船用微引燃双燃料发动机多缸平衡控制的试验

针对船用微引燃双燃料发动机多缸不平衡问题,开展了多缸平衡控制的仿真与试验,建立发动机仿真模型,用试验测量的进气歧管压力验证了模型精度,基于仿真模型定量分析了发动机各缸燃气量和过量空气系数的差异.采用燃气喷射量补偿的方法对各缸进行缸平衡控制的研究,分别以各缸爆发压力、平均指示有效压力(IMEP)和排气温度为控制变量修正各...     

基于喷射量波动的燃气发动机空燃比自适应控制器设计

为降低燃气喷射量波动对空燃比的影响,设计基于喷射量波动的燃气发动机空燃比自适应控制器。采用李雅普诺夫方法来确定控制律参数,利用Matlab/Simulink仿真平台,搭建天然气发动机空燃比控制模型。通过仿真验证3种运行工况下该自适应控制器的有效性。结果表明,当发动机燃气喷射量波动时,自适应控制器可以将燃气发动机的空燃比控制在理想值附近,有效降低燃气喷射量不确定对空燃比控制精度的影响。     

电控组合泵低压系统压力动态特性研究

电控组合泵是集机械、液力和电磁于一体的系统,是一种满足柴油机排放和经济性的新型电控单体泵喷油系统。其低压系统压力动态特性影响了高压系统各缸循环喷射特性的一致性。试验研究表明,在工作时低压系统燃油压力一直处于脉动的循环波动,压力波动范围从最小接近表压0MPa到最大2MPa,波动效应幅值随着喷油脉宽的增加而增大,并且不同测试位置压力波动特性存在微小的不同,压力波形时域曲线与喷油缸数有一一对应关系。对其进行傅里叶变换得出随着工作缸数增加,高压系统对低压系统的影响主要表现在基准频率的倍频部分;对其小波变换得出随着喷油缸数增加,低压压力信号同时向小波变换信号低频和高频方向移动。为了分析低压压力波动对高压喷射特性的影响,采用AMESim软件建立数值模型,计算结果表明各缸低压系统燃油压力和高压系统喷射压力处于循环波动状态,并且各缸存在差别,导致各缸循环喷油量存在微小差别,在1.5mm3内波动,均方差在0.5mm3范围内。     

排气系统布置对燃气发动机EGR率影响的分析

废气再循环(EGR)能有效降低零部件的热负荷,降低NOx排放,提高燃气经济性。EGR的引气方式、排气管及涡轮入口通道的型式对燃气发动机EGR率及气缸均匀性的影响很大。排气系统的设计应在尽可能低的涡前压力下实现尽可能高的EGR率,且各缸缸内EGR率尽可能均匀。通过GT-Power模型分析了排气系统布置对燃气发动机EGR率的影响,即在增压器特性参数、进气系统等配置相同、不增加涡前压力的情况下,通过优化排气系统布置,提高EGR率及各缸EGR率的均匀性,充分发挥EGR的优势,提升发动机的性能。     

燃气喷射阀的控制对发动机性能的影响

清洁高效是当前能源领域的主要关注指标,天然气发动机采用低排放的天然气作为燃料,迅速成为发动机行业的新宠。以ACD320DF发动机为对象,针对多点歧管喷射的燃气发动机的性能开展研究,探究喷射阀的开启时刻和持续时间的差异对发动机主要性能的影响。结果表明:通过对ACD320DF发动机整机性能的仿真分析,得到发动机燃气进气总量、缸压、燃气消耗随喷射正时及喷射脉宽的变化规律,最后通过试验进一步验证该规律,可以用于天然气发动机气阀正时设计、试验标定优化的参考。     

汽油机怠速工况曲轴滚振特性的试验研究

建立了四缸汽油发动机的怠速闭环控制系统及曲轴滚振测试系统,在650r/min、800r/min、1000r/min三种怠速工况下,对反映发动机怠速稳定性的曲轴滚振特性进行了试验研究。对滚振幅频特性及相频特性的分析结果表明,在发动机连续工作50个循环内,三种怠速工况下0.5谐次滚振的平均幅值最大且存在着较大的循环波动,2.0谐次的次之,1.0谐次和1.5谐次的相对较低。0.5谐次的滚振及其循环波动是由于发动机各缸燃烧压力的差异以及缸内燃烧压力的循环波动引起的。随怠速转速的增大,0.5谐次和2.0谐次滚振的平均幅度及其循环波动幅度明显减小。当怠速不同时,由于各缸燃烧压力差异的变化,0.5谐次滚振的相位也随之变化。     

多缸汽油HCCI发动机燃烧循环变动的研究

在均质混合气压燃(HCCI)发动机研发中多缸不均匀性是一个重要的问题.通过在缸内直喷汽油机(GDI)上采用两次燃油喷射和可变配气技术来控制缸内混合气形成和燃烧,实现了SI/HCCI复合燃烧方式,研究了汽油HCCI发动机在不同燃烧模式下的多缸燃烧循环波动特性.研究结果表明:在汽油机中低负荷典型工况下,HCCI燃烧pi的缸内循环波动率小于2%,缸间循环波动率小于3%;HCCI发动机缸间循环波动主要受进气量的影响,与SI燃烧模式相比,采用稀燃模式的汽油HCCI燃烧缸间循环波动较小,HCCI燃烧的压力升高率和最高燃烧压力的循环波动率较小.     

汽车发动机瞬时转速信号波动规律分析

１　瞬时转速波动规律的理论分析　　发动机的瞬时转速信号是实现发动机的诊断和闭环反馈控制的一个重要途径。了解瞬时转速在不同工况下的波动规律,有助于建立各缸工作状态的检测算法。由于瞬时转速波动是发动机总扭矩波动导致的结果,因此通过分析发动机的总扭矩波动可获得瞬时转速波动在不同转速和不同负荷时的波动特征。若把各缸气体压力产生的扭矩之和称为气体压力扭矩ｔｇ,各缸往复惯性力产生的扭矩之和称为惯性力扭矩ｔｊ,则发动机的总扭矩ｔｓ即为ｔｇ与ｔｊ之和。本文利用实测缸内压力对ＹＣ６１０８发动机在不同转速和负荷时的…     

预喷射参数影响柴油机怠速噪声试验研究

主要对一台配有高压共轨系统的六缸机进行噪声测试和燃烧分析。对该发动机加预喷射,对比该柴油机开启预喷后,发动机怠速时的噪声的变化情况。通过调整不同预喷提前角和预喷油量,分析怠速噪声变化,找出最优的预喷射参数。结合放热率曲线和缸内压力曲线分析,并讨论加预喷后对发动机的其他指标的影响。结果表明,预喷射对降低怠速噪声和降NOx有明显效果,且对其他指标影响不大。     

邮轮混合储能系统分段式下垂控制技术

针对脉冲负载频繁投切引起的邮轮混合储能系统频率、电压波动问题,提出一种改进的下垂控制策略。针对锂电池和超级电容混合储能系统建立仿真模型,为各储能单元配置独立的双向DC/DC变换器,仿真分析分段式下垂控制策略对功率分配和均流控制的效果。仿真结果表明：在负载突加或突卸工况下,分段式下垂控制策略可根据负载功率和直流母线电压变化自动控制储能系统功率流向,快速有效平抑电网的负载波动。     

改善天然气发动机突变负荷特性的增压器优化

针对气体发动机负荷突变时瞬态响应性差的问题,以某大功率涡轮增压天然气发动机为例,采用理论分析、仿真计算与试验验证相结合的方式,分析响应滞后的原因,并提出了更换更小截面的涡轮增压器喷嘴环,调整点火提前角以及设置燃气喷射量限制等改进措施。经试验验证,改进后的发动机在负荷突变情况下满足G2级别的发电机组性能要求。     

柴油/天然气电控双燃料技术研究

针对双燃料发动机的特点介绍了电控双燃料系统的原理;并对所研究的双燃料发动机的失效模式及效应进行了分析。性能试验表明:在不对原柴油机喷油角度、压缩比等参数进行任何改动,只增加燃气供应系统和电控双燃料系统的情况下,在75%负荷下天然气的替代率达到83%,经济性好;同时,排放较纯柴油有较大的改善;发动机的排温、最高燃烧压力及调速性能与柴油机的相近。     

天然气后喷对高压直喷天然气船机燃烧和排放的影响研究

利用流体动力学软件CONVERGE建立了高压直喷天然气船机的三维仿真模型,基于该模型研究了后喷策略对高压直喷天然气船机燃烧和排放的影响。结果表明:随后喷比例增大,最高燃烧压力略升高,燃烧持续期增长;随着喷射间隔的增大,最高燃烧压力不变,但后喷燃烧相位推迟,燃烧持续期增长。与无后喷算例相比,后喷比例增大到10%和20%时,碳烟排放分别降低了7.7%～13.5%和1.5%～11.5%,NOx排放分别升高了12.0%～15.0%和5.0%～7.0%,指示燃油消耗率分别增大了约0.1%和1.0%;而后喷比例为30%时,碳烟排放升高了2.0%～8.0%,NOx排放降低了5.0%～7.7%,指示燃油消耗率增大了约2.3%。     

天然气发动机供气方式及其特点分析

对天然气发动机的供气系统进行研究。阐述供气系统可分缸外喷射和缸内直喷两种,缸外喷射又可细分为进气道混合器供气和缸外进气门处喷射供气;缸内直喷又可细分为气体燃料缸内直接低压喷射、电热塞助燃缸内高压直接喷射、油气共用泵喷嘴缸内高压直接喷射。介绍了各种供给系统的结构和工作原理,在充气效率以及动力性和排放方面对各种方式的优劣进行了比较分析,提出今后的研究方向。     

基于分形理论的柴油引燃天然气发动机燃烧模型

以柴油引燃天然气发动机为研究对象,针对柴油引燃油的扩散燃烧和天然气气体燃料的均质预混燃烧的特点,分别建立了引燃油多区燃烧模型和基于分形理论的预混天然气气体燃料燃烧模型.在试验验证所建模型的基础上,分析了引燃油量、喷油提前角和发动机转速对柴油引燃天然气发动机性能的影响.研究表明,适当增加引燃油量和减小喷油提前角可以降低柴油引燃天然气发动机的最大缸内压力升高率,从而有利于遏制柴油引燃天然气发动机高负荷时的爆震倾向.     

Improving the performance of dual fuel engines running on natural gas/LPG by using pilot fuel derived from jojoba seeds

The use of jojoba methyl ester as a pilot fuel was investigated for almost the first time as a way to improve the performance of dual fuel engine running on natural gas or liquefied petroleum gas (LPG) at part load. The dual fuel engine used was Ricardo E6 variable compression diesel engine and it used either compressed natural gas (CNG) or LPG as the main fuel and jojoba methyl ester as a pilot fuel. Diesel fuel was used as a reference fuel for the dual fuel engine results. During the experimental tests, the following have been measured: engine efficiency in terms of specific fuel consumption, brake power output, combustion noise in terms of maximum pressure rise rate and maximum pressure, exhaust emissions in terms of carbon monoxide and hydrocarbons, knocking limits in terms of maximum torque at onset of knocking, and cyclic variability data of 100 engine cycles in terms of maximum pressure and its pressure rise rate average and standard deviation. The tests examined the following engine parameters: gaseous fuel type, engine speed and load, pilot fuel injection timing, pilot fuel mass and compression ratio. Results showed that using the jojoba fuel with its improved properties has improved the dual fuel engine performance, reduced the combustion noise, extended knocking limits and reduced the cyclic variability of the combustion.     

船用单体泵柴油机控制系统HiL测试与试验验证

以某型电控单体泵柴油机控制系统为例,采用船用柴油机专用的HiL(硬件在环)系统测试同步信号、转速闭环、排温修正策略及极限工况。测试结果显示:冷起动时间2.4 s;额定工况稳态转速波动率0.31%;突加突减负荷时瞬时调速率小于5%,稳定时间小于4 s;各缸排温不平均率维持在5%左右。HiL系统优化后的控制策略在实际配机试验时的应用效果良好,冷起动时间3.6 s;额定工况稳态转速波动率0.67%;负荷突变时瞬时调速率为2.67%,稳定时间为4.9 s,各缸排温不平均率为7.9%。验证结果表明:主要评价指标均满足柴油机整机性能对控制的需求;HiL测试有效提高了控制策略的稳定性和实际配机效率。     

瞬态EGR对柴油机低温燃烧切换平顺性影响

针对传统燃烧(CDC)与低温燃烧(LTC)双模式柴油机在燃烧模式切换过程中出现的平均指示压力(IMEP)波动、发动机工作平顺性差的问题,基于自主设计开发的单缸柴油机,进行了燃烧模式切换过程瞬态废气再循环(EGR)影响研究.研究表明:燃烧模式切换过程中EGR率变化与燃油喷射变化不同步是造成IMEP波动的主要原因,在110...     

废气再循环对二甲基醚均质压燃燃烧过程影响的试验研究

在一台单缸发动机上进行了废气再循环(EGR)对二甲基醚(DME)均质压燃(HCCI)燃烧过程影响的试验研究。结果表明，EGR比例小于20％对运行最大负荷工况范围影响不大；采用高比例EGR可以拓宽DME均质压燃运行工况范围，随着EGR率增大，HCCI运行的最大负荷工况增大，着火燃烧时刻推迟，燃烧放热率降低，缸内最大爆发压力降低，发动机热效率增大；EGR率小于75％，HC排放略有降低或相当，EGR率为75％时，HC排放显著增加；EGR率大于25％，随着EGR率增加，CO排放增大，小负荷工况尤其明显，在中高负荷工况，EGR率对CO排放影响较小。     

进气管结构对天然气发动机废气再循环率均匀性的影响

针对某国Ⅵ天然气发动机各缸燃烧一致性差异过大的问题,利用计算流体力学(CFD)软件STAR-CCM+对该发动机的进气管路开展废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)率均匀性分析,发现第1缸～第3缸的EGR率高于第4缸～第6缸,1 200r/min全负荷工况EGR率相对偏差为-29.9%～34.2%。分析表明,EGR的引出方式为第1缸～第3缸单侧取气,导致EGR进气入口存在较大波动,是造成各缸EGR率分配不均的主要原因。从降低管路内EGR废气波动的角度提出了两种进气管路优化方案,使EGR废气在进入稳压腔之前得到了充分混合,各缸EGR率均匀性得到明显提高,EGR率相对偏差在±5%以内。