opoc尾气余热再利用及控制策略研究

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1、图书分类号TK422密级非密UDC621.4硕士学位论文OPOC尾气余热再利用及控制策略研究杨海涛指导教师（姓名、职称）续彦芳副教授申请学位级别工学硕士专业名称动力工程及工程热物理论文提交日期2018年05月24日论文答辩日期2018年05月25日学位授予日期年月日论文评阅人朱建军副教授毛虎平副教授答辩委员会主席张儒华教授级研究员2018年5月25日中北大学学位论文OPOC尾气余热再利用及控制策略研究摘要立足发动机热平衡，燃料燃烧总能量中仅有30%左右输出为有用功，而尾气中蕴含的能量高达30%~35%。因发动机尾气温度最高可达

2、700k~1100K，具有极高的焓值。则有效回收尾气能量，将大幅提高发动机效率和燃油经济性。论文以OPOC发动机为研究对象，搭建一维仿真模型，通过运动学模型将其等效为传统二冲程发动机，以仿真与试验的扭矩、功率对比修正并确保模型的可靠性。分析外特性曲线，得到不同转速下的发动机性能，通过一维模型测得尾气状态参数，运算后得到全负荷相应转速下的尾气能量潜值。分析可知：发动机尾气能量与有效输出功率相当，并略高于有效输出功率。这充分表明，发动机尾气有着极高的回收潜力。假设了三种系统布置方案，随后参考发动机尾气特性，为系统匹配适宜的涡轮机和

3、高速电机。通过仿真实验对比，选择了系统处于催化还原剂（SCR）前的方案。然后分析了不同负荷、不同转速下的尾气能量潜值，由系统前、后的尾气能量差值，可知系统回收利用的尾气能量。结合资料假定系统转化电能的效率50%，可知不同负荷、不同转速下系统可转化生成的电能，最大值12.6kw，最小值2.1kw，平均可达8.5kw。借助GT-Suit分析了FTP75和EUDC驾驶循环工况下的系统效率，可知两种驾驶循环下分别可节省油耗5%和3%。针对系统存在的消极因素，探讨了相应的控制策略。通过废气旁通阀的开度控制，调节涡轮机转速、高速电机转速、

4、排气背压，输出电流电压以及电池SOC值。以模糊控制原理实现对废气旁通阀开度的调节，完成参数模糊化处理、模糊论域，模糊论域子集的设定，在Matlab中设计了模糊控制器并编制相应的控制规则，最后借助Mamdani进行了模糊控制的处理，完成对系统废气旁通阀的精确控制。关键词：OPOC，尾气余热能回收，控制策略中北大学学位论文ResearchonExhaustWasteHeatRecyclingandControlStrategyoftheOPOCEngineAbstractBasedontheengineheatbalance,on

5、lyabout30%ofthetotalfuelcombustionoutputisoutputasusefulwork,andtheenergycontainedintheexhaustgasisashighas30%~35%.Themaximumtemperatureofengineexhaustgascanreach700k~1100K,withextremelyhighthresholdvalue,andefficientrecoveryoftailgasenergy,whichwillgreatlyincreasee

6、ngineefficiencyandfueleconomy.ThisthesistakesOPOCengineastheresearchobjectandbuildsaone-dimensionalsimulationmodel.Itisequivalenttoatraditionaltwo-strokeenginethroughakinematicsmodel.Thetorqueandpowerofthesimulationandtestarecomparedtocorrectandensurethereliabilityo

7、fthemodel.Afteranalyzingtheexternalcharacteristiccurve,wecanobtaintheengineperformanceunderdifferentrotationalspeeds.Aftermeasuringtheexhaustgasstateparameterthroughone-dimensionmodel,thepotentialenergyvalueofexhaustgasunderthefullloadcorrespondingrotationalspeedaft

8、ercalculationwasobtained.Theanalysisshowsthatengineexhaustenergyisequivalenttotheeffectiveoutputpowerandslightlyhigherthantheeffectiveoutp