車(chē)用柴油機(jī)性能的共性規(guī)律研究及瞬態(tài)工況測(cè)評(píng).pdf

1、柴油機(jī)相較于汽油機(jī)，具有有效熱效率更高、扭矩特性更好、二氧化碳排放更低的優(yōu)勢(shì)，因此，乘用車(chē)柴油化是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)節(jié)能減排最有效的技術(shù)路線之一。
　　概念設(shè)計(jì)的結(jié)果決定了新品柴油機(jī)的開(kāi)發(fā)方向與未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。由于車(chē)用柴油機(jī)引入的技術(shù)日趨復(fù)雜，從而影響其性能的設(shè)計(jì)以及運(yùn)行參數(shù)也在不斷增多，且各參數(shù)對(duì)于柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性的影響方式和程度不盡相同，部分參數(shù)之間還互為關(guān)聯(lián)、相互影響、有些甚至互相矛盾，因此在新品柴油機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，待優(yōu)

2、化變量的維度巨大，參數(shù)的優(yōu)化將耗費(fèi)大量的人力物力。
　　另外，作為移動(dòng)式內(nèi)燃動(dòng)力之一，車(chē)用柴油機(jī)的性能開(kāi)發(fā)與運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化標(biāo)定，通常是在穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)臺(tái)上完成的，而其實(shí)際使用工況又大部分是瞬變工況，瞬變工況性能決定了移動(dòng)式內(nèi)燃動(dòng)力的實(shí)際使用性能。因此，對(duì)車(chē)用柴油機(jī)實(shí)際使用工況下的燃燒過(guò)程的狀態(tài)辨識(shí)及其影響參數(shù)的提煉、影響方式的共性規(guī)律總結(jié)及相應(yīng)智能控制及糾偏技術(shù)的應(yīng)用，也是新品柴油動(dòng)力車(chē)輛開(kāi)發(fā)過(guò)程中為達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo)所急需解決的難點(diǎn)問(wèn)題

3、之一。
　　本論文致力于攻克以上幾個(gè)方面的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。主要研究?jī)?nèi)容和研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　(1)采用先進(jìn)的AVL發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)四款先進(jìn)的車(chē)用柴油機(jī)開(kāi)展了詳細(xì)的試驗(yàn)研究，獲得了較為全面的柴油機(jī)運(yùn)行參數(shù)和性能參數(shù)MAP。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的二次開(kāi)發(fā)，分析、總結(jié)得到了不同類(lèi)型柴油機(jī)性能參數(shù)的變化規(guī)律和關(guān)鍵影響因素。根據(jù)柴油機(jī)的實(shí)際工作情況，修正了IMEP的計(jì)算式，提出了進(jìn)氣參數(shù)K和缸內(nèi)稀釋參數(shù)L的概念，破解了穩(wěn)態(tài)工況下柴油

4、機(jī)動(dòng)力性(IMEP)、排放性（NOx及PM）、燃燒性能參數(shù)（燃燒效率、燃燒持續(xù)期、燃燒品質(zhì)參數(shù)）等隨轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、過(guò)量空氣系數(shù)、EGR等變化的共性規(guī)律。
　　(2)分析了影響柴油機(jī)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程的關(guān)鍵參數(shù)，并導(dǎo)出了柴油機(jī)燃燒效率隨過(guò)量空氣系數(shù)變化的共性規(guī)律。將本研究團(tuán)隊(duì)提出的有效膨脹效率的概念拓展到柴油機(jī)缸內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換效率的量化方程上，并在四臺(tái)先進(jìn)柴油機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明:該量化方程計(jì)算得到的柴油機(jī)指示熱效率與試驗(yàn)值匹配程度很高，四

5、臺(tái)柴油機(jī)的偏差均在5％以?xún)?nèi)。通過(guò)建立柴油機(jī)的指示熱效率與過(guò)量空氣系數(shù)、燃燒效率、絕熱效率及有效膨脹效率之間的量化關(guān)系，進(jìn)一步細(xì)化了柴油機(jī)動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性的控制方程，拓展了同類(lèi)、不同排量的柴油機(jī)之間進(jìn)行參數(shù)移植的范圍。
　　(3)采用“瞬時(shí)實(shí)測(cè)信號(hào)+穩(wěn)態(tài)插值仿真”的方法，解決了瞬變工況下柴油機(jī)扭矩及瞬時(shí)油耗率由于傳感器的安裝困難導(dǎo)致的難以在線、精準(zhǔn)檢測(cè)的問(wèn)題，并與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了對(duì)柴油機(jī)瞬變過(guò)程多參數(shù)的同步、連續(xù)、精準(zhǔn)測(cè)

6、量，為柴油機(jī)變工況下性能的檢測(cè)、評(píng)價(jià)與分析提供了一種簡(jiǎn)便但精準(zhǔn)的方法。
　　(4)運(yùn)用以上開(kāi)發(fā)的柴油機(jī)瞬變工況下運(yùn)行及性能參數(shù)的連續(xù)檢測(cè)方法，針對(duì)一臺(tái)車(chē)用2.8T增壓柴油機(jī)，系統(tǒng)地開(kāi)展了穩(wěn)態(tài)工況下的萬(wàn)有特性試驗(yàn)，以及瞬變負(fù)荷試驗(yàn)研究。通過(guò)實(shí)測(cè)信號(hào)與軟件耦合仿真相結(jié)合，展示了相同工況下，穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)過(guò)程性能表現(xiàn)的異同點(diǎn)，找出了導(dǎo)致兩者產(chǎn)生性能差異的關(guān)鍵影響參數(shù)，并基于以上總結(jié)的柴油機(jī)性能與設(shè)計(jì)及運(yùn)行參數(shù)之間內(nèi)在聯(lián)系的共性規(guī)律及量化方程