混合动力专用发动机燃烧优化及其整车匹配
发布时间：2021-03-22 17:41
随着能源与环境问题日益突出,汽车行业燃油及排放法规愈加严格,发动机高效清洁燃烧技术与混合动力技术成为当前汽车行业研究及发展的重点。混合动力汽车在整车节能减排方面表现出巨大的优势,为进一步提升其整车经济性,对混合动力专用发动机进行燃烧优化,改善燃烧性能,实现其高效燃烧是一种重要手段。基于双燃料喷射的RCCI燃烧模式能够有效提高发动机热效率,同时降低污染物排放,且具有良好的燃烧相位可控性,但其大负荷工况拓展运行仍存在一定问题,而混合动力专用发动机相比于传统发动机运行工况较窄,且主要集中于高效的中高负荷区,恰好适合于RCCI燃烧模式稳定运行的负荷条件。本文针对混合动力专用发动机的特定目标工作点,对其应用RCCI燃烧模式进行燃烧优化,结合整车匹配及性能仿真,探索进一步提升整车经济性、降低原机污染物排放的潜力。本文以增程式混合动力为研究车型,对某商用货车进行了改型,根据原车整车性能设计指标对整车动力系统部件进行了参数匹配。然后针对混合动力专用发动机,采用了双工作点式恒功率型控制策略,并依据整车功率需求选取了发动机的双目标工作点,处于中高负荷的工作点A采用RCCI燃烧模式进行燃烧优化,将优化后的性...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车电气化发展趋势
瞥龃康缍?和插电式混合动力等车型并投入市常但就现阶段，纯电动汽车（BEV）存在动力电池能量密度较低、制造成本高、纯电动车续航里程焦虑、充电桩尚未大规模遍及等问题，限制了其大规模普及发展；对于燃料电池汽车（FCEV），燃料存储、运输、燃料电池制造成本等相关产业链条上的各种问题也限制其大规模普及。反观已有百年发展历史的内燃机，目前并不能完全否认并抛弃，其仍有很大发展及应用潜力。因此在动力电池未取得关键技术突破、充电基础设施未大规模普及之前，内燃机仍将作为基础动力源与电动力装置共存协同发展，如图1.2所示。由此可见为同时兼顾油耗及未来严格排放法规的混合动力汽车将是车企未来的主流选择。图1.2内燃机与电动装置协同发展目前对于混合动力汽车的研究大多集中于整车构型、动力电池、驱动电机及整车控制技术及策略等方面，内燃机作为混合动力的重要动力能量源，多是在现有发动机基础上进行动力匹配及技术的升级，少有从发动机燃烧模式角度对其进行改进及优化，通过对内燃机燃烧的基础研究以及新型高效清洁燃烧模式的开发与应用，实现混合动力发动机的高效清洁燃烧也是提升整车节能减排效果的重要措施之一。改善内燃机燃烧过程是寻求实现发动机高效清洁燃烧的重要手段。针对当前汽油机及柴油机各自存在的优劣势，近年来基于“均质压燃、低温燃烧”这一理论思想提出的各种先进燃烧模式逐渐成为内燃机行业的研究热点。相比于传统内燃机燃烧模式，这些新型燃烧模式能够在提高热效率的同时降低原机污染物的排放，因此具有广阔的应用前景。但另一方面，这些新型高效清洁燃烧模式普遍存在燃烧可控性较差、运行工况范围相对较窄等问题，只能在部分负荷
吉林大学硕士学位论文4下实现高效稳定清洁燃烧，在高转速大负荷等极限工况下对发动机边界条件的控制愈加严苛，且在瞬变工况下也难以对其进行精准控制，因此目前在实际发动机上未能得到全面应用。针对上述内燃机新型燃烧模式所存在的问题，考虑混合动力发动机运行工况区较窄且相对集中，恰好与发动机高效清洁燃烧模式下高效稳定的运行工况范围相吻合，且辅助结合混合动力的电驱动技术，应用新型高效清洁燃烧模式的发动机在变工况条件下也可以相对容易控制。图1.3为《节能与新能源汽车技术路线图》中关于节能汽车的技术路径及发展重点，其中也重点提及到混合动力发动机专用化、发动机热效率的提升及混合动力利用等关键技术路径[4]，发动机高效清洁燃烧技术与混合动力技术相结合是下一步节能汽车的重点发展方向。图1.3节能汽车技术路径及发展重点综上所述，混合动力技术及发动机高效清洁燃烧技术对整车的节能减排均起到积极促进作用，在利用混合动力技术的同时，开发及应用具有高效清洁燃烧模式的混合动力专用发动机，对进一步提升整车经济性具有重要的意义。1.2混合动力系统及其发动机技术研究发展现状目前各企业所开发出各自的混合动力系统，其核心基本都是通过发动机与驱动电机的有机结合，在先进控制技术下让双方尽量工作在高效区，从而有效提升了整车经济性。发动机作为混合动力汽车的重要能量源之一，其机械结构及零部件技术等方向的研究也会对混合动力的节能减排效果产生重要影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析新能源汽车的发展趋势[J]. 程浩. 汽车实用技术. 2019(22)
[2]汽油/柴油混合燃料对压燃式发动机预混燃烧及排放的影响[J]. 王乔,孙万臣,郭亮,程鹏,范鲁艳,李国良,孙毅,杜家坤. 汽车工程. 2018(11)
[3]马自达汽车公司新型Skyactiv-G 1.5汽油机的开发[J]. 星野司,早川元雄,村中宏彰,彭惠民. 汽车与新动力. 2018(04)
[4]不同喷油正时的柴油机PCCI燃烧过程数值模拟[J]. 梅德清,涂立志,雎志轩,姜士阳,王向丽,袁银男. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]PODE/汽油双燃料RCCI大负荷扩展的试验研究[J]. 童来会,王浒,贾国瑞,尧命发,郑尊清. 工程热物理学报. 2017(09)
[6]《汽车产业中长期发展规划》解读[J]. 商用汽车. 2017(05)
[7]“国六”排放标准[J]. 能源与环境. 2017(02)
[8]燃料馏程和燃烧相位对柴油机低温燃烧和排放的影响[J]. 冯洪庆,张为文,程刚,刘道建,安铭. 内燃机学报. 2016(03)
[9]压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料瞬变工况下燃烧及微粒排放特性分析[J]. 孙万臣,杜家坤,郭亮,肖森林,程鹏,范鲁艳. 内燃机学报. 2016(02)
[10]传统汽油机改进成混合动力Atkinson循环专用发动机的节油效果[J]. 朱国辉,夏孝朗,刘敬平,付建勤. 中南大学学报(自然科学版). 2014(04)
博士论文
[1]增程式电动汽车能量管理策略优化及增程器控制系统研究[D]. 席利贺.北京交通大学 2018
[2]增程式电动汽车的能量管理策略研究[D]. 刘耕辰.上海交通大学 2017
[3]基于燃料特性与燃烧边界条件协同控制的高效清洁燃烧技术研究[D]. 杜家坤.吉林大学 2016
[4]燃料特性和燃烧模式对柴油机低温燃烧影响的研究[D]. 杨彬彬.天津大学 2014
[5]汽油/柴油双燃料高预混合低温燃烧技术应用基础研究[D]. 马帅营.天津大学 2013
硕士论文
[1]超级电容商用车混合动力驱动系统参数匹配与控制[D]. 田涌君.吉林大学 2019
[2]基于粒子群优化算法的增程式电动客车驱动控制策略研究[D]. 赵鑫.吉林大学 2019
[3]增程式电动汽车控制策略的仿真研究[D]. 沈海.合肥工业大学 2017
[4]汽油/柴油混合燃料对压燃式发动机燃烧及排放特性的影响[D]. 张波.吉林大学 2016
[5]增程式电动客车发动机性能优化及其与整车匹配[D]. 欧阳紫洲.清华大学 2016
[6]增程式电动客车动力系统参数匹配及驱动控制策略研究[D]. 王宾宾.吉林大学 2015
[7]汽油/柴油双喷射RCCI发动机燃烧系统优化及试验研究[D]. 包祖峰.华中科技大学 2015
[8]混合动力汽车专用发动机高效区的研究[D]. 王静源.吉林大学 2012
[9]超低排放双阶段燃烧可行性研究[D]. 李庆华.吉林大学 2011
[10]基于优化动力技术的增程式混合动力汽油机HCCI燃烧研究[D]. 缪金荣.上海交通大学 2011
本文编号：3094206
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
汽车电气化发展趋势
瞥龃康缍?和插电式混合动力等车型并投入市常但就现阶段，纯电动汽车（BEV）存在动力电池能量密度较低、制造成本高、纯电动车续航里程焦虑、充电桩尚未大规模遍及等问题，限制了其大规模普及发展；对于燃料电池汽车（FCEV），燃料存储、运输、燃料电池制造成本等相关产业链条上的各种问题也限制其大规模普及。反观已有百年发展历史的内燃机，目前并不能完全否认并抛弃，其仍有很大发展及应用潜力。因此在动力电池未取得关键技术突破、充电基础设施未大规模普及之前，内燃机仍将作为基础动力源与电动力装置共存协同发展，如图1.2所示。由此可见为同时兼顾油耗及未来严格排放法规的混合动力汽车将是车企未来的主流选择。图1.2内燃机与电动装置协同发展目前对于混合动力汽车的研究大多集中于整车构型、动力电池、驱动电机及整车控制技术及策略等方面，内燃机作为混合动力的重要动力能量源，多是在现有发动机基础上进行动力匹配及技术的升级，少有从发动机燃烧模式角度对其进行改进及优化，通过对内燃机燃烧的基础研究以及新型高效清洁燃烧模式的开发与应用，实现混合动力发动机的高效清洁燃烧也是提升整车节能减排效果的重要措施之一。改善内燃机燃烧过程是寻求实现发动机高效清洁燃烧的重要手段。针对当前汽油机及柴油机各自存在的优劣势，近年来基于“均质压燃、低温燃烧”这一理论思想提出的各种先进燃烧模式逐渐成为内燃机行业的研究热点。相比于传统内燃机燃烧模式，这些新型燃烧模式能够在提高热效率的同时降低原机污染物的排放，因此具有广阔的应用前景。但另一方面，这些新型高效清洁燃烧模式普遍存在燃烧可控性较差、运行工况范围相对较窄等问题，只能在部分负荷
吉林大学硕士学位论文4下实现高效稳定清洁燃烧，在高转速大负荷等极限工况下对发动机边界条件的控制愈加严苛，且在瞬变工况下也难以对其进行精准控制，因此目前在实际发动机上未能得到全面应用。针对上述内燃机新型燃烧模式所存在的问题，考虑混合动力发动机运行工况区较窄且相对集中，恰好与发动机高效清洁燃烧模式下高效稳定的运行工况范围相吻合，且辅助结合混合动力的电驱动技术，应用新型高效清洁燃烧模式的发动机在变工况条件下也可以相对容易控制。图1.3为《节能与新能源汽车技术路线图》中关于节能汽车的技术路径及发展重点，其中也重点提及到混合动力发动机专用化、发动机热效率的提升及混合动力利用等关键技术路径[4]，发动机高效清洁燃烧技术与混合动力技术相结合是下一步节能汽车的重点发展方向。图1.3节能汽车技术路径及发展重点综上所述，混合动力技术及发动机高效清洁燃烧技术对整车的节能减排均起到积极促进作用，在利用混合动力技术的同时，开发及应用具有高效清洁燃烧模式的混合动力专用发动机，对进一步提升整车经济性具有重要的意义。1.2混合动力系统及其发动机技术研究发展现状目前各企业所开发出各自的混合动力系统，其核心基本都是通过发动机与驱动电机的有机结合，在先进控制技术下让双方尽量工作在高效区，从而有效提升了整车经济性。发动机作为混合动力汽车的重要能量源之一，其机械结构及零部件技术等方向的研究也会对混合动力的节能减排效果产生重要影响。
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析新能源汽车的发展趋势[J]. 程浩. 汽车实用技术. 2019(22)
[2]汽油/柴油混合燃料对压燃式发动机预混燃烧及排放的影响[J]. 王乔,孙万臣,郭亮,程鹏,范鲁艳,李国良,孙毅,杜家坤. 汽车工程. 2018(11)
[3]马自达汽车公司新型Skyactiv-G 1.5汽油机的开发[J]. 星野司,早川元雄,村中宏彰,彭惠民. 汽车与新动力. 2018(04)
[4]不同喷油正时的柴油机PCCI燃烧过程数值模拟[J]. 梅德清,涂立志,雎志轩,姜士阳,王向丽,袁银男. 江苏大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]PODE/汽油双燃料RCCI大负荷扩展的试验研究[J]. 童来会,王浒,贾国瑞,尧命发,郑尊清. 工程热物理学报. 2017(09)
[6]《汽车产业中长期发展规划》解读[J]. 商用汽车. 2017(05)
[7]“国六”排放标准[J]. 能源与环境. 2017(02)
[8]燃料馏程和燃烧相位对柴油机低温燃烧和排放的影响[J]. 冯洪庆,张为文,程刚,刘道建,安铭. 内燃机学报. 2016(03)
[9]压燃式发动机燃用汽油/柴油混合燃料瞬变工况下燃烧及微粒排放特性分析[J]. 孙万臣,杜家坤,郭亮,肖森林,程鹏,范鲁艳. 内燃机学报. 2016(02)
[10]传统汽油机改进成混合动力Atkinson循环专用发动机的节油效果[J]. 朱国辉,夏孝朗,刘敬平,付建勤. 中南大学学报(自然科学版). 2014(04)
博士论文
[1]增程式电动汽车能量管理策略优化及增程器控制系统研究[D]. 席利贺.北京交通大学 2018
[2]增程式电动汽车的能量管理策略研究[D]. 刘耕辰.上海交通大学 2017
[3]基于燃料特性与燃烧边界条件协同控制的高效清洁燃烧技术研究[D]. 杜家坤.吉林大学 2016
[4]燃料特性和燃烧模式对柴油机低温燃烧影响的研究[D]. 杨彬彬.天津大学 2014
[5]汽油/柴油双燃料高预混合低温燃烧技术应用基础研究[D]. 马帅营.天津大学 2013
硕士论文
[1]超级电容商用车混合动力驱动系统参数匹配与控制[D]. 田涌君.吉林大学 2019
[2]基于粒子群优化算法的增程式电动客车驱动控制策略研究[D]. 赵鑫.吉林大学 2019
[3]增程式电动汽车控制策略的仿真研究[D]. 沈海.合肥工业大学 2017
[4]汽油/柴油混合燃料对压燃式发动机燃烧及排放特性的影响[D]. 张波.吉林大学 2016
[5]增程式电动客车发动机性能优化及其与整车匹配[D]. 欧阳紫洲.清华大学 2016
[6]增程式电动客车动力系统参数匹配及驱动控制策略研究[D]. 王宾宾.吉林大学 2015
[7]汽油/柴油双喷射RCCI发动机燃烧系统优化及试验研究[D]. 包祖峰.华中科技大学 2015
[8]混合动力汽车专用发动机高效区的研究[D]. 王静源.吉林大学 2012
[9]超低排放双阶段燃烧可行性研究[D]. 李庆华.吉林大学 2011
[10]基于优化动力技术的增程式混合动力汽油机HCCI燃烧研究[D]. 缪金荣.上海交通大学 2011
本文编号：3094206
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/boshibiyelunwen/3094206.html
