增压直喷汽油机气系统特性和控制策略研究

发布时间：2017-07-19 11:11

  本文关键词：增压直喷汽油机气系统特性和控制策略研究

  更多相关文章： 涡轮增压 直喷汽油机 放热规律 扫气 废气旁通阀

【摘要】：随着国际排放法规的日益严格和驾车者对于动力性能的需求,小排量高动力性能发动机成为了国内外研究的重点。增压直喷汽油机在提高升功率、降低油耗和排放方面具有明显的优势和巨大的开发潜力,但它仍存在低速进气不足和瞬态响应滞后的问题。本文以2.0L增压直喷汽油机为研究对象,开展燃烧放热规律分析,并针对稳态全负荷工况低速扫气特性和瞬态工况废气旁通阀控制策略进行研究,以提高其稳态的进气量和瞬态响应性能,具有十分重要的理论和实际意义。首先建立了增压直喷汽油机的稳态仿真模型,研究了匹配不同增压器对发动机性能的影响,确定了采用GT20 C201A增压器的匹配方案。并基于爆震模型,研究了中冷后温度对缸内爆震情况的影响。基于试验气缸压力数据,分析了发动机的燃烧放热规律,并针对不同工况的燃烧信息,拟合得到了燃烧模型的修正公式,可用于发动机无试验数据工况的燃烧模型修正。针对稳态全负荷工况的进排气压力波动进行了分析,对比了进排气压差和扫气参数的变化,确定了全负荷工况可用扫气转速区域为1000~2700r/min。此时,扫气系数大于1.02,单缸扫气量大于20mg,扫气效果较为明显。并以进气量为优化目标,完成了全负荷工况气门正时策略的优化研究,显著改善了发动机低速进气不足问题。通过研究废气旁通阀关闭持续期的影响和PD控制效果,确定了瞬态工况废气旁通阀优化控制策略,即在瞬态变化开始时关闭废气旁通阀,当涡轮增压器转速达165000r/min时通过PD控制旁通阀开度,其中,P参数为-0.03,D参数为-0.005。此时,不仅能显著提高发动机和涡轮增压器的瞬态响应性能,且能有效避免涡轮增压器转速发生超调现象。
【关键词】：涡轮增压 直喷汽油机 放热规律 扫气 废气旁通阀
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK413
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 增压GDI发动机的发展现状10-20
• 1.1.1 增压GDI发动机的特点10-14
• 1.1.2 增压GDI发动机气系统研究成果14-20
• 1.2 增压GDI发动机气系统稳态进气特性研究20-22
• 1.2.1 增压GDI发动机低速进气不足问题20
• 1.2.2 改善低速进气不足的手段研究20-22
• 1.3 增压GDI发动机气系统瞬态响应性能研究22-24
• 1.3.1 增压GDI发动机瞬态响应滞后问题22
• 1.3.2 改善瞬态响应性能的手段研究22-24
• 1.4 主要研究内容24-26
• 第二章 增压直喷汽油机仿真模型的建立及增压系统匹配计算研究26-38
• 2.1 增压直喷汽油机仿真模型的建立26-27
• 2.1.1 增压直喷汽油机系统的组成26-27
• 2.1.2 增压直喷汽油机仿真模型的建立27
• 2.2 增压直喷汽油机的增压器匹配方案确定27-36
• 2.2.1 增压系统匹配要求27-29
• 2.2.2 增压器匹配方案29-34
• 2.2.3 中冷器性能对爆震的影响34-36
• 2.3 仿真模型的校核36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 增压直喷汽油机燃烧放热规律分析与燃烧模型的修正研究38-60
• 3.1 增压直喷汽油机试验台架38-41
• 3.2 增压直喷汽油机燃烧放热规律研究41-52
• 3.2.1 转速、负荷对增压直喷汽油机气缸压力的影响分析42-47
• 3.2.2 转速、负荷对增压直喷汽油机摩擦损失的影响分析47-48
• 3.2.3 转速、负荷对增压直喷汽油机燃烧特征参数的影响分析48-52
• 3.3 增压直喷汽油机燃烧模型的修正方法研究52-58
• 3.3.1 燃烧特定点qCA50的修正52-54
• 3.3.2 燃烧持续期jCA1090的修正54-56
• 3.3.3 形状因子m的修正56-58
• 3.3.4 燃烧模型修正公式的验证58
• 3.4 本章小结58-60
• 第四章 增压直喷汽油机稳态扫气特性及气门正时优化策略研究60-72
• 4.1 增压直喷汽油机稳态扫气特性研究60-64
• 4.1.1 进排气道压力波动分析60-61
• 4.1.2 全负荷工况可用扫气转速区域的确定61-64
• 4.2 气门正时对发动机性能的影响研究64-68
• 4.2.1 最大转矩工况点64-66
• 4.2.2 额定功率工况点66-68
• 4.3 增压直喷汽油机气门正时优化策略研究68-71
• 4.3.1 气门正时策略优化方法68
• 4.3.2 气门正时策略优化结果分析68-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第五章 增压直喷汽油机瞬态废气旁通阀控制策略及响应性能优化研究72-90
• 5.1 增压直喷汽油机瞬态特性研究72-77
• 5.1.1 瞬态仿真模型的建立72-73
• 5.1.2 发动机瞬态性能计算分析73-77
• 5.2 废气旁通阀关闭持续期对瞬态响应性能的影响研究77-82
• 5.2.1 废气旁通阀关闭持续期的影响研究方案77-78
• 5.2.2 不同废气旁通阀关闭持续期的计算结果分析78-82
• 5.3 瞬态工况废气旁通阀PID控制策略研究82-87
• 5.3.1 废气旁通阀PID控制模型建立及方案确定82-85
• 5.3.2 P参数的影响分析及整定研究85-86
• 5.3.3 D参数的影响分析及整定研究86-87
• 5.3.4 废气旁通阀PD控制策略优选结果87
• 5.4 本章小结87-90
• 第六章 全文总结与展望90-92
• 6.1 全文总结90-91
• 6.2 展望91-92
• 参考文献92-96
• 致谢96-98
• 攻读学位期间发表的学术论文98-100

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘亮洪;发动机涡轮增压器过热的原因[J];工程机械与维修;2000年08期

2 何太平;车用增压柴油机涡轮增压器使用、保养及维修问答(一)[J];内燃机;2000年03期

3 何太平;车用增压柴油机涡轮增压器使用、保养及维修问答(二)[J];内燃机;2000年04期

4 张德全;延长涡轮增压器使用寿命的方法[J];工程机械与维修;2001年10期

5 陈智伟;涡轮增压器漏油故障的排除[J];工程机械与维修;2001年12期

6 万景瑞,李旭;涡轮增压器的保养与维护[J];农机使用与维修;2001年05期

7 王梁,马洪儒;涡轮增压器的使用与维修[J];现代化农业;2001年05期

8 ;如何延长柴油机涡轮增压器的寿命[J];城市公共交通;2002年05期

9 Р.С.Дейч,王丽;现代涡轮增压器的结构特点[J];国外内燃机车;2002年02期

10 Peter Mullins ,苏明;涡轮增压器供应商满足柴油机的要求[J];国外内燃机车;2002年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵艳婷;殷勇;;柴油机涡轮增压器模型的建立及应用[A];2007年APC联合学术年会论文集[C];2007年

2 王文保;;谈谈涡轮增压器的正确使用与维护[A];走中国特色农业机械化道路——中国农业机械学会2008年学术年会论文集（上册）[C];2008年

3 闫武军;;浅谈柴油机涡轮增压器的使用维护[A];机械疏浚专业委员会第十九次疏浚与吹填技术经验交流会论文与技术经验总结文集[C];2006年

4 齐国立;;柴油机涡轮增压器的使用与维护[A];设备管理与维修实践和探索论文集[C];2005年

5 徐立汉;;涡轮增压器的常见故障与排除方法[A];全面建设小康社会：中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集（上）[C];2003年

6 杨帆;徐锦锋;朱爱军;高军;;涡轮增压器壳体用铸造合金及生产工艺现状[A];2011重庆市铸造年会论文集[C];2011年

7 曹金宏;肖武;罗刚;;因涡轮增压器失效导致发动机起火燃烧的质量鉴定分析[A];湖北省内燃机学会2009年学术年会论文集[C];2009年

8 牟文凯;徐小力;吴国新;;机车涡轮增压器状态监测和故障诊断方法研究[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

9 冯凯;谢永强;郭志阳;;空气润滑无油涡轮增压器轴系设计及性能预测[A];第十一届全国摩擦学大会论文集[C];2013年

10 郭龙立;;7-46涡轮增压器维护与故障排除[A];合作 发展 创新——2008(太原)首届中西部十二省市自治区有色金属工业发展论坛论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 裘浙锋;“露笑”打破船用涡轮增压器国际垄断[N];中国水运报;2007年

2 本报记者 王婷如;国内企业突围加速开发自主涡轮增压器[N];中国工业报;2008年

3 刘东阳邋邓文 本报记者 李凤发;天雁公司：技改增强企业发展后劲[N];经理日报;2008年

4 记者 岳琳;北京元业隆成功开发电控涡轮增压器[N];中国汽车报;2000年

5 洪金;ABB瞄准中国创建节约型社会商机[N];中国企业报;2005年

6 赵三明;霍尼韦尔盖瑞特涡轮增压器亮相内燃机展[N];中国工业报;2006年

7 河北省农机修造服务总站 童红欣;如何安装涡轮增压器[N];河北科技报;2009年

8 王磊;日本开发出涡轮增压器发电系统[N];中国船舶报;2009年

9 记者 唐海强;天雁公司 主打“低碳”牌[N];衡阳日报;2010年

10 记者 刘颖;曼世界级制造中心落户常州[N];中国船舶报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 应广驰;涡轮增压器的基础激励辨识和转子动力[D];上海交通大学;2008年

2 应广驰;涡轮增压器的基础激励辨识和转子动力学研究[D];上海交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陈文;车用涡轮增压器转子动力学特性与不平衡响应实验研究[D];湖南科技大学;2015年

2 金波;涡轮增压器密封性研究[D];北京理工大学;2015年

3 张晶;发动机与涡轮增压匹配控制软件的设计与开发[D];电子科技大学;2014年

4 段远文;湖南天雁公司涡轮增压器产品发展战略研究[D];南华大学;2015年

5 成波;汽车发动机涡轮增压器塑料进气管成型工艺的研究与分析[D];扬州大学;2015年

6 胡玮;增压直喷汽油机气系统特性和控制策略研究[D];上海交通大学;2015年

7 朱逸飞;汽油机涡轮增压器逆向设计研究[D];南京航空航天大学;2008年

8 罗君杰;基于实验模态分析的涡轮增压器振动研究[D];上海交通大学;2010年

9 周长涛;涡轮增压器故障仿真与基于模式识别的嵌入式诊断系统的研究[D];北京交通大学;2008年

10 李旺;涡轮增压器动态特性研究和结构优化[D];上海交通大学;2011年

，

本文编号：562566