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。     

发动机气缸密封设计开发和试验验证

面向未来设计开发的发动机,发动机的强化程度持续增加,尤其是向高爆压的方向发展.高爆压大功率柴油机在工作时,气缸内的高温燃气如何可靠地密封是一个严峻的挑战,这就需要选用合适的缸盖垫密封结构,以及缸盖螺栓的选型.文章采用pro/engineer对缸盖建模,并用abaqus软件进行应力分析,通过测量螺栓轴力和火力面面压判断缸...     

基于振动速度的柴油机缸内峰值压力提取方法研究

基于数值模拟和试验研究,结合柴油机缸盖振动速度与缸内压力信号对应关系,根据微积分理论推导出描述柴油机缸内峰值压力的振动速度特征参数提取方法。模拟结果表明:基于振动速度提取的峰值位移和缸内峰值压力为近似线性对应关系,峰值位移可准确描述缸内峰值压力变化。试验结果表明:振动速度提取的峰值位移和缸内峰值压力有一致的变化趋势,两者为近似线性对应关系,但受干扰信息和工况波动等因素影响,线性度略差。结合不同工况提取的峰值位移和缸内峰值压力数据,基于最小二乘法理论拟合出不同机型峰值位移和缸内峰值压力线性关系曲线,基于该线性关系可实现基于振动速度的缸内峰值压力定量评价。     

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...     

不同海拔下甲醇-柴油双燃料发动机的燃烧循环波动研究

试验在1台由高压共轨柴油机改装的甲醇-柴油双燃料发动机上展开,通过仪器模拟不同海拔,进而研究在高原环境下甲醇-柴油双燃料(DMDF)燃烧的循环波动.试验主要在1800 r/min下,通过调整发动机负荷、甲醇替代率和柴油喷射参数,研究各种参数在不同海拔下对发动机燃烧稳定性的影响.缸内压力参数,如峰值压力(pmax)和平均指示压力(IMEP),被用来量化双燃料发动机循环波动.研究结果表明,DMDF燃烧在高原下的循环波动表现出与平原上相似的趋势;随海拔升高,峰值压力循环波动系数(COVpmax)明显升高,而平均指示压力循环波动系数(COVIMEP)却呈现出相反的趋势;高海拔下峰值压力对应曲轴转角分布趋于集中.预喷油量的增加限制了高原工况下发动机循环波动率的增长;在所有海拔下,喷油时刻对COVIMEP影响不大,COVpmax对喷油时刻更加敏感;相比较其他喷油参数,喷油压力对循环波动影响较小.     

双对置二冲程柴油机高原环境燃烧过程的模拟研究

为研究高原环境对对置活塞对置气缸(OPOC)二冲程柴油机性能的影响,采用三维数值仿真的方法对不同海拔条件下OPOC二冲程柴油机燃烧过程进行研究。通过混合气特征参数定量分析高原环境对OPOC二冲程柴油机缸内油气混合过程的影响。通过对燃烧特征参数的分析,研究高原环境对OPOC二冲程柴油机燃烧过程的影响以及对OPOC二冲程柴油机性能的影响。结果表明:高原环境下,OPOC二冲程柴油机缸内平均压力下降,平均温度升高,燃烧过程恶化,燃油消耗率增加,Soot排放显著增加,而NO_x排放下降不明显。     

基于流固耦合方法的某缸盖热机疲劳分析及设计改进

为分析某增压柴油机缸盖排气道侧水套在台架耐久试验中发生多起开裂失效现象的原因,应用FEA-CFD耦合方法对缸盖进行温度场、应力、高周疲劳强度分析。通过仿真找出缸盖结构薄弱区域。温度场计算结果和火力面温度测量结果一致。经过分析,确认开裂区域应力水平过高、安全系数不足是导致缸盖失效的根本原因。对开裂区域结构进行优化,降低其应力水平,提高缸盖的疲劳安全系数,优化后的缸盖通过了试验验证。     

基于S变换的柴油机燃烧差异的诊断研究

分析了传统的基于平稳过程的傅里叶变换存在的局限性,采用了S变换时频分析法对振动信号进行分析。对比不同燃烧状况时的缸内压力曲线、压升率曲线及振动信号S变换的结果,表明振动信号S变换得到的时频图像同缸内燃烧过程有密切的关系。为了便于对各缸的燃烧状况进行定量分析,提出了利用时频域内各点的幅值和表征各缸燃烧差异的新方法。在4缸柴油机上进行模拟试验对该方法进行验证,结果验证了该方法的有效性。     

气道内喷射压缩空气以改变缸内涡流强度的研究

以某款柴油机缸盖进气道为研究对象,在稳流气道试验台上将一定压力的压缩空气喷入缸盖进气道,测量进气道入口不同截面喷射位置缸内的涡流强度。并将此装置应用在单缸机上,借助缸内高温内窥镜技术研究不同涡流强度下对缸内燃烧过程的影响。结果表明,螺旋进气道喷射位置的变化对缸内涡流影响不敏感,而切向进气道不同入口位置的流速变化对缸内涡流强度影响显著。     

基于计算机辅助工程技术的柴油机缸盖垫密封性分析

某柴油机缸盖垫在前期通过了面压试验确认,但在可靠性试验中出现缸盖垫开裂现象。利用Abaqus软件建立仿真计算模型,对不同工况下的缸盖垫线压力、波动量进行分析。结果表明,原缸盖垫线压力满足设计要求,但波动量超过了设计限值。随后提出改进方案,并对改进方案,进行仿真分析,最终通过缸盖垫疲劳振动试验验证2种缸盖垫的仿真计算结果。     

柴油机起动过程缸内窜机油现象的可视化研究

在单缸机上利用内窥镜技术观察到了起动过程中缸内有窜机油的现象。采用图像分析和试验验证相结合的方法,分析了缸内窜机油现象发生的原因,研究了转速和进气压力对柴油机起动倒拖工况下缸内窜机油现象的影响,研究了起动着火运行时缸内的窜机油现象以及炭烟排放特性。研究表明:柴油机高转速起动倒拖工况下,在压缩上止点前后以及排气上止点后均有机油窜入缸内;当转速升高时,窜入缸内的机油量增加;当缸内压力升高时,窜入缸内的机油量减少;在起动着火过程中,运行初期缸内出现窜机油现象,随着发动机运行时间增加,窜机油现象消失,炭烟减少。     

发动机辅助制动试验研究

测量各种发动机辅助制动器工作时不同发动机转速和机油温度下的气缸压力,分析了各种因素对制动功率的影响。结果表明:随着发动机转速的升高,最大缸内压力增大;制动功率随转速的升高而增大,减压制动功率最大,发动机倒拖制动功率最小;当发动机转速一定时,发动机的制动功率随机油温度的降低而增加,但过低或过高的机油温度都会影响发动机的工作性能。     

高原环境柴油机喷嘴内部流场与缸内温度场的三维数值模拟

采用广安博之等准维模型,建立柴油机高原运行工作过程模型;通过环境模拟台架试验验证了模型的可信性。将准维计算结果作为喷嘴内部气液两相流动和缸内燃烧三维模拟的初始条件,就高原低压、低温、低氧条件对喷孔内燃油流动状态与分布、缸内燃烧过程的影响进行三维数值模拟。海拔3 700m计算结果表明:与平原环境相比,柴油机喷嘴内空穴现象加剧,燃油流动速度增加,喷孔出口燃油分布不均匀度增加;缸内燃烧平均温度比平原最多高出300℃且分布不均匀,燃烧室局部热负荷偏高。研究初步揭示了高原环境柴油机性能劣化机理,为通过优化缸内喷雾和燃烧过程改善高原运行发动机性能提供参考。     

车用增压直喷汽油机燃烧噪声试验研究

利用倒拖法对某车用涡轮增压缸内直喷汽油机空载加速和半载加速工况进行了燃烧噪声试验研究。联合发动机缸内燃气压力测试结果,通过分析气体动力载荷对其燃烧噪声的影响,进一步探讨燃烧噪声产生的根本原因。试验结果表明,在中低转速时,燃烧噪声随着发动机负荷的增加而增加,同时燃烧噪声对整机总声功率的贡献值也在随之增加。在较高转速时,燃烧噪声对整机总声功率的贡献值随着发动机负荷的增加变化不显著。就半载加速和空载加速工况时燃烧噪声的平均贡献值来看,空载加速时燃烧噪声对整机噪声的平均贡献值为22.2%,明显小于半载加速时的43.6%。随着发动机转速的提高,最大气缸压力及最大压力升高率总体变化趋势和燃烧噪声变化趋势一致,同时加速时最大气缸压力变化对燃烧噪声的影响更明显。     

汽油机富氧燃烧特性试验研究

在1台4G18汽油机上进行富氧燃烧试验,进气中O2体积分数分别为21%,23%和25%,研究了不同富氧燃烧条件下的缸内压力、瞬时放热率及THC,CO和NOx排放.研究结果表明:在汽油机中低负荷典型工况下,随着进气中O2体积分数的增加,燃烧与排放均有改善,燃烧相位提前,缸内压力峰值和瞬时放热率峰值均增大,THC,CO排放...     

车用柴油机放热规律与燃烧噪声的关系

对1台车用高速高压共轨柴油机进行了不同负荷、不同转速以及不同喷射参数工况下的缸内压力测试,通过分析燃烧放热规律对气缸压力变化的影响,对燃烧放热规律与燃烧噪声的关系进行了研究。研究结果表明:燃烧噪声不仅与最高气缸压力和最大压力升高率有关,还与各自相位的间隔有关;负荷对发动机燃烧噪声的影响较大,转速对燃烧噪声的影响主要体现在频率范围变化;通过改变喷射参数可以改变柴油机的燃烧噪声水平。     

火花塞对汽油机缸内湍流的影响

针对4种不同火花塞,利用三维模拟软件建立了缸内直喷汽油机的仿真计算模型,在2 000r/min冷态情况下,对缸内湍流进行了计算,得到发动机在进气冲程、压缩冲程、点火时刻气缸内及火花塞附近的流场,评价了缸内速度场、湍动能参数。结果表明:在进气初期,火花塞对周围湍动能和缸内速度场影响最大,决定了缸内初期涡团的形成以及此后缸内湍流的发展变化;随着进气门的关闭和气缸容积的增大,火花塞对缸内湍流的影响越来越小;直至活塞靠近上止点,火花塞对局部流场的影响再一次显现。采用恰当的火花塞结构,使点火位置气流处于低速且具有足够湍流强度,对点火的稳定性和火焰的传播具有深远的影响。     

缸内直喷LNG发动机燃烧过程测量分析

将1台直列4缸汽油机改装为缸内直喷LNG发动机,用自行开发的发动机工作过程测量分析系统测量其缸内压力.分析了标定转速和最大扭矩转速下最高燃烧压力、压力升高率、缸内温度的变化,并计算分析了其放热规律.结果表明:与汽油机相比,改装后的天然气发动机燃烧较慢,后燃现象较严重;最大扭矩点的最大压力及最大压力升高率大于标定点;转速...     

Effects of intake flow on the spray structure of a multi-hole injector in a DISI engine

The spray characteristics of a 6-hole injector were examined in a single cylinder optical direct injection spark ignition engine. The effects of injection timing, in-cylinder charge motion, fuel injection pressure, and coolant temperature were investigated using the 2-dimensional Mie scattering technique. It was confirmed that the in-cylinder charge motion played a major role in the fuel spray distribution during the induction stroke while injection timing had to be carefully considered at high injection pressures during the compression stroke to prevent spray impingement on the piston.     

大气压力和冷却液温度对柴油机性能影响的试验研究

利用内燃机高海拔(低气压)模拟试验系统,研究了大气压力和冷却液温度对柴油机性能与燃烧特性的影响规律。试验结果表明:随着进气压力降低,柴油机最高燃烧压力下降,缸内平均温度大幅升高,燃烧始点推迟且持续期延长,后燃严重,燃烧过程未能及时释放热量,动力性能和燃料经济性下降明显;随着冷却液温度的升高,最高燃烧压力增大,燃烧始点提前且持续期略有延长,燃烧重心略微前移,燃烧放热率减小,且大气压力越低冷却液温度对柴油机燃烧过程的影响越明显。在高海拔(低气压)条件下,提高柴油机冷却液工作温度,可以明显减少冷却液散热量,提高柴油机的热-功转换效率,显著改善柴油机的高原动力性和经济性,同时柴油机热负荷升高幅度并不大。