基于响应曲面法的非道路用高压共轨柴油机设计点优化标定

针对柴油机采用高压共轨系统带来标定与优化工作量显著增加的问题,基于Box-Behnken设计与响应面法对处于标定阶段的一款非道路用高压共轨柴油机进行了研究。以该柴油机设计点为例,在最大转矩转速1 600 r/min与额定功率转速2 600 r/min的全负荷工况下,选取主喷油量、预喷油量、主喷正时以及喷油压力4个标定变量为因子,在满足设计指标与相关约束的条件下进行了优化标定。试验结果表明:基于响应曲面法建立的柴油机各二阶响应面回归模型具有良好的准确性和预测能力,决定系数R2、调整决定系数R2 adj以及预测决定系数R2 pred均在0.92以上,试验值与预测值的最大偏差不超过3.07%;优化之后得出的标定变量组合使得该非道路用高压共轨柴油机的最大转矩达到200.7 N?m,额定功率达到40.1 k W,满足其设计指标,同时有效燃油消耗率、空燃比、最高气缸压力以及最高排气歧管气体温度均在许可的约束范围之内,表明将响应曲面法用于非道路用高压共轨柴油机设计点的优化标定是可行的。     

有限元分析方法在内燃机活塞研究中的应用

从内燃机活塞有限元网格模型的建立、活塞复杂边界条件的确定以及活塞有限元计算这三个方面系统阐述了目前应用有限元分析方法对内燃机活塞进行温度场、应力应变和传热分析,以及热负荷和机械负荷交叉迭代耦合分析的现状和发展趋势。     

基于响应曲面法的柴油机SCR性能预测

针对柴油机选择性催化还原(SelectiveCatalyticReduction,SCR)系统在不同工况下运行时性能差异较大,搭建了带SCR系统的柴油机测试台架,在对SCR系统性能测试的基础上,利用GT-POWER建立SCR系统模型,分析不同排气温度、不同排气流量、不同氨氮比对SCR性能的影响,并基于Box-Behnken设计与响应面法对柴油机SCR系统进行了研究,以排气温度、排气流量、氨氮比为变量因子,以NO_X转化效率与NH_3逃逸率为优化目标进行响应曲面优化。结果表明:排气温度对SCR性能影响较大,250～450℃为SCR最佳转化效率区间,NO_X转化效率均在80%以上,NH_3逃逸率均在5%以内;排气流量增加使NO_X转化效率下降,NH_3逃逸率上升,排气流量在200kg/h以上尤为明显,排气流量每增加50kg/h,NO_X转化效率平均下降3%,NH_3逃逸率平均增加4%;氨氮比增加使得NO_X转化效率提升,同时NH_3逃逸率增加,氨氮比在0.9以上能使NO_X转化效率保持较高水平,氨氮比在0.9以下能保证较低的NH_3逃逸率,氨氮比的选择尤为重要。根据响应曲面结果得出:不同的排气温度与排气流量配合不同氨氮比可提高NO_X转化效率,降低NH_3逃逸率,当排气温度为350℃,排气流量为200 kg/h,氨氮比为1.0时,SCR性能最佳,NO_X转化效率达到96.4%,NH_3逃逸率仅0.5%。该研究为SCR系统在柴油机不同工况下运行时的尿素控制提供有效的指导依据。     

柴油机气缸套温度场有限元分析

针对柴油机气缸套热负荷的问题,根据实测的温度场数据对气缸套进行了边界条件计算,建立了较为完整的数学模型和几何模型,采用有限元分析方法分析了柴油机标定功率工况下气缸套三堆温度场及热变形。研究结果表明:在标定工况下气缸套的工作温度最高达494 K,出现在缸套内壁面的上部区城。缸套内壁径向的最大变形量为0.246 mm,出现在缸套上部。