基于排气温度动态模型的在线观测器研究

排气温度传感器作为柴油机排放控制和状态监测的重要部件,广泛应用于柴油机电子控制领域。为满足二级增压中低压级涡轮后排气温度传感器在线故障诊断与容错控制的需要,以某特定型号发动机为例,建立排气温度动态模型来反映缸内燃烧状况,利用空燃比、转速和海拔高度对排气温度因子进行虚拟标定;构建包含1阶滞后环节的排气温度在线观测器,并针对典型工况对观测器有效性进行稳态和动态验证。研究结果表明：基于排气温度动态模型的在线观测器可实现涡后排气温度的在线估计,稳态精度达到±3%以内,动态精度达到±8%以内,响应时间小于3 s;所 构建在线观测器具有良好的计算精度和动态响应性能。     

基于代理模型的气门大小对功率影响的研究

针对某型号高增压柴油机,利用基于代理模型的数据拟合方法,研究了不同工况下功率随气门大小变化的规律,并得到每个工况下最优功率和相应的进排气门尺寸.研究结果表明:在研究范围内,对于排气背压较低的工况,同工况下进气门增大使得功率增大,排气门增大使得功率先增大后减小;排气背压逐渐升高时,功率逐渐减小,最优功率点的进排气门直径比增大.对于排气背压很高的工况,进、排气门增大均会使得功率先增大后减小.     

对置活塞二冲程柴油机换气子阶段完成比例研究

针对对置活塞二冲程柴油机自由排气、扫气和后充气3个换气子阶段,开展不同换气子阶段对换气过程影响研究,了解不同换气子阶段在整个换气过程中的完成比例。以某对置活塞二冲程柴油机为研究对象,在建立一维仿真模型并验证其准确性的基础上,通过缸内二氧化碳质量的变化研究了该柴油机3个换气阶段在整个换气过程中的完成比例。通过改变转速、压差和排气背压研究了这3种影响 因素对不同换气阶段的影响。结果表明：该柴油机在发动机转速1 200 r/min、压差0.013 MPa、 背压0.18 MPa时,自由排气、扫气和后充气3个阶段在换气过程中的完成比例分别为64.42%、35.57%和0.01%;自由排气完成比例随着转速的增加而逐渐下降,扫气阶段完成比例逐渐增加;进排气压差的影响效果与转速相似;排气背压的改变对不同换气阶段完成比例的影响不明显,只对换气过程中缸内二氧化碳的质量变化影响较大。     

道路循环工况下微粒捕集器连续再生特性的仿真分析

柴油机排气微粒捕集器的连续再生技术(CRT技术)是柴油车排气后处理技术中的一项关键技术.文中利用建立的某重型柴油车GT-Drive仿真模型,对该柴油车不同道路工况下排气微粒捕集器连续再生的动态特性进行了分析,研究了不同道路工况下捕集器微粒沉积量以及柴油车载荷对捕集器连续再生特性的影响.通过研究,获得了该柴油车不同道路工况下排气微粒捕集器的连续再生特性以及捕集器微粒沉积量和柴油车载荷对捕集器连续再生特性的影响规律.研究工作可以为柴油机排气后处理CRT技术的研究提供必要的基础和参考.     

柴油机排气微粒静电捕集过程研究

本文介绍了一种新的柴油机排气微粒后处理技术——静电旋风微粒捕集法及其过程分析与计算。这种方法具有捕集效率高、排气背压低和能够实现连续自动的清灰(再生)过程的特点。通过分析建立了静电捕集柴油机排气微粒的物理模型和数学模型,并在试验数据的基础之上推导出了计算静电捕集柴油机微粒捕集效率的半经验公式,为进一步深入研究和开发应用这一技术提供了理论工具。     

对置活塞二冲程柴油机新鲜充量短路研究

为了研究二冲程发动机新鲜充量短路现象、提高其换气质量,并深入了解二冲程发动机换气过程,以某对置活塞二冲程柴油机为研究对象,通过排气管中短路新鲜充量质量占比的改变来表征换气过程中新鲜充量的短路,研究了进排气压差、排气背压和气口参数等设计参数对于该柴油机在换气过程中短路问题的影响规律。结果表明：压差的增加会使新鲜充量出现大量短路的时刻提前,对于整个换气过程而言,在压差较大时缸内废气的清扫效果较好;排气背压的增加可以推后新鲜充量出现大量短路的时刻,降低缸内废气的清扫程度;进气口高度增加会提前新鲜充量出现大量短路的时刻,并改善换气过程;排气口高度的增加有助于缸内废气的清扫;进气口和排气口宽度的变化对短路现象影响都不是十分明显。     

基于多层双向长短时记忆网络的装甲车辆柴油机喷油器故障诊断

针对装甲车辆柴油机喷油器故障诊断不能满足实时在线监测的问题,提出一种基于多层双向长短时记忆 网络(bidirectional long short term memory,Bi-LSTM)的装甲车辆柴油机喷油器故障诊断方法。对柴油机喷油器故障 进行模拟实验,利用多层双向长短时记忆网络具备较长距离的时序分析能力的优势,分别将压力波特征值和压力波 时序信号作为输入进行故障模式识别验证。结果表明：该方法具有较高的识别精度和较快的分类速度,能够满足实 时在线监测的要求。     

柴油发动机颗粒排放物的组分研究

重点对柴油机的颗粒排放物进行分析研究,将柴油机颗粒排放中的碳和可溶性有机成分(SOF)分离开来,并对SOF的来源进行了进一步的分离.研究结果表明:润滑油对柴油机颗粒排放中SOF的贡献不容忽视,降低柴油机润滑油消耗量和改善润滑油品质是降低柴油机颗粒排放的重要技术措施之一.     

燃油温度对电控单体泵增压柴油机性能影响研究

为了给柴油机电控系统提供喷油控制参数的修正策略,在1 台电控单体泵式涡轮增压柴油机上进行了燃油温度对柴油机性能影响规律的试验研究。试验结果表明:在一定温度范围内, 随着燃油温度的升高,柴油机的喷油压力和每循环喷油量近似线性地减小、最高缸内燃烧压力近似线性地减小、主燃期会近似线性地增加,最终导致有效功率、排气温度、进气压力近似线性地减小, 有效燃油消耗率近似线性地增加。     

潜艇动力系统

<正>从动力系统讲,柴电潜艇和水面舰艇所用柴油机有无区别?海:总的讲没有太大区别,只是潜艇用柴油机排气的背压要求相对高一些。潜艇柴油机排气口处设置了气体分布器,可将废气均匀地变成小气泡排到海水里,不易被反潜兵力目视发现。当风浪较大时,柴电潜艇如何保证通气管状态     

基于集合经验模态分解-支持向量机的高压共轨系统故障诊断方法

柴油机高压共轨系统运行时轨压波动信号波动较大且非线性特征较为明显,使其故障诊断较为困难。针对高压共轨系统轨压信号状态参数难以提取与识别的问题,提出一种基于集合经验模态分解（EEMD）—支持向量机（SVM）的故障诊断方法。通过EEMD将轨压信号分解为一系列固有模态函数,利用过零率曲线确定的特征提取准则提取本征模态函数中的特征值。将提取的特征值输入SVM中进行故障类型的诊断。通过AME Sim软件仿真实验获得轨压信号,对比7种不 同的特征值选择方法,最终选取能量特征值构建特征值向量并进行识别和诊断结果分析,以验证该方法的正确性与准确性。结果表明：所提出的基于EEMD—SVM的高压共轨系统故障诊断方法能够对6种不同的运行状态进行状态识别,平均故障诊断正确率可达96.11%。     

具有环境适应性的柴油机最小压缩比设计方法

为保证柴油机在低温与高原环境下能够顺利启动,基于热力学理论与柴油机试验,提出一种具有环境适应性的柴油机最小压缩比设计方法。通过光学测试确定柴油喷雾自燃的临界着火温度,获得临界着火温度关于喷雾背景密度的拟合关系式;通过整机倒拖试验得到柴油机压缩终了状态随转速的变化关系;结合光学诊断和整机倒拖试验,基于热力学理论,建立柴油机最小压缩比与环境温度、海拔高度间的数学关系。试验结果与理论研究表明：随着环境密度的增加,柴油喷雾的临界着火温度先快速下降然后缓慢下降,最后稳定在700 K左右;随转速的增加,压缩冲程缸内漏气量的减少导致缸内压缩终了压力和温度均增加;对于采用进气预热的柴油机,0 m海拔高度下,环境温度从273 K降低到238 K时,柴油机最小压缩比需从13.8增加到18.0;进气温度263 K时,海拔高度从500 m增加到4 400 m,柴油机最小压缩比需从12增加到17;基于光学诊断和热力学分析确定最小压缩比有利于极端条件下柴油机冷起动性能的提升。     

基于局部线性模型树模型的柴油机进气系统漏气和堵塞故障诊断

柴油机进气系统漏气和堵塞等性能退化型故障将会导致排放恶化和经济性下降。针对进气系统具有较强的非线性,难以建立精确的数学模型问题,提出基于局部线性模型树（LOLIMOT）模型的故障诊断方法,为在线故障诊断提供一种思路。提取进气压力波的一次谐波信号幅值与相位、充量系数为故障特征,采用 LOLIMOT方法对充量系数、进气压力波动幅值与相位信号建立基于发动机转速和进气密度的参考模型;采用奇偶方程生成3个残差信号,计算各个残差信号的阈值;分析残差信号和故障类型的映射关系。结果表明：所建进气压力波动幅值LOLIMOT模型、进气压力波动相位LOLIMOT模型、充量系数模型验证数据与模型仿真数据具有较高线性相关度;采用充量系数、进气压力波幅值与相位为故障特征值建立的LOLIMOT模型生成残差信号的故障诊断方法,可诊断进气系统漏气故障和中冷器堵塞故障。     

柴油机状态监测与故障诊断系统

采用分布式架构的柴油机状态监测与故障诊断系统,其硬件包括底层传感器、中间层信号调理和顶层计算机监测诊断.系统软件用Labview编写,并采用非耦合模块设计.低速信号通过串口送到主机,监控信号采用USB与主机通讯,高速采样用内插板卡实现信号传输.其故障诊断采用两级专家系统,前端计算单个故障初级可信度,后端融合单个信号信息,形成对柴油机故障的整体认识.     

基于局部线性嵌入算法的柴油机测点优化

为了能够高效地进行柴油机故障诊断,需要找出敏感性和稳定性好的振动测点,提出了一种改进的局部线性嵌入算法对柴油机振动测点进行优化处理．该算法实质是在保持原始数据性质的情况下,将各测点的高维特征数据映射到低维空间中,并以2-范数为各测点的阈值作为测点优化的标准．以某12缸柴油机为例,应用小波包能量谱分析方法来提取各振动测点信号的特征值;应用局部线性嵌入算法进行测点优化,通过对比实验结果可知,局部线性嵌入算法能够有效地区分不同故障测点敏感程度,从而可找出各故障敏感的测点位置,在一定程度上可提高故障识别率与效率．     

基于人工神经网络的大规模模拟电路故障诊断

大规模模拟电路故障诊断,先用定位向量初定位故障子网络,再用神经网络定位故障子网络元件级故障.诊断分测前和测后,测前先将每个子电路的各种故障情况用Multisim模拟,求得各可及节点电压并作为BP的训练样本,再对所测电压信号分别归一化处理,定义网络的故障定位向量.最后用BP网络分析故障特征,进行故障诊断.     

Online Fault Diagnosis Method Based on Nonlinear Spectral Analysis

The fault diagnosis based on nonlinear spectral analysis is a new technique for the nonlinear fault diagnosis, but its online application could be limited because of the enormous compution requirements for the estimation of general frequency response functions. Based on the fully decoupled Volterra identification algorithm, a new online fault diagnosis method based on nonlinear spectral analysis is presented, which can availably reduce the online compution requirements of general frequency response functions. The composition and working principle of the method are described, the test experiments have been done for damping spring of a vehicle suspension system by utilizing the new method, and the results indicate that the method is efficient.     

基于自适应平行因子的柴油机喷油故障诊断研究

为了解决柴油机发生喷油故障时喷油器受扰动引起的弹性压缩脉冲发生变化,缸盖受激产生的振动也随之变化的问题,提出了一种通过测量柴油机缸盖振动信号间接诊断喷油故障的方法。首先以5 kHz 为截止频率对振动观测信号进行高通滤波,减弱燃爆振动信号的干扰。然后利用等角度重采样的方法,将信号从时域变换到角域,消除转速波动对信号处理的影响。由于滤波后振动观测信号受其他非白噪声的干扰,最后利用自适应平行因子(PARAFAC)方法对振动观测信号进行盲源分离,减弱非白噪声的影响。以压缩上止点附近缸盖振动信号的能量作为特征量,对柴油机喷油故障进行诊断,应用研究表明,该方法有效地诊断出了柴油机喷油故障。