增压直喷汽油机的低速早燃特性研究

对一台增压直喷汽油机进行低速早燃(low-speed pre-ignition,LSPI)试验研究,在转速为1 750r/min和转矩为320N·m这一典型的低速早燃工况下,早燃的着火时刻越早,爆震发生倾向越高,并且强度也越大。试验同时研究了发动机运行参数和机油物理化学性质对早燃的影响,研究结果表明随着中冷温度和冷却液温度的提高,早燃频次增加;高黏度的机油可以抑制超级爆震频次和发生倾向;机油添加剂中钙元素对超级爆震的发生起极大促进作用,磷元素起较大抑制作用,镁元素的抑制作用最小。     

早燃对发动机耐久的影响研究

本文通过对一款增压汽油机进行早燃专项耐久测试,对早燃次数、早燃发生的气缸和早燃发生时的气缸最大爆发压力等进行记录,试验结束后对活塞进行了检测分析,结果表明:发动机在试验过程中出现了614次早燃现象,发动机状态保持良好,未损坏,说明发动机零部件对早燃具有较强的抵抗性,车辆没有损坏风险。     

基于GT-SUITE的早燃计算方法和影响因素分析

随着排放法规和油耗法规的日益严格,能降低排量的小型化增压汽油机成为了发展趋势,但功率密度提升会导致早燃倾向加剧,从而导致结构损坏等问题,因此在发动机设计阶段应规避早燃的发生。基于GT-SUITE计算仿真软件,针对一款2.0 L增压直喷汽油发动机,提出了一种早燃计算方法,通过计算压缩上止点(TDC)焓值评估早燃倾向,并进行了早燃影响因素分析。研究结果表明：基于焓值的早燃计算结果与试验趋势相吻合。降低平均有效压力(BMEP)、减小过量空气系数λ、推迟喷油时刻(SOI)、提前进气相位、降低压缩比均有利于降低上止点焓值,降低早燃倾向,同时对以上参数进行了敏感性分析。     

船用低速柴油机电控喷油器多参数优化匹配

为了更好地优化电控喷油器性能,笔者基于自主设计的一种船用低速机电控喷油器结构,借助AMESim 软件搭建了电控喷油器的仿真模型,利用专用试验平台试验验证了模型的准确性。随后通过开展各结构参数对电控喷油器性能影响灵敏度量化分析,筛选出对电控喷油器性能影响较大的结构参数,并采用正交试验和遗传算法两种优化法相结合的数值模拟方法,以提高电控喷油器针阀响应速率为目标,对电控喷油器开展了参数优化匹配,得到了关键结构参数对电控喷油器针阀动态响应特性的影响权重和最佳参数组合。结果表明：出油量孔直径是对针阀响应特性影响权重最大的结构参数,控制活塞直径和进油量孔直径次之,而控制腔容积和针阀弹簧预紧力 影响相对较小;应用正交试验法优化后,与原参数方案相比,参数优化后针阀上升时间缩短了1ms,针阀下降时间缩短了1.4ms;通过应用遗传算法优化,相比于原参数方案,参数优化后电控喷油器针阀响应特性明显改善,针阀上升时间下降了40.9%,针阀下降时间缩短了29.1%。     

增压直喷汽油发动机早燃现象改善的研究

低速大负荷早燃现象是制约增压直喷汽油发动机低速性能提升的主要因素之一,早燃易导致发动机火花塞烧蚀、活塞熔顶等质量问题,所以在发动机设计开发过程中必须对早燃问题加以优化改善。阐述了早燃产生的机理,更换不同机油、改变压缩比以及空燃比进行试验,结果表明：更换机油以及改变空燃比能够降低早燃频次,改变压缩比对早燃无影响。     

船用低速柴油机电控喷油器的动态响应特性研究

基于AMESim液力仿真平台搭建了船用低速柴油机双阀电控喷油器的数值模型,循环喷油量的计算值与实测值的最大误差仅为3.38%,且喷油压力、增压活塞位移关键时序指标的试验数据与计算数据的最大相对误差不足1%,证明了该模型的准确性。为了分析喷油器的动态响应特性,定义了开启响应时间和关闭响应时间,探究了结构参数对喷油器响应特性的影响规律,并通过帕累托分析确定了各因素对喷油器响应特性的影响权重。结果表明:喷油器开启响应时间与增压活塞小头直径、针阀最大升程、针阀弹簧预紧力、控制腔直径呈正相关,与增压活塞大头直径呈负相关,各因素对喷油器开启响应时间的影响权重分别为8.59%、15.74%、4.97%、10.88%、9.48%。喷油器关闭响应时间与增压活塞大头直径、针阀最大升程呈正相关,其影响权重分别为7.86%、27.33%,与增压活塞小头直径、针阀弹簧预紧力、控制腔直径呈负相关,其影响权重分别为6.22%、7.29%、7.36%。对于喷油器开启响应时间,增压活塞小头直径与增压活塞大头直径、增压活塞大头直径与针阀最大升程、增压活塞小头直径与针阀最大升程、增压活塞大头直径与针阀弹簧预紧力及增压活塞小...     

基于数值模拟的燃惰气燃烧室的优化设计研究

惰性气体是一种高效、环保、经济的防、抑爆及消防灭火介质,惰气的来源制约了惰气安全防护技术的研究开发.以一种新型燃惰气燃烧室为研究对象,采用了RNGk-ε双方程模型描述湍流流动,随机颗粒轨道模型追踪燃油颗粒运动,考虑了化学反应动力学机制对燃烧的影响,采用了修正的EBU湍流燃烧模型计算燃烧速率,同时采用了离散坐标法表征辐射传热过程,建立了燃烧室三维气雾两相湍流燃烧模型,对燃烧室流动燃烧特性进行了深入数值模拟研究,模拟结果与实验结果的比较表明了数值模型及数值方法的合理性.在数值模拟的基础上对燃惰气燃烧室进行了优化设计,采用了多种强化燃烧技术.对优化设计燃烧室的数值模拟结果表明设计合理,满足设计要求.研究结果为惰气安全技术的开发设计奠定了基础.     

电控喷油器的优化设计

根据电控喷油器各部件的结构特点、耦合关系及物理性质，建立了电控喷油器电磁阀驱动、电磁阀、液力、机械系统耦合的数学模型，完成了仿真计算并获得了各因素对电控喷油器性能影响的空间图谱；系统地研究了电控喷油器结构参数对喷油器动态响应的影响。以仿真结果为基础，以系统的响应和经济性为目标，建立了系统的多元回归方程。通过多目标规划，对系统的结构参数进行了优化。利用分析结果，设计了相应的零部件。在喷油器动态特性测试台架上，对经过优化设计的喷油器进行了动态响应特性等测试。测试结果与仿真结果有较好的一致性；喷油器针阀开启和关闭响应时间均叮达0．2ms，喷油规律波形与控制脉冲波形基本一致。     

基于离子电流与LSTM神经网络的汽油机早燃判断

通过一台1.5 L的废气涡轮增压缸内直喷汽油发动机快速建立积碳工况,从而引发早燃,对比了正常工况和早燃工况的离子电流信号波形特征．并利用Python和Tensor Flow建立了基于离子电流信号长短期记忆(LSTM)神经网络的早燃检测模型,以转速为1500 r/min、负荷为72%工况下的早燃判断为例,在离线分析中模拟在线采集过程,采用K折交叉验证和粒子群优化算法对超参数进行优化,结果表明：LSTM神经网络模型的判别准确率达到98.50%,同时在CA 10前能够准确判别出早燃的概率为76.09%．与前馈(BP)神经网络和支持向量机(SVM)相比,具有更小的均方根误差(RMSE)以及更好的判别提前性,利用受试者工作特征曲线法对3种深度学习分类模型进行对比,LSTM模型曲线下面积更大,是性能更优的分类模型;与传统的阈值判别法相比,准确性更高,是一种兼顾准确性和提前性的判别模型,符合基于离子电流信号判断早燃的根本目标．     

基于iSIGHT平台DOE方法的柴油机喷油器结构优化设计

喷油器是柴油机燃油系统的关键部件之一。采用传统的优化设计方法往往不能全面分析多个参数之间的相互影响与交互效应,进而不能得到全面的系统最优解。本文借助多学科优化软件iSIGHT的试验探索与优化算法,以衡量喷油器雾化质量的索特平均直径、油束锥角及油束贯穿距3个主要性能参数作为优化目标,对喷油器结构进行了优化设计。     

基于APDL的喷油器电磁阀组件设计

采用ANSYS参数化设计语言(APDL),对电控高压共轨燃油喷射系统中的关键零部件—喷油器电磁阀组件进行优化设计分析,并经试验验证。获得了高压共轨喷油器电磁阀组件最佳设计参数;并认为在该型电磁阀设计中,对电磁特性影响较大的参数是气隙、材料、电流和匝数。     

增压缸内直喷汽油机早燃及超级爆震试验研究

在一台增压缸内直喷汽油机上,对影响早燃及超级爆震发生频率与强度的各种因素进行了台架试验研究。研究结果表明:提高燃油挥发性,升高机油和冷却液温度,推迟进、排气门正时,增大点火提前角,提前或推迟喷油定时及使用高的喷油压力能够有效减少早燃及超级爆震。     

基于DOE的新型电控喷油器结构参数优化研究

根据船用共轨柴油机喷油系统工作特点及技术发展趋势,本文采用了一种新型喷油器.利用HYDSIM软件对采用这种新型喷油器的共轨系统建立了仿真模型,以共轨管内的压力波动和喷油器内压力损失为评价指标,采用正交试验设计方法对喷油器进行了仿真优化.结论表明:新型喷油器结构参数的合理选取可以有效减少系统喷油器内的相互干扰和压力损失.     

改善车用柴油机低速冒黑烟的探索性试验研究

车用柴油机低速冒黑烟是正在解决中的一个课题.本探索性试验研究的着眼点是想通过使用电控泵-喷油器系统及增压的方法使排气烟度值降低至1个Bosch单位以下.文中较全面地介绍了电控泵-喷油器的特性以及在一台单缸试验机上获得的增压压力与烟度的关系,喷油器喷孔直径和喷油正时的影响,低速增压对气缸内最高爆发压力、油耗率、平均有效压力和NO_x的影响.     

早喷和气道喷射对汽油压燃燃烧和排放特性影响的研究

在一台经改造的单缸试验发动机上开展了早喷和气道喷射对汽油压燃低负荷工况燃烧和排放特性影响的试验研究。采用的两种喷射策略分别为早喷结合主喷及气道喷射(PFI)结合主喷。研究的喷射参数包括早喷时刻、早喷比例和气道喷射比例。结果表明:早喷和气道喷射的燃油主要影响后期的燃烧放热过程,燃烧始点和燃烧过程前期的快速放热部分主要受主喷控制。早喷和PFI油量喷射比例增大时,着火推迟,燃烧相位推后,NOx排放降低,后期燃烧速度提高,燃烧持续期缩短,燃烧终点提前。早喷造成的湿壁会降低燃烧效率,增加未燃碳氢化合物和CO的排放。     

某船用低速机电控喷油器结构改进的研究

针对某船用低速机电控喷油器在配机过程中出现的缸温高和积碳问题,基于单次喷射仪和高速摄影试验进行原因分析,分解出喷油速率、喷嘴容积、针阀偶件滑动性三个改善目标,并做出FAST和非FAST结构两个方向的改进措施,试验结果表明,通过提升喷油速率、减小喷嘴容积和改善针阀偶件滑动性,喷油器的平均喷射速率和喷射流量得到提升,针阀关闭延迟缩短,避免了喷雾末期的雾化不良,可使燃烧更充分,有效解决缸温高和积碳问题。     

基于改进牛顿法的燃-燃联合动力装置建模方法研究

燃-燃联合动力装置(COGAG)以其功率密度大、机动性好等优势,在船舶动力领域展现了很好的发展前景。对燃-燃联合动力装置的部件进行了模块化建模,为提高模型的计算效率和收敛性,对传统的牛顿拉普森（Newton Rapson）迭代法进行改进,建立了COGAG稳态模型。利用四阶龙格库塔法建立动态模型,在python仿真环境下对建模方法进行了仿真验证。仿真结果表明：提出的基于改进牛顿法的燃-燃联合动力装置的建模方法可以实现系统的稳态和动态运行过程,提高了模型稳态计算的收敛速度,为联合动力装置的响应特性研究和控制器的设计提供了模型基础。     

基于LabView和PLC的低速机喷油器试验台测控系统设计

针对低速机喷油器试验台设计了一套基于LabView和PLC的测控系统。该系统涉及基于NI OPC Servers的Siemens TCP/IP Ethernet通讯方式和基于485总线的Modbus-RTU通讯方式。该测控系统主要分为上位机和下位机,均采用模块化方式进行编程,给出部分模块的程序框图。上位机界面进行多屏设计,人机交互良好。利用该测控系统进行了喷油器的性能试验,结果表明,该测控系统能够很好的对试验台进行控制和数据采集,达到了测控系统需求。     

基于低速预处理的风力机翼型外形优化设计

针对经典的S809翼型,耦合基于低速预处理的流场求解方法和序列二次规划方法,开展针对翼型升阻比的翼型气动外形优化设计研究。优化结果显示优化翼型具有较大的翼型前缘半径和较平坦的上表面。数值计算结果表明,优化翼型在设计点1的状态下升阻比提高43.3%,在设计点2的状态下升阻比提高48.9%。进一步数值验证表明,优化翼型在雷诺数为5.0×10⁵状态下的最大升力系数从S809翼型的1.140增大到1.297,在雷诺数为1.0×10⁶状态下的最大升力系数从1.236增大到1.418。在优化翼型的基础上,开展翼型气动外形人工修型研究,数值模拟表明修型翼型能更好地消除气流分离,从而进一步增大翼型升力系数、减小翼型阻力系数。