本文關鍵詞：增壓直噴汽油機氣系統(tǒng)特性和控制策略研究

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【摘要】：隨著國際排放法規(guī)的日益嚴格和駕車者對于動力性能的需求,小排量高動力性能發(fā)動機成為了國內外研究的重點。增壓直噴汽油機在提高升功率、降低油耗和排放方面具有明顯的優(yōu)勢和巨大的開發(fā)潛力,但它仍存在低速進氣不足和瞬態(tài)響應滯后的問題。本文以2.0L增壓直噴汽油機為研究對象,開展燃燒放熱規(guī)律分析,并針對穩(wěn)態(tài)全負荷工況低速掃氣特性和瞬態(tài)工況廢氣旁通閥控制策略進行研究,以提高其穩(wěn)態(tài)的進氣量和瞬態(tài)響應性能,具有十分重要的理論和實際意義。首先建立了增壓直噴汽油機的穩(wěn)態(tài)仿真模型,研究了匹配不同增壓器對發(fā)動機性能的影響,確定了采用GT20 C201A增壓器的匹配方案。并基于爆震模型,研究了中冷后溫度對缸內爆震情況的影響。基于試驗氣缸壓力數(shù)據(jù),分析了發(fā)動機的燃燒放熱規(guī)律,并針對不同工況的燃燒信息,擬合得到了燃燒模型的修正公式,可用于發(fā)動機無試驗數(shù)據(jù)工況的燃燒模型修正。針對穩(wěn)態(tài)全負荷工況的進排氣壓力波動進行了分析,對比了進排氣壓差和掃氣參數(shù)的變化,確定了全負荷工況可用掃氣轉速區(qū)域為1000~2700r/min。此時,掃氣系數(shù)大于1.02,單缸掃氣量大于20mg,掃氣效果較為明顯。并以進氣量為優(yōu)化目標,完成了全負荷工況氣門正時策略的優(yōu)化研究,顯著改善了發(fā)動機低速進氣不足問題。通過研究廢氣旁通閥關閉持續(xù)期的影響和PD控制效果,確定了瞬態(tài)工況廢氣旁通閥優(yōu)化控制策略,即在瞬態(tài)變化開始時關閉廢氣旁通閥,當渦輪增壓器轉速達165000r/min時通過PD控制旁通閥開度,其中,P參數(shù)為-0.03,D參數(shù)為-0.005。此時,不僅能顯著提高發(fā)動機和渦輪增壓器的瞬態(tài)響應性能,且能有效避免渦輪增壓器轉速發(fā)生超調現(xiàn)象。
【關鍵詞】：渦輪增壓 直噴汽油機 放熱規(guī)律 掃氣 廢氣旁通閥
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK413
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 增壓GDI發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀10-20
• 1.1.1 增壓GDI發(fā)動機的特點10-14
• 1.1.2 增壓GDI發(fā)動機氣系統(tǒng)研究成果14-20
• 1.2 增壓GDI發(fā)動機氣系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)進氣特性研究20-22
• 1.2.1 增壓GDI發(fā)動機低速進氣不足問題20
• 1.2.2 改善低速進氣不足的手段研究20-22
• 1.3 增壓GDI發(fā)動機氣系統(tǒng)瞬態(tài)響應性能研究22-24
• 1.3.1 增壓GDI發(fā)動機瞬態(tài)響應滯后問題22
• 1.3.2 改善瞬態(tài)響應性能的手段研究22-24
• 1.4 主要研究內容24-26
• 第二章 增壓直噴汽油機仿真模型的建立及增壓系統(tǒng)匹配計算研究26-38
• 2.1 增壓直噴汽油機仿真模型的建立26-27
• 2.1.1 增壓直噴汽油機系統(tǒng)的組成26-27
• 2.1.2 增壓直噴汽油機仿真模型的建立27
• 2.2 增壓直噴汽油機的增壓器匹配方案確定27-36
• 2.2.1 增壓系統(tǒng)匹配要求27-29
• 2.2.2 增壓器匹配方案29-34
• 2.2.3 中冷器性能對爆震的影響34-36
• 2.3 仿真模型的校核36
• 2.4 本章小結36-38
• 第三章 增壓直噴汽油機燃燒放熱規(guī)律分析與燃燒模型的修正研究38-60
• 3.1 增壓直噴汽油機試驗臺架38-41
• 3.2 增壓直噴汽油機燃燒放熱規(guī)律研究41-52
• 3.2.1 轉速、負荷對增壓直噴汽油機氣缸壓力的影響分析42-47
• 3.2.2 轉速、負荷對增壓直噴汽油機摩擦損失的影響分析47-48
• 3.2.3 轉速、負荷對增壓直噴汽油機燃燒特征參數(shù)的影響分析48-52
• 3.3 增壓直噴汽油機燃燒模型的修正方法研究52-58
• 3.3.1 燃燒特定點qCA50的修正52-54
• 3.3.2 燃燒持續(xù)期jCA1090的修正54-56
• 3.3.3 形狀因子m的修正56-58
• 3.3.4 燃燒模型修正公式的驗證58
• 3.4 本章小結58-60
• 第四章 增壓直噴汽油機穩(wěn)態(tài)掃氣特性及氣門正時優(yōu)化策略研究60-72
• 4.1 增壓直噴汽油機穩(wěn)態(tài)掃氣特性研究60-64
• 4.1.1 進排氣道壓力波動分析60-61
• 4.1.2 全負荷工況可用掃氣轉速區(qū)域的確定61-64
• 4.2 氣門正時對發(fā)動機性能的影響研究64-68
• 4.2.1 最大轉矩工況點64-66
• 4.2.2 額定功率工況點66-68
• 4.3 增壓直噴汽油機氣門正時優(yōu)化策略研究68-71
• 4.3.1 氣門正時策略優(yōu)化方法68
• 4.3.2 氣門正時策略優(yōu)化結果分析68-71
• 4.4 本章小結71-72
• 第五章 增壓直噴汽油機瞬態(tài)廢氣旁通閥控制策略及響應性能優(yōu)化研究72-90
• 5.1 增壓直噴汽油機瞬態(tài)特性研究72-77
• 5.1.1 瞬態(tài)仿真模型的建立72-73
• 5.1.2 發(fā)動機瞬態(tài)性能計算分析73-77
• 5.2 廢氣旁通閥關閉持續(xù)期對瞬態(tài)響應性能的影響研究77-82
• 5.2.1 廢氣旁通閥關閉持續(xù)期的影響研究方案77-78
• 5.2.2 不同廢氣旁通閥關閉持續(xù)期的計算結果分析78-82
• 5.3 瞬態(tài)工況廢氣旁通閥PID控制策略研究82-87
• 5.3.1 廢氣旁通閥PID控制模型建立及方案確定82-85
• 5.3.2 P參數(shù)的影響分析及整定研究85-86
• 5.3.3 D參數(shù)的影響分析及整定研究86-87
• 5.3.4 廢氣旁通閥PD控制策略優(yōu)選結果87
• 5.4 本章小結87-90
• 第六章 全文總結與展望90-92
• 6.1 全文總結90-91
• 6.2 展望91-92
• 參考文獻92-96
• 致謝96-98
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文98-100

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