燃烧系统参数对商用车发动机燃烧和排放特性的影响研究

为改善商用车发动机性能,采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)模拟、正交设计等方法,针对某商用车的燃烧室结构参数设计了4种新方案,并选取油束夹角、喷雾锥角、主喷正时等3个喷油参数开展多因素影响研究。结果表明:燃烧室形状曲线向内收缩且最大半径增大的方案1燃烧室可提升缸内湍流特性,改善燃油浓度分布,使燃烧速度加快,油气混合更好,为最优方案。在喷油参数研究方案中,以碳烟(soot)排放为优化指标时,油束夹角对排放特性影响最大,最优匹配方案是油束夹角147°、喷雾锥角15°、主喷正时-1°,其缸内碳烟排放较原机下降13.91%,且NOx排放减少13.98%;以氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)排放为优化指标时,主喷正时对排放特性影响最大,最优匹配方案是油束夹角160°、喷雾锥角25°、主喷正时-1°,其缸内NOx排放较原机降低37.79%。

临界温度下循环喷油量对柴油机冷起动和排放特性的影响

为探明循环喷油量对小型农用柴油机冷起动特性和排放性能的影响规律,同时寻求其临界温度下的最佳循环喷油量,该研究以一款直列双缸高压共轨柴油发动机为研究对象,利用环境模拟舱整机试验平台,通过多次预试验测得海拔2000 m下,该机不开启预热装置能够成功起动的临界温度为-5℃。在此工况下,采用3次喷射方式,通过改变主喷油量研究循环喷油量对该机冷起动特性和排放性能的影响。结果表明:较大或较小的循环喷油量均会导致柴油机冷起动时间增加,甚至起动失败;随着循环喷油量增大,冷起动时间先减小后增加,循环喷油量为20 mg时冷起动时间最短,且HC、CO排放峰值均最低,分别为12984和3008 mg/L;增大或减少循环喷油量均会导致HC和CO排放峰值增加。循环喷油量较大时,CO排放峰值显著增加,并且峰值出现时刻提前。改变循环喷油量对NOx排放峰值有较大影响,循环喷油量为30 mg时NOx排放峰值最小,为368 mg/L。综合考虑,海拔高度2000 m,环境温度-5℃工况下该柴油机起动的最佳循环喷油量为20 mg。研究结果可为柴油机冷起动特性和排放优化提供支撑。

非道路柴油机冷却水套流动传热分析与优化

冷却水套作为柴油机的核心结构,其流动与传热特性直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。以某两缸高压共轨柴油机为研究对象,为了解该发动机冷却水套流动与传热性能,以水套速度场、温度场、换热系数等空间分布参数为判据,重点对冷却水套关键区域的流动和传热特性进行分析,同时提出优化方案。仿真结果表明:发动机整体冷却液流动性差,平均流速低于0.5m/s,缸体进气侧冷却水套上部出现了流动死区;通过对冷却系统性能参数和冷却水套结构进行优化,冷却水套进出口压力损失减小,整体冷却液平均流速较原方案提高了173.91%,整体平均换热系数较原方案提高了41.93%,整体冷却水套流动均匀性得到改善。

农用柴油机活塞环组机油消耗和窜气的灰色关联分析与预测

活塞环组的润滑和密封性能直接影响柴油机的动力性、经济性和排放特性,机油消耗量(lube oil consumption,LOC)和窜气量(crankcase blow-by,CB)是评估活塞环组润滑和密封性能优劣的主要指标。为探究影响农用柴油机活塞环组LOC和CB的影响因素及LOC和CB对影响因素的敏感程度,该研究提出农用柴油机活塞环组LOC和CB的多影响因素系统分析及预测方法。以YNF40农用柴油机为对象,首先搭建柴油机LOC和CB测试台架,建立活塞环组运动学与动力学仿真模型并验证模型的精确度和可靠度,然后采用灰色关联分析(grey relation analysis,GRA)得到不同影响因素的灰色关联度(grey relational grade,GRG),并基于此进行影响因素敏感性分析,最后基于BP神经网络建立不同转速工况下LOC和CB瞬态变化的时间序列预测模型。多因素GRG分析结果表明:对活塞环组LOC和CB影响最敏感和最不敏感的因素分别是活塞第一环槽下边缘倒角和活塞第三环槽背隙,其对应的GRG分别为0.89279和0.58361,得到目标与影响因素敏感程度的降序排列为:第一环槽下边缘倒角、顶环开口间隙、第一环槽下侧环岸间隙、第二环槽侧隙、第二环槽下边缘倒角、第二环开口间隙、第三环槽上边缘倒角、油环开口间隙、第二环槽上边缘倒角、第一环槽背隙、顶环切向弹力、第三环槽上侧环岸间隙、顶环环槽下侧轮廓倾角、第二环槽下侧环岸间隙、第一环槽上侧环岸间隙、配缸间隙、第三环槽侧隙、第一环槽上边缘倒角、顶环环槽上侧轮廓倾角、第一环槽侧隙、第二环槽上侧环岸间隙、第三环槽下边缘倒角、第二环槽背隙、第三环槽下侧环岸间隙、顶环上端缩减量、第三环槽背隙。LOC和CB随活塞第一环槽下边缘倒角和活塞第三环槽背隙变化的平均标准差分别为2.81、3.90和0.003、0.209。各影响因素与LOC和CB的GRG越大,LOC和CB随影响因素变化的平均标准差越大,对影响因素越敏感。BP神经网络时间序列预测结果表明:预测值与真实值的变化趋势较一致且都分布在95%置信带以内,模型具有较高的预测精度。研究结果可为农用柴油机提高热效率、减少和控制碳排放提供有效指导。

缸盖螺栓连接副结构对柴油机铝合金缸体缸孔变形的影响

通过建立缸盖-缸垫-缸体耦合模型,采用数值仿真方法,研究了柴油机铸铁缸体和铝合金缸体在施加相同缸盖螺栓预紧力时,改变螺栓孔设计参数对缸孔关键截面失圆变形和平均圆度、圆柱度、同轴度和漏光率4个评价指标的影响。研究发现,铸铁缸体和铝合金缸体的关键截面在傅里叶变换下变形趋势基本一致,除了漏光率基本不变外,平均圆度、圆柱度、同轴度分别增大了54.40%、38.39%、27.08%;对于铝合金缸体,减小沉孔和螺栓孔比值能减小各截面的综合变形,同时平均圆度、圆柱度、同轴度也会减小,但处于螺纹主要受力段以下的截面在傅里叶四阶变形的极值相位角一致性变差;保持沉孔深度不变,适当增加螺纹旋合长度方案下缸体缸孔平均圆度、圆柱度、同轴度下降速率最明显;保持螺纹不变,减小沉孔深度方案下缸体缸孔平均圆度、圆柱度、同轴度的值最小,相较于原始缸体分别下降了32.74%、31.24%、39.34%。

柴油机后处理技术的发展现状及趋势

柴油机后处理技术是实现柴油机满足越来越严格排放限值要求的主要技术。针对现有柴油机所采用的后处理技术,从净化机理、技术特点、净化效果等方面分别分析了净化PM,NOx以及两者同时净化的主流技术和新技术,并对未来的柴油机后处理装置提出了自己的观点和建议,讨论了后处理技术的未来发展趋势。

用Proteus实现51单片机的动态仿真

Proteus是一款功能强大的EDA软件,所配备的仿真元件库使其在电子设备的动态仿真方面具有其他仿真软件不可比拟的优越性;丰富的虚拟仪表箱也为仿真测试提供了方便。文章以89C51单片机为例具体分析了Proteus在对微处理器软、硬件仿真方面的独到之处,并通过实例展示其广阔的应用前景。

步进电机细分驱动技术的软件实施

步进电机是采用脉冲信号作为驱动信号源的电动机,在微量进给及准确定位等数控领域有着广泛的应用。为使步进电机能更好地满足控制要求,需要采用细分驱动技术。本文论述的是利用软件编程、通过设定循环控制字来分配驱动脉冲信号源,并利用升／降速技术来提高步进电机的控制精度。

技能大赛引领下楼宇智能化专业教学新模式的构建

文章以全国职业院校技能大赛的指导思想为依托,将技能大赛与楼宇智能化专业日常教学相融合,深化楼宇智能化专业的人才培养模式、专业课程体系和教学组织形式的改革,探索一条具有鲜明特色的楼宇智能化专业人才培养新思路。

基于角度及角速度的智能汽车直立行走控制

飞思卡尔智能车的电磁组项目要求车子能够直立行走,即将车身竖起,仅靠两个后车轮着地,在两个电机驱动下,除维持直立平衡功能外,还要实现速度及转弯控制,即要求车子沿着引导线以任意速度及角度行进。本设计打破了对四轮着地汽车的传统控制模式束缚,提出了智能车控制的全新控制方案。拟解决的关键问题是:针对于车子的驱动电机,设计一套行之有效的直立行走控制方案。主要解决手段及目标是:在分析直立行走原理的基础上,采用以陀螺仪及角加速度传感器为核心的平衡整定技术,将系统总体功能分解成三个相对简单的直立、速度和方向控制等子系统分别处理,并通过功能整合,最终都转换成对核心拖动电机模块的比例微分(PD)控制来实现控制要求的。系统实现具有很好的鲁棒性。

单片机课程的讲练教学法

单片机是高校自动控制专业的一门重要专业课程,通过学习该门课程,学生首先应该掌握单片机的基本理论,其次应该做到能够进行一般软、硬件的设计与开发,并能处理一定的实际问题.

不同海拔下EGR对含氧燃料柴油机性能影响的试验研究

利用大气模拟系统,在81kPa和100kPa的大气环境下,试验研究废气再循环(EGR)对柴油、B15E5燃料动力性、经济性及排放特性的影响。研究结果表明:使用EGR后,柴油机动力性下降较明显,81kPa时转矩的下降幅度高于100kPa时,B15E5燃料在最大转矩转速时动力性下降幅度大,转矩峰值消失。EGR对柴油机的经济性影响不明显,B15E5燃料的经济性差于纯柴油;低负荷工况有EGR时,柴油机燃油消耗率在81kPa时增加,而在100kPa时下降。EGR使柴油机的NOx排放明显下降,随着负荷增大降幅增大。EGR使柴油机的碳烟和CO排放明显增加,B15E5燃料的碳烟和CO排放明显低于纯柴油;81kPa时碳烟和CO排放高于100kPa时。EGR使燃烧温度和压力下降;100kPa时燃烧始点比81kPa提前。

活塞结构对柴油机润滑油消耗的影响分析

结合活塞、缸套工作温度场的实测值,建立了2D25柴油机活塞组件动力学模型,采用正交试验设计方法分析了活塞主要结构参数对活塞组机油耗的影响关系。分析结果表明：对活塞组机油耗影响最大的因素是配缸间隙,其次是活塞头部间隙和活塞销偏心,裙部中凸点位置、裙部刚度和裙部椭圆度对机油耗的影响较小。配缸间隙在0.06～0.09mm范围内,机油耗随着配缸间隙的变化不大;在0.09～0.15mm范围内,机油耗随着配缸间隙的增大而急剧增大。机油耗随着活塞头部间隙的增大而增加,但增幅不是很大。活塞销偏向主承压面0.5mm时机油耗最低,而随着活塞销向主承压面或副承压面偏心量的增加,机油耗增加,但变化幅度较小。

VNT与EGR耦合对不同气压下燃用含氧燃料柴油机性能的影响

将废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)、可变喷嘴涡轮增压器(variable nozzle turbocharger,VNT)与含氧燃料掺烧技术结合,可拓宽EGR的适用工况,提高空燃比,既有助于解决氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)与微粒(particulate matter,PM)排放的矛盾,也有利于减小海拔上升导致的柴油机性能恶化的程度。选择EGR与VNT耦合的高压共轨柴油机作为研究机型,将生物柴油和生物乙醇按一定比例与柴油混合成生物乙醇柴油(biodiesel-ethanol-diesel,BED)燃料,利用大气模拟系统,在100和80 k Pa的环境下,试验研究VNT与EGR对含氧燃料柴油机动力性、经济性、排放特性的影响规律。结果表明:含氧燃料柴油机的动力性和经济性随着VNT开度和EGR率的增大以及大气压力的降低而变差,在大气压力为80 k Pa、转速为2 200 r/min工况下,VNT开度从22%增大到28%扭矩平均降低3.8 N·m,比油耗平均增加4.2 g/(k W·h),EGR率每增大5%扭矩平均降低0.8 N·m,比油耗平均增加1.5 g/(k W·h),大气压力从100降低至80 k Pa时扭矩平均降低3.4 N·m,比油耗平均增加4.9 g/(k W·h);VNT开度从22%增大到28%时NOx平均减小15%,EGR率每增大5%时NOx排放平均降低12%,大气压力从80增大到100 k Pa时NOx排放平均增加11%;VNT开度从22%增大到28%烟度的平均增幅为175.3%,EGR率每增大5%烟度的平均增幅为331.9%,大气压力从100降低至80 k Pa时烟度的平均增幅为96.6%。

非道路涡轮增压柴油机高原适应性研究

为改善非道路柴油机高海拔条件下功率下降、经济性及排放性能恶化、高速增压器超速等问题,利用柴油机高原环境模拟台架试验结合一维仿真研究了0~4000 m海拔环境下增压器运行特性、柴油机综合性能参数等随海拔高度的变化规律及影响机理。针对柴油机的变海拔性能恢复目标,通过对增压系统进行参数计算和选配,提出一种带有废气旁通阀的两级涡轮增压匹配方案。研究结果表明:变海拔条件下,非道路柴油机各性能参数呈现非线性变化,在转速800~2800 r/min全负荷工况下,柴油机动力性、经济性变化梯度呈现出先减小后增大的“浴盆形”趋势。在0~2000 m海拔环境下,柴油机转矩降幅达4.3%,有效燃油消耗率降幅达6%。随着海拔升高,中冷前温度与涡前温度逐渐升高,增压压力与涡前压力逐渐降低,CO、全碳氢和NOx排放升高。匹配两级增压系统后,对比原机4000 m海拔运行工况,柴油机功率平均升高14.9%,有效燃油消耗率平均降低11.8%,实现了非道路柴油机的高海拔性能恢复目标。

气藏经济采收率的确定方法研究

我国长期实行计划经济体制 ,气藏开采的经济性往往被忽略 ,采收率主要反映了技术可采性。在目前市场经济条件下 ,油气生产企业最关心的是气藏开发能够获得最大经济效益的采收率 (即经济采收率 )。因此 ,研究气藏经济采收率 ,应用于气藏开发可行性论证 ,指导气藏科学开发 ,为油气生产企业决策者提供依据。文章采用经济极限产量法和现金流量法研究气藏经济采收率 ,从经济评价角度研究气藏采收率 ,使采收率不仅反映了技术的可采性 ,而且反映了经济的可采性。

柴油机螺旋气道数字化设计方法

通过系统分析柴油机螺旋气道几何结构以及气道敏感区域对气道流通性能的影响关系,确定了构建螺旋气道的关键结构参数。提出了一种以气缸盖结构为约束条件,涡流比为设计目标,再进行流量系数优化的螺旋气道数字化设计方法,建立了螺旋气道参数化数学模型,开发了一款柴油机螺旋气道数字化建模软件。针对一款自主开发的卧式两缸柴油机螺旋气道的设计要求,采用螺旋气道数字化建模软件建立了螺旋气道数字化三维模型,进行了模型光顺性分析和流通性能分析。分析结果表明,螺旋气道数字化设计方法具有一定的可行性和通用性,只需提供气缸盖结构、流通性能(涡流比和流量系数)的设计要求,通过该数字化设计方法和建模软件就能设计出满足要求的螺旋气道。

增压中冷柴油机缸套热态变形研究

缸套承受不均匀的热负荷而产生的失圆变形,主要影响缸套与活塞组件间的密封、摩擦/磨损以及排放性能。控制缸套的变形与失圆,对降低机油耗,改善摩擦性能以及降低排放,具有重要的意义。该文应用流固耦合传热方法,建立了缸盖-冷却液-缸套-缸体耦合传热模型,在对冷却液流动特性以及缸套、缸盖关键点温度测试的基础上,研究了缸套的稳态传热温度场分布以及热态变形规律。研究表明:受各缸冷却水套流动与热负荷不均匀的影响,各缸缸套温度场分布不均匀,从缸套顶部到底部温度逐渐降低,相邻两缸间的缸套顶部温度高于其他部位,最高温度出现在3、4缸间的缸套顶部;各缸缸套综合热变形是不均匀的,1、4缸自由端综合热变形较大,最大综合膨胀变形位于第4缸90°位置(飞轮方向),最大综合收缩变形位于第1缸90°位置(1、2缸间);缸套不同截面径向变形呈现与综合变形不同的变化趋势,缸套中部与冷却液接触,主要呈现膨胀变形,上部与下部受缸体结构约束,膨胀变形较小;各缸呈现不均匀的"豌豆"形径向变形,其中2、3缸对称,1、4缸对称;缸套主推力面与次推力面径向变形量相对较小,各缸的变形差异也较小。

优势渗流通道评价技术在胡状集油田的应用

胡状集油田位于东濮凹陷西部斜坡带。该油田非均质性严重,在注水开发过程中,储层参数发生变化,油水井间形成优势渗流通道,加剧了层内、层间矛盾。文章从油藏沉积环境、岩性特征及脱胶结作用等地质特征方面入手,分析了优势渗流通道的形成机制和分布规律;结合油田开发动态,分析了注水开发前后优势渗流通道对油水井开发的影响,提出了相应的开发对策。

基于窗口平均值法的高原环境下柴油车NOx排放研究

采用车载排放测试系统和窗口平均值法研究了柴油机在高原地区运行时氮氧化物(NO_x)排放及工作窗口大小对NO_x比排放的影响。试验结果表明:高原环境下NO_x比排放高于国标要求;取不同大小的工作窗口对NO_x比排放结果有影响,窗口越小,则NO_x平均比排放变异系数越大,氮氧化物比排放(bsNO_x)值越离散;窗口越大,则NOx比排放的变异系数越小,但会因此降低试验数据的利用率。