一种新型混合动力汽车起动排放特性的研究

【摘要】：随着世界经济飞速发展,能源消耗大幅提升,石油是不可再生资源,按照现在已经探明的储量和开采量,作为目前主要能源的石油只能够开采41年。与此同时,以化石燃料为能源的车辆,产生了大量的有害气体和粉尘颗粒,严重危害了人们的身体健康。受制于能源短缺和严苛的排放法规,混合动力汽车技术成为极具前景的技术路线。ISG(Integrated Starter Generator)技术取代了传统汽车中的起动机和发电机,很大程度上提升了汽车的性能,是国际公认的新能源汽车发展的方向之一。ISG混合动力汽车发动机由大电机拖动起动,起动过程更快,瞬态程度更高,极大的影响了污染物的排放,因此,探究ISG混合动力技术汽车发动机快速起动以及频繁起动对排放的影响具有重要意义。本文以ISG混合动力汽车为研究对象,研究冷、热起动状况下,不同拖动转速时的排放性。其主要研究工作包括:(1)介绍本课题的研究背景和意义,介绍混合动力汽车的技术发展和混合动力汽车燃烧和排放性的国内外发展现状,给出全文的研究内容和技术路线。(2)分析了现有ISG混合动力技术汽车各类型电机的优缺点,提出了本文所采用的电机,并对开关磁阻电机的研究现状及控制策略进行了分析。(3)建立了ISG混合动力技术汽车发动机模型和ISG电机模型,通过与发动机实验数据对比验证,证明发动机模型满足精度要求。在发动机模型中,通过定义冷却液温度,模拟发动机在不同温度下的起动,与ISG电机模型耦合,模拟混合动力汽车发动机的快速起动、频繁起/停实验台架,为下一章分析提供依据。(4)在实现模型耦合的基础上,研究发动机在不同冷起动状态、不同ISG电机拖动转速时,对发动机HC、CO、NOX、CO2排放的影响,并与原机起动(200r/min)状态下的排放进行对比分析。(5)研究发动机在不同热起动状态下、不同ISG电机拖动转速时,对发动机HC、CO、NOX、CO2排放的影响,并与原机起动(200r/min)状态下的排放进行对比分析。 【关键词】：ISG混合动力 冷起动 热起动 拖动转速 仿真分析
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-26
• 1.1 引言9-13
• 1.1.1 全球能源短缺9-10
• 1.1.2 日益严格的排放法规10-13
• 1.2 混合动力技术13-21
• 1.2.1 混合动力技术政策与法规14
• 1.2.2 混合动力汽车的分类及特点14-19
• 1.2.3 ISG混合动力技术19-21
• 1.3 课题提出21
• 1.4 ISG混合动力技术汽车排放控制研究现状21-24
• 1.4.1 ISG混合动力技术汽车快速拖动起动过程分析21-22
• 1.4.2 ISG混合动力技术汽车频繁起/停工作特性22
• 1.4.3 发动机起动瞬态燃烧与排放22-24
• 1.5 主要研究内容及技术路线24-25
• 1.6 本章小结25-26
• 第二章 新型ISG电机分析26-37
• 2.1 混合动力汽车用驱动电机性能要求26
• 2.2 ISG系统电机类型比较分析26-28
• 2.2.1 直流无刷电机27
• 2.2.2 异步电机27
• 2.2.3 永磁同步电机27-28
• 2.2.4 开关磁阻电机28
• 2.3 SRM国内外研究现状28-30
• 2.3.1 SR电机驱动系统研究现状28-29
• 2.3.2 SR电机电动/发电系统研究现状29-30
• 2.4 SR电机工作原理与控制30-36
• 2.4.1 SR电机基本工作原理30-32
• 2.4.2 SR电机基本控制策略32-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 发动机与ISG模型建立37-48
• 3.1 软件介绍37-39
• 3.1.1 GT-POWER软件简介37-38
• 3.1.2 Matlab/Simulink软件简介38-39
• 3.2 汽油发动机GTPOWER模型的建立39-43
• 3.2.1 汽油发动机的物理模型39
• 3.2.2 进、排气管建模39-40
• 3.2.3 进、排气道和进、排气门建模40-41
• 3.2.4 配气相位设定41
• 3.2.5 气缸参数设置41-42
• 3.2.6 传热模型42
• 3.2.7 燃烧模型42-43
• 3.2.8 发动机功率－转速曲线计算43
• 3.3 开关磁阻电机(SRM)控制系统的simulink仿真43-46
• 3.3.1 8/6 极SRD仿真模型的建立43-45
• 3.3.2 SRM闭环控制及仿真结果45-46
• 3.4 GT-POER和Simulink联合仿真46-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第四章 模型的仿真与分析48-71
• 4.1 原机起动（200r/min）时污染物排放48-53
• 4.2 原机起动（200r/min）时瞬态性53-56
• 4.3 低温快速起动时瞬态及排放特性56-62
• 4.4 高温快速起动时瞬态及排放特性62-70
• 4.5 本章小结70-71
• 第五章 总结和展望71-73
• 5.1 总结71
• 5.2 展望71-73
• 致谢73-74
• 参考文献74-77
• 在学期间发表的论文和取得的科研成果77

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