基于振动信号及瞬时转速信号的HCCI燃烧模式辨识

HCCI汽油发动机一般采用组合燃烧控制策略,根据发动机工况不同,HCCI汽油机分别采用SI燃烧模式、SI-HCCI燃烧模式和HCCI燃烧模式.在这种控制方式下,燃烧模式的辨识具有非常重要的作用与意义.笔者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和瞬时转速信号中提取了特征量,分析了它们和HCCI汽油机燃烧模式之间的关系.通过辨识函数分析,基于爆震传感器信号特征量和瞬时转速信号特征量,建立了的HCCI燃烧模式辨识模型.分析表明,HCCI燃烧模式辨识模型能够较好地辨识出HCCI的燃烧模式,总体辨识成功率在75%左右.

9E燃气轮机扩散贫贫燃烧模式分析及处理

针对9E燃气轮机运行过程中出现的扩散贫贫燃烧模式,介绍了此异常燃烧模式出现的情况、特点和危害,分析了其控制逻辑,最后结合故障案例提出处理措施。结果发现:一区重点火、燃烧故障、清吹故障、选择“Lean-Lean Base模式”、选择“Fast Start”这5种情况会导致扩散贫贫燃烧模式。处理措施主要有:降低负荷至贫贫燃烧模式、高负荷预混切换、解决清吹故障和燃烧故障、防止人为误操作。所做工作可以为同类机组预防和处理扩散贫贫燃烧模式提供技术借鉴和参考。

生物质燃烧模式及燃烧特性的研究

采用TG-DTG-DTA(热重-微分热重-差热)热分析联用技术研究了两种生物质的燃烧模式和燃烧特性.考察了着火温度、燃烧速率最大时温度、燃尽温度和最大燃烧速率等燃烧特征参数;计算了综合燃烧指数和燃烧动力学参数.结果表明,两种生物质在燃烧模式上存在差别,生物质的着火温度在280℃左右,燃尽温度在500℃左右,生物质的综合燃烧特性指数明显高于煤的综合燃烧指数,生物质的燃烧过程可以用一级动力学方程描述.

乙醇燃料SI-HCCI-SI燃烧模式发动机的工作区域

为了研究火花点火和均质压燃两种燃烧方式的转换,在一台ZS1105柴油发动机的基础上通过改变压缩比、燃料供给方式和进气系统,采用进气预热成功实现了HCCI和SI两种燃烧方式的转换。试验结果表明:所开发的双燃烧模式发动机运行可靠,可方便地实现火花点火和均质压燃两种燃烧方式的转换,可作为研究这两种燃烧方式转换的平台。确定了乙醇燃料HCCI工作区域的上、下边界判断方法,得到了乙醇燃料SI-HCCI-SI燃烧的工作区域。

乙醇燃料SI-HCCI-SI燃烧模式转换过程的研究

在一台单缸试验机上进行了乙醇燃料均质压燃(HCCI)和火花点燃(SI)两种燃烧模式相互转换的试验研究。结果表明,采用进气热管理系统,可以实现乙醇燃料在两种燃烧方式间的转换。在SI向HCCI转换过程中,由于混合气瞬间变稀,而高温热气进到缸内有一定的时间,转速和平均有效压力下降,经过约4个工作循环后,随着高温热气连续、均匀地进到缸内,实现了连续稳定的HCCI燃烧,因此转速和平均有效压力上升,并且很快达到稳定。在HCCI向SI转换过程中,由于存在火花点火,对混合气的温度不是很敏感,因此过渡时间减少,发动机很快达到稳定状态。

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。

基于强化学习的多燃烧模式混合动力能量管理策略

针对采用HCCI/SI多燃烧模式的功率分流型混合动力汽车,提出了一种基于深度强化学习(DRL)的能量管理策略。基于发动机台架试验和电机有限元分析建立了混合动力汽车模型。将整车作为环境,采用排序优先经验回放算法,训练基于深度Q网络(DQN)的能量管理智能体。在WLTC和NEDC工况下,与规则策略、自适应等效燃油消耗最小策略(A⁃ECMS)和动态规划结果进行对比,仿真结果表明:基于DRL的能量管理策略能在维持SOC的前提下,避免燃烧模式频繁切换,并且充分利用中小负荷HCCI燃烧,燃烧模式切换频率降低13%以上,燃油经济性提升6%以上。

柴油发动机燃烧模式切换控制策略

针对柴油机低温燃烧/压燃(LTC/CI)燃烧模式切换过程中的瞬态控制问题,提出并开发了组合燃烧模式下的燃油系统和空气系统协调控制策略。实验结果表明,采用油气协调的控制策略,燃烧模式切换快速平稳,保证了LTC的减排效果。

油气爆炸过程火焰燃烧模式的实验估计

首先分析讨论了油气爆炸过程中火焰燃烧模式的估计方法,然后在激波管内进行了低、中、高3次不同初始油气浓度条件下的油气爆炸实验,通过实验数据分别计算出了低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸在初期、中期和后期的丹姆克尔数和湍流雷诺数,最后依靠丹姆克尔数-湍流雷诺数图对低、中、高初始油气浓度条件下油气爆炸初期、中期和后期的火焰燃烧模式进行了定量估计。结果表明:低、中、高初始油气浓度条件下激波管油气爆炸过程初期、中期和后期的火焰燃烧模式均为漩涡内小火焰模式。

海上水基燃烧技术多燃烧模式的实现研究

为实现海上水基燃烧技术的多燃烧模式,以满足不同领域的要求,基于多燃烧模式实现原理,设计了相应的可燃气生成方案和自致燃点火方案,即对特定粒径的燃料主剂和点火副剂颗粒,采用水溶性材料进行不同程度的包覆,以控制颗粒与海水接触的时刻和时长,进而实现不同的燃烧模式。实验结果表明,以上方案不仅可以实现典型的燃烧模式,还可通过组合使燃烧模式多元化。本研究可为海上水基燃烧技术多燃烧模式的实现提供可靠的途径,并为这一新技术的应用提供理论支撑和技术基础。

B_2O_3-Al-C体系自蔓延燃烧模式的研究

研究了 B2 O3- Al- C体系的燃烧规律 ,利用波速方程确定了 B2 O3- Al- C体系的反应激活能 ,并由此建立了该体系燃烧模式转化的 SHS图。试验中还发现 ,体系中出现的不稳定燃烧实际为螺旋燃烧模式。由此 ,通过计算机数值模拟不同参数下出现的典型螺旋燃烧的温度场 ,并结合实验结果对螺旋燃烧进行了解释。

燃油喷射补偿对柴油CI-HCCI燃烧模式切换过程的影响

针对CI-HCCI双燃烧模式柴油机在燃烧模式切换过程中容易出现平均指示压力(IMEP)波动,工作平顺性差的问题,开展了等负荷燃烧模式切换过程中的燃油喷射补偿策略改善切换过程的平顺性研究.分析了燃烧模式切换过程中的燃烧与工作平顺性特性,探讨了首循环喷油量补偿系数、过渡循环数和喷油量补偿速率对HCCI燃烧负荷下限切换的IMEP波动率的影响规律,优化结果表明采用1.06首循环喷油量补偿系数、3过渡循环数和略小于线性递减补偿速率的喷油方式,可以有效地改善切换过程工作的平顺性,IMEP波动率较直接切换降低73.3%.

柴油机缸内两相流卷吸效应对燃烧模式的影响

预混合燃烧和扩散燃烧是柴油机的基本燃烧模式,本文选取高压共轨直喷柴油机两种典型燃烧室:缩口型燃烧室和扩口型燃烧室,通过仿真计算研究在不同背景气流环境下基于卷吸效应的混合气形成机理。结果发现:喷射初期油束贯穿背景气流时,油束表面小尺度涡流引起的卷吸效应是形成预混合气的主要原因;对一定的喷射条件不同背景气流直接影响卷吸效应;缩口型燃烧室喷射初期卷吸作用强,预混合速率较快,且大部分燃料在燃烧室内部强滚流的作用下快速扩散燃烧,所以属于预混合扩散燃烧(PDC)模式,虽预混合燃烧占比小,但高温区宽;扩口型燃烧室虽喷射初期卷吸效应相对较弱,预混合燃烧速率较低,但油束冲击壁面凸台后形成二次预混合过程,使预混合气形成持续期延长,预混合燃烧占比大,形成双预混合扩散燃烧(DPDC)模式,通过这种DPDC燃烧模式可减小高温区域面积,由此有效抑制NO_(x)的生成。

不同燃烧模式下正庚烷燃烧发动机排气超细颗粒特性

在改造的发动机上研究了正庚烷缸内直喷压燃(CIDI)、进气道喷射均质压燃(HCCI)以及进气道-气缸喷射复合燃烧(CCCI)3种燃烧模式的发动机排气超细颗粒特性.结果表明,排气超细颗粒数浓度-粒径分布曲线随预混合率变化显著;CIDI燃烧时,排气超细颗粒以积聚模态微粒为主.随着预混合率的增大,排气积聚模态微粒数浓度明显降低,而核模态数浓度则显著增大;正庚烷HCCI燃烧时发动机排气超细颗粒以核模态微粒为主,积聚模态微粒数浓度很低;正庚烷CCCI和HCCI燃烧时发动机排气总颗粒数浓度明显较CIDI燃烧时高.排气核模态数浓度与HC排放明显相关.

柴油机燃烧模式切换过程燃烧特性变化试验

为研究柴油机在传统燃烧与低温燃烧的燃烧模式切换过程中,如何识别缸内当前所处的燃烧模式,以及不同喷油参数在不同的燃烧模式对燃烧特性参数的影响,在一台高压共轨柴油机1 500r·min-1、30%负荷下采用燃油单次喷射、调节EGR率方式实现燃烧模式切换并进行了试验研究.结果表明,EGR率从0增加到55%,缸内燃烧起点位置稍有后移,但变化不大,当EGR率超过45%后,缸内开始进入低温燃烧模式,瞬时放热率曲线初始上升过程,由于冷焰反应持续期增加导致出现的二阶段滞燃,可以作为识别当前的燃烧模式的特征,控制缸内燃烧模式;喷油相位从-14°CA ATDC推迟到-7°CA ATDC,对传统燃烧模式滞燃期和燃烧持续期的影响较小,但对低温燃烧的燃烧持续期影响较大,同时,当喷油相位推迟到-7°CA ATDC时,缸内接近失火;喷油压力从75MPa提高到140MPa,在传统和低温燃烧模式均可以改善发动机的油气混合程度,缸内最大爆发压力及瞬时放热率峰值增加,指示热效率有所增加,但幅度变化不大.

双燃烧模式发动机性能和排放特性对比的试验研究

在一台经过改进的单缸发动机上实现了乙醇燃料火花点火(SI)燃烧和均质压燃(HCCI)燃烧。获得了两种燃烧方式各自的工作区,定义了乙醇HCCI燃烧的爆震边界和失火边界。研究结果表明,通过进气加热,仅靠空气稀释,乙醇燃料的HCCI燃烧工作上限最大达到了SI工作方式下的500/0。与火花点火相比,在乙醇HCCI燃烧的工作区域内,由于采用的是稀混合气,排气温度低,NOx的排放降低幅度达到580/0以上。发动机负荷越小,混合气变的更稀,缸内燃烧温度降低,NOx的降低幅度越大,但CO和HC的排放升高。

Al-TiO_2-C-Ti-Fe体系的燃烧模式研究

采用与计算机相连的快速图像采集系统对 Al- Ti O2 - C- Ti- Fe体系的燃烧模式进行研究。结果表明 ,燃烧波蔓延模式随着 Fe含量的增加即绝热温度的降低 ,由稳定的平面燃烧逐渐转化为非稳定的多点波动燃烧 ;然而随着 Fe含量进一步增加 。

乙醇燃料HCCI-SI双燃烧模式发动机性能的试验研究(英文)

在一台改进的单缸发动机上实现了乙醇火花点火燃烧和均质压燃两种燃烧方式。通过进气预热的方法得到了乙醇HCCI燃烧方式的工作区,并定义了燃烧的爆震边界和失火边界。研究结果表明,在采用进气预热的方式下,仅靠空气稀释,乙醇燃料的HCCI燃烧工作上限最大达到了SI工作方式下的50%。在乙醇HCCI燃烧的工作区域内,与SI燃烧方式相比,混合气很稀,因此缸内温度低,NOx的排放降低幅度最大可达58%以上。随着负荷的越小,混合气变得更稀,缸内燃烧温度进一步降低,NOx的降低幅度越大。但在整个负荷变化范围内CO和HC的排放都比较高。

柴油机与汽油机的燃烧模式

内燃机的燃烧系统处在不断发展中。本文论述柴油机和汽油机燃烧模式发展的独立性和融合性。

纯柴油、柴油/CNG两种燃烧模式下应用EGR的发动机性能研究

在一台单缸柴油机上加装天然气电控喷射系统 ,改造成柴油 /CNG双燃料发动机。通过示功图、放热率、排放特性和经济性的实验与分析 ,研究了纯柴油和双燃料两种燃烧模式下应用冷却EGR的效果。研究表明 :不管是纯柴油模式还是双燃料模式 ,使用EGR之后 ,NOx都有大幅度降低 ;纯柴油模式使用EGR之后 ,会带来碳烟排放的恶化 ,但是对于双燃料模式 ,当EGR比例在 2 2 %以内 ,负荷小于 75 %时 ,不会造成碳烟排放的恶化。随着EGR比例的增大 ,燃烧放热率曲线由双峰过渡到单峰形状 ,具有均质压燃 (HCCI)燃烧过程的特征。