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直喷发动机喷雾标定过程优化研究

直喷发动机喷雾标定过程优化研究

作者：刘向东上海交通大学

学位级别：硕士

本文围绕直喷发动机喷雾标定过程优化研究的主题。针对喷雾实验数据,在数值模拟标定过程中的参数调整校核将耗时巨大。故提出利用优化平台进行喷雾自动标定。本文首先搭建了定容燃烧弹实验平台,分别进行了四个工况下的喷雾实验,获得了... 详细信息

本文围绕直喷发动机喷雾标定过程优化研究的主题。针对喷雾实验数据,在数值模拟标定过程中的参数调整校核将耗时巨大。故提出利用优化平台进行喷雾自动标定。本文首先搭建了定容燃烧弹实验平台,分别进行了四个工况下的喷雾实验,获得了喷雾图像随时间的变化数据。随后使用Matlab图像分析软件进行数据处理,获得贯穿距与喷雾锥角信息。此外,本文还利用经验公式获取了喷嘴下方40mm处的SMD信息。随后探讨了实验中喷射压力和背压对贯穿距,喷雾锥角以及SMD的影响规律。使用STARCD搭建了三维CFD定容弹模型,使用标准的Rosin-Rammler函数模拟喷嘴处粒径分布,同时使用了KHRT破碎模型模拟液滴的二次破碎。分别编写了液体物性子程序dropro.f,后处理子程序posdat.f辅助计算和后处理。通过计算得到了与实验数据相对应的贯穿距,以及喷嘴下方40mm处的SMD数据。使用HEEDS搭建了优化平台,设定Rosin-Rammler函数中的X和Q,KHRT破碎模型中的khb0,khb1,rtc3和rtct变量,喷雾的parcel数以及孔径等八个参数作为变化参数。通过CFD计算得到的SMD数据与实验所得SMD差值作为第一个目标函数,将CFD计算所得到的贯穿距随着时间变化的曲线与实验曲线吻合度作为第二个目标函数。在优化平台中,使用Python语言编写了后处理程序以辅助判断。利用HEEDS中的2 level full factorial DOE方法,连续进行了256次计算,得到了参数对于结果的敏感性分析;再利用HEEDS中的SHERPA优化算法,连续进行了250次计算得到最优解。本文同时进行了喷雾定容燃烧弹的实验与CFD模拟,物理模型参数的优化。阐明喷雾标定的完整流程,同时论述了各物型参数对喷雾计算结果的影响,可用于指导工程实践。

关键词：喷雾标定优化缸内直喷发动机

2021年奔驰E300e 行驶中发动机故障灯亮

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汽车维修技师 2024年第17期 82-82页

作者：庖丁解车不详

车型:2021年奔驰E300e,配置274四缸缸内直喷发动机。VIN:W1NFB5EB3MA××××××。行驶里程:12789km。故障现象:行驶中发动机故障灯亮。故障诊断:接车后验证故障现象,果不其然,如客户所诉,仪表发动机故障灯亮,启动正常,其他功能正常。... 详细信息

车型:2021年奔驰E300e,配置274四缸缸内直喷发动机。VIN:W1NFB5EB3MA××××××。行驶里程:12789km。故障现象:行驶中发动机故障灯亮。故障诊断:接车后验证故障现象,果不其然,如客户所诉,仪表发动机故障灯亮,启动正常,其他功能正常。连接诊断仪读取相关故障码,如图1所示。故障码大致意思是排气温度传感器有故障,对正极短路。

关键词：发动机故障灯故障码行驶里程温度传感器诊断仪 VIN 故障诊断缸内直喷发动机

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GDI发动机活塞的停止过程特性

北京工业大学学报 2014年第9期40卷 1389-1393页

作者：李学军韩立伟马玉静吉林大学汽车动态模拟国家重点实验室长春130025 长春大学电子信息工程学院长春130022 长城汽车股份有限公司河北保定071000

基于发动机动力学理论,建立发动机停止过程中活塞的动力学模型,推导出停油熄火后缸内气体力矩以及曲轴输出力矩的计算公式.以三菱公司的4G15GDI发动机为例进行了仿真计算和台架实验,详细分析了发动机停止过程的缸内气体力矩和曲轴输出... 详细信息

基于发动机动力学理论,建立发动机停止过程中活塞的动力学模型,推导出停油熄火后缸内气体力矩以及曲轴输出力矩的计算公式.以三菱公司的4G15GDI发动机为例进行了仿真计算和台架实验,详细分析了发动机停止过程的缸内气体力矩和曲轴输出力矩特性、曲轴速度特性及活塞停止位置概率分布.仿真和实验结果显示：停机过程的缸内气体力矩和曲轴输出力矩变化过程是周期衰减过程,经过1.28 s转速由2000 r/s降至0 r/s.活塞自由停止位置约90%分布在上止点前60°~80°CA.

关键词：停机过程缸内直喷发动机力矩特性活塞位置

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汽油机颗粒捕集催化剂研究进展

贵金属 2023年第3期44卷 83-89页

作者：赵德鹏杨冬霞常仕英杜君臣赵云昆冯丰昆明贵研催化剂有限责任公司贵金属催化技术与应用国家地方联合工程实验室昆明650106

为了改善环境质量,我国在2020年7月1日对轻型汽车排放的颗粒物进行限制。为了满足法规要求,汽油机颗粒捕集催化剂技术被大量应用于汽油车后处理中。基于2007年以来50篇文献的分析,本文总结了汽油机颗粒捕集催化剂在系统布局、铂族金属... 详细信息

为了改善环境质量,我国在2020年7月1日对轻型汽车排放的颗粒物进行限制。为了满足法规要求,汽油机颗粒捕集催化剂技术被大量应用于汽油车后处理中。基于2007年以来50篇文献的分析,本文总结了汽油机颗粒捕集催化剂在系统布局、铂族金属种类和浓度、涂层分布、背压、颗粒物捕集、积碳再生、灰分容量以及辅助气态污染物净化方面最新研究成果;展望了汽油机颗粒捕集催化剂未来应用发展趋势。

关键词：缸内直喷发动机背压汽油机颗粒捕集催化剂颗粒物捕集效率

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一种汽车发动机控制器的接口模拟器硬件设计

汽车技术 2013年第8期 36-38,45页

作者：杨文兴杨俊智周强刘建民兰州理工大学兰州电源车辆研究所有限公司

以某缸内直喷发动机为研究对象,利用发动机实物在环仿真试验,对电子控制器的接口模拟器进行了硬件设计。基于DSP的接口模拟器以TMS320F28335为核心处理器,通过对电源模块、信号采集模块、信号模拟模块和串口通信模块的设计,逐步实现对... 详细信息

以某缸内直喷发动机为研究对象,利用发动机实物在环仿真试验,对电子控制器的接口模拟器进行了硬件设计。基于DSP的接口模拟器以TMS320F28335为核心处理器,通过对电源模块、信号采集模块、信号模拟模块和串口通信模块的设计,逐步实现对电子控制器的调试。试验结果表明,接口模拟器能够将上位机发送的信号转变成实际发动机信号,同时能将电子控制器的信号转变成上位机识别的数字信号,具有良好的实时性和抗干扰能力,满足了系统设计需求。

关键词：缸内直喷发动机电子控制系统接口模拟器实物在环仿真

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GDI发动机电子水泵控制系统设计

汽车技术 2015年第9期 32-35页

作者：韩晓峰韩俊张士路赵强黄伟安徽江淮汽车股份有限公司技术中心

以某1.5 L缸内直喷涡轮增压发动机为研究对象,分析其冷却系统结构,提出一种电子水泵的控制系统并基于整车环境设计其控制策略,最后进行标定和验证试验。结果表明,所提出的控制策略可以满足该发动机搭载的电子水泵在不同运行工况下准确... 详细信息

以某1.5 L缸内直喷涡轮增压发动机为研究对象,分析其冷却系统结构,提出一种电子水泵的控制系统并基于整车环境设计其控制策略,最后进行标定和验证试验。结果表明,所提出的控制策略可以满足该发动机搭载的电子水泵在不同运行工况下准确、及时工作的要求,同时能够满足冷却增压后气体温度和增压器的要求,因此该控制策略可行。

关键词：缸内直喷发动机电子水泵控制策略

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缸内直喷汽油机颗粒捕集器的研究与应用

缸内直喷汽油机颗粒捕集器的研究与应用

作者：李祥广东工业大学

学位级别：硕士

随着人们环境保护意识的日益增长,各大汽车厂商纷纷推出了以电池供能为主的新能源车型以及混合动力车型,与传统的内燃机车型相比,新能源车型由于续航里程以及充电桩未大面积普及等因素,当前还未能完全取代传统的内燃机。随着我国经济的... 详细信息

随着人们环境保护意识的日益增长,各大汽车厂商纷纷推出了以电池供能为主的新能源车型以及混合动力车型,与传统的内燃机车型相比,新能源车型由于续航里程以及充电桩未大面积普及等因素,当前还未能完全取代传统的内燃机。随着我国经济的稳定发展和人民生活水平的提高,汽车销量以及保有量稳步攀升,其中传统内燃机车型仍占大量比例。因此,提升传统车型的排放水平成为了世界各国减少环境污染的重要环节。缸内直喷(GDI,Gasoline Direct Injection)发动机因其在动力性与经济性上的良好表现使其占据越来越大的市场份额。汽油机的颗粒物排放是汽车排放物中需要控制的污染物之一,尤其对于缸内直喷式汽油机,其循环颗粒物排放量是进气道喷射汽油机(PFI,Port Fuel Injection)的十倍。随着国Ⅵ排放标准的全面推行,更加严峻的排放标准对GDI发动机的后处理系统提出了更高的要求。汽油机颗粒捕集器(GPF,Gasoline Particle Filter)是从排放后处理的角度来降低颗粒物排放的技术,其过滤效率高达90%,同时也能有效控制颗粒物数目。据国Ⅵ预研阶段市场调查数据统计,PFI和GDI型发动机均对GPF存在不同程度的配置需求,考虑到未来排放法规的不断加严,可以预知GPF将成为大多数汽油车排放控制技术的主流方案,并具有广阔的市场应用前景。本文建立了一套新的1.5T GDI颗粒捕集器数据标定方法,并基于Matlab/Simulink设计了一套GFP碳载量计算模型,从而保证GPF能够顺利完成再生过程。本文首先分析了汽油机排气颗粒物带来的危害及当前GDI发动机颗粒捕集器的研究现状,介绍了本文研究的主要内容及研究目的。简单介绍了颗粒捕集器的再生控制策略以及再生技术,通过搭建加装GPF的整车平台,测试不同测试循环工况下发动机排温表现,分析评估GPF的被动再生能力及再生时机,利用发动机台架试验对GPF再生过程中温度、氧气浓度参数对再生特性的影响进行了研究,说明了在缸内直喷发动机上加装GPF的重要性。其次,阐述分析了当前运用较广泛的几种颗粒捕集器模型,结合这几种模型的优缺点,建立颗粒捕集器质量流量模型。最后,搭建了发动机台架和整车转毂试验平台,基于颗粒捕集器质量流量模型的计算需求,设计了一套相关的GPF标定方法,试验并记录某国产自主研发的1.5T GDI发动机在不同工况下的原始排放质量流量并对仿真模型中需求的相关修正系数(空燃比修正系数、颗粒捕集器PM过滤效率修正系数、发动机水温修正系数、发动机负荷修正系数)进行初步标定,确定其边界条件。利用Matlab/Simulink搭建了GPF碳载量计算仿真模型,结合道路试验对模型进行验证及优化,利用该模型,简单实现GPF碳载量计算的离线标定,完善GPF的再生控制策略,降低相应的开发成本,对GPF控制策略的后续建立有一定帮助。

关键词：缸内直喷发动机颗粒捕集器碳载量计算建模再生控制策略

GDI发动机可变正时系统中进排气凸轮轴控制策略的设计与研究

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GDI发动机可变正时系统中进排气凸轮轴控制策略的设计与研究

作者：张宁强合肥工业大学

学位级别：硕士

随着机动车数量的爆发式增长,汽车尾气的排放越来越引起大家的重视,从最近全国大范围、长时间的雾霾天气可以看出,汽车尾气也是导致雾霾天气出现的重要因素,北京、上海、天津等一线城市也已经通过限号的方式来控制机动车数量,经济的发... 详细信息

随着机动车数量的爆发式增长,汽车尾气的排放越来越引起大家的重视,从最近全国大范围、长时间的雾霾天气可以看出,汽车尾气也是导致雾霾天气出现的重要因素,北京、上海、天津等一线城市也已经通过限号的方式来控制机动车数量,经济的发展不应该以牺牲环境为代价。最近几年,各大车企推出多款新型发动机,搭载了许多先进的技术。包括缸内直喷(一般都带有双VVT功能,有的还带气门升程可变系统)、涡轮增压,机械增压,可变气缸等。还推出了诸多小排量大功率的发动机,如最近福特公司和美国通用公司推出的新款三缸1.0T直喷涡轮增压发动机,采用铝合金缸体,升功率可以达到92kw,最大扭矩可以达到170n·m,全面提高了小排量发动机的动力输出,基本与2.0L自然吸气机型相当,而油耗和排放却大大降低,这不愧为一两全其美的设计。缸内直喷发动机(简称GDI,FSI,SIDI等等)以其油耗低,动力性能好,低温启动性能好和排放低等诸多优势成为当今诸多汽车厂家研究的重点,电控单元(ECU)的软硬件开发作为GDI发动机技术领域的一个重要组成部分,也是核心技术,成为了研究的重点。 ECU模块中的软件设计是电控开发过程中的重点和难点,涉及到模块的功能、策略、通信、算法、控制逻辑等。在整个项目的研究过程中,实验室其他同学完成了台架实验用GDI发动机ECU硬件部分的整体设计,包括爆震信号检测电路、点火驱动电路、喷油驱动电路、传感器信号处理电路、VVT执行机构电磁阀驱动电路等。本文针对叶片式VVT机构的汽油机,在软件策略方面,设计了VVT进气排气凸轮轴控制策略,通过获取到的相位期望值,并与曲轴信号相对位置做判断,获取差值信号,并分别标定了PID三个参数的map,应用PID算法在不同工况下对占空比信号进行闭环控制。再将计算好的占空比信号输送给OCV阀,再通过液压控制电磁阀供油和泻油通路来改变凸轮轴的相位,从而调节进气和排气门的正时,优化气缸进气和排气的过程,提高了充气效率,改善动力输出和燃油经济性。仿真结果表明,通过PID控制,凸轮轴相位能够很好的根据目标值做出相应的响应。

关键词：可变气门正时缸内直喷发动机 PID控制发动机电控

缸内直喷汽油机喷孔内两相流瞬时变化特性分析

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缸内直喷汽油机喷孔内两相流瞬时变化特性分析

作者：邓海鹏吉林大学

学位级别：硕士

湍流扰动、空气动力学、孔内空化效应是当今学者公认的影响燃油破碎雾化的三个主要因素,其中空化效应对燃油的分裂雾化有着本质的影响。在喷油器实际工作过程中,喷射压力、针阀运动和喷孔结构尺寸(喷孔长径比、喷孔倾斜角度、喷孔入口锥... 详细信息

湍流扰动、空气动力学、孔内空化效应是当今学者公认的影响燃油破碎雾化的三个主要因素,其中空化效应对燃油的分裂雾化有着本质的影响。在喷油器实际工作过程中,喷射压力、针阀运动和喷孔结构尺寸(喷孔长径比、喷孔倾斜角度、喷孔入口锥角)等都会对空化产生不同程度的影响。本文以雷诺数、空化数等无量纲参数为动力相似性准则,建立实验放大比例的喷嘴模型与实际小尺寸原型喷嘴之间的比尺效应,并开展空化特性可视化实验。根据不同喷射压力下放大比例喷嘴内的空化结果,建立了准确的空化数值计算过程中的多相流模型、湍流模型和空化模型。不考虑GDI喷油器的内壁面传热效应,建立了一个喷油周期内GDI喷油器液压单元和机械单元的动力学模型。综合喷油器各部分子模型,仿真得到一个喷油周期内针阀的运动速度、位移以及喷射压力随时间的变化曲线,并通过Fluent/Matlab联合仿真平台为空化的瞬时特性数值研究提供计算所需的物理边界条件。在一个喷油周期内针阀上行和下行运动过程中,设计不同长径比、喷孔倾斜角、喷孔锥度的喷孔,研究喷孔结构对孔内瞬时空化流动特性影响结果如下:(1)保持喷孔长度不变,随着喷孔直径的增加,空化发生的区域逐渐增大,并从喷孔壁面往喷孔中心扩展。瞬时平均出口质量流量和平均出口燃油流速都随着长径比的增加而减小,长径比L/D=3.6、3.0、2.4各孔的平均出口质量流量依次为1.30 g/s、0.85 g/s和0.58 g/s;各孔的燃油平均出口流速分别为126m/s、122m/s和118m/s。喷孔入口湍动能受针阀运动影响较大,随着针阀上升,喷孔的入口湍动能减小,反之,喷孔的入口湍动能逐渐增大。而出口湍动能受喷孔长径比和针阀运动的影响不明显。(2)喷孔倾斜角度增加,燃油顺着流道延伸到喷孔远壁面,远壁面处空化被抑制。喷孔低压区集中在喷孔的近壁面处,近壁面空化程度因此得以加强,且喷孔倾斜角越大,超空化区域的延伸长度越短,厚度越大。在针阀移动过程中燃油的平均出口质量流量出现急促的抖动,当针阀停留在最大位移处时,小喷孔倾斜角的1号孔(α=30°)的平均出口质量流量最大,为0.86 g/s,其次是2号孔(α=40°)为0.81 g/s以及6号孔(α=50°)为0.77 g/s。喷孔倾斜角不影响燃油的平均出口流速,针阀升程最大时,1、2、6号喷孔的孔内燃油平均流速都是122 m/s。(3)相比于直孔,渐扩型喷孔远壁面上的静压更小,燃油在接近喷孔出口时流速更低,喷孔内空化程度也比直孔更加强烈。在喷油时刻,渐扩型喷孔(k-=)的出口平均空化体积分数大约稳定在0.55,而直孔(k=)的出口空化体积分数稳定在0.12,仅是渐扩型喷孔的五分之一。直孔的出口平均质量流量和平均出口流速都要大于渐扩型喷孔,在喷油过程中,4号孔(k=)出口平均质量流量稳定在0.58 g/s,平均出口流速稳定在117 m/s;5号孔(k-=)出口平均质量流量只有0.41 g/s,平均出口流速为112 m/s。对于入口平均湍动能,渐扩型喷孔的入口燃油湍流扰动强度要大于直孔,而对于出口平均湍动能,二者无明显差异。

关键词：瞬态空化缸内直喷发动机喷油器模型喷嘴结构喷射压力