基于参数协同关联的汽油机性能控制方程的构建与类似性准则研究
项目介绍
AI项目解读
基本信息
- 批准号:51776061
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万
- 负责人:
- 依托单位:
- 学科分类:E0604.燃烧学
- 结题年份:2021
- 批准年份:2017
- 项目状态:已结题
- 起止时间:2018-01-01 至2021-12-31
- 项目参与者:廖诚; 袁志鹏; 李庆宇; 李洋洋; 周贤杰; 关尽欢; 王练;
- 关键词:
项目摘要
With new technologies constantly adapted in modern gasoline engines, the dimensions and breadths of design parameters and control variables are increasing. The traditional approach of sequential scanning based engine performance simulations or bench tests encountered a number of bottlenecks, not only the huge numbers of optimization runs to be performed would cause fast increase in the development time duration and costs, but also it is easy to loss the direction of optimization, due to the fast increasing in the dimensions and scales of the variables. This study will try to establish the inner relationship among the engine performances with all the major influencing parameters, in the format of controlling equation groups, based on a comprehensive analysis to the data acquired from performance benchmarking tests and structural analysis of multiple advanced gasoline engines. The research approach includes application of conservation laws in the mass, energy and dynamics, as well as dimensional analysis methods, on to the processes of mass and heat transfer, combustion and thermal to mechanical energy conversion in gasoline engines. In the end to establish the quantitive relationship between the engine performances with design, control, as well as operational parameters, in the format of controlling equations groups; The equations such established are then applied on to different gasoline engines of the same type and the robustness of those equations will be verified and corrected; Finally, the similarity criteria and the cross-transplant theory will be examined and developed for engine design, controlling, and operational parameters. The results of this project will provide theoretic basis as well as a method to greatly reduce the number of simulations runs and tests, to greatly shorten the development time and costs of a new engine, and to acquire a piece of core design technology with independent intellectual property rights.
由于新技术的不断引进,现代汽油机的设计参数以及控制变量的维度与广度在日益增加。传统的、基于顺序扫描的参数优化方法,面临着样本量呈几何级数增加而导致的工作量巨大、易于迷失优化方向等瓶颈问题。本项目首先拟对前期获得的多台先进汽油机的性能对标试验与结构解析数据进行二次开发,力图在性能与结构以及控制、运行参数之间进行关联,提炼关键参数;基于机理推导以及无因次分析方法对现代汽油机中的传热传质、燃烧以及热功转换过程开展深度解析,导出包含主要设计、控制以及运行参数在内的动力性、经济性能控制方程组;然后在不同的发动机之间进行交叉验证,总结共性规律。本项目拟研究包含主要设计、控制、运行参数的汽油机性能控制方程组的构建方法、和基于类似性准则的参数交叉移植理论这两个关键科学问题。本项目的成果将为减少汽油机开发过程中的参数扫描次数与开发费用,形成具有自主知识产权的核心设计技术,提供理论依据及应用方法。
结项摘要
由于新技术的不断引进,现代汽油机的设计参数以及控制变量的维度与广度在日益增加。传统的、基于顺序扫描的参数优化方法,面临着样本量呈几何级数增加而导致的工作量巨大、易于迷失优化方向、开发周期长等瓶颈问题。为了简化发动机正向开发工作过程、提高产品开发效率,本项目基于参数协同关联的方法开展汽油机性能控制方程构建与类似性准则的研究,并取得了多项有实用意义的成果。首先通过对多台先进汽油机的性能对标试验与结构解析数据进行二次开发,提出了一种发动机控制参数和缸内状态参数检测方法。通过信号实测与数模仿真动态耦合求解,开发了一种发动机多控制参数同步在线采集的通用方法,可适用于整车台架稳态以及路试瞬态工况下发动机参数在线同步采集。其次,对影响发动机性能的主次要参数进行甄别,利用量化分析的研究方法并结合气体动力学和热力学原理,建立了发动机主要性能参数的梯级分解理论。通过机理推导与参数关联性研究将性能参数分解成设计、控制和运行参数的函数,提出了包含现代汽油机中各主要影响参数的动力性能控制方程组并基于发动机稳态实验数据进行了验证。最后,基于台架试验数据及整车试验数据搭建了汽油车详细机理数值仿真模型,破解了瞬态工况发动机关键性能、燃烧参数及能量特性的影响机制。通过建立基准数模与预测模型,开发了发动机油耗和扭矩在线检测模型并进行验证。本项目采用类似性准则移植得到绝大部分对发动机性能有重要影响的设计与运行参数,可以有效减少新品发动机待选择、待优化参数的个数和变化范围,呈几何级数地减少开发过程中仿真扫描或台架标定的样本数与工作量,指引发动机性能目标的实现,大大提高开发工作的效率,项目研究结果具有重大的工程应用潜力。
项目成果
期刊论文数量(25)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(6)
Numerical research on the performance, combustion and energy flow characteristics of gasoline-powered vehicle under WLTC
WLTC下汽油车性能、燃烧及能量流特性数值研究
- DOI:10.1016/j.fuel.2020.119135
- 发表时间:2021-02
- 期刊:Fuel
- 影响因子:7.4
- 作者:Shuqian Wang;Yangyang Li;Jianqin Fu;Jingping Liu;Hao Dong
- 通讯作者:Hao Dong
Multi-objective energy management for Atkinson cycle engine and series hybrid electric vehicle based on evolutionary NSGA-II algorithm using digital twins
基于使用数字孪生的演化 NSGA-II 算法的阿特金森循环发动机和串联式混合动力汽车的多目标能量管理
- DOI:10.1016/j.enconman.2020.113788
- 发表时间:2021-01-23
- 期刊:ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT
- 影响因子:10.4
- 作者:Li, Yangyang;Wang, Shuqian;Hu, Song
- 通讯作者:Hu, Song
Effects of the continuous variable valve lift system and Miller cycle strategy on the performance behavior of the lean-burn natural gas spark ignition engine
连续可变气门升程系统和米勒循环策略对稀燃天然气火花点火发动机性能的影响
- DOI:10.1016/j.fuel.2021.120762
- 发表时间:2021-08
- 期刊:Fuel
- 影响因子:7.4
- 作者:Jinfei Wang;Xiongbo Duan;Wukun Wang;Jinhuan Guan;Yangyang Li;Jingping Liu
- 通讯作者:Jingping Liu
基于NSGA-Ⅱ多目标优化的Atkinson发动机及整车性能分析
- DOI:--
- 发表时间:2021
- 期刊:中南大学学报
- 影响因子:--
- 作者:刘书婧;李洋洋;刘敬平;段雄波
- 通讯作者:段雄波
Experimental investigation and numerical assessment the effects of EGR and hydrogen addition strategies on performance, energy and exergy characteristics of a heavy-duty lean-burn NGSI engine
EGR 和加氢策略对重型稀燃 NGSI 发动机性能、能量和火用特性影响的实验研究和数值评估
- DOI:10.1016/j.fuel.2020.117824
- 发表时间:2020-09
- 期刊:Fuel
- 影响因子:7.4
- 作者:Junhao Qiao;Yangyang Li;Shuqian Wang;Peng Wang;Jingping Liu
- 通讯作者:Jingping Liu
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其他文献
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- 通讯作者:朱国辉
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- DOI:--
- 发表时间:--
- 期刊:湖南大学学报(自然科学版)
- 影响因子:--
- 作者:陈征;刘敬平;吴振阔
- 通讯作者:吴振阔
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- 批准号:51376057
- 批准年份:2013
- 资助金额:80.0 万元
- 项目类别:面上项目
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