柴油机冷启动性能仿真及试验研究

摘要

受到使用环境低温的限制以及研究方向的拓展，柴油机冷启动的研究已经逐渐受到众多研究者的青睐。在以往的柴油机冷启动的相关研究中，由于受到课题经费和试验设备使用条件的限制，部分研究重点只能放在单一的仿真研究上面，部分研究只能侧重于单独的试验研究。本文根据之前仿真和试验研究的经验，建立了预热模型，将冷启动仿真和冷启动试验研究二者进行了有机结合。本文侧重于研究柴油机的冷启动性能，在软件联合仿真的基础上获得了冷启动相关的 MAP数据，将这些数据导入到 ECU中，直接在室外试验场冷启动试验场进行了冷启动的相关试验验证，冷启动试验结果直接有效地验证了仿真数据的准确性，对后期冷启动的仿真及试验研究都能提供有效的理论和实践指导。论文的主要研究工作如下：
　　(1)针对选定的进气预热格栅-流固耦合系统建立了包含了流固耦合、固固耦合的预热格栅传热控制系统的模型及相关的控制方程，通过开展进气预热的传热的计算最终获得了预热时间MAP。
　　(2)根据单燃烧放热模型仿真计算了转速和输出，获得了与预热时间 MAP匹配的冷启动转速、转矩数据，并进行了复杂的动态仿真测试，结果吻合较好。
　　(3)综合研究了冷启动过程的时序控制、信号判断、启动相位和高压共轨系统压力，并导入仿真的相关 MAP数据，柴油机室外冷启动试验研究结果验证了仿真数据的可靠性及仿真方法的有效性。

目录

第1章 绪论

1.1课题背景

1.2研究意义

1.2.1低温冷启动特点

1.2.2冷启动预热研究的必要性

1.3冷启动研究现状

1.3.1国内冷启动研究

1.3.2国外冷启动研究

1.4研究内容与论文框架

第2章 进气预热传热仿真研究

2.1电预热装置

2.1.1进气预热优点

2.1.2电预热工作原理

2.2进气预热及预热后冷启动性能匹配仿真

2.2.1仿真内容

2.2.2仿真模型

2.2.3求解假设

2.3守恒方程

2.3.1能量守恒方程

2.3.2质量守恒方程

2.3.3动量守恒方程

2.4进气预热传热仿真

2.4.1进气预热传热计算

2.4.2进气预热传热计算结果

2.5本章小结

第3章 预热后冷启动性能匹配仿真研究

3.1计算方程

3.1.1转速计算方程及控制算法

3.1.2输出转矩计算方程及控制算法

3.2仿真结果

3.2.1运行速度仿真结果

3.2.2输出转矩仿真结果

3.3本章小结

第4章 基于冷启动控制策略下的试验研究

4.1柴油机冷启动控制策略

4.1.1启动过程时序控制

4.1.2冷启动控制流程

4.1.3启动信号判断

4.2冷启动的条件

4.2.1冷启动相位正时

4.2.2冷启动共轨压力建立

4.3冷启动试验验证

4.3.1试验设计及过程

4.3.2试验结果及分析

4.4本章小结

总结与展望

参考文献

附录A攻读硕士学位期间发表学术论文和参与课题

致谢