Испытание двигателя

Доклад

Все измерения проводятся на 4-цилиндровом двухтопливном природном газодизельном двигателе с рабочим объемом 2,0 л. Двигатель основан на стандартном дизельном двигателе, оснащенном системой впрыска дизельного топлива common-rail, турбонагнетателем с изменяемой геометрией турбины и системой рециркуляции выхлопных газов высокого давления. На рисунке 1 показано изображение испытательного стенда двигателя. В таблице 1 приведены дополнительные сведения о двигателе, в то время как более подробную информацию о базовом двигателе можно найти в [12]. По сравнению с серийным серийным двигателем были установлены следующие модификации:

• порт-система впрыска топлива для газообразных топлив;
• система рециркуляции отработавших газов низкого давления;
• цилиндры-датчики давления во всех четырех цилиндрах.

[pic 1]

Рисунок 1 - Изображение испытательного стенда

1. Управление Двигателем

В природном газодизельном двигателе фазирование горения и шум горения очень чувствительны к началу впрыска [5,6]. Начало горения зависит от времени впрыска и от задержки воспламенения дизельного топлива.

Задержка воспламенения в основном зависит от кинетики химической реакции дизельного топлива. Этот процесс очень чувствителен к небольшим изменениям давления, температуры или состава заряда баллона. Чтобы преодолеть эту проблему и обеспечить стабильную работу двигателя также во время переходных процессов, мы используем обратную связь управления горением. Начало впрыска и продолжительность впрыска дизельного топлива контролируются на основе измеренного давления в цилиндре. Более подробную информацию о конструкции контроллера можно найти в [13].

Исследуемые силовые агрегаты показаны На рисунке 3. Исследуемые типы транспортных средств-это обычные транспортные средства с системой старт/стоп и гибридно-электрические транспортные средства. Гибридно- электрический автомобиль-это полностью параллельный гибрид, в котором двигатель может быть отделен от электродвигателя. Пунктирная черная линия указывает на ту часть транспортного средства, которая физически существует на испытательном стенде. Пунктирная серая линия указывает на ту часть транспортного средства, которая моделируется. Модели, используемые для моделирования, подробно описаны в следующих разделах

[pic 2]

Рисунок 3 - Исследуются силовые агрегаты: обычный (негибридный) автомобиль с левой стороны. Гибрид-электромобиль с правой стороны.

1. Продольная Динамика Транспортного Средства

Продольная динамика транспортного средства задается следующим уравнением:

[pic 3]

где v(t) - скорость транспортного средства, mv - масса транспортного средства, Θw - инерция колес, rw - радиус колес, ΘEM - инерция

электродвигателя, ig-передаточное отношение, Tw-крутящий момент колеса, cr-коэффициент трения качения, g-гравитационное ускорение, pa- плотность воздуха, Af-лобовая площадь и cd - коэффициент аэродинамического сопротивления.

1. Коробка передач

Коробка передач представляет собой 7-ступенчатую коробку передач с двойным сцеплением. Трение моделируется как постоянный момент трения на стороне двигателя коробки передач (T0) плюс постоянный КПД (η). Таким образом, крутящий момент колеса (Tw) может быть рассчитан по формуле:[pic 4]

где Tpt-входной крутящий момент на коробку передач, а ig(шестерня) - передаточное число, зависящее от передачи. В случае обычного транспортного средства крутящий момент трансмиссии (Tpt) рассчитывается по формуле:

[pic 5]

где TICE-крутящий момент двигателя, а TGen - крутящий момент генератора. В случае гибридно-электрического транспортного средства крутящий момент трансмиссии (Tpt) рассчитывается по формуле:

[pic 6]

где ТЭМ - крутящий момент электродвигателя. В таблице 3 приведены суммарные параметры редуктора, Тном-максимальный входной крутящий момент редуктора. Передаточные числа взяты из [18], а данные об эффективности-из [19].

Таблица 3. Параметры Коробки Передач.

[pic 7]

Эксперименты по эмуляции транспортных средств для гибридных электромобилей в сочетании с двухтопливным природным газодизельным двигателем показывают, что достигается очень низкий уровень CO2. Три транспортных средства (малолитражные, компактные, полноразмерные) исследуются на двух различных циклах движения (NEDC, WLTP). Выбросы CO2 варьируются от 43,0 г/км до 77,7 г/км. Низкий уровень CO2 обусловлен высокой эффективностью двигателя и высоким соотношением газов. Средний КПД двигателя внутреннего сгорания колеблется от 34,9% до 36,4%. Соотношение энергетических газов находится между 89,6% и 94,1% для исследуемых транспортных средств и циклов движения.