基于时-频相干与 RBF 网络的气缸压力识别研究

针对从缸盖振动信号中分离燃烧激励引起的振动信号及其他干扰信号的问题,提出一种基于时‐频相干与神经网络的气缸压力识别方法。首先采用 Morlet 连续小波变换分别将缸盖振动信号和缸压信号在时‐频域内展开,然后采用交叉小波对两信号进行时‐频相干分析,设定相干系数阈值并进行掩膜处理,对所得结果重构便可得到燃烧激励引起的缸盖振动信号。最后,选取8个参数作为评价燃烧效果的特征指标,利用径向基函数（RBF）神经网络估计缸压。研究结果表明：该方法有效地提取了缸盖上的燃烧特征信号,通过 RBF 神经网络估计缸压,逼近于实际缸压变化。     

一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法

为有效提取柴油机缸盖振动信号失火故障特征,提出一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法。首先根据柴油机燃烧过程与配气相位的关系对信号进行等角度重采样,然后利用广义S变换对信号进行消噪处理,并按工作循环将信号的周期性瞬态特征进行同步增强。通过仿真信号验证和某柴油机缸盖振动信号的实例应用,结果表明,此方法能有效地提取柴油机缸盖振动信号的失火故障特征,实现失火故障的准确诊断。     

基于缸压信号的柴油机NOx排放建模

在1台缸内直喷、增压中冷柴油机上建立了基于缸压信号的NOx 排放经验模型。利用iCAT采集缸压信号,基于缸压信号计算得到燃烧放热率、燃烧累计放热量,建立了零维双区燃烧模型并由此得到了全局温度、未燃区温度和已燃区温度。结合NOx 的生成机理,从燃烧过程曲线中提取了与NOx 排放相关的燃烧状态参数,并根据固定工况试验分析了燃烧状态参数与排放的相关性,结果表明最大缸压、最大压升率、最大燃烧放热率相位、50％燃烧放热量相位、已燃区最高温度和高温NO生成面积与NOx 排放具有强相关性,可以作为NOx 排放模型的输入。进行了稳态多工况建模和验证试验,根据建模试验建立了NO x 排放的二次多项式模型,通过验证试验验证了所建排放模型的预测精度。结果表明,基于缸压信号的NOx 排放经验模型结构简单,预测精度高,可写入iCAT中用于NO x 排放的实时预测。     

基于RVMD-RobustICA-ST联合相干性分析的电驱动总成噪声源识别

为研究集成一体化电驱动总成的噪声源特性，提出一种RVMD-RobustICA-ST联合算法融合相干性分析的噪声源识别方法。首先，采用基于奇异值分解的占优特征值准则估计噪声子空间维数对变分模态分解参数进行指向性条件约束，并利用鲁棒性独立分量分析联合占优特征值约束的变分模态分解对信号特征进行提取。然后，利用S变换和快速傅里叶变换对各分量信号时频特性进行识别。最后，在二次残差法分析分量信号波形误差度基础上，以电驱动总成振动信号、噪声信号、时频重叠分量信号为变量建立线性系统并进行相干性分析。结果表明，稳态工况下减速二级齿副啮合振动噪声对该电驱动总成噪声贡献度最大，且时频重叠分量信号的噪声能量主要由减速一级齿副啮合振动提供。     

基于小波变换方法的汽车碰撞信号分析

研究实车碰撞试验采集的非线性、非平稳信号的处理方法,并进行多分辨率的时频分析。利用小波变换理论,对复杂的瞬态非平稳碰撞信号进行分辨率自适应分析和时频定位,表达碰撞信号的局部特征及变化趋势,发现其内在的本质和规律性。经过对汽车碰撞的原始信号进行db4小波变换,得出特征信号的趋势曲线和系列细节曲线,时频定位的逻辑关系清楚,对分析碰撞过程的时序以及碰撞过程发生的事件具有很好的指导作用。     

基于声学信号的柴油机燃烧始点观测方法研究

鉴于燃烧相位观测的重要性和基于缸压信号的传统燃烧相位观测方法成本高、寿命短,实际应用受到限制,本文中对采集到的高压共轨柴油机声学信号进行时频联合分析,研究声学信号与缸内燃烧始点之间的关系。将未燃烧阶段的声学信号抽象为高斯噪声,分析了声学信号特征量与缸内燃烧始点之间的相关性,采用多项式回归建模的方法,建立了基于声学信号的高压共轨柴油机燃烧始点观测模型。测试结果表明,该模型能比较准确地观测到燃烧始点,其均方根误差为1°CA左右。     

基于缸盖振动的柴油机喷油、燃烧信息检测研究

对某V型12缸柴油机缸盖振动燃烧段信号进行分析,研究了针阀落座、缸内爆发响应信号的时域特点及频域特点.利用数字积分法由加速度信号获得速度信号,通过峰值速度表征最大压力升高率,峰值速度位置表征最大压力升高率出现时刻,峰值前拐点位置表征燃烧始点.利用动态双阈值进行针阀落座信号时间检验,落座信号开始点表征落座时刻,峰值加速度...     

燃气发动机进气不均匀性试验研究

通过对6190直列燃气发动机进行缸内压力、瞬时转速及同步信号等的测量,对比各缸做功效果,分析各缸进气不均匀性对发动机造成的影响。试验结果表明,在小负荷时,循环变动率大,随着负荷的增加,循环变动率有所改善,从6190发动机p-V曲线上可以看出各缸做功并不均匀。最后提出改进优化建议。     

EGR对柴油机的燃烧、关键反应组分和排放的影响

采用CFD技术建立了某柴油发动机及其燃烧的模型。利用该模型算得的缸内压力曲线与参考文献的试验结果较为吻合,验证了模型的正确性;接着对该模型进行模拟,分析了EGR对发动机燃烧过程、关键中间反应组分(H、N、OH与O)的变化以及NO和Soot生成的影响。     

基于交叉小波变换与Teager算子的柴油机燃烧特征增强方法

为更有效地对柴油机燃烧进行监测和诊断,提出一种基于交叉小波变换与Teager能量算子的柴油机燃烧特征增强方法。首先利用交叉小波变换对柴油机缸盖振动信号进行时频相干分析,以衰减甚至消除随机噪声干扰,然后进一步采用Teager算子对于柴油机燃烧时频特征进行增强。仿真和实际信号分析结果表明,该方法有助于柴油机燃烧特征的提取和失火故障的诊断。     

基于单振动传感器的多缸柴油机失火诊断

通过模拟某12缸柴油机各缸失火试验,对缸盖振动信号中各缸爆发响应信号进行分析,研究表明,各缸爆发在同一测点均会引起振动响应,响应信号的频谱成分不变,幅值变化满足本缸准则及邻缸准则.基于主序列法在不依赖上止点传感器的情况下提取各缸爆发信号的相对幅值,通过判断相对幅值的变化率实现了对传感器所在气缸排各缸失火故障的诊断及定位...     

气缸压力及其与空燃比、转速的关系研究

对 4缸汽油机的各缸压力、曲轴转速、空燃比进行了同时测量 ,由测量得到的压力分析了 4缸汽油机气缸间平均指示压力的差异以及平均指示压力、最高燃烧压力、最高燃烧压力所在曲轴转角三者的关系。采用统计分析方法研究了平均指示压力与测量得到的循环平均曲轴转速、循环平均空燃比之间的关系。试验结果表明汽油机不同气缸的平均指示压力存在偏差 ,其偏差率可达± 5 % ;气缸最高压力与最高压力所在曲轴转角之间有较强的相关 ,但平均指示压力与循环平均空燃比和循环平均转速是不相关的     

基于缸盖振动信号分析的柴油机失火故障检测

用小波软阈值降噪的方法提高了柴油机缸盖振动信号的信噪比。对降噪后的振动信号进行了功率谱分 析,通过比较单缸断油前后功率谱的变化,找到了缸盖燃烧冲击振动的频段。以频段内振动信号的能量与总能量 的比值为诊断参数,识别了柴油机的失火故障。用实测数据证明了该方法的有效性。     

基于多尺度核独立元分析与核极限学习机的柴油机故障诊断

为提高柴油机故障诊断速度和精度,提出了基于改进多尺度核独立元分析与量子粒子群优化核极限学习机的故障诊断方法。首先利用固有时间尺度分解对缸盖振动信号进行多尺度时频分解,并根据故障敏感度参数筛选有效分量以实现振动冲击特征增强;然后利用核独立元分析消除有效分量间的频带混叠,分离故障敏感频带,并提取各频带的AR模型参数、多尺度模糊熵和标准化能量矩构造联合故障特征向量;最后建立基于量子粒子群优化的核极限学习分类器实现柴油机故障诊断。试验结果表明,该方法有效增强了缸盖振动信号中的故障敏感特征,提高了柴油机故障诊断速度和精度,故障分类准确率达到98.45%。     

燃烧室缩口尺寸对柴油机燃烧过程的影响

基于某大功率农用柴油机,对燃烧室不同缩口尺寸下柴油机缸内燃烧和排放规律进行了仿真计算,结果发现:减小缩口尺寸可以增大缸内湍动能,有利于缸内燃气混合,促进缸内流动;减小缩口尺寸,缸内压力减小,但缸内最大压力变化不大;缸内温度则随缩口尺寸的不同而略有变化,在燃烧室结构中设置缩口可以在一定程度上改善燃烧过程,但缩口尺寸并非越大越好;对于不同缩口的燃烧室,发火时刻缸内速度场基本相同,上止点处速度场随着缩口直径的减小略有增强,当燃烧进入到缓燃期,对于缩口直径较小的燃烧室,燃烧速率迅速下降;随着缩口直径的减小,缸内NO_x最大生成量先增大后减小,而炭烟最大生成量先减小后增大;排气门打开时刻,NO_x排放先增大后减小,炭烟排放则呈锯齿形上升;热效率随缩口直径的减小先增大后减小。     

基于拟序火焰模型的柴油机燃烧过程数值模拟

在分析经典的涡耗散概念燃烧模型(Eddy Dissipation Concept Model)的基础上,着重介绍了3区拟序火焰模型(3 Zones Extended Coherent Flame Model,ECFM-3Z)机理,并对一台直喷式柴油机的单缸燃烧过程进行了数值模拟。通过模拟计算与试验结果的对比分析发现,计算所得的缸内压力、燃烧放热速率和排放生成物与试验结果吻合良好,表明所应用的燃烧模型更能真实地反映柴油机燃烧过程,并能较准确地预测排放物的生成。