡轮复合增压是一项能够满足未来柴油机节能减排要求的关键技术。

农用柴油机燃用乳化柴油的经济性和排放性研究

利用GT-Power建立柴油机仿真模型,仿真分析乳化柴油的经济性与排放性,并在柴油机上对ED15乳化柴油和柴油进行了标定转速1 500r/min下发动机负荷特性对比试验。仿真结果表明:除了ED10,ED25的当量燃油消耗率在25%负荷率下略高于柴油外,ED10,ED15,ED20和ED25的当量燃油消耗率在其他负荷率下均低于柴油;乳化柴油在降低NOx和炭烟(soot)排放方面效果显著。试验结果表明:经济性与排放性综合评价最优的ED15在25%,50%,75%和100%等4种不同负荷率下的当量燃油消耗率均低于纯柴油,节油率分别为5.5%,3.0%,1.1%,3.2%;NOx减排率分别为42.7%,37.4%,11.9%,12.9%;炭烟(soot)减排率分别为37.9%,30%,52%,47.8%。

基于面径比的车用高速柴油机增压匹配研究

涡轮的面径比是废气涡轮增压器与车用发动机匹配的重要参数之一。将两台面径比不同的涡轮增压器与车用高速柴油机进行了匹配研究。结果表明:匹配较小面径比增压器的柴油机进气压力较高,新鲜充量增加,排气背压较高;低转速区域内进气压力和新鲜充量的增加提高了柴油机的燃烧效率,而排气负功的影响作用较弱,因此外特性输出转矩增加,燃油消耗率降低;高转速区域的排气负功影响作用增加,经济性变差;全工况烟度排放均较低。

天然气/柴油双燃料发动机不同天然气供给量计算方法及试验研究

基于试验的方法研究等热值法、理论等空气消耗量法和实际等空气消耗量法3种不同的计算方法对发动机动力性、经济性及排放特性的影响。试验结果表明:等热值法和理论等空气消耗量法对发动机的性能影响差异较小,各工况差异低于5%。实际等空气消耗量法确定的天然气供给量能明显提升发动机动力性,平均增加动力42.33%。不同天然气供给量计算方法在未对燃料供给进行优化时,未能有效降低发动机有效燃料消耗率,在大负荷工况有效燃料消耗率偏差平均为6.85%。双燃料模式下NOx排放得到明显改善,HC+NOx排放在中、高负荷工况时能满足排放限值要求,CO排放在低转速工况满足排放限值要求。

内燃机油燃油经济性评定程序Ⅵ试验简介

程序Ⅵ试验是用Buick3.8LV-6型汽油发动机在工作条件相同的情况下,评价节能型内燃机油相对于基准参比油(HR油)的"等效燃油经济性改进"。试验时发动机按3种给定工况运行,采用不停机换内燃机油技术,测定在每一工况下的燃油消耗率。内燃机油的燃油消耗率与规定的20W/30基准参比油(HR油)的燃油消耗率直接进行比较,试验结果用相对于基准参比油的燃油比油耗(BSFC)的变化百分率表示。

电增压及废气再循环共同作用下对降低汽油机燃油消耗率的试验研究

为降低增压米勒循环发动机燃油消耗率,对一台1.5 L增压直喷汽油机进行改制,提高其压缩比与进气滚流,进行了电动增压与废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)降低燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC)的试验研究。试验结果表明:高压缩比EGR方案能大幅降低发动机燃油消耗率,燃油消耗率下降5.0%~13.6%。最高有效热效率达到41.2%,这主要得益于传热损失、换气损失的减少和膨胀做功的增加。提高EGR率能减少传热损失与提前燃烧重心,这是燃油消耗率降低的主要原因。提高EGR容忍度的关键是优化燃烧组织以减小点火滞燃期和燃烧持续期。

可变扫气口对低速机性能优化作用的仿真研究

为了进一步提高低速机热效率,基于一台500 mm缸径的低速机的热力学仿真模型,研究了可变扫气口技术提升低速机热效率的潜力。计算了对称可变扫气口结构和非对称可变扫气口结构在不同发动机负荷、不同扫气口高度下的有效燃油消耗率、排气流量、排气温度等参数。在保证同样的NO x排放水平下,可变扫气口技术能有效提升低速机热效率,油耗最多可降低约4.3 g/(kW·h)。此外对带有选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)系统的主机,可变扫气口使SCR主机排气流量减小,排气温度升高,有利于SCR系统的紧凑性设计和降低SCR系统的成本。