电控喷油器仿真模型标定方法研究

针对电控喷油器仿真模型标定过程中,调节变量对不同工况循环喷油量的影响程度不尽相同,使得标定方案不易确定的问题,采用试验设计与分析的方法(DOE),以3个典型工况下的循环喷油量为控制目标,以6个不易测量的流量系数、摩擦因子等为控制因子,分析了控制目标量相对控制因子变动的敏感程度并排出主次关系,从而指导并完成了仿真计算模型的标定。标定结果显示:标定后的模型在各工况下的循环喷油量都达到了比较理想的精度。     

小缸径低速柴油机电控高压共轨系统循环喷油量影响因素研究

循环喷油量是柴油机的一项重要喷射性能,也是柴油机能够维持正常运转的基础。利用AMESim仿真平台建立了小缸径低速柴油机高压共轨系统的数值仿真模型,采用间接标定法对模型进行了验证。利用所建模型,在全工况平面内研究了控制活塞直径、控制腔进油孔直径、出油孔直径、针阀最大升程和喷孔直径等参数对循环喷油量的影响,并给出了各参数影响因子的量化指标以及所占百分比随曲轴转速和喷油脉宽的变化趋势。     

基于MC和RSM的共轨喷油器一致性的参敏分析

采用一维数值计算结合试验设计、Monte Carlo、响应面模型等方法,分析了影响电控高压共轨喷油器的喷油一致性参数的敏感性。针对某型试验喷油器,根据多参数抽样计算,得到怠速工况的循环喷油量方差为5.11mm3,标定工况的为3.45mm3,即由理论计算剖析了前者的一致性劣于后者的试验现象。且由分析可知电磁阀衔铁最大升程、进油节流孔直径等参数对循环喷油量以及喷油启、闭延迟等性能指标的影响,其中电磁阀衔铁最大升程对标定和怠速工况的循环喷油量一致性的影响权重分别为33.7%和52.5%。     

高海拔可调两级增压柴油机油气协同控制研究

以某Ⅴ型6缸柴油机为研究对象,采用GT-Power软件开展高海拔可调两级涡轮增压柴油机油气协同控制研究。仿真模型的进气模块选用可调两级涡轮增压系统,燃烧模块的标定采用柴油机在低过量空气系数下的试验数据进行。采用该标定后的仿真模型开展了不同过量空气系数和喷油量工况下柴油机高原性能仿真计算。结果表明:在海拔4 500 m,且满足最高燃烧压力和排温限制的条件下,采用可调两级增压并结合油气协同控制,柴油机扭矩和功率可达到100%恢复;研究同时获得了最大扭矩和最大功率恢复的油气协同控制方法。     

低速机燃油系统循环喷油量的非线性特性分析

针对柴油机燃油系统循环喷油量在部分脉宽下的非线性问题,以低速机双阀电控燃油系统为研究对象,建立了其AMESim仿真模型,并验证了模型的准确性.提出了循环喷油量非线性度的概念,探究了结构参数对循环喷油量非线性度的影响,并对结构参数开展了相关性分析.结果表明:中、小脉宽下循环喷油量非线性度受结构参数变化影响较大.一次因子中,增压活塞大头直径、增压活塞小头直径以及高压油管直径对循环喷油量非线性度影响显著,其相关系数绝对值变化范围分别为0.13～0.46、0.06～0.54和0.32～0.53;二次因子中,增压活塞大头直径与增压活塞小头直径、增压活塞大头直径与高压油管直径以及增压活塞小头直径与高压油管直径的交互作用为关键的二次因子,其相关系数绝对值变化范围分别为0.21～0.62、0.26～0.55和0.29～0.57.     

预喷射对船用低速柴油机性能影响的仿真研究

为了探究预喷射对船用低速柴油机性能的影响规律,利用AVL BOOST软件建立了某船用低速柴油机的仿真模型,依据其推进特性试验数据验证了模型的准确性。基于仿真模型,研究了标定工况下预喷射对柴油机有效功率、有效油耗率、最大压力增长率和NOx排放的影响。仿真结果表明:在标定工况下,预喷油量占循环供油量比例为3%与主-预喷间隔角为10℃A时,最大压力增长率和NOx排放均达到最低值,而动力性和经济性稍有下降,实现了动力性、经济性、燃烧噪声和NOx排放的折中优化。该仿真研究对进一步优化预喷方案具有一定的参考价值。     

基于蒙特卡洛方法的喷油器合格率计算分析

在一定工况下,共轨喷油器喷油量须在规定的范围内能够满足发动机的设计要求。这主要与喷油器各参数的设计公差和零部件制造及装配工艺的一致性等有关。利用AMESim软件搭建共轨喷油器的计算模型,选择500个样本,应用蒙特卡洛方法对多因素在其设计公差范围内对喷油量的影响,分别采用均匀分布和高斯分布2种分布方法,分析标定特定工况下喷油量的最大、最小偏差是否满足喷油器设计要求,并计算2种分布方式下喷油器的合格率,以对喷油器优化设计及加工制造进行指导。     

电控组合泵循环喷油量波动的量化分析

利用AMESim软件建立仿真模型,通过与试验数据对比,验证了仿真模型能够准确预测系统各工况的喷射特性参数.通过仿真模型对低压供油压力、凸轮型线速度、柱塞配合间隙、峰值控制电流、衔铁残余气隙、阀芯配合间隙、阀芯升程、喷油器开启压力、流量系数和针阀升程等参数的波动对循环喷油量波动的影响进行了详细的分析,得出各种参数对循环喷油量波动影响的百分比量化指标:随着凸轮转速从500 r/min增加到1 300 r/min,喷油器特性参数影响从44%减小到34%,阀芯特性参数影响从20%增大到35%,柱塞特性参数影响从32%减小到19%,低压供油特性参数影响从4%增大到12%.并且根据试验设计的方法,考虑交互作用,进行了各种因数与循环喷油量之间的相关性分析,得出了各种因数和循环喷油量之间的相关系数,表明不但参数的单因数和循环喷油量有相关性,参数交互作用因数和循环喷油量也有相关性.     

柴油机电控双阀燃油喷射系统喷油量影响因素研究

在AMESim环境下建立了双阀系统的仿真模型,与试验数据对比证明仿真模型能够准确预测双阀系统的喷油特性。利用仿真模型分析了全工况平面内不同控制模式下柱塞直径、凸轮型线速率、柱塞配合间隙、溢流阀(spill valve.SV)升程、针阀控制阀(needle controlvalve,NCV)升程、针阀升程、喷孔直径和预主喷间隔变化对主喷油量的影响,揭示各特性参数变化所引起的主喷油量波动随转速及主喷脉宽的变化规律。并通过量化分析得到影响主喷油量波动的4个关键特性参数及其对主喷油量波动影响的百分比量化指标。在全工况平面内,SV控制模式下柱塞直径影响所占百分比为25.83%～43.32%,凸轮型线速率为7.21%～21.66%,喷孔直径为15.08%～28.68%,预主喷间隔为8.71%～42.28%;NCV控制模式下柱塞直径影响所占百分比为22.03%～32.11%,凸轮型线速率为6.99%～13.55%,喷孔直径27.55%～37.30%,预主喷间隔为18.60%～28.34%。并且2种控制模式下影响主喷油量波动的各特性参数所占百分比随着转速及脉宽变化表现出复杂的变化规律。     

基于目标起动转速变化规律的起动过程瞬态喷油量控制策略研究

提出了一种基于目标起动转速变化规律的起动过程瞬态喷油量的控制策略以改善柴油机起动性能,详细介绍了这种控制策略的起动过程瞬态喷油量的确定方法,并在2.8T型4缸直喷高压共轨柴油机上与恒定油量控制方法和标定转矩MAP控制方法进行了台架对比试验。结果表明:标定转矩MAP控制方式虽然NO_x排放量最低,但燃烧效率普遍较低,HC与CO排放水平较高;而基于目标转速变化规律的控制策略可根据起动过程中目标转速的变化所对应的需求转矩精确地控制起动过程各循环的瞬态喷油量,实现对起动过程喷油量的循环控制,使各循环燃烧效率均保持在高水平,有效地降低了CO_2排放,且在保持HC和CO排放水平较低的前提下明显降低了NO_x排放量,同时很好地改善了起动到怠速的过渡过程转速的波动现象。     

联合Boost和Matlab基于模型的仿真和标定方法研究

联合AVL的循环模拟软件Boost和Matlab软件中的MBC(model-based calibration)工具箱对4缸四冲程汽油机进行了动力性和经济性多目标优化的基于模型的预标定.详细阐述了预标定优化的流程,包括发动机物理模型的建立、试验工况点的设计、统计数学模型的建立和标定优化,得到了发动机点火提前角与循环喷油量的MAP图.研究结果表明:优化后的发动机转矩最大值为130N·m,燃油消耗率在250～390g/(kW·h)之间.     

增压柴油机零维预测燃烧模型建模方法

基于三韦伯方程建立了增压柴油机燃烧模型,并分别在两个不同尺寸的增压器下负荷特性共142个试验工况点对其校准,得出142个样本模型和各工况点下燃烧模型中的9个燃烧参数.考虑了柴油机转速、循环喷油量、喷油始点、进气压力和进气温度5个运行参数对9个燃烧参数的影响,用同样的数据建立了9个燃烧参数MAP图和神经网络辨识器(NNI),分别建立了基于NNI和MAP的零维预测燃烧模型(NNI-model和MAP-model),进行了校准工况点仿真计算,结果表明:NNI-model和MAP-model均与样本模型具有较高的一致性,NNI-model仿真精度稍差于MAP-model.将NNI-model和MAP-model分别进行了非校准工况仿真计算,结果表明:NNI-model和MAPmodel均与试验结果基本吻合,NNI-model仿真精度仍较高,而MAP-model仿真精度明显变差,与MAP-model相比NNI-model避免了多次线性插值累积误差,在偏离校准工况点时仍保持较高精度,泛化性更好,更适用于增压柴油机零维预测燃烧模型仿真研究.     

发动机喷油脉宽的多输入神经网络控制方法研究

喷油量控制是发动机控制的核心内容,为整合简化不同工况下的喷油量控制,本文提出基于多参数输入神经网络的喷油脉宽控制方法。首先通过试验确定喷油脉宽不同工况下的影响因素及其修正关系,由于脉宽受各种复杂非线性关系的影响,利用BP神经网络控制方法进行求解,通过试验对比证明,基于多输入神经网络模型能较准确地计算出多种工况下的喷油脉宽,此方法对发动机喷油量控制方法研究有一定参考价值。     

电磁式高压共轨系统多次喷射油量特征试验研究

介绍了多次喷射对发动机性能的影响和压力波动对多次喷射油量的影响。以某型发动机用高压共轨燃油喷射系统为对象,在六个典型工况下研究了预喷＋主喷和主喷＋后喷两种喷射模式下主喷油量和后喷油量随两次喷射液力间隔的变化规律,分析了油量随两次喷射液力间隔变化的原因,得到的研究结果有助于发动机多次喷射策略的标定。     

柴油机喷油器各孔喷油规律循环波动测量分析

基于喷油器各孔喷雾动量测试得到的各孔喷油规律,研究了各孔最大喷油率、各孔循环喷油量、喷油器总的循环喷油量及其循环波动随着喷油泵转速和循环油量的变化。研究结果表明:随着喷油泵转速的升高,以单位凸轮转角计各孔最大喷油率逐渐降低,各孔循环喷油量及喷油器总的循环喷油量逐渐增加,三者循环波动率均逐渐变小;随着喷油泵循环油量的增加,各孔最大喷油率逐渐变大,循环波动率逐渐减小。同一工况下喷油器总的循环喷油量波动幅度并不等于各孔循环喷油量波动幅度之和,且总的循环喷油量的波动率均小于各孔循环喷油量的波动率。     

基于模型汽油发动机的空燃比控制器仿真研究

针对四缸四冲程汽油发动机,建立了合理的发动机数学模型,并对模型发动机进行仿真标定实验,获得喷油MAP图。根据发动机运行特点及控制要求,在均值模型的基础上,建立了稳态部分负荷、瞬态、怠速三种主要运行工况下的控制器模型。并给出了以上模型在Mat-lab/Simulink环境下的结构框图和综合仿真过程。仿真结果表明:控制器能够判断不同工况,并自动切换到相应的控制模块,使空燃比达到预期要求,具有良好的控制性能,控制策略与控制算法可行,为电控系统的进一步研究奠定基础。     

电控单体泵燃油系统低速供油特性试验研究

在电控单体泵试验台上进行了低速供油特性试验研究,分析了不同喷油持续期、凸轮轴转速条件下的喷油压力和针阀升程变化情况,并研究了低速时电控单体泵的喷油量循环变化规律。试验结果表明:电控单体泵低速工况时,电控单体泵喷油压力与针阀升程曲线存在明显波动,并随凸轮转速增加,波动变化减弱;在不同喷油持续期内,大持续期喷油压力与针阀升程曲线波动规律与小喷油持续期一致;低转速下小喷油持续期喷油量循环波动小于大持续期工况,且随凸轮转速增加,喷油量循环波动降低。     

LNG船舶推进系统动态性能分析研究

以某LNG动力工程船舶为研究对象,采用AMESim仿真软件对船舶推进系统进行建模仿真。为保证模型的精确性,采用试验数据进行标定,标定结果表明:各重要参数误差均在允许范围内。采用该仿真模型分别对分级加减速工况和负荷突变工况下推进系统各主要参数随时间的变化规律进行分析。结果表明:在上述动态过程中该气体机运行稳定。     

高压缩比米勒循环汽油机气门策略优化

在一台几何压缩比为13.4的增压直喷汽油机上,通过实验探索了米勒循环在中小负荷对高压缩比汽油机热效率提升规律以及实际应用效果,结合仿真揭示了米勒循环对进气道废气重吸的影响.研究表明:由于废气重吸现象的存在,米勒循环在小负荷工况能促进SI-HCCI混合燃烧,固定循环喷油量下的小负荷工况通过气门相位优化,热效率提升幅度可达12%,在中等负荷工况指示热效率可进一步提升至40%.由于不同工况进气道废气重吸程度的不同,通过米勒循环降低发动机有效压缩比在中小负荷并不一定能导致缸内温度降低.     

基于模型汽油发动机的空燃比控制器仿真研究

针对四缸四冲程汽油发动机，建立了合理的发动机数学模型，并对模型发动机进行仿真标定实验，获得喷油MAP图。根据发动机运行特点及控制要求，在均值模型的基础上，建立了稳态部分负荷、瞬态、怠速三种主要运行工况下的控制器模型。并给出了以上模型在Matlab／Simulink环境下的结构框图和综合仿真过程。仿真结果表明：控制器能够判断不同工况，并自动切换到相应的控制模块，使空燃比达到预期要求，具有良好的控制性能，控制策略与控制算法可行，为电控系统的进一步研究奠定基础。