并聯(lián)式混合動力發(fā)動機扭矩管理模型仿真與試驗研究

混合動力工程機械與氫動力發(fā)動機的研究進展* 董寧寧，殷晨波*，張子立，朱斌 （南京工業(yè)大學機械與動力工程學院，江蘇南京210009） 摘要：混合動力工程機械和氫動力發(fā)動機是開發(fā)利用新能源的典型代表。概述了二者的研究現(xiàn)狀、在工程和汽車領(lǐng)域里的應用及其 關(guān)鍵技術(shù)。為進一步降低排耗，分別針對工程機械的能量回收率、燃料利用率低和氫氣的儲運以及發(fā)動機的早燃、回火等問題提出了 不同的解決策略。最后，對混合動力工程機械和氫動力發(fā)動機的發(fā)展趨勢進行了總結(jié)和展望。研究結(jié)果表明，這些措施都有較好的可 行性。 關(guān)鍵詞：混合動力；氫動力；工程機械；發(fā)動機 中圖分類號：ｔｋ９１；ｔｈ２文獻標志碼：ａ文章編號：１００１－４５５１（２０１１）１－１３００－０６ researchprogressinhybridpowerconstructionmachinery and

通過試驗測量得到發(fā)動機連桿螺栓在整個加載過程中扭矩和扭角關(guān)系曲線,對比分析不同連桿螺栓的扭矩扭角關(guān)系曲線,確定發(fā)動機連桿螺栓擰緊時所需的合理扭矩。

以并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的工作模式為基礎(chǔ),結(jié)合發(fā)動機和電機的性能特性,利用需求轉(zhuǎn)矩與發(fā)動機最佳轉(zhuǎn)矩之差和電池電荷狀態(tài)(soc)作為輸入,以發(fā)動機實際輸出和最佳轉(zhuǎn)矩值的比值作為輸出,構(gòu)建了模糊推理規(guī)則和推理器,用以確定發(fā)動機和電機的最佳轉(zhuǎn)矩分配,實現(xiàn)系統(tǒng)的總體能量轉(zhuǎn)換效率最高。仿真結(jié)果表明,與采用精確門限參數(shù)的策略相比,所設(shè)計的模糊邏輯轉(zhuǎn)矩管理策略的燃油經(jīng)濟性有較大提高,并能控制電池soc在工作區(qū)保持穩(wěn)定。

混合動力汽車發(fā)動機電機拖動技術(shù)應用在解決汽車能源應用緊缺及汽車排放污染問題等方面具有一定推進作用,使現(xiàn)代混合動力汽車應用更符合社會生態(tài)體系建設(shè)發(fā)展的基本需求,為后續(xù)階段混合動力汽車電力動力驅(qū)動技術(shù)完善創(chuàng)設(shè)有利條件。本文將以混合動力汽車發(fā)動機電機拖動技術(shù)應用為核心,對其混合動力發(fā)動機電機的快速啟動及阻力矩等相關(guān)問題做深入分析,以此為混合動力汽車發(fā)動機電機拖動技術(shù)的廣泛運用提供部分參考性研究建議。

根據(jù)某并聯(lián)式混合動力汽車(phev)特定結(jié)構(gòu)形式,在確定其主要動力部件的基礎(chǔ)上,提出一種以轉(zhuǎn)矩為主要控制對象的管理策略,并通過在matlab/simulink仿真平臺上建立的前向式仿真模型,完成了在nedc循環(huán)工況下的仿真分析。為驗證文中所提出的管理策略的合理性,同時在汽車性能專用仿真軟件advisor2002平臺上建立了該車基于原有控制策略的整車仿真模型,并進行了相同循環(huán)工況下的仿真。通過兩者有關(guān)參數(shù)仿真結(jié)果對比,驗證了文中所提出的轉(zhuǎn)矩管理策略的合理性和優(yōu)越性。

提出了一種新型壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機概念,這種混合動力可以在壓縮空氣動力和內(nèi)燃機兩種模式下運行,既能夠發(fā)揮壓縮空氣動力發(fā)動機低速大轉(zhuǎn)矩和零污染的特點,又能夠使發(fā)動機在內(nèi)燃機模式下處于低能耗、低污染的最優(yōu)狀態(tài)附近。文中運用熱力學理論建立了混合動力發(fā)動機兩種工作模式下的數(shù)學模型,并對缸內(nèi)壓力和溫度、輸出轉(zhuǎn)矩以及平均指示壓力等主要性能指標進行了仿真研究。仿真結(jié)果表明,兩種工作模式下發(fā)動機的平均指示壓力及其它主要性能指標與傳統(tǒng)內(nèi)燃機相近,這說明壓縮空氣/燃油混合動力發(fā)動機是可行的,能夠達到節(jié)約燃油、減少尾氣污染排放的目的。

在亞燃沖壓發(fā)動機直連式高空試驗系統(tǒng)上,實現(xiàn)了模型沖壓發(fā)動機在40～60kpa條件下的點火和穩(wěn)定燃燒,研究了燃燒室構(gòu)型、燃燒室入口來流條件以及燃料當量比對燃燒效率的影響。試驗結(jié)果表明:低壓條件下的燃燒效率比常壓和高壓條件下的燃燒效率都要低;但低壓條件下燃燒效率隨燃燒室構(gòu)型、模擬來流條件和燃料當量比的變化規(guī)律與常壓和高壓下的情況基本一致,增加燃燒室長度、提高來流總壓和總溫、增大燃料當量比,降低飛行高度,以及增強煤油的霧化和混合,都有利于提高燃燒效率;與常壓和高壓下的情況不同的是減小凹腔長深比能進一步提高燃燒效率。

為了檢驗優(yōu)化設(shè)計后的1。5l汽油發(fā)動機二代樣機的整體性能和相關(guān)零部件的可靠性,在avl公司開發(fā)的試驗臺架上對樣機進行了歷時二十天的有關(guān)發(fā)動機呼吸系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的相關(guān)性能試驗,收集整理了相關(guān)試驗數(shù)據(jù),獲取了在規(guī)定工況環(huán)境下的發(fā)動機性能特征量,給出了一簇性能曲線,對比分析了試驗結(jié)果和設(shè)計參數(shù),對發(fā)動機的性能進行準確地驗證和判斷,驗證了樣機性能的最初設(shè)計指標,評定了發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性等重要性能,為發(fā)動機設(shè)計、分析和優(yōu)化提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

為了檢驗優(yōu)化設(shè)計后的1。5l汽油發(fā)動機二代樣機的整體性能和相關(guān)零部件的可靠性,在avl公司開發(fā)的試驗臺架上對樣機進行了歷時二十天的有關(guān)發(fā)動機呼吸系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的相關(guān)性能試驗,收集整理了相關(guān)試驗數(shù)據(jù),獲取了在規(guī)定工況環(huán)境下的發(fā)動機性能特征量,給出了一簇性能曲線,對比分析了試驗結(jié)果和設(shè)計參數(shù),對發(fā)動機的性能進行準確地驗證和判斷,驗證了樣機性能的最初設(shè)計指標,評定了發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性等重要性能,為發(fā)動機設(shè)計、分析和優(yōu)化提供了可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

由于進氣空調(diào)性能和進氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對發(fā)動機動力性能、經(jīng)濟性能和排放有明顯的影響,從滿足發(fā)動機充氣效率和減少試驗條件干擾的角度出發(fā),本文提出了進氣空調(diào)選型和進氣管結(jié)構(gòu)的改進設(shè)計方案,為新型現(xiàn)代化發(fā)動機試驗室設(shè)計提供依據(jù)。試驗結(jié)果表明:優(yōu)化設(shè)計后的進氣系統(tǒng),能代表發(fā)動機實際運行條件。

淺談發(fā)動機試驗室建筑設(shè)計

快速增長的汽車市場和不斷加嚴的環(huán)保、節(jié)能標準,使國內(nèi)發(fā)動機企業(yè)意識到掌握發(fā)動機研發(fā)核心技術(shù)的重要性。發(fā)動機試驗室是發(fā)動機研發(fā)不可或缺、最重要的環(huán)節(jié)。發(fā)動機試驗室投資巨大、建設(shè)復雜性高、測試新技術(shù)發(fā)展速度快。筆者通過親身設(shè)計體會并查閱

以汽車發(fā)動機實驗為基礎(chǔ),提出基于虛擬儀器技術(shù)的發(fā)動機電控單元(ecu)激勵信號發(fā)生系統(tǒng),建立了發(fā)動機ecu的8路激勵信號模型,使之符合對發(fā)動機實際運行工作環(huán)境的仿真.在ecu激勵信號模型的基礎(chǔ)上使用虛擬儀器技術(shù)進行了計算機仿真,將系統(tǒng)生成的多路信號分別輸入發(fā)動機試驗臺的ecu代替原傳感器信號,激勵發(fā)動機ecu正常運轉(zhuǎn),發(fā)動機試驗臺工作正常.結(jié)果表明,該方法原理正確,發(fā)動機ecu激勵信號模型能夠?qū)崿F(xiàn)對發(fā)動機實際運行工況的模擬.

當前,全電動或混合動力的電動汽車已經(jīng)屢見不鮮,意大利梅洛公司首次開發(fā)了一款即插式混合動力電動伸縮式裝載機。該裝載機既可選擇純電驅(qū)動模式,也可采用柴油電力混合驅(qū)動模式。在電驅(qū)動模式下,該裝載機由功率為30kw·h的鋰動力電池提供能源。此時該裝載機運行非常安靜,且具零排放的優(yōu)點,非常適宜在封閉式的建筑物內(nèi)使用。在混合動

發(fā)動機測功試驗設(shè)備是發(fā)動機性能試驗中重要的裝備,與生產(chǎn)汽車發(fā)動機的檢修質(zhì)量密切相關(guān)。在對礦用生產(chǎn)汽車發(fā)動機測功機的常見類型進行對比的基礎(chǔ)上,結(jié)合礦用生產(chǎn)汽車的實際情況,介紹了本次試驗室的測功機選型,并從發(fā)動機測試時冷卻水溫度供給設(shè)計、機械系統(tǒng)的連接及傳動、測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信號采集處理、發(fā)動機供油系統(tǒng)和啟動系統(tǒng)的設(shè)計、測功機水門開度操控臺設(shè)計等方面對整體試驗室的設(shè)計進行分析研究。

采用自主研發(fā)的車用天然氣發(fā)動機控制系統(tǒng)(ecu),針對經(jīng)過改裝后的jl465q5發(fā)動機進行了起動和怠速過程的試驗研究.以avr單片機為核心,ecu采用多片式結(jié)構(gòu);采用步進電機控制旁通空氣閥開度,從而控制起動和怠速工況下的空氣進氣量;采用電控天然氣噴射閥,控制發(fā)動機運轉(zhuǎn)時的天然氣供給量;開發(fā)了試驗監(jiān)控系統(tǒng),作為人機對話接口;開發(fā)了轉(zhuǎn)速采集系統(tǒng),可以實時準確地記錄起動過程.通過試驗發(fā)現(xiàn),采用較濃的混合氣、較高的冷卻水溫度均有利于天然氣發(fā)動機的冷起動過程;采用增量式pid控制算法對天然氣發(fā)動機怠速轉(zhuǎn)速進行閉環(huán)控制是有效可行的,而且控制效果較好.試驗結(jié)果表明,自主研發(fā)的控制系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速采集系統(tǒng)實用可行.

超低溫大型臥式熱沉采用液氦制冷,將在國內(nèi)實現(xiàn)熱沉表面溫度低于10k,主要用于航天發(fā)動機羽流效應試驗,同時兼顧衛(wèi)星等熱真空試驗.熱沉主體結(jié)構(gòu)為臥式圓筒型,為減小熱損失,液氦熱沉去掉了骨架,外部裝有液氮熱沉,兩者采用一體化設(shè)計,液氮熱沉既做液氦熱沉的防輻射屏,又做液氦熱沉的支撐.為增大抽速,艙體封頭端設(shè)計了可拆卸的羽流吸附泵.羽流試驗時液氦熱沉、羽流吸附泵通液氦制冷,液氮熱沉通液氮制冷,各部分熱沉單獨供液.對此大型熱沉進行了方案設(shè)計、參數(shù)計算,對熱沉預冷及穩(wěn)態(tài)工況時的液氮、液氦消耗量進行了估算,分析了羽流試驗時熱沉抽氣速率隨試驗工質(zhì)溫度的變化關(guān)系,得出液氦熱沉對氮氣的抽氣速率可以達到107l/s量級.

針對運8飛機發(fā)動機支架的上中撐桿，對存在不同初始彎曲度和局部壓痕的圓管作軸向壓載穩(wěn)定性試驗，試驗中采用實時的應力增長速率分析法，在撐桿材料的彈性變形范圍內(nèi)，準確測定各撐桿的壓載臨界失穩(wěn)載荷。

文章介紹了一種發(fā)動機預熱塞試驗臺的設(shè)計原理、設(shè)計方案以及應用效果等。經(jīng)驗證,試驗臺應用效果良好。

分析礦山機械用發(fā)動機的不同工作狀態(tài),建立對應的優(yōu)化控制方案,進一步建立合理的優(yōu)化模型,利用改進后的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對模型進行計算,通過對不同工況下的結(jié)算結(jié)果進行分析,證實了該模型的合理性和可行性。

1概論 1.1發(fā)動機電控制技術(shù)的發(fā)展 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車在電控方面會越來越發(fā)達。將來的發(fā)動機會加入更多的電器元 件來監(jiān)控發(fā)動機的運轉(zhuǎn)提供更精確可靠的數(shù)據(jù)，也會在節(jié)能減排方面有更重大的突破，而且動 力性會更加卓越。發(fā)動機也將會進行人機對話，更加人性化。電控發(fā)動機發(fā)展分為三個階段: 第一階段：20世紀60年代中起到70年代中期 主要是為了改善部分性能而對汽車電氣產(chǎn)品進行的技術(shù)改造。 第二階段:20世紀70年代末期到90年代中期 為了解決汽車安全，污染和節(jié)能三大問題，研制出電控汽油噴射系統(tǒng)，電子控制防滑制動 裝置和電子點火系統(tǒng)。 第三階段：20世紀90年代中期以后電子控制 技術(shù)從發(fā)動機擴展到汽車底盤，車身等多個領(lǐng)域。各種電控系統(tǒng)日益完善汽車電子化已經(jīng)到 達了告速發(fā)展時期。 1.2發(fā)動機電控系統(tǒng)的優(yōu)點 提高發(fā)動機經(jīng)濟性、動力性、改善排放指標。發(fā)動機電子控制系統(tǒng)能夠根據(jù)車輛的狀況準 確、穩(wěn)

電力發(fā)動機設(shè)計畢業(yè)論文 1概論 1.1發(fā)動機電控制技術(shù)的發(fā)展 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，汽車在電控方面會越來越發(fā)達。將來的發(fā)動機會加入更 多的電器元件來監(jiān)控發(fā)動機的運轉(zhuǎn)提供更精確可靠的數(shù)據(jù)，也會在節(jié)能減排方面有 更重大的突破，而且動力性會更加卓越。發(fā)動機也將會進行人機對話，更加人性 化。電控發(fā)動機發(fā)展分為三個階段: 第一階段:20世紀60年代中起到70年代中期 主要是為了改善部分性能而對汽車電氣產(chǎn)品進行的技術(shù)改造。 第二階段:20世紀70年代末期到90年代中期 為了解決汽車安全，污染和節(jié)能三大問題，研制出電控汽油噴射系統(tǒng)，電子控 制防滑制動裝置和電子點火系統(tǒng)。 第三階段:20世紀90年代中期以后電子控制技術(shù)從發(fā)動機擴展到汽車底盤， 車身等多個領(lǐng)域。各種電控系統(tǒng)日益完善汽車電子化已經(jīng)到達了告速發(fā)展時期。 1.2發(fā)動機電控系統(tǒng)的優(yōu)點 提高發(fā)動機經(jīng)濟性、動力性、改善