基于振动信号和瞬时转速信号的HCCI燃烧相位CA10辨识

为了实现基于循环的HCCI燃烧闭环控制,提出了一种基于爆震传感器信号和瞬时转速信号的CA10(缸内燃料燃烧10%累积放热量时的曲轴转角θ10)辨识模型.在装有全可变气门系统的汽油HCCI发动机上,测取HCCI发动机各工况下爆震传感器信号和瞬时转速信号,用时频分析方法从爆震传感器信号及瞬时转速中提取表征振动信号相位信息的特征量和瞬时转速信号特征量,分析了它们和HCCI燃烧相位θ10之间关系,提出了一种计算简单,以爆震传感器和瞬时转速信号特征量为因变量的CA10辨识模型.分析表明,CA10辨识模型能比较准确地识别HCCI燃烧相位的θ10值,对于HCCI动态过程燃烧相位θ10的预测平均误差小于1.7,°CA.     

基于频率解调方法的柴油机瞬时转速信号计算

分别采用计数法和频率解调法得到了柴油机的瞬时转速.比较表明:计数法得到的结果时间分辨率取决于齿轮齿数,因此时间分辨率差;计数法的幅值误差主要取决于采样频率,因此需要很高的采样频率.而频率解调法得到的瞬时转速时间分辨率取决于采样频率,时间分辨率好;频率解调法误差主要来源于采样噪声和信号处理过程,该方法不需要很高的采样频率,可用于实时获取瞬时转速值.     

基于频率解调方法的柴油机瞬时转速信号计算

运用磁电传感器测量柴油机转速时,对所得电压信号进行处理可得到瞬时转速。分别采用计数法和频率解调法得到了柴油机的瞬时转速,比较了结果的差异。不考虑齿轮的齿形和分度误差,计数法的幅值误差主要取决于采样频率,采样频率越大误差越小,因此需要很高的采样频率;而频率解调法误差主要来源于采样噪声和信号处理过程,该方法不需要很高的采样频率,从而降低了瞬时转速测量的硬件要求,具有很强的现实推广意义。     

根据飞轮瞬时转速诊断发动机各缸燃烧差异的探讨

对于在用的汽车、拖拉机与工程机械用发动机来说,是无法采用示功器同时测录各缸示功图并据以评判各缸的燃烧过程的。本文介绍了一种根据飞轮瞬时转速诊断发动机各缸燃烧差异的方法,并以Ｒ４１０２及Ｒ６１０２工程机械用柴油机为例,研究探讨了根据多缸机飞轮瞬时转速推求各缸间燃烧压力差异的原理。文中对推求偏差进行了分析讨论,得出在压缩上止点后１０℃Ａ～８０℃Ａ期间,各缸间燃烧压力差值的推求偏差在±０．１ＭＰａ。     

内燃机瞬时转速的研究

引言　　内燃机瞬时转速信号中蕴含着丰富的发动机工作状态信息,转速的波动与各缸的发火是一一对应的,它综合反映了气缸的工作状态和工作质量,凡可以影响发动机热力循环的故障（如燃油系统故障、进气系统故障等）在瞬时转速信号中均可以反映出来。对于不同的机型,虽然其结构参数不同,但其瞬时转速的相对变化却大致相同。本文即对内燃机瞬时转速的测量、噪声分析、最佳滤波、特征抽取等进行了理论和试验研究。１　瞬时转速的测量　　齿轮磁电式传感器装置仍然是目前使用最普遍也是最简便易行的瞬时转速测量装置,其结构原理如图１所示…     

基于动态递归神经网络的HCCI发动机燃烧相位辨识模型

为了实现HCCI汽油机闭环反馈控制,提出了一种利用动态递归神经网络从气缸压力信号在线辨识燃烧相位CA50(燃烧50%累积放热量的曲轴转角)的方法.该方法采集上止点附近40°CA范围的气缸压力信号,经过归一化和主元素法降维处理后,得到一个由9个特征数构成的时间序列.一个Elman动态递归神经网络以该序列为输入,计算出燃烧相位CA50.以基于全可变气门机构的汽油HCCI发动机为对象,选取了台架试验中4个典型的HCCI动态变负荷过程数据,其中一个作为训练样本,另外3个作为测试样本.测试结果表明该方法对HCCI动态过程的燃烧相位CA50预测误差小于0.25°CA;与BP网络和RBF网络相比,具有更低的误差和更强的泛化能力;与直接热力学计算方法相比,具有突出的抗干扰性和容错能力.     

基于小波分析的柴油机瞬时转速信号研究

提出一种新的柴油机瞬时转速信号的故障特征的提取方法,柴油机瞬时转速信号经过小波降噪处理,有效地剔除柴油机瞬时转速信号的噪声干扰,提高信号的信噪比。提取单缸作功冲程峰谷值差值作为特征值,通过时域曲线和特征值变化曲线可以明显看出单缸断油的故障,建立起能量到柴油机故障的映射关系,最后利用BP神经网络训练可以得到很好的效果。     

柴油燃料HCCI燃烧的稳定性研究

实现宽广负荷范围内的稳定燃烧是目前HCCI燃烧研究的热点之一．而HCCI燃烧在高、低负荷时的工作不稳定性是影响HCCI燃烧实用性的重要问题之一。在前期研究实现单缸柴油机HCCI燃烧的基础上,主要分析了发动机负荷和气门重叠期的变化对HCCI燃烧稳定性的影响,探讨了造成不稳定燃烧的原因。结果表明：HCCI燃烧在中间负荷燃烧稳定性最好,但在低负荷时容易产生失火,高负荷时容易产生燃烧压力振荡,造成不稳定燃烧;负气门重叠期增大有利于小负荷的燃烧稳定性,负气门重叠期减小有利于大负荷的燃烧稳定性。     

基于一缸缸压和瞬时转速的内燃机分缸燃烧状态估计

提出了一种基于曲轴瞬时转速分析和一个缸压传感器结合进行发动机的分缸燃烧状态估计的方法。试验研究表明:基于刚性模型和曲轴瞬时转速分析估计得到的各缸指示转矩误差有相似性,装有缸压传感器的参考缸可以得到误差信号并用于修正其他缸指示转矩估计结果,修正后指示转矩估计误差大幅降低。根据估计的指示转矩可以分析各缸的燃烧状态参数,平均指示有效压力估计值误差小于0.05MPa,最大燃烧转矩位置误差小于3°。与只采用曲轴转速信号相比,模型不依赖复杂算法并具有较高精度,鲁棒性更好。     

用于HCCI发动机燃烧状态参数辨识的神经网络

本文分别利用Elman网络、BP网络和RBF网络从离子电流信号辨识HCCI发动机的燃烧相位CA50,并对三种模型的各项性能进行了比较。该方法首先提取每个循环的离子流信号的4个特征信息,用提取的特征信息和发动机转速以及4个控制参数经归一化处理后,输入给神经网络,计算出CA50。本研究以基于全可变气门机构的汽油HCCI发动机为对象,选取了台架试验中6个典型的HCCI动态变负荷过程数据作为训练样本,另两个动态变负荷数据为测试样本。测试结果表明:Elman网络的训练耗时明显最长,计算时间稍长于BP网络和RBF网络;RBF网络具有最好的拟合精度,但泛化能力最差,而Elman网络的泛化能力最好,Elman观测器具有更强的抗干扰性。综合考虑Elman网络更适合于HCCI发动机燃烧状态参数辨识。     

不同燃烧模式的爆震特性及爆震强度评价方法

基于一台配备了全可变气门机构的单缸四冲程发动机开展了不同燃烧模式的燃烧和压力震荡特性研究,包括均质充量压燃(homogeneous charge compression ignition,HCCI)、汽油压燃(gasoline compression ignition,GCI)、湍流射流点火(turbulent jet ignition,TJI)和火花点火(spark ignition,SI)。研究结果表明:不同燃烧模式具有不同的统计学特征,其中HCCI、GCI和TJI的爆震强度分布较为集中,不易出现偶发的高爆震强度的燃烧循环;SI爆震的分布较为离散,通常具有较高的最大值和99%分位数,高爆震强度燃烧循环的偶发性较强;而低速早燃工况则是具有极高的爆震强度最大值和很低的99%分位数。此外,对于爆震工况的评价方面,对传统的算数平均值法和爆震循环占有率法进行了改进,提出了加权平均值法和破坏性循环均值法两种改进的爆震评价方法。二者在HCCI、GCI、TJI和SI爆震判定的准确性和适应性上相比改进前有了很大的提升;但对于低速早燃工况,破坏性循环均值法无法准确识别出其破坏性,加权平均值法具有非常好的准确性。     

爆燃燃烧对火焰辐射光变化的影响

应用火花塞光纤传感测量系统对BJ492Q汽油机爆燃燃烧进行测量和研究,分析了爆燃燃烧时火焰光辐射的变化情况。正常燃烧时,CH（431．5nm),C2(516.5nm),H2O(588nm)自由基的光强曲线出现双峰值,着火延迟期内自由基光辐射。爆燃较强工况时,只出现一个峰值,主要是碳粒子热辐射,峰值处出现剧烈波动,相位提前,无自由基的光辐射。试验表明,火花塞光纤传感器完全可用于爆燃测量。     

时域缸压信号爆震识别及强度评价的动态窗口域方法

针对时基缸压信号的爆震检测,引入爆震能量相对标识参数ΔE_I表征高通爆震信号在爆震窗口和参考窗口内的累积积分能量之差.随机选取若干爆震事件和非爆震事件,计算各事件的ΔE_I和爆震因子K_F随窗口宽度的变化.计算结果表明:爆震事件的ΔE_I随窗口宽度的增加而逐渐增大,但当窗口宽度增加到一定程度时,ΔE_I会达到最大并基本保持恒定;据此现象进行爆震窗口域的动态判定,可准确识别爆震发生和合理评价不同工况下的爆震强度.分别采用西门子VDO角基算法和时基动态窗口域方法对表征各种爆震倾向的154FMI、156FMI和171FMI小型高速汽油机进行了爆震检测.测试结果表明:基于两种方法的爆震识别和强度评价具有良好的一致性.     

内燃机爆震燃烧探测及其临界爆震判析

利用光纤传感器对内燃机缸内燃烧及其爆震进行探测，探索光纤传感技术在燃烧测量中应用的可行性。介绍光纤传感器在测量燃烧过程的燃烧时刻、临界爆震和爆震燃烧等燃烧特征方面的应用。分别对火花点燃式和双燃料工内燃机的爆震燃烧进行了测试分析。     

基于离子电流的缸内直喷汽油机HCCI燃烧检测研究

在缸内直喷汽油机上,对基于离子电流的HCCI燃烧检测方法进行了研究.结果表明,直喷方式下,离子电流信号受背景噪声影响,信噪比较低.当过量空气系数φa＜1.6时,信号特征值与燃烧相位线性对应关系良好;但φa继续增加时,信号幅值大幅减弱,二者线性相关系数显著降低.喷油策略也会对燃烧相位检测结果造成影响,在相同过量空气系数下...     

基于爆震因子统计特性的爆震燃烧识别方法

汽油机燃烧诊断广泛采用Siemens VDO算法识别非正常爆震燃烧,爆震识别及强度评价严重依赖主观性经验所确定的爆震阈值.所进行的试验测试分析认为,爆震因子具有随机性特征,其值在很大程度上仅具有相对意义而非绝对性地指征爆震事件.基于爆震因子统计特性的分析,采用D检验、Lilliefors检验等正态检验手段进行爆震事件的...     

基于离子电流的HCCI燃烧相位闭环控制

在一台进气辅助加热的缸内直喷HCCI汽油机上,根据HCCI小负荷边界工况、燃烧不稳定、燃烧相位循环波动大的特点,制定了基于离子电流信号的燃烧相位闭环控制策略并进行了试验研究.结果表明,离子电流差分最小值相位在稳态工况具有较好的相位稳定性,瞬态工况时与HCCI燃烧相位的相关性最好;通过对首次喷油量的调整,利用离子电流差分最小值相位与HCCI燃烧最大放热率相位之间的相关性制定的控制策略,可以达到控制HCCI燃烧稳定的目的.     

点燃式发动机燃烧过程模拟分析及临界爆震预测

建立了火花点火式发动机的双区燃烧模型，其中包括化学动力学模型和湍流火焰燃烧模型．改进的双区燃烧模型中，区别于以往的绝热模型，考虑了已燃区向未燃区的传热．该模型通过模拟火花点火式发动机的燃烧过程，尝试性地进行了临界爆震预测和爆震分析工作．模型的计算结果与实验结果吻合得较好，验证了该模型分析的可行性．     

发动机均质压缩燃烧单区模拟模型及其应用

介绍一种基于燃料氧化反应动力学计算的单区模型,该模型由一维空间的质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程和气体状态方程等气相化学反应动力学控制方程所组成。采用该模型并利用二甲醚氧化的详细化学反应动力学机理,对二甲醚燃料在柴油机上的均质压缩燃烧HCCI进行了模拟计算和试验研究。计算结果与试验结果比较表明,该模型对HCCI燃烧的着火始点预测很好。