車用柴油機性能的共性規(guī)律研究及瞬態(tài)工況測評.pdf

1、柴油機相較于汽油機，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，因此，乘用車柴油化是實現(xiàn)汽車節(jié)能減排最有效的技術(shù)路線之一。
　　概念設(shè)計的結(jié)果決定了新品柴油機的開發(fā)方向與未來的市場競爭力。由于車用柴油機引入的技術(shù)日趨復(fù)雜，從而影響其性能的設(shè)計以及運行參數(shù)也在不斷增多，且各參數(shù)對于柴油機動力性、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，因此在新品柴油機的開發(fā)過程中，待優(yōu)

2、化變量的維度巨大，參數(shù)的優(yōu)化將耗費大量的人力物力。
　　另外，作為移動式內(nèi)燃動力之一，車用柴油機的性能開發(fā)與運行參數(shù)的優(yōu)化標(biāo)定，通常是在穩(wěn)態(tài)試驗臺上完成的，而其實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式內(nèi)燃動力的實際使用性能。因此，對車用柴油機實際使用工況下的燃燒過程的狀態(tài)辨識及其影響參數(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，也是新品柴油動力車輛開發(fā)過程中為達(dá)到節(jié)能減排目標(biāo)所急需解決的難點問題

3、之一。
　　本論文致力于攻克以上幾個方面的關(guān)鍵科學(xué)問題。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果總結(jié)如下:
　　(1)采用先進(jìn)的AVL發(fā)動機臺架測試系統(tǒng)，對四款先進(jìn)的車用柴油機開展了詳細(xì)的試驗研究，獲得了較為全面的柴油機運行參數(shù)和性能參數(shù)MAP。通過對試驗數(shù)據(jù)的二次開發(fā)，分析、總結(jié)得到了不同類型柴油機性能參數(shù)的變化規(guī)律和關(guān)鍵影響因素。根據(jù)柴油機的實際工作情況，修正了IMEP的計算式，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、機動力性(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)分析了影響柴油機熱功轉(zhuǎn)換過程的關(guān)鍵參數(shù)，并導(dǎo)出了柴油機燃燒效率隨過量空氣系數(shù)變化的共性規(guī)律。將本研究團(tuán)隊提出的有效膨脹效率的概念拓展到柴油機缸內(nèi)熱功轉(zhuǎn)換效率的量化方程上，并在四臺先進(jìn)柴油機上進(jìn)行了驗證。結(jié)果表明:該量化方程計算得到的柴油機指示熱效率與試驗值匹配程度很高，四

5、臺柴油機的偏差均在5％以內(nèi)。通過建立柴油機的指示熱效率與過量空氣系數(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)化了柴油機動力性及經(jīng)濟(jì)性的控制方程，拓展了同類、不同排量的柴油機之間進(jìn)行參數(shù)移植的范圍。
　　(3)采用“瞬時實測信號+穩(wěn)態(tài)插值仿真”的方法，解決了瞬變工況下柴油機扭矩及瞬時油耗率由于傳感器的安裝困難導(dǎo)致的難以在線、精準(zhǔn)檢測的問題，并與實測結(jié)果進(jìn)行了對比驗證，實現(xiàn)了對柴油機瞬變過程多參數(shù)的同步、連續(xù)、精準(zhǔn)測

6、量，為柴油機變工況下性能的檢測、評價與分析提供了一種簡便但精準(zhǔn)的方法。
　　(4)運用以上開發(fā)的柴油機瞬變工況下運行及性能參數(shù)的連續(xù)檢測方法，針對一臺車用2.8T增壓柴油機，系統(tǒng)地開展了穩(wěn)態(tài)工況下的萬有特性試驗，以及瞬變負(fù)荷試驗研究。通過實測信號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)過程性能表現(xiàn)的異同點，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)的柴油機性能與設(shè)計及運行參數(shù)之間內(nèi)在聯(lián)系的共性規(guī)律及量化方程