二冲程煤油发动机整机建模与初始点火提前角计算分析

针对二冲程汽油发动机改燃烧航空煤油后,初始点火提前角需重新标定的问题,利用GT-Power对以煤油为燃料的二冲程发动机进行整机建模。通过数值计算分析了转速、负荷、进气压力、进气温度和空燃比对点火提前角的影响,得出除转速和负荷外,进气温度对点火提前角的大小影响明显。针对不同的工况条件,充分考虑动力性而忽略经济性与排放性的前提下,通过计算获取了发动机初始点火提前角;通过仿真数据与实验结果对比验证了其一致性。

二冲程煤油发动机爆震在线监控系统设计与试验研究

为了在线监控某型航空二冲程煤油发动机爆震状态,基于LabVIEW开发平台与NI-PXI设计了发动机爆震在线监控系统。确定了发动机爆震在线监控系统的设计方案,并对发动机爆震在线监控系统的硬件进行了设计。完成了发动机爆震在线监控系统的软件设计,包括信号采集模块、信号处理模块、爆震判断模块以及数据存储模块。搭建了发动机试验台架并进行爆震试验,在线监控发动机机体振动信号并判定发动机爆震工况,试验结果表明发动机爆震在线监控系统能够有效地在线判定发动机爆震状态。

基于HIP9011的二冲程煤油发动机爆震识别系统研究

为了解决中强度爆震影响二冲程煤油发动机的使用安全性、动力性和经济性的问题,设计了基于HIP9011的二冲程煤油发动机爆震识别系统,以便快速、准确地识别出二冲程煤油发动机爆震状态以及爆震强度,为二冲程煤油发动机爆震控制打下良好的基础。应用内禀模态特征能量法提取机体振动信号的爆震特征频率,并根据缸内压力曲线确定爆震信号检测区间。采用英飞凌cx2765x芯片与HIP9011芯片设计了二冲程煤油发动机爆震识别系统,并应用LABVIEW设计了上位机系统来实时显示发动机的工作状态。搭建了二冲程煤油发动机实验台架并进行了爆震识别系统的测试实验。实验结果表明:爆震识别系统能准确地判断发动机的爆震状态及其爆震强度,并实时在上位机系统中显示。

基于经验模态分解的煤油发动机爆震因子计算

为解决利用爆震因子作为电控二冲程煤油发动机缸内压力信号爆震强度判定依据的问题,提出了基于经验模态分解的爆震因子计算方法。该方法对电控二冲程煤油发动机缸内压力信号进行经验模态分解,自适应地得到若干内禀模态函数分量与残余函数。对内禀模态函数分量利用快速傅里叶变换得到爆震高频信号分量,选取残余函数峰值对应的曲轴转角作为爆震窗口的起始点及参考窗口的终点,将高频信号分量绝对值进行积分,计算爆震窗口和参考窗口内的高频信号分量的积分能量比,得到爆震因子。通过大量缸内压力信号的爆震因子计算分析,结果表明:基于经验模态分解的爆震因子计算方法快速有效,同时可有效解决Siemens VDO算法的低通与带通滤波器设计时存在的关键参数主观经验选取的问题。

点火提前角对航空煤油直喷发动机燃烧及排放的影响

为了分析点火提前角对二冲程点燃式航空煤油直喷发动机燃烧及排放的影响,利用GT-Power和AVL Fire软件分别对该发动机整机及燃烧室建立了仿真模型,选取扭矩、功率等数据验证了模型的正确性,并对发动机在3000 r/min、10%负荷工况下,将喷油结束时刻设定为60°BTDC、过量空气系数为1时的缸内平均压力、平均温度、放热率、累积放热量、温度场分布及排放物组分质量分数等特性进行了研究。结果表明,当点火提前角由15°BTDC增大到40°BTDC时,二冲程点燃式航空煤油直喷发动机的扭矩、功率、缸内混合气燃烧放热量、放热率、平均压力峰值、平均温度峰值及缸内高温区范围等,均呈现逐渐增大的趋势;CO和Soot的质量分数逐渐减小,NO的质量分数略有增加;扭矩和功率最大、缸内CO和Soot排放量最少的点火提前角是40°BTDC,功率和扭矩的最大值分别为5.29 kW和16.97 N·m。

基于LPV状态空间模型的小型航空煤油二冲程发动机喷油控制策略

为了简化基于平均值模型的喷油控制模型的计算,根据线性变参数(LPV)状态空间模型原理,在平均值模型的基础上建立了LPV状态空间喷油控制模型,利用Matlab/Simulink工具对稳态工况和瞬态工况的喷油脉宽控制模型进行仿真,最后在发动机试验台架上进行试验验证.仿真和试验结果表明:1基于LPV状态空间模型的喷油控制模型能够满足瞬态工况和稳态工况控制的要求,计算的喷油脉宽精度略低于平均值模型,由于LPV状态空间模型计算简单,能够直接应用于控制算法的设计,因此在工程中容易实现.2与插值算法相比,基于LPV状态空间模型的控制策略使发动机的动力输出有所下降,主要是由于模型简化造成进气空气流量减小引起的.

基于内禀模态特征能量法煤油机爆震特征提取

为解决电控二冲程煤油发动机爆震特征提取的问题,根据内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF)正交的特点,提出了基于内禀模态函数特征能量法的爆震特征提取方法。该方法对电控二冲程煤油发动机缸内压力信号进行经验模态分解(empirical mode decemposition,EMD),得到若干IMF分量,利用内禀模态函数能量法获取信号能量占主导地位的IMF分量,作为爆震信号的主导模式分析对象,对该IMF分量进行功率谱密度分析,得到了电控二冲程煤油发动机的爆震特征频率。通过仿真计算以及爆震信号分析,结果表明内禀模态函数特征能量法在电控二冲程煤油发动机爆震特征频率提取过程中实用有效。

基于内禀模态高频积分能量法的煤油发动机爆震因子计算方法

提出了基于内禀模态高频积分能量法的爆震因子计算方法.该方法对电控二冲程煤油发动机缸内燃烧压力信号进行经验模态分解,自适应得到若干内禀模态函数分量与残余函数.对内禀模态函数分量采用快速傅里叶变换得到爆震高频信号分量,选取残余函数峰值对应的曲轴转角为爆震窗口起始曲轴转角,对爆震窗口宽度分析,得到合理爆震窗口宽度持续曲轴转角为30°.利用内禀模态高频积分能量法对无爆震、轻微爆震、中度爆震与强烈爆震工作循环的缸内燃烧压力信号进行爆震因子计算,得到4个工作循环的爆震因子分别为0.664 2,1.819 1,3.027 5,5.371 7,可表征爆震的强弱.研究表明基于内禀模态高频积分能量法的爆震因子计算方法简便、快速有效.