基于正交设计的船用柴油机燃烧系统参数匹配及优化

为研究柴油机燃烧系统参数匹配对柴油机动力和排放性能的影响,首先分别利用AVL_BOOST和AVL_FIRE仿真软件建立4190ZLC-2型船用柴油机整机模型和缸内燃烧高压循环模型,然后基于已建模型应用正交试验设计方法安排柴油机进气系统、喷油系统和燃烧室结构尺寸参数匹配仿真计算。研究结果表明,通过极差分析可以得出燃烧系统参数对4190ZLC-2型柴油机性能的影响主次顺序。以柴油机指示功率为评价指标时,参数组合0.26 mm-28°CA-160°-0.9-145 mm-2.6 mm-22 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的指示功率为63.40 k W,比原机仿真值高15%;以NOX排放为评价指标时,参数组合0.30 mm-24°CA-140°-0.4-135 mm-6.6 mm-14 mm(喷孔直径-喷油提前角-油束夹角-涡流比-喉口直径-凸台高度-凹坑半径)对应的NOX排放质量分数为0.015 7%,比原机仿真值低30.2%。     

基于三点模型的柴油机热工参数预测

准确预测热工参数劣化趋势是对柴油机实施预测维修的前提。已有预测技术均视不同时段信息所具有的建模价值相等,忽略了近期信息比远期信息更能反映设备当前运行态势这一客观事实,导致预测模型难以准确描述柴油机热工参数的真实变化规律。针对该问题,提出一种基于三点模型的柴油机热工参数预测方法,并采用新陈代谢法同步更新建模数据,以提高建模数据的利用效率及预测精度。与灰色系统GM(1,1)模型预测精度的对比结果表明,三点模型能够有效处理不同时段信息在反映设备运行态势能力上的差异,得到更为准确的预测结果。     

Bike route choice modeling using GPS data without choice sets of paths

Concerned by the nuisances of motorized travel on urban life, policy makers are faced with the challenge of making cycling a more attractive alternative for everyday transportation. Route choice models can help achieve this objective by gaining insights into the trade-offs cyclists make when choosing their routes and by allowing the effect of infrastructure improvements to be analyzed. We estimate a link-based bike route choice model from a sample of GPS observations in the city of Eugene on a network comprising over 40,000 links. The so-called recursive logit (RL) model (Fosgerau et al., 2013) does not require to sample any choice set of paths. We show the advantages of this approach in the context of prediction by focusing on two applications of the model: link flows and accessibility measures. Compared to the path-based approach which requires to generate choice sets, the RL model proves to make significant gains in computational time and to avoid paradoxical accessibility measure results discussed in previous works, e.g. Nassir et al. (2014).     

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。     

基于响应面和遗传算法的柴油机瞬态过程喷油参数优化

基于台架试验数据,利用响应面法建立了某工程机械用柴油机瞬态过程喷油参数与性能的近似高精度模型,基于此模型采用遗传算法对瞬态过程喷油参数分别进行离线优化研究。结果表明:采用单目标优化确定的燃油消耗率(BSFC)、NO_x比排放量和颗粒质量(PM)比排放量的优化极限分别可达180.23g/(kW·h),8.92g/(kW·h)和0.011 8g/(kW·h),相对原机可降低多达4.5%,34.0%和37.3%。双目标优化的Pareto解集表明,相比于同时优化BSFC和NO_x比排放量,BSFC和PM比排放量更容易同时得到优化。采用权重因子适应度函数的三目标优化结果对应的BSFC,NO_x比排放量及PM比排放量分别为184.70g/(kW·h),12.62g/(kW·h)和0.012 2g/(kW·h),较原机分别降低2.1%,6.6%和35.3%。改进优化模型后,性能优化Pareto解集对应的BSFC和PM比排放量水平都非常接近其优化极限,但NO_x比排放量相对其优化极限仍然较高。     

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。     

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。     

面向控制的SCR催化转化器温度模型

为了建立面向控制的SCR催化器温度模型,根据能量守恒和质量守恒方程并考虑热平衡中所涉及的换热过程不同,建立了4种SCR催化器温度的数学模型,并利用Matlab/Simulink构建图形化的计算模型。采用柴油机欧洲稳态循环(ESC)和欧洲瞬态循环(ETC)条件下的台架实测数据对模型进行检验,基于最大离散程度、拟合度和计算时间3个指标对模型进行评价和比较。结果表明,考虑催化器与废气和周围环境对流换热的温度模型具有良好的预测精度和实时性,更适合用于SCR控制策略。     

柴油机减压-排气复合缓速匹配试验研究

通过对柴油机独立减压缓速、排气缓速性能进行研究,获取了二者在循环工作过程中的作用区域和性能提升的影响因素,并以此为基础,组合二者最优方案形成了复合缓速系统,进一步分析独立缓速性能改进方法在复合缓速中的适用性,通过试验验证了改进策略的有效性。研究结果表明,复合缓速是一种有效的辅助缓速装置,合理匹配后可在柴油机运转转速范围内获得与柴油机标定功率相等的制动功率,同时柴油机排温仍然可控制在限值范围内。     

国Ⅴ柴油机SCR系统结构对尿素结晶影响研究

针对某国Ⅴ商用柴油车SCR系统中出现的结晶问题,综合应用CFD模拟和台架试验进行分析研究,提出一系列结构优化和改进方案,改善了SCR前流场状态以及流体的流动均匀性和尿素均匀性,基本消除了排气系统在实际工况下的结晶风险,提高了全系统的抗结晶能力,保证了SCR系统的正常运行。通过对模拟结果和台架试验数据的比对分析,研究了流场分布以及混合器结构对结晶形成产生的影响。