张忠利[1]2004年在《车用汽油发动机综合测控系统研究》文中研究表明在我国经济迅速发展的今天,汽车、摩托车已成为人们生活工作中必不可少的交通工具。在市场需求的推动下,近几年我国汽车、摩托车工业得到了迅猛发展。汽车、摩托车新产品的研究开发也是方兴未艾,对汽车、摩托车的核心技术—发动机提出了越来越高的要求。传统的发动机测试设备已不能满足大量测试发动机参数的工作需要。为此,急需研究开发一套先进、实用、经济的发动机综合测控系统,以满足发动机研究、开发、生产之急需。本论文在分析研究发动机性能测试要求及传统测试手段的基础上,利用现代计算机技术、传感技术、电子技术以及软件技术,研究开发了一套完整的车用汽油发动机综合测控系统。所研究开发成功的车用汽油发动机综合测控系统由两级智能化设备组成。下位设备主要是发动机自动测控装置,采用单片机构成,主要完成发动机工作状态控制,信号调理以及自动测试等工作。上位设备是数据采集处理站,采用工业控制计算机实现,主要进行数据收集、存储,并对测试数据进行图表处理等。测控系统实现了自动调整工况,自动测试、自动采集数据以及自动进行图表分析等功能。在设计过程中,充分考虑了设备的实用性和经济性,以便能使设备得到广泛的应用。最后,将研发成功的测控系统实际应用于车用汽油发动机的测试,取得了预期的效果,表明研究开发的车用汽油发动机综合测控系统,是一套先进、实用、经济的发动机综合测控系统。
方泽军[2]2008年在《燃料添加剂对汽油发动机燃烧和排放性能影响的试验研究》文中提出随着汽车保有量的日益增加和石油资源的减少,以及环保法规的日益严格,降低燃油消耗和改善排放成为汽油机研究的重中之重,除改进发动机本身外,采用添加剂改善燃油品质也是切实可行的措施,它不需要改造内燃机结构,具有使用灵活、简便、成本低等优点。本文根据汽油添加剂的应用现状并结合内燃机燃烧学、化学反应动力学等知识,选择用碳酸二甲酯(DMC)、二异丙醚(DIPE)、二叔丁基过氧化物(DTBP)作为汽油添加剂,通过不同基础燃油的发动机台架试验,研究不同添加体积比的添加剂对不同燃油经济性、燃烧特性、排放特性的影响,以探求潜在的可推广使用的汽油添加剂。另外,本研究对我国大力推广使用的93号乙醇汽油和无水乙醇进行了发动机台架试验,并就DTBP对乙醇汽油和无水乙醇发动机燃烧的油耗、燃烧的影响进行了分析。试验结果分析表明:在3%添加体积分数时,DMC和DIPE分别导致油耗率平均增加0.85%和1.6%,6%添加体积分数时DMC和DIPE分别导致油耗率平均增加3.7%和1.3%,缸压峰值点都出现下降,最大放热点推迟,HC排放增加,DMC导致NOX排放改善;93#汽油添加2‰DTBP时会发生爆震,1‰DTBP能有效降低95#和97#汽油的油耗率,DTBP在中、高负荷能提高95#汽油和97#汽油缸压峰值,提高燃烧速度,在高负荷能改善CO、HC、NOx排放;发动机改燃乙醇汽油后平均油耗率较93#原机升高4%左右,向乙醇汽油中加入1‰体积分数的DTBP后发动机油耗率较使用乙醇汽油时下降1.9%,同时在全负荷工况下发动机缸内指示压力、放热率等指标也较燃用乙醇汽油时有所提高;燃用无水乙醇,发动机在整个负荷范围内油耗率有较为明显的增加,全负荷工况下,无水乙醇燃烧时缸压峰值微有提前,并峰值提高,热效率得到提高,无水乙醇加入DTBP后,油耗率降低,缸压峰值较无水乙醇燃烧时在叁不同负荷处都有增加,且缸压峰值提前。
路亚, 张忠利, 魏彪[3]2007年在《一种车用汽油发动机综合测试系统》文中提出研究开发了一种车用汽油发动机综合测试系统,以实现发动机性能参数测量之目的。采用工控机、多功能数据采集卡PC-7483及80C196单片机,完成了系统的硬件设计;采用组态软件编程方法完成了系统的软件设计。初步结果表明,系统可以对发动机的性能参数如功率、扭矩、转速、油耗等进行测量。
杜宝杰[4]2009年在《电喷汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的性能研究》文中研究说明为缓解汽车对石油的依赖,改善我国大气环境污染,适应我国能源开发的需要,在保有量逐渐增大、应用面逐渐拓宽的电控燃油喷射式汽油机上,进行了低比例掺烧乙醇燃料的实验研究。本论文计算并比较了93#汽油和乙醇汽油混合燃料(E2.5、E5、E10和E15)的质量低热值和理论混合气热值,结果表明:乙醇汽油混合燃料的质量低热值和理论混合气热值均随着乙醇体积含量的增加而逐渐降低。虽然乙醇的质量低热值只有汽油的61.5%,但是乙醇汽油混合燃料的质量低热值却与汽油的质量低热值很接近,都在汽油质量低热值的94.2%以上;而乙醇汽油混合燃料理论混合气的质量热值与汽油的理论混合气的质量热值就更加接近了,都在汽油混合气质量低热值的99.2%以上。可见,四种低比例混合燃料可以作为石油的替代燃料。本论文通过对电喷汽油发动机在不同工况下燃用93#汽油和E2.5、E5、E10和E15后的尾气排放进行测取,对比研究了93#汽油和四种低比例乙醇汽油混合燃料常规排放物的排放特性,结果表明:燃用乙醇汽油混合燃料后,尾气排放中的CO和HC能够明显得到降低,最大降幅分别为16.9%和32.1%,但同时也会引起个别工况下NOx排放量的增加。本论文对燃用四种低比例乙醇汽油混合燃料后发动机的动力性和燃油经济性也做了一定的研究与分析,发现燃用混合燃料的动力性有所降低,但与原机相差不大;以质量计的燃油消耗率明显增加,但以热值计的能耗率保持良好,燃油经济性有所降低。
韩冰源[5]2013年在《基于MAP汽油发动机富氧进气控制方法的研究》文中提出能源和环境是人类赖以生存的根本,能源短缺与环境污染己经成为阻碍社会可持续发展的两大难题,汽车在给人类带来文明进步的同时,也带来了大量的资源消耗和严重的环境污染。富氧进气能够增加进气中的O2等助燃气体的体积分数,进而改善发动机的燃烧状况,提高动力性,改善燃料经济性并降低HC和CO的排放,但同时会引发NOx排放过高的负面效应。本文以风冷四冲程单缸汽油发动机为研究对象,提出基于MAP的一种富氧进气控制方法,根据发动机运行工况控制进气中的氧体积分数,保证发动机在目标富氧进气组分条件下实现稳定可控燃烧,从而达到节能减排的目的,主要进行了以下几方面的研究工作：第一,借鉴喷油控制、点火控制和EGR控制等方法,提出了基于MAP的汽油机富氧进气控制方法；构建了根据发动机运行工况匹配目标氧体积分数控制量的富氧进气配气试验系统,搭建了富氧进气控制发动机台架试验系统；设计了汽油机富氧进气测控系统,基于C语言开发了汽油机富氧进气测控系统软件。第二,在模型法和图表法的基础上,提出了汽油机富氧进气MAP图的测取方法,分析了进气MAP图的稳态控制参数和动态控制参数对控制效果的影响；根据节气门开度变化率等动态控制参数,对进气氧体积分数控制量进行了修正,完成了稳态进气MAP图的动态修正,实现了富氧进气的动态MAP控制；根据试验用汽油机的结构参数,确定了MAP控制的富氧配气比例。第叁,基于富氧进气MAP控制的不同目标,根据PWM原理控制氧气流量电磁阀的通断周期及占空比,匹配了各个工况点的目标氧体积分数控制量；生成了动力型、经济型、和排放型进气初始MAP图,同时绘制了转矩、油耗率、HC排放、CO排放和NOx排放的万有特性曲线；利用双叁次插值法,对各种类型的进气初始MAP图进行了插值优化计算,得到全工况范围内的基本进气氧体积分数控制量；生成了动力型、经济型和排放型进气插值MAP图。第四,提出了基于不同类型MAP图的富氧进气控制策略和富氧进气组合型控制策略,生成了组合型进气初始MAP图和组合型进气插值MAP图。基于组合型控制策略,在富氧进气控制条件下进行了汽油机万有特性试验,并与发动机常态进气条件进行了对比分析。分析结果表明,最大转矩增大了15.85%、最低油耗率降低了17.05%、最低HC排放量下降了11.65%、最低CO排放量减小了13.89%、最低NOx排放量增大了7.55%。试验过程中富氧进气测控系统稳定工作,最大控制误差不超过±1.5%,平均误差不超过±0.5%；最大响应时间不超过6s,平均响应时间不超过5s。第五,根据富氧进气MAP控制的不同控制目标,分别采用常态进气和MAP控制富氧进气两种方式,进行了速度特性、负荷特性、万有特性等验证性试验,对汽油机的转矩、油耗率、HC排放量、CO排放量和NOx排放量等指标参数进行了对比分析。验证结果表明,动力型进气MAP控制能够大幅提升汽油机的动力性能,经济型进气MAP控制能够明显提高汽油机的经济性能,排放型进气MAP控制能够相对改善汽油机的排放性能,组合型进气MAP控制能够全面提升汽油机的综合性能。
姚栋伟[6]2010年在《汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究》文中提出随着全球汽车产量和保有量的逐年增加,能源短缺与环境污染问题日益加剧,而醇类燃料,尤其是掺醇汽油因其污染低、来源广,被认为是最具使用前景的代用燃料,因而受到了广泛关注。与普通汽油机类似,掺醇汽油机中,混合气空燃比仍旧是发动机管理系统核心控制内容之一,直接关系到整机动力性、经济性与排放水平。遗憾的是,由于进气系统充排气效应、燃油“湿壁”效应、空燃比控制回路时延等因素的存在,传统汽油机空燃比控制仍旧不够理想。此外,醇类组分加入引起的掺醇汽油理化特性,尤其是燃油蒸发特性的变化,又给掺醇汽油机空燃比控制带来了困难。本文围绕乙醇汽油空燃比控制主题,进行了一系列理论及试验研究,主要包括：乙醇汽油油膜蒸发特性研究：在深入分析与准确测定乙醇汽油相关基础物性基础上通过搭建Gilliland实物仿真试验平台,对不同掺混比例乙醇汽油液膜在空气流中的蒸发扩散特性及关键影响因素进行了研究,表明乙醇汽油液膜在进气管内空气流的蒸发扩散过程可用管内强制对流传质试验关联式描述。进气管空气动态特性建模：对进气管空气动态特性进行了深入分析,建立了进气管空气动态平均值模型,模型中通过引入转速修正项对节气门处空气质量流量进行了饱和非线性补偿。在此基础上,利用试验与仿真手段对进气管空气动态模型进行了参数辨识与模型验证。进气管燃油动态特性建模与分析：对进气管燃油动态及空燃比传输特性进行了深入分析,建立了燃油动态平均值模型。针对传统小偏差摄动法辨识油膜动态参数的不足,通过引入扩展卡尔曼滤波算法,构建了进气道燃油状态观测器,对典型掺混比例乙醇汽油油膜动态参数进行了离线高效估计。根据辨识结果分析了油膜动态参数随关键影响因素,尤其是掺混比例的变化规律,进而结合Gilliland试验结果,构建了油膜蒸发时间常数模型,在减少燃油动态模型辨识参数的同时,有效提高了模型精度。基于模型的空燃比控制策略研究：采用基于模型控制策略,给出了完整的乙醇汽油空燃比控制方案。为克服传统基于进气压力或流量传感器的进气流量测量方式不足,通过引入扩展卡尔曼滤波算法,建立了包含进气管空气动态模型的进气状态观测器,实现进气口空气流量的最优滤波估计。为消除进气道“湿壁”油膜对空燃比控制影响,基于已有进气管燃油动态模型设计了离散燃油动态补偿器,补偿器参数由油膜蒸发时间常数等相关模型预测给出。根据典型掺混比例乙醇汽油下喷油器燃油流量特性试验结果,给出了相应喷油器燃油修正策略。空燃比控制器实现及台架试验验证：针对吉利MR479Q汽油机设计开发了电控单元ECU及标定系统软硬件,其中ECU软件开发遵循AUTOSAR规范,标定系统主从机通信基于CCP协议。在典型掺混比例乙醇汽油下,对嵌有基于模型空燃比控制策略的电控单元ECU进行了台架试验验证。试验结果表明,所设计空燃比控制策略、算法对不同掺混比例乙醇汽油空燃比均具有较高的控制精度和效果,稳态工况控制偏差不超过化学计量空燃比的±2%,瞬态工况控制偏差稍大,但也基本维持在±4%以内,基本满足空燃比精确控制要求。本文通过理论及试验研究构建了准确完整的乙醇汽油机空燃比模型,并基于该模型设计了详细的空燃比控制策略和算法,较好地实现了乙醇汽油机空燃比的精确控制,为高掺混比例乙醇汽油发动机开发与性能预测奠定了理论基础。
廖伯荣[7]2015年在《汽油机加速瞬态工况燃烧特性研究》文中提出汽车在实际行驶过程时常常处于加速瞬态工况中,而此工况下汽车的油耗和有害尾气的排放往往比较大,在一定程度上制约了汽油机动力性和经济性的提高。本文通过对汽油机自由加速和沿速度特性加速两种典型工况开展实验,并依据汽油机瞬态燃烧过程的特点,建立了瞬态双区燃烧模型,对汽油机燃烧过程进行仿真分析,寻求汽油机瞬态工况下的燃烧规律,优化汽油机瞬态燃烧过程。本文在综合国内外对汽油机瞬态工况燃烧过程研究的基础上,以国家自然科学基金[51176014]和高等学校博士学科点专项科研基金项目[20104316110002]为依托,结合实验和模型的手段对汽油机加速瞬态工况燃烧特性进行研究,论文主要工作和创新点如下:⑴在实测示功图频谱分析的基础上,结合数字滤波理论,提出了压力信号滤波法,并采用该方法对瞬态示功图进行光顺处理,光顺效果比较明显。⑵在准维燃烧模型的基础上建立了瞬态双区燃烧模型,并采用实测值对其进行了验证,模型计算结果与实测的数据吻合较好。⑶分别从最高燃烧压力、平均指示压力、示功图叁方面对两种典型加速工况所测录的实验数据进行处理和燃烧特性进行分析,并结合模型的方法,调整参数对瞬态燃烧过程进行仿真分析,揭示汽油机主要特性参数的变化对燃烧过程的影响规律。
陈林林[8]2009年在《二冲程煤油发动机性能数值模拟与喷油控制研究》文中指出汽油的闪点低,挥发性高,易着火,给运输和使用造成许多不便。由于一些军事背景的特种车辆需要采用具有低挥发性的单一燃料覆盖所有的车辆和设备,提高安全性,减小后勤供应压力,尽量使多种燃料的不同设备的数量减至最低,当今世界上某些以活塞式汽油发动机为动力装置的特种车辆,部分已经使用以煤油为燃料的替代燃料。然而与国外同类技术相比,国内煤油发动机技术还比较落后,自主研发煤油发动机、逐步实现国产化,具有重要的研究价值和意义。本文根据某国防预研项目要求,主要进行了原型机试验数据的获取、煤油发动机工作循环数值模拟的研究、喷油控制模型及喷油控制策略的研究,以及燃油喷射电控系统及喷油标定系统的研制等,主要完成的工作和创新如下:(1)为了获取发动机数值建模、平均值建模和模型验证所需要的主要试验数据,基于LabVIEW软件平台开发了发动机数据采集系统,进行了台架测试试验,获取了发动机缸压等重要实验数据,并对原型发动机的平均机械损失压力进行了计算;(2)建立了煤油发动机工作循环数值模型,利用GT-Power软件进行了数值仿真计算;通过改变模型中的压缩比、空燃比、点火提前角、进气压力、进气温度等主要工作参数对发动机进行数值计算,分析主要结构参数和调整参数对煤油发动机性能及爆震特性的影响,研究煤油发动机性能参数的变化规律,为煤油发动机的参数优化匹配打下理论基础;根据各工况的标定策略,利用数值计算模型计算出煤油发动机不同工况的空燃比和初始喷油MAP图,减少了空燃比及喷油MAP图标定的工作量,缩短了研制电控喷油系统的时间,大大提高了工作效率;(3)采用机理建模和试验建模相结合的方法建立了二冲程煤油发动机平均值模型,进一步建立了煤油二冲程发动机喷油控制模型,提出了瞬态工况采用油膜补偿控制策略,便于对稳态工况和瞬态工况的喷油进行精确控制;建立了线性变参数状态空间模型以及稳态工况和瞬态工况的喷油脉宽控制模型,对稳态工况和瞬态工况喷油控制进行了仿真验证。仿真结果表明,基于线性变参数状态空间模型的喷油控制策略能够满足控制精度的需要,为煤油发动机控制系统的设计提供了理论依据;(4)为了实现对煤油发动机的精确喷油控制,基于Freescale 16位嵌入式芯片研制了具有一定抗电磁干扰能力、自保护能力、稳定可靠的煤油发动机喷油电控单元,包括硬件设计和控制软件的研发;为了实时监控喷油电控单元的内部数据信息,基于Visual C++6.0平台开发了上位机监控软件和发动机标定软件,实现在线读取、显示、修改喷油电控单元中的MAP图以及MAP图的保存和离线分析等功能;(5)完成了发动机喷油控制及标定半物理仿真试验。仿真试验表明,所研究的喷油电控单元性能满足控制要求,电控单元的抗干扰能力较强,能在一定的干扰环境下正常可靠工作,喷油标定系统功能强大、工作可靠;(6)完成了原型机喷油电控单元发动机台架试验。试验表明,喷油电控单元能够满足发动机起动工况、怠速工况、急加减速工况和稳定工况等各种控制要求,所研制的喷油电控单元运行良好,电控单元软、硬件稳定可靠,抗干扰能力较强;对升级后的煤油发动机喷油电控单元进行了实车台架试验。试验表明,利用数值优化计算出的煤油初始MAP图数据能满足发动机稳定运行要求;基于喷油模型的控制策略能满足煤油发动机的稳态及瞬态工况的控制要求,控制效果良好;同时台架试验结果表明,替换煤油燃料后,由于混合气热值减小、雾化效果变差等原因,煤油发动机动力性有所下降。
谭德荣[9]2006年在《小排量汽油机燃油喷射控制系统及其优化技术研究》文中进行了进一步梳理发动机电喷控制技术是提高其动力性、燃油经济性和降低排放污染的一项重要措施，已广泛地应用到各类车用发动机上，成为汽车工业节能和降低排放污染的主流技术。文中针对K162FM摩托车用小排量汽油发动机，开展了电控燃油喷射与系统优化技术的研究。根据摩托车用小排量汽油机自身的特点及研究的需要，建立了发动机性能测试试验台。对发动机进气系统、供油系统进行了重新设计和选配；提出了本课题的软硬件设计原则和要求。采用美国Cygnal公司先进的混合信号系统芯片设计了发动机电控单元(ECU)硬件系统，按照“中断+主控程序”的设计思想设计了电控单元的软件系统；应用扩展的卡尔曼滤波理论研究了瞬态工况下发动机循环进气量的最优估计算法，获得更接近真值的进气量，提高空燃比的控制精度，并针对发动机的不同工况，制定了相应的燃油喷射控制策略。为了满足小排量汽油发动机电喷系统控制参数优化匹配试验的需要，研究了电控汽油机控制参数上位机标定系统，通过RS-232C接口实现与电控单元的实时通信。该系统能够进行数据分析与计算，确定各工况最佳工作状态点，绘制最优喷油和点火提前角MAP图，为电喷发动机精确控制提供最优控制参数。根据系统辨识原理，设计了怠速工况模型的辨识试验。通过离线参数估计，建立了小排量汽油机怠速工况动态数学模型，并进行了简化和修正。在此基础上，设计了怠速工况预测PID控制器，对发动机怠速稳定性进行预测控制研究和仿真分析。结果表明预测PID控制器具有良好的控制效果，能够实现怠速工况的转速稳定性控制。控制参数优化是电喷发动机研究中的重要环节。文中引入多目标优化理论，根据不同性能指标下的数据优化，获取发动机某一工况下的最优控制量。在此基础上，进行了电控发动机的经济性、动力性和排放性试验研究，并与原机进行了对比分析。试验结果显示电控发动机的油耗率、排放指标均比原机有较大幅度的降低，动力性较原机略有提高。研究表明本课题电控系统的研制是成功的，控制策略和优化方法是正确的，具有广阔的应用前景。
宋家龙[10]2014年在《中、低比例甲醇汽油应用性能研究》文中指出当今越来越严重的环境污染和能源枯竭已成为全球性的问题。针对替代燃料的开发是缓解燃料压力的重要途径。甲醇具有生产成本低、来源广泛等诸多优点,是优选的替代燃料之一本文主要针对甲醇汽油在发动机台架上的动力性、经济性、燃烧性能以及常规与非常规排放特性进行了研究,并进行了低温起动试验和长达10万公里的路面行车试验。试验结果表明：含复合添加剂的甲醇汽油很稳定,放置超过18个月未分层。各指标均达到地方标准。在台架试验中甲醇汽油与RON93汽油相比动力性相当,负荷特性下等热值有效燃油油耗率下降,CO和THC排放明显低于RON93汽油,NOx排放相当。对于非常规排放,甲醇汽油中甲醇以及甲醛的排放随着甲醇比例的增加而略有增加,但叁元催化器能使之维持和RON93汽油相同的低水平排放。甲醇的比例对乙醇和乙醛排放没有影响。在行车试验和低温起动试验中,M25甲醇汽油的油耗比93#国标汽油要高5.7%左右,动力性能基本相当；所有参与试验的车辆均没有出现故障。在低至-35℃的环境温度下,所配制的各种甲醇汽油用车仍能正常起动。利用CHEMKIN建立甲醇汽油燃烧动力学骨架机理,并进行了验证。利用BOOST建立了发动机台架模型,对高比例甲醇汽油常规排放进行了预测。本文对甲醇汽油在电喷汽车上的应用性能进行了多方面深入分析,对缓解石油危机和减少环境污染具现实意义。
参考文献：
[1]. 车用汽油发动机综合测控系统研究[D]. 张忠利. 重庆大学. 2004
[2]. 燃料添加剂对汽油发动机燃烧和排放性能影响的试验研究[D]. 方泽军. 北京工业大学. 2008
[3]. 一种车用汽油发动机综合测试系统[J]. 路亚, 张忠利, 魏彪. 电脑知识与技术(学术交流). 2007
[4]. 电喷汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的性能研究[D]. 杜宝杰. 长沙理工大学. 2009
[5]. 基于MAP汽油发动机富氧进气控制方法的研究[D]. 韩冰源. 东北林业大学. 2013
[6]. 汽油机燃用乙醇汽油混合燃料的空燃比控制技术研究[D]. 姚栋伟. 浙江大学. 2010
[7]. 汽油机加速瞬态工况燃烧特性研究[D]. 廖伯荣. 长沙理工大学. 2015
[8]. 二冲程煤油发动机性能数值模拟与喷油控制研究[D]. 陈林林. 南京航空航天大学. 2009
[9]. 小排量汽油机燃油喷射控制系统及其优化技术研究[D]. 谭德荣. 武汉理工大学. 2006
[10]. 中、低比例甲醇汽油应用性能研究[D]. 宋家龙. 华东理工大学. 2014