资源描述：
《APC2008_13_混合动力用汽油机起动首循环燃烧和排放特性.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、.word可编辑.芜湖,2008年9月中国内燃机学会第八届学术年会论文集69APC2008-013混合动力用汽油机起动首循环燃烧和排放特性于水1,董光宇2,张云海2,李理光2(1..上海交通大学动力与机械工程教育部重点实验室,上海200030;2.同济大学汽车学院,上海201804摘要:搭建了一套模拟混合动力汽车发动机在ISG(起动/发电一体化拖动下快速起动的实验平台。对比分析了拖动到800r/min起动和原机起动时首次着火循环的瞬态燃烧和排放特性。当发动机被快速拖动到800r/min起动时,由于燃烧持续期变长,使首循环缸压峰值和碳氢排放都降低。由于首次喷油蒸发时间减少,
2、使可靠着火的稀燃边界变浓。关键词:混合动力;首循环;瞬态排放随着能源危机和环保压力的日益加剧,混合动力汽车具有优异的节能环保性能而又能够在短期内实现大规模商业应用,因而备受国内外企业以及研究机构关注。混合动力汽车节油的主要途径之一是减少发动机怠速工况,美国韦恩州立大学对一种并联结构的混合动力系统在FUDS(FederalUrbanDrivingSchedule驾驶循环下的仿真结果表明发动机在一个驾驶循环中被起动了65次[1]。.专业.专注..word可编辑.这在某种程度上表明发动机频繁起动-停机是混合动力汽车一个重要的瞬态工况。根据文献报导,国际上针对混合动力汽车发动机起
3、动-停机工况的研究主要集中于三个方面:1燃油经济性综合优化[2];2车辆驾驶性和舒适性优化[3];3排放特性[4]。国内在混合动力发动机起动方面也有相关研究,但多集中于ISG(起动/发电一体化或BSG(皮带驱动的起动/发电机一体化混合动力系统的动力学研究和功能实现上。如李红朋等[5]对ISG和发动机系统快速起动的动力学进行了建模,考虑了在拖转和起动初期发动机气动力学和摩擦,从而制定ISG电机的控制策略。而针对于混合动力汽车发动机起动过程燃烧和排放控制策略的研究还处于探索阶段。一般概念认为混合动力发动机高速拖转起动时可以减少初始阶段的喷油量,并通过加快起动空燃比向理论空燃比
4、的过渡,从而降低起动过程的碳氢排放。黄开胜等[6]对混合动力汽车发动机起动和暖机过程进行了标定研究。结果表明,在混合动力模式下减少发动机拖动期喷油量后,HC排放恶化。但关于该现象产生的原因以及应采用的对策还没有被深入探究。随着三元催化剂快速起燃技术的进步,发动机冷起动时三元催化剂可以在10s左右快速起燃,因此,研究和优化发动机拖转期和起动初期的碳氢排放对降低整车碳氢排放具有至关重要的作用。此外,在发动机起动的最初几个循环内,由于传感器反应延迟,空燃比不能实时准确测量[7],无法对这阶段空燃比进行死循环控制。所以,需要对起动初期几个循环特别是首次着火循环的混合气形成和燃烧排
5、放规律进行深入的研究。Castaing等人[8]研究了不同初始活塞位置对冷起动前三个循环燃烧和排放特性的影响。Santoso等人[9]对起动首循环混合气的形成及燃烧和排放特性进行了研究。栗工等[10,11]在一台电控LPG单缸发动机上对冷起动首循环的燃烧和排放进行了研究。本文针对混合动力汽车发动机快速拖动起动的特点,采用快速拖动到怠速起动的方法对汽油机首次着火的燃烧和排放特性进行了研究。混合动力汽车发动机起动时可以拖动到怠速或高于怠速转速之后再点火,其首次着火的燃烧边界条件与传统汽车低速拖转起动存在不同。此外,快速拖转时第一循环的燃油蒸发时间较低速起动时减少,所以不利于混
6、合气形成,而且也会对起动初期壁面油膜平衡的建立产生影响。因此,有必要对发动机在混合动力工况下起动时首次着火循环的喷油策略和燃烧排放特性进行研究。本文采用基于循环分析的研究方法对汽油机快速起动时首循环的燃烧和排放特性进行了研究。1实验方案.专业.专注..word可编辑.图1为本研究所建立的快速起动瞬态测试实验台架。将一台安川伺服电机联接在发动机曲轴输出端,模拟ISG(或BSG的功能以实现发动机的高速拖动起动。通过预设伺服控制器中的起动转速70芜湖,2008年9月于水等:混合动力用汽油机起动首循环燃烧和排放特性设置,可以使电机按照不同的转速曲线运行。当起动钥匙上电时,电机拖动
7、发动机到设定转速,在发动机首次点火之后,切断电机驱动使之跟随发动机空转。通过实验精确标定电机拖动持续时间,使发动机首次点火成功后,在下一循环着火前立刻切断电机驱动力,从而避免因电机自身的转速控制而压制发动机运转的现象。本研究采用的试验样机为上海华普JL479QA发动机参数如表1所示。进气流量计图1实验台架示意图Fig.1Schematicdiagramofexperimentalsetups.专业.专注..word可编辑.本文旨在研究快速起动时发动机的瞬态特性,测试了多个瞬态参数的变化规律。测量的热力参数包括:气缸内压力,进气
