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内燃机学报 2021年第5期39卷 409-416页

作者：刘海军侯献军武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室湖北武汉430070 鄂尔多斯应用技术学院机械与交通系内蒙古鄂尔多斯017010

基于单级增压柴油机构建一维热力学仿真模型,模拟了柴油机排气边界参数及不同增压系统的变海拔(0、2和4 km)缸内工作特性及制动功率.结果表明:在压缩上止点前,随着排气门开启持续期的增加,总平均指示压力、平均有效压力及制动功率先升... 详细信息

基于单级增压柴油机构建一维热力学仿真模型,模拟了柴油机排气边界参数及不同增压系统的变海拔(0、2和4 km)缸内工作特性及制动功率.结果表明:在压缩上止点前,随着排气门开启持续期的增加,总平均指示压力、平均有效压力及制动功率先升高后略微降低;随着排气门开启时刻的推迟,总平均指示压力、泵气损失压力及平均有效压力先升高后略微降低;在压缩上止点存在最优的开启持续期及开启时刻,使得柴油机制动功率最大.相对单级增压系统,在海拔为0、2和4 km标定转速下,两级增压系统最大总平均指示压力分别提升65%、74%和55%,最大平均有效压力分别提升64%、68%和45%.相对原机(无缸内制动),单级及两级增压系统在海拔为0 km标定转速下,其制动功率分别增加112%、249%;在海拔为4 km时单级及两级增压系统制动功率分别增加164%、238%.

关键词：高原柴油机缸内制动不同增压系统制动功率

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全可变气门技术对二冲程缸内制动性能的影响

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内燃机学报 2023年第4期41卷 315-323页

作者：李智敏张晋群贾德民赵淇东常英杰谢宗法山东大学机械工程学院山东济南250061 山东大学高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261061

利用自主研制的全可变液压气门机构(FHVVS)开展由主制动和副制动组成的二冲程缸内制动技术的仿真研究.通过GT-Power搭建了6缸柴油机仿真计算模型,分析了排气制动升程开启时刻与最大升程对主制动性能的影响,讨论了排气门早关对副制动性... 详细信息

利用自主研制的全可变液压气门机构(FHVVS)开展由主制动和副制动组成的二冲程缸内制动技术的仿真研究.通过GT-Power搭建了6缸柴油机仿真计算模型,分析了排气制动升程开启时刻与最大升程对主制动性能的影响,讨论了排气门早关对副制动性能的影响,确定了配气凸轮和FHVVS的主要设计参数.通过气门运动规律试验台架,对研制的FHVVS气门升程进行了试验测量,结果表明:FHVVS实现了一个工作循环内进/排气门单次开启与两次开启之间的快速平稳转换.根据实测气门运动规律,对二冲程缸内制动性能进行了模拟,可知,与原机制动方式相比,二冲程制动大幅度提高了低转速工况的有效制动转矩T_(tqb),使转速为1100r/min时的有效制动转矩T_(tqb)提高了57.1%;二冲程制动明显降低了高转速工况的最大缸内压力,在转速为2100r/min时最大缸内压力降低了28.2%.

关键词：全可变液压气门机构缸内制动二冲程制动有效制动转矩最大缸内压力

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进排气相位及气门特性对柴油机缸内制动影响的数值模拟

进排气相位及气门特性对柴油机缸内制动影响的数值模拟

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作者：仇达江苏大学

学位级别：硕士

制动系统是汽车最重要的系统之一,汽车制动性能的优劣直接关乎到车辆及司乘人员的生命安全。随着社会的发展,我国越来越重视整车行驶安全性,并颁布了一系列的法规,强制汽车制造商在源头提高车辆的主被动安全性。尤其是商用车,由于其使... 详细信息

制动系统是汽车最重要的系统之一,汽车制动性能的优劣直接关乎到车辆及司乘人员的生命安全。随着社会的发展,我国越来越重视整车行驶安全性,并颁布了一系列的法规,强制汽车制造商在源头提高车辆的主被动安全性。尤其是商用车,由于其使用环境较为恶劣,多拉快跑的运输环境,加上我国西南及青藏地区多山及高海拔地理条件,传统的主动制动系统已不能满足其使用要求。近年来出现了一系列的辅助制动系统,如液力缓速器制动,排气制动,发动机缸内制动等技术运用于商用车辆。尤其是缸内制动技术,由于其制动功率相对较高,可满足重载车辆对制动性能的需求。因此,本文从柴油机进排气系统出发,以增压系统、缸内制动结构、四冲程/二冲程转换作为技术路径,研究其单因子及其协同作用在变海拔条件下,对柴油机制动性能的作用机理,以期推动相关技术协同作用在重型柴油机缸内制动上的应用。本文首先基于一台8.4L单级增压柴油机作为研究对象,进行了原机的万有特性试验及排放特性试验,分析了原机的优点及不足。其次,运用一维热力学仿真软件,基于原机结构及试验数据,构建并验证了原机的热力学模型。基于柴油机热力学模型,首先分析研究了排气制动的作用机理及变海拔工作特性。其次,对缸内制动型线进行了DOE分析设计,优化设计了一组缸内制动型线,并协同增压系统对缸内工作过程及能量分布进行了分析研究。最后,设计了一种进排气门驱动装置,可以实现四冲程工作过程(燃烧状态)、二冲程工作过程(倒拖)及停缸。主要研究内容和结论如下:针对排气制动耦合增压系统变海拔工作过程,研究表明:在2200rpm,相对于倒拖工况,单级增压排气制动工况泵气损失压力PMEP提升395%,两级增压系统排气制动工况泵气损失提升198.8%,这是排气制动提高制动扭矩的主要因素。排气制动工况下制动扭矩显著大于倒拖扭矩,相对于倒拖工况,单级增压排气制动工况提升幅度为1400rpm(134%),1800rpm(150.6%),2200rpm(143.7%);两级增压排气制动工况提升幅度为1400rpm(122.5%),1800rpm(125.4%),2200rpm(99.8%)。排气制动工况下,随着海拔升高PMEP显著降低,从而使得不同增压系统制动功率随海拔升高均出现降低,排气制动技术仍有一定的局限性。针对缸内制动耦合增压系统变海拔研究表明:随着名义开启持续期的由上止点前向上止点后移动时,GIMEP先由3.2bar增加到7.2bar后再降低到5.2bar。且存在一个开启持续期及开启时刻使得GIMEP最大,这也是缸内制动提高柴油机制动功率的关键。基于DOE分析,优化设计了缸内制动型线使得最大制动功率分别达到-167.5k W。相对于单级增压系统,两级增压在1400rpm/1800rpm/2200rpm缸内制动功率分别提升23.1%/17.8%/26.6%;匹配的可调两级增压系统在1400rpm/1800rpm/2200rpm缸内制动功率分别提升61.1%/74%/77.3%。在2200rpm,海拔从海平面升高到4000m,对于单级增压系统,制动功率从167k W降低到127k W;两级增压系统从197k W降低到157k W;可调两级增压系统从278k W降低到196k W。基于对二冲程/四冲程缸内制动及其变海拔工作特性,本文创新性的设计了一种进排气气门驱动机构,并进行了模型构建。仿真结果表明:设计的进排气气门驱动装置可以实现四冲程工作过程(燃烧状态)、二冲程工作过程(倒拖)及停缸。基于设计的进排气驱动装置,同时设计了柴油机进排气制动凸轮型线及进排气制动升程。相对于四冲程柴油机,二冲程柴油机在720度内两次做功使得二冲程柴油机净平均指示压力NIMEP显著大于四冲程柴油机:1400rpm提高28.5%,1800rpm提高38.7%,2200rpm提高41.4%。二冲程柴油机在2200rpm缸内制动功率达到460k W。尤其在中高转速工况,二冲程柴油机制动扭矩显著大于四冲程柴油机,1800rpm(58.9%),2200rpm(65.3%)。相对四冲程柴油机,二冲程柴油机净平均指示压力相对较高,在海拔2000m提升幅度为:1400rpm(43.4%),1800rpm(65.6%),2200rpm(79.5%)。在海拔4000m时提升幅度为:1400rpm(46.5%),1800rpm(74.3%),2200rpm(89.5%)。在2200rpm,海拔从海平面升高到4000m,二冲程制动功率从460k W降低到354k W,但仍高于四冲程在海平面的制动功率。最终,基于优化的缸内制动型线,两级增压缸内制动扭矩及功率大幅提升:1000rpm(647%),1600rpm(460.9%),2200rpm(282.7%),同时,匹配可调两级增压系统,能够进一步提升中高转速时的制动扭

关键词：柴油机缸内制动排气制动两级增压系统变海拔四冲程/二冲程

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重型柴油机压缩释放式缸内制动气门升程优化

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内燃机与动力装置 2022年第3期39卷 1-8页

作者：王任信王菁吴继闽凌健广西玉柴机器股份有限公司技术研究院广西南宁530000 中汽研汽车检验中心(天津)有限公司天津300000

为提升某重型柴油机压缩释放式缸内制动系统的制动功率,建立柴油机一维热力学计算模型,通过尺寸链计算压缩释放式制动气门安全运行边界;将尺寸链计算与气门升程曲线设计提前融入到优化方案,在制动气门运动允许范围内对压缩释放和排气再... 详细信息

为提升某重型柴油机压缩释放式缸内制动系统的制动功率,建立柴油机一维热力学计算模型,通过尺寸链计算压缩释放式制动气门安全运行边界;将尺寸链计算与气门升程曲线设计提前融入到优化方案,在制动气门运动允许范围内对压缩释放和排气再循环2次制动气门升程规律的开启角和包角双变量进行试验设计(design of experiment,DoE)及仿真。仿真分析结果表明:压缩释放和排气再循环制动气门升程的开启角和包角优化后,发动机转速为1100~1900 r/min时的制动功率提升14.4%,每循环进气量提升9.4%;将尺寸链计算与气门升程曲线设计提前融入优化方案的试验设计过程,能够提高设计方案的可行性。该优化过程可为后续的缸内制动气门升程优化提供参考。

关键词：柴油机压缩释放缸内制动尺寸链计算开启角包角 DoE

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基于压缩空气回收的车载补气系统研究

基于压缩空气回收的车载补气系统研究

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作者：樊之鹏浙江大学

学位级别：硕士

众所周知,汽车对社会经济发展和人类生活方式带来了巨大的影响,然而其对石油能源的巨大消耗,以及随之而来的环境污染问题也成为全球关注的热点。为此,研究人员在节能减排方面进行了诸多的研究,而涡轮增压技术由于其动力性和经济性方面... 详细信息

众所周知,汽车对社会经济发展和人类生活方式带来了巨大的影响,然而其对石油能源的巨大消耗,以及随之而来的环境污染问题也成为全球关注的热点。为此,研究人员在节能减排方面进行了诸多的研究,而涡轮增压技术由于其动力性和经济性方面的优势被广泛使用。然而涡轮增压技术在使用时存在瞬态响应迟滞,即所谓涡轮迟滞问题,针对这一问题研究人员提出了诸多解决方案,其中补气作为成本低廉的改造方案曾被关注,却因为压缩空气来源的问题一直未能推广应用。因此,本文对如何实现补气系统的车载化进行研究,从“高效制备压缩空气的方法”和“高效的补气系统和策略”两方面入手对补气系统进行优化,并通过仿真研究验证车载化的可行性。全文主要工作及结论如下:1.涡轮增压器旁通废气能量回收制备压缩空气。提出一种通过回收涡轮增压器旁通废气能量制备压缩空气的系统和方法,建立该系统的一维仿真模型,通过稳态工况的计算研究了该种方法的回收压缩空气的能力,再基于循环工况的瞬态过程研究了该方法的对整机的总能效率的影响,结果表明:该种方法能有效的利用废弃能量并制备压缩空气,并满足对进气压力和排气压力的控制要求,虽然该方法会对发动机输出性能产生少量负面影响,但是综合考虑回收的压缩空气的能量,在一定的循环工况条件下该方法可以提升系统的总能效率。2.发动机缸内制动回收压缩空气。提出一种利用发动机缸内制动回收车辆制动能量用以制备压缩空气的系统和方法,建立了热力循环模型和一维仿真模型,对该种方法中的两种模式——二冲程式与四冲程式进行了详细的研究,结果表明:两种模式均能产生制动力矩并制备压缩空气,在制动的比功率方面二冲程式具有绝对优势,而气体回收量方面二冲程式也在多数工况下占优。3.基于进气管补气的增压发动机性能研究。建立一维发动机补气模型与车辆模型,在稳态工况中分别通过定喷油量和定空燃比两种喷油策略研究补气对发动机稳态性能的影响,在瞬态工况下分别在定速变载荷和加速两种工况中分析补气对发动机和车辆的瞬态相应特性的影响,结果表明:稳态工况中,定喷油量策略下,补气能小幅提升发动机性能,降低燃油消耗率,定空燃比策略中,发动机性能大幅提升,但因未考虑发动机可靠性,所以可行性存疑;瞬态工况中,补气使发动机和车辆的瞬态相应特性得到改善,但在补气参数过大时会发生超调现象。4.泛用式进气总管补气系统及其控制策略。提出一种泛用式进气总管补气系统和方法,并制定了控制策略,在定速变载荷和加速两种工况中与传统补气方式进行对比,结果表明:该系统相比于传统补气方式,对发动机瞬态特性的提升更大,且耗气量也有所降低,另外,该系统通过控制策略可以自动适应多种工况。5.基于压缩空气回收的车载补气系统研究。对两种压缩空气回收方法进行了比较,选取发动机缸内制动回收压缩空气作为车载补气系统的气源制备方式,并将其与泛用式进气总管补气系统耦合,在循环工况下验证车载补气系统的可行性,结果表明:发动机缸内制动回收的压缩空气完全满足泛用式进气总管补气系统的耗气量,车载补气系统的是可行的。

关键词：涡轮增压压缩空气旁通废气缸内制动补气

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一汽13L重型柴油机第2代发动机制动系统开发

一汽13L重型柴油机第2代发动机制动系统开发

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2016中国汽车工程学会年会暨展览会

作者：王磊闫峰中国第一汽车股份有限公司技术中心发动机部

本文首先回顾了发动机制动技术的发展过程,介绍缸内制动的原理以及典型结构形式。之后详细介绍了开发某13L重型柴油机缸内制动技术的过程,包括利用CAE技术手段进行方案设计详细的结构设计和试验验证。最终发动机制动功率满足设计目标,... 详细信息

本文首先回顾了发动机制动技术的发展过程,介绍缸内制动的原理以及典型结构形式。之后详细介绍了开发某13L重型柴油机缸内制动技术的过程,包括利用CAE技术手段进行方案设计详细的结构设计和试验验证。最终发动机制动功率满足设计目标,且各种限制指标也均满足要求。

关键词：缸内制动重型柴油机制动功率联合制动

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