并联式混合动力发动机扭矩管理模型仿真与试验研究

混合动力工程机械与氢动力发动机的研究进展* 董宁宁，殷晨波*，张子立，朱斌 （南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京210009） 摘要：混合动力工程机械和氢动力发动机是开发利用新能源的典型代表。概述了二者的研究现状、在工程和汽车领域里的应用及其 关键技术。为进一步降低排耗，分别针对工程机械的能量回收率、燃料利用率低和氢气的储运以及发动机的早燃、回火等问题提出了 不同的解决策略。最后，对混合动力工程机械和氢动力发动机的发展趋势进行了总结和展望。研究结果表明，这些措施都有较好的可 行性。 关键词：混合动力；氢动力；工程机械；发动机 中图分类号：ｔｋ９１；ｔｈ２文献标志码：ａ文章编号：１００１－４５５１（２０１１）１－１３００－０６ researchprogressinhybridpowerconstructionmachinery and

通过试验测量得到发动机连杆螺栓在整个加载过程中扭矩和扭角关系曲线,对比分析不同连杆螺栓的扭矩扭角关系曲线,确定发动机连杆螺栓拧紧时所需的合理扭矩。

以并联混合动力系统的工作模式为基础,结合发动机和电机的性能特性,利用需求转矩与发动机最佳转矩之差和电池电荷状态(soc)作为输入,以发动机实际输出和最佳转矩值的比值作为输出,构建了模糊推理规则和推理器,用以确定发动机和电机的最佳转矩分配,实现系统的总体能量转换效率最高。仿真结果表明,与采用精确门限参数的策略相比,所设计的模糊逻辑转矩管理策略的燃油经济性有较大提高,并能控制电池soc在工作区保持稳定。

混合动力汽车发动机电机拖动技术应用在解决汽车能源应用紧缺及汽车排放污染问题等方面具有一定推进作用,使现代混合动力汽车应用更符合社会生态体系建设发展的基本需求,为后续阶段混合动力汽车电力动力驱动技术完善创设有利条件。本文将以混合动力汽车发动机电机拖动技术应用为核心,对其混合动力发动机电机的快速启动及阻力矩等相关问题做深入分析,以此为混合动力汽车发动机电机拖动技术的广泛运用提供部分参考性研究建议。

根据某并联式混合动力汽车(phev)特定结构形式,在确定其主要动力部件的基础上,提出一种以转矩为主要控制对象的管理策略,并通过在matlab/simulink仿真平台上建立的前向式仿真模型,完成了在nedc循环工况下的仿真分析。为验证文中所提出的管理策略的合理性,同时在汽车性能专用仿真软件advisor2002平台上建立了该车基于原有控制策略的整车仿真模型,并进行了相同循环工况下的仿真。通过两者有关参数仿真结果对比,验证了文中所提出的转矩管理策略的合理性和优越性。

提出了一种新型压缩空气/燃油混合动力发动机概念,这种混合动力可以在压缩空气动力和内燃机两种模式下运行,既能够发挥压缩空气动力发动机低速大转矩和零污染的特点,又能够使发动机在内燃机模式下处于低能耗、低污染的最优状态附近。文中运用热力学理论建立了混合动力发动机两种工作模式下的数学模型,并对缸内压力和温度、输出转矩以及平均指示压力等主要性能指标进行了仿真研究。仿真结果表明,两种工作模式下发动机的平均指示压力及其它主要性能指标与传统内燃机相近,这说明压缩空气/燃油混合动力发动机是可行的,能够达到节约燃油、减少尾气污染排放的目的。

在亚燃冲压发动机直连式高空试验系统上,实现了模型冲压发动机在40～60kpa条件下的点火和稳定燃烧,研究了燃烧室构型、燃烧室入口来流条件以及燃料当量比对燃烧效率的影响。试验结果表明:低压条件下的燃烧效率比常压和高压条件下的燃烧效率都要低;但低压条件下燃烧效率随燃烧室构型、模拟来流条件和燃料当量比的变化规律与常压和高压下的情况基本一致,增加燃烧室长度、提高来流总压和总温、增大燃料当量比,降低飞行高度,以及增强煤油的雾化和混合,都有利于提高燃烧效率;与常压和高压下的情况不同的是减小凹腔长深比能进一步提高燃烧效率。

为了检验优化设计后的1。5l汽油发动机二代样机的整体性能和相关零部件的可靠性,在avl公司开发的试验台架上对样机进行了历时二十天的有关发动机呼吸系统、润滑系统、冷却系统的相关性能试验,收集整理了相关试验数据,获取了在规定工况环境下的发动机性能特征量,给出了一簇性能曲线,对比分析了试验结果和设计参数,对发动机的性能进行准确地验证和判断,验证了样机性能的最初设计指标,评定了发动机的动力性、经济性等重要性能,为发动机设计、分析和优化提供了可靠的基础数据。

为了检验优化设计后的1。5l汽油发动机二代样机的整体性能和相关零部件的可靠性,在avl公司开发的试验台架上对样机进行了历时二十天的有关发动机呼吸系统、润滑系统、冷却系统的相关性能试验,收集整理了相关试验数据,获取了在规定工况环境下的发动机性能特征量,给出了一簇性能曲线,对比分析了试验结果和设计参数,对发动机的性能进行准确地验证和判断,验证了样机性能的最初设计指标,评定了发动机的动力性、经济性等重要性能,为发动机设计、分析和优化提供了可靠的基础数据。

由于进气空调性能和进气系统结构对发动机动力性能、经济性能和排放有明显的影响,从满足发动机充气效率和减少试验条件干扰的角度出发,本文提出了进气空调选型和进气管结构的改进设计方案,为新型现代化发动机试验室设计提供依据。试验结果表明:优化设计后的进气系统,能代表发动机实际运行条件。

浅谈发动机试验室建筑设计

快速增长的汽车市场和不断加严的环保、节能标准,使国内发动机企业意识到掌握发动机研发核心技术的重要性。发动机试验室是发动机研发不可或缺、最重要的环节。发动机试验室投资巨大、建设复杂性高、测试新技术发展速度快。笔者通过亲身设计体会并查阅

以汽车发动机实验为基础,提出基于虚拟仪器技术的发动机电控单元(ecu)激励信号发生系统,建立了发动机ecu的8路激励信号模型,使之符合对发动机实际运行工作环境的仿真.在ecu激励信号模型的基础上使用虚拟仪器技术进行了计算机仿真,将系统生成的多路信号分别输入发动机试验台的ecu代替原传感器信号,激励发动机ecu正常运转,发动机试验台工作正常.结果表明,该方法原理正确,发动机ecu激励信号模型能够实现对发动机实际运行工况的模拟.

当前,全电动或混合动力的电动汽车已经屡见不鲜,意大利梅洛公司首次开发了一款即插式混合动力电动伸缩式装载机。该装载机既可选择纯电驱动模式,也可采用柴油电力混合驱动模式。在电驱动模式下,该装载机由功率为30kw·h的锂动力电池提供能源。此时该装载机运行非常安静,且具零排放的优点,非常适宜在封闭式的建筑物内使用。在混合动

发动机测功试验设备是发动机性能试验中重要的装备,与生产汽车发动机的检修质量密切相关。在对矿用生产汽车发动机测功机的常见类型进行对比的基础上,结合矿用生产汽车的实际情况,介绍了本次试验室的测功机选型,并从发动机测试时冷却水温度供给设计、机械系统的连接及传动、测控系统的数据信号采集处理、发动机供油系统和启动系统的设计、测功机水门开度操控台设计等方面对整体试验室的设计进行分析研究。

采用自主研发的车用天然气发动机控制系统(ecu),针对经过改装后的jl465q5发动机进行了起动和怠速过程的试验研究.以avr单片机为核心,ecu采用多片式结构;采用步进电机控制旁通空气阀开度,从而控制起动和怠速工况下的空气进气量;采用电控天然气喷射阀,控制发动机运转时的天然气供给量;开发了试验监控系统,作为人机对话接口;开发了转速采集系统,可以实时准确地记录起动过程.通过试验发现,采用较浓的混合气、较高的冷却水温度均有利于天然气发动机的冷起动过程;采用增量式pid控制算法对天然气发动机怠速转速进行闭环控制是有效可行的,而且控制效果较好.试验结果表明,自主研发的控制系统和转速采集系统实用可行.

超低温大型卧式热沉采用液氦制冷,将在国内实现热沉表面温度低于10k,主要用于航天发动机羽流效应试验,同时兼顾卫星等热真空试验.热沉主体结构为卧式圆筒型,为减小热损失,液氦热沉去掉了骨架,外部装有液氮热沉,两者采用一体化设计,液氮热沉既做液氦热沉的防辐射屏,又做液氦热沉的支撑.为增大抽速,舱体封头端设计了可拆卸的羽流吸附泵.羽流试验时液氦热沉、羽流吸附泵通液氦制冷,液氮热沉通液氮制冷,各部分热沉单独供液.对此大型热沉进行了方案设计、参数计算,对热沉预冷及稳态工况时的液氮、液氦消耗量进行了估算,分析了羽流试验时热沉抽气速率随试验工质温度的变化关系,得出液氦热沉对氮气的抽气速率可以达到107l/s量级.

针对运8飞机发动机支架的上中撑杆，对存在不同初始弯曲度和局部压痕的圆管作轴向压载稳定性试验，试验中采用实时的应力增长速率分析法，在撑杆材料的弹性变形范围内，准确测定各撑杆的压载临界失稳载荷。

采用自主研发的车用天然气发动机电控系统(ecu),针对经过改装后的jl465q5发动机进行了起动试验研究。以avr单片机为核心,ecu采用多片式结构,采用步进电机控制旁通空气阀开度,从而控制起动时的空气进气量,采用电控天然气喷射阀,控制起动时的天然气供给量;开发了试验监控系统,作为人机对话接口;开发了转速采集系统,可以准确实时地记录起动过程。试验结果表明:当起动转速较低时,应采用较浓的混合气;而且较高的冷却水温度有利于天然气发动机的冷起动过程;多次点火控制和提高点火能量有利于天然气发动机的顺利起动。

文章介绍了一种发动机预热塞试验台的设计原理、设计方案以及应用效果等。经验证,试验台应用效果良好。

分析矿山机械用发动机的不同工作状态,建立对应的优化控制方案,进一步建立合理的优化模型,利用改进后的模糊神经网络对模型进行计算,通过对不同工况下的结算结果进行分析,证实了该模型的合理性和可行性。

1概论 1.1发动机电控制技术的发展 随着电子技术的发展，汽车在电控方面会越来越发达。将来的发动机会加入更多的电器元 件来监控发动机的运转提供更精确可靠的数据，也会在节能减排方面有更重大的突破，而且动 力性会更加卓越。发动机也将会进行人机对话，更加人性化。电控发动机发展分为三个阶段: 第一阶段：20世纪60年代中起到70年代中期 主要是为了改善部分性能而对汽车电气产品进行的技术改造。 第二阶段:20世纪70年代末期到90年代中期 为了解决汽车安全，污染和节能三大问题，研制出电控汽油喷射系统，电子控制防滑制动 装置和电子点火系统。 第三阶段：20世纪90年代中期以后电子控制 技术从发动机扩展到汽车底盘，车身等多个领域。各种电控系统日益完善汽车电子化已经到 达了告速发展时期。 1.2发动机电控系统的优点 提高发动机经济性、动力性、改善排放指标。发动机电子控制系统能够根据车辆的状况准 确、稳