基于Matlab/Simulink的车用增压柴油机建模与仿真

介绍利用数值仿真研究车用增压柴油机瞬态特性的意义，从柴油机的试验数据出发，在平均值模型的基础上，建立车用增压柴油机的动态模型，详细描述了涡轮增压器、柴油机及车用负载模型，并在Matlab／Simulink环境下给出了仿真模型结构框图和在两种瞬态工况下的仿真结果。     

高背压发电用柴油机动态过程建模及仿真

在稳态工况仿真的基础上,建立了船用高背压涡轮增压柴油机动态过程的非线性仿真模型,并开发了仿真软件,对稳态和动态过程进行仿真。通过与试验数据对比,该仿真模型具有较高的精度,可以用于研究高背压发电用柴油机在动态工况下的运行特性。     

某大功率柴油机推进动力模块动态特性研究

以某型16缸大功率增压柴油机动力模块为研究对象,采用AMESim软件建立了柴油机动力模块的仿真模型,并通过试验数据对仿真模型进行了标定。基于该模型对柴油机推进动力模块加速过程中模块转速与设定值的偏差,以及瞬态调速过程中模块带大惯量运行的规律以及喷油控制优化进行了仿真研究。研究结果表明:减小涡轮增压器惯量可以优化柴油机加速过程的转速响应;负荷突加、突卸瞬态过程动力模块转动惯量与转速波动值呈幂函数关系;采用PID控制可以更有效地优化推进动力模块的动态特性。     

应急柴油发电机组的建模与瞬态仿真

建立了某柴油发电机组柴油机的瞬态仿真模型,在Matlab/Simulink仿真平台编制了仿真计算程序,根据核电站反应堆安全停堆的负荷特性,进行了柴油机突加负载瞬态仿真计算,预测了柴油机的转速、喷油量、进气压力以及齿条位置等参数的变化。将计算结果与国外某公司的计算结果进行了对比分析,验证了所建立仿真模型的准确性及实用性。     

电动增压器不同布置方式对涡轮增压器的影响

通过仿真软件对某型废气涡轮增压柴油机进行建模,在原机模型基础上分别在涡轮压气机前端和后端加装电动增压器,分析增压柴油机满负荷和25%负荷工况下,电动增压器前置和后置对于涡轮增压器稳态性能的影响以及增压柴油机1800 r/min时,通过时间3 s,使柴油机负荷从25%提升至满负荷的瞬态工况下,电动增压器对涡轮增压器瞬态响应的影响。通过研究表明:稳态时,涡轮增压器压比和效率随柴油机负荷降低而下降,加装电动增压器能够提升进气流量和涡轮增压器压比以及涡轮增压器效率;瞬态时,设定工况下,电动增压器有助于改善增压柴油机涡轮增压器瞬态进气流量、压比、效率以及涡轮压气机转速响应差的问题。     

增压中冷电控单体泵柴油机的平均值模型

在工作过程计算基础上，通过电控单体泵的电特性和供油特性分析，并利用台架试验数据建立了一台增压中冷单体泵柴油机（DDC2000）的平均值模型。在原机ECU控制下DDC2000只能按发电机特性工作在1800r／min。而根据该模型计算得到了一张不同转速和负荷下的供油MAP，采用该MAP的ECU明显增强了控制系统的稳定性。模型在稳态和瞬态工况中都能较好地仿真柴油机的响应特性，通过台架上两个点工况和一个瞬态工况的试验数据验证了该模型的正确性。     

二级可调增压柴油机高海拔瞬态特性仿真

为改善车用柴油机高海拔下瞬态工况涡轮迟滞、进气流量响应慢及油耗和碳烟排放增加等问题,利用GTPower建立高海拔单可变截面增压(VGT)二级可调增压柴油机仿真模型,研究了0、3.5和5.5 km海拔下等速加载和恒载加速两种瞬态工况VGT叶片的调节特性,比较VGT叶片3种控制策略对柴油机瞬态特性的影响.结果表明:等速加载工况下,VGT最优控制策略为加载初期保持VGT叶片开度不变至加载中段,之后开度线性增加至加载后稳态工况对应开度;恒载加速工况下,加速初期开始增大VGT叶片开度,至加载中段开度增加至最大转速对应开度,之后VGT开度保持不变持续至加速结束的调节策略加速性能最好.二级可调增压柴油机高海拔加载、加速性能明显优于原机,5.5 km海拔加载过程转矩平均提高了6.2%,加速过程达到最终稳定转速时间缩短了44.8%,体现了二级可调增压系统改善柴油机瞬态特性的优越性.     

柴油机瞬态工况烟度排放特性及分析

为了研究车用柴油机瞬态工况中，燃烧边界条件对燃烧过程的影响，在试验台上针对增压中冷柴油机在恒转速增转矩瞬态工况下的烟度排放特性进行了试验，并用商业计算软件STAR-CD对此瞬态工况下柴油机的燃烧过程进行了数值模拟分析。针对增压柴油机低转速大负荷排烟较差的特点，试验中发动机转速定为1000r／min，以3种不同的转矩变化率来考察柴油机瞬态工况下的排烟特性。结果表明，柴油机瞬态工况下和稳态工况下的燃烧边界条件有很大的差别，这种差别导致了柴油机瞬态工况下的烟度排放值要明显高于其相应的稳态工况。计算结果表明，随着转矩变化率的升高，最大初始放热率升高及燃烧持续期延长，这些差异同样导致排气烟度值增加。     

加入前馈环节的模糊自整定PID控制在高压共轨柴油机轨压控制中的应用

分析设计了已经被博世、电装、德尔福等公司量产化的模糊PID控制器,增加了模糊化前馈控制环节,给出了优化的控制策略和实现方法。通过对PID参数的在线自适应整定,实现了在不同柴油机工况下对共轨压力稳定性响应性的最佳控制。仿真结果和台架实验结果表明:模糊化前馈控制环节的引入可以显著提高瞬态工况下轨压的响应性及鲁棒性,并且不对稳态工况时轨压的稳定性产生负面影响。     

工程机械柴油机动态工况冷却系统热平衡研究

从工程机械动态性能匹配理论研究出发,解决在连续高负荷、高温环境工况条件下工程机械柴油机冷却系统温度过高问题.对传统柴油机冷却系统模型进行动态化、精细化和模块化改良,提出了动态工况下的工程机械柴油机冷却系统热平衡模型.系统模型以柴油机转速随时间变化作为输入,各子系统模块均采用动态模型表征,并细化考虑了发动机舱温度对风扇进风温度的影响,以提高精度.模型能够反映转速变化对于冷却系统温度变化的动态特性,并通过与试验结果的比较,验证了该模型描述工程机械动态工况下冷却系统性能的有效性.     

配气正时对船用柴油机低温起动性能的影响

建立了某型船用柴油机工作过程模型,基于该模型分析了不同配气正时对船用柴油机低温起动性能的影响。分析结果表明:通过调节IVO和EVC时刻,适当减小柴油机气阀重叠期,使高温废气回流,可以有效提高柴油机压缩终点温度,改善低温起动性能;通过调节IVC时刻,增加充气效率,可以优化柴油机低温起动性能。     

基于Simulink在不同排气背压下VGT增压系统控制策略

为了改善柴油机在高背压环境条件下进排气流速降低、涡前排温、缸内最高燃烧压力和油耗升高等问题,采用Simulink软件,基于柴油机数学模型建立某型号柴油机零维仿真模型和可变截面涡轮(variable geometry turbine,VGT)增压系统仿真模型,并根据试验结果对模型进行校核.利用所建立的仿真模型模拟在不同排...     

柴油/CNG双燃料发动机开发及其性能分析

在CA6113BZS-60柴油机的基础上，设计开发了CA6113BN-01柴油／CNG双燃料发动机，并对开发的双燃料发动机进行了动力性能和经济性能的实验与分析．结果表明，开发的混合器混合和机械控制引燃柴油量及由进气管压力调节控制天然气量的双燃料发动机，具有全负荷速度特性扭矩储备大及各种负荷下天然气替代率变化较小，综合柴油替代率高，结构简单和成本低等优点，并具有良好的动力性能和经济性能指标，操作性好，可随时恢复纯柴油运行并能够基本保持原柴油机的性能．     

水下柴油机工作特性研究

建立了包括调速器、柴油机本体、后排气管路的水下柴油机动力系统的动态及稳态过程分析模型,并进行了试验验证。通过后排气管路的三维流动计算、整机性能计算和相关试验研究,确定了柴油机水下运行不倒灌水的判据,并给出了单机和双机运行的安全范围。研究了启动及停机过程中,后排气管压力、排气排水流速及发动机转速的变化规律。在启动过程中,排气速度不是单调上升,而是有振荡现象,在振荡过程中,有可能发生海水倒灌;在停机过程中,应根据后排气管压力变化控制排气外舌阀的关闭过程,以防止海水倒灌及排气背压过高。     

船用大型低速二冲程柴油机的动态模型

准确的模型是实现柴油机优化控制目标的关键，平均值模型能够较好的实现这个目标。在综合考虑扫气系数和容积效率对过量空气系数影响的基础上，采用随过量空气系数变化的气体常数和比热比，建立了大型低速二冲程柴油机的平均值模型。以6S60MC型船舶柴油主机为母型机进行系统仿真，结果显示，建立的平均值模型具有较好的准确性及动态特性。目前此模型已应用于船用柴油机控制算法的设计、分析及仿真系统中。     

某船用中速相继增压柴油机旁通控制策略优化研究

某船用中速相继增压柴油机由一台增压器工作切换至两台增压器工作后排气总管温度偏高。针对该问题对柴油机进排气旁通策略进行优化研究。首先建立该中速柴油机工作过程仿真模型并校验;然后利用仿真模型对改善排气总管温度偏高问题的控制策略进行优化设计,并对优化后的控制策略进行试验验证。结果表明:优化后的旁通控制策略能够使切换点工况的排气总管温度平均降低35℃左右,各缸排气温度略有上升,燃油消耗率基本保持不变。     

EGR率对船用柴油机中低负荷燃烧排放性能影响的仿真及试验研究

在船用高压共轨柴油机TBD234V6上进行了中低负荷工况下EGR率对柴油机燃烧排放性能影响的试验研究。应用AVL-FIRE软件建模,对柴油机缸内燃烧过程进行CFD仿真分析。仿真和试验研究结果表明:中低负荷工况下采用EGR能够有效降低NO_x的排放。EGR率较小时,对柴油机的性能影响较小;当EGR率较大时,柴油机的工作性能恶化,soot排放迅速增多。特定工况下的CFD模拟结果显示:随着EGR率的增加,燃烧过程的最高压力和最高温度降低,放热速率减小,燃烧过程变得平缓。     

排气参数对水下排气柴油机防倒灌的影响

通过数值模拟方法研究了船用柴油机排气温度与排气背压变化对水平布置排气管内气液两相逆流特性的影响。结果表明在相同排气量下,排气温度升高会使水倒流减弱,也即降低水倒灌发生风险;排气背压增大会使水倒流增强,即增大水倒灌发生风险。除排气速度外,排气的密度、黏度等物性参数也对水下排气管内发生水倒灌具有重要影响。因此在柴油机排气系统设计中,需考虑排气参数波动对防倒灌的影响;在基于Wallis数的防倒灌设计准则中,需进一步考虑排气黏性对完全携带点的影响。