基于振动信号处理的柴油机机油泵故障诊断

在发动机怠速运行状态下,对柴油机进行了振动特性测试。通过对所得试验数据的深入分析,成功定位了故障发生的具体部位。由于振动的传递特性,对机油泵泵体进行振动特性分析,进一步确定故障与机油泵有关。分别在有故障发动机和无故障发动机上进行振动测试,将试验信号进行对比并分析,通过对信号数据进行研究,从而确认机油泵存在故障。本文对这类故障的典型特征进行了归纳总结,从而准确地识别出故障的根源。

基于模糊PID的非道路国三排放防爆柴油机喷油量闭环控制方法

常规非道路国三排放防爆柴油机喷油量闭环控制方法主要采用动态跟踪实现喷油量的控制,忽略了不确定性因素的影响,导致控制结果的空燃比与理想数值偏差较大,对此,提出基于模糊PID的非道路国三排放防爆柴油机喷油量闭环控制方法。首先,根据平均有效压力参数建立非道路国三排放防爆柴油机喷油系统模型;然后,在该模型中添加PID控制器,并在PID控制的基础上,结合模糊逻辑处理采样值的不确定性,设计模糊PID下的喷油量控制框架;最后,利用模糊PID的反馈参数作为控制信号对非道路国三排放防爆柴油机的喷油量进行闭环控制。实验分析可知,在此方法控制下的柴油机空燃比结果与理想空燃比数值更为接近,最大偏差仅为1.96,满足非道路国三排放防爆柴油机的实际应用需求。

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。

大缸径柴油机燃烧系统优化模拟

为提高某缸径200 mm船用发电柴油机的燃油经济性,本文设计了活塞燃烧室和燃油喷射系统的升级方案并进行了模拟优化。升级方案提高了压缩比和燃油喷射压力,采用大径深比浅ω燃烧室配合158°喷油夹角喷油嘴。对不同方案下发动机的缸内工作过程进行了计算流体力学模拟,计算了高压指示功和放热率相位,分析了缸内温度、反应过量空气系数和速度分布及演化。模拟结果表明:升级方案能够提高发动机热效率。增加喷孔数并减小孔径,可以在保持NOx排放基本不变的条件下提高高压指示功4.5%,降低碳烟排放约60%。采用“平顶”浅ω燃烧室与158°喷油夹角喷雾配合,油气混合气快速进入余隙并形成逆时针的漩涡流动,能够加速油气混合和燃烧过程,提高热效率。

某柴油机异常敲击故障分析

目前大型柴油机故障诊断主要利用各种在线采集的热工参数,由于柴油机故障类型多、故障原因多样,有时也需要采用离线传感器采集其他参数进行辅助判断。便携式振动采集器和传感器尺寸小、重量轻、携带方便,可以发现的故障类型多,在柴油机离线故障诊断中使用广泛。柴油机运转时不可避免会产生较大的振动,这是由其结构特点和工作性质决定的。柴油机结构复杂,故障产生的原因有时模糊不清;柴油机振动激励源多,传递路径复杂,柴油机各类故障所对应的振动频率较难确定。

基于进气节流耦合后喷策略的柴油机排气热管理

为研究柴油机颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)再生升温过程中排气热管理策略对柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度、发动机性能及污染物排放的影响,该研究分别选取低速低负荷、低速中负荷及中速低负荷工况,通过试验研究进气节流和喷油控制参数对DOC入口温度、燃油经济性及排放性能的影响。试验结果表明:通过进气节流、推迟后喷正时和增大后喷油量能够有效提高DOC入口温度,主喷正时和喷油压力对DOC入口温度的影响较小。基于Box-Behnken试验设计与响应曲面法对低速低负荷工况下进气节流耦合后喷策略的排气热管理策略进行多目标优化,以进气量、后喷正时和后喷油量为因子,DOC入口温度、有效燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC)、氮氧化合物(nitrogen oxides,NOx)和烟度排放为优化目标。响应曲面分析结果表明:各因素对DOC入口温度的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时;对BSFC和NOx排放的影响程度从大到小为后喷油量、后喷正时、进气量;对烟度排放的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时。当后喷正时为上止点后30℃A、进气量为87 kg/h、后喷油量为6 mg时,DOC入口温度达到最高,此时BSFC为275.4 g/(kW·h),NOx及烟度排放分别为7.38 g/(kW·h)和1.85 mg/m^(3)。优化后最佳进气量、后喷正时和后喷油量分别为87 kg/h、29℃A和5.4 mg,与优化前相比,DOC入口温度提升43.9℃,BSFC增加31.8 g/(kW·h),NOx和烟度排放分别降低18%和29%。研究结果可为DOC入口温度优化控制提供参考。

国六柴油机轨压和喷油正时对柴油机性能的影响

为优化柴油机性能,基于一台配备了完整国Ⅵ后处理系统的高压共轨直列4缸柴油机,开展了柴油机负荷特性研究,在此基础上研究轨压和喷油正时对柴油机性能的影响。研究结果表明:以适当较小的轨压配合较为提前的喷油正时可以达到较为理想的柴油机油耗及排放;轨压和喷油正时对HC排放的影响较小;轨压对柴油机油耗、排温、NOx排放、CO排放的影响较大,且在中等偏高负荷时更为敏感,随着轨压增加了57 MPa,柴油机油耗、排温分别下降了16.1 g/(kW·h)、63℃,NOx排放上升了663×10^(-6),CO排放下降了785×10^(-6);喷油正时对烟度及柴油机氧化催化器前端温度T4、柴油机颗粒捕集器前端温度T5、选择性催化还原系统前端温度T6的影响较大,且在低负荷时更为敏感。随着喷油正时提前6.0°,烟度下降了0.43%,T4、T5、T6峰值出现在轨压为76 MPa且喷油正时为上止点前7.5°时,温度分别为315.3、338.4、329.3℃。

基于改进EEMD-MB1DCNN的船用柴油机缸套-活塞环故障诊断

针对船用中高速柴油机缸套-活塞环振动信号非线性非平稳性以及同类型不同损伤程度故障发生时振动信号时频域特征相似、故障难以识别等问题,利用振动信号辨识故障,提出一种基于改进集成经验模态分解方法和多模块一维卷积神经网络端到端缸套-活塞环故障诊断方法,通过设计固有模态分量IMF信息质量筛选准则对EEMD分解出的IMFs进行重新排序,获得包含更多凸显故障特征成分的重构信号,输入到上述神经网络模型,通过振动信号分析并与现有方法比较,评估所设计IMF信息质量筛选准则与所搭建模型的性能,试验结果显示该方法能准确、有效地识别缸套-活塞环故障类型。在判断该易损件同类型不同磨损程度故障诊断中有较高的准确率,能对故障状况进行有效的特征提取与故障分类。

柴油机低温启动过程关键影响参数研究

为实现柴油机在极端低温环境下可以具备较好的启动性能,对相关影响柴油机启动的参数进行研究。通过正交仿真研究了环境因素(进气压力、进气温度)、设计参数(压缩比、燃烧室缩口比、喷嘴直径)、控制参数(喷油温度、预喷油量、主喷提前角、主喷持续期、主预喷间隔)对柴油机低温条件下启动过程的影响,通过极差分析提取出对柴油机启动过程影响较大的关键影响参数,并以缸内压力、缸内温度和瞬时放热率为评价指标对各因素进行参数匹配研究。结果表明,环境因素和控制参数对柴油机启动过程的影响程度更高,进气压力、进气温度、主喷提前角和主喷持续期为影响柴油机低温条件下启动的关键影响参数,并选择组合1作为最佳参数匹配组合。研究得到了柴油机低温启动过程中的关键影响参数,可为改善低温环境下柴油机的启动效果提供参考。

190系列柴油机在船舶上的应用

1 概述 190系列柴油机是我厂六十年代为石油钻探研制的一种高速大功率柴油机。鉴定投产以来,累计生产了各种型号12000多台。不仅广泛地应用于石油钻探、固定发电、工矿机车等领域,而且在舰船上逐渐应用。 190系列柴油机作为船用动力始于80年代初,首先用在一艘挖泥船上。交通部第三航务工程局一艘日本进口的8m^3挖泥船的柴油机需要更换,经过反复论证,决定采用190柴油机代替日本柴油机。190柴油机装于挖泥船后,工作良好,圆满地通过了技术鉴定,结论为“

数据不平衡情况下的柴油机故障诊断方法

由于强调整体分类的准确率,机器学习方法在数据不平衡情况下的柴油机故障诊断效果不佳.因此,本文提出一种改进合成少数过采样技术(SMOTE)与机器学习技术相结合的故障诊断方法.首先对SMOTE算法进行改进,采用k近邻算法滤除多数类中的噪声样本,从而减少各种故障类别之间的重叠.同时,使用k-means算法确定少数类稀疏度和采样权重,减轻类内不平衡.然后,使用改进SMOTE算法平衡柴油机故障数据,并利用机器学习方法进行最终故障诊断.在二维数据集上的实验表明,改进SMOTE算法能有效减轻原始数据中存在的类重叠和类内不平衡问题.柴油机故障诊断实验表明,改进SMOTE算法生成的故障样本能更好地模拟原始故障样本,使用改进SMOTE算法能提高故障诊断方法的准确率.

电控共轨船用低速柴油机燃油系统的特点及管理

此文主要阐述了电控共轨柴油机的 工作过程和特点,着重分析比较两大主流机型(Sulzer RT-flex和MAN-B&W ME/ME-C),并探讨船 用低速柴油机电子喷射燃油系统的运行管理措施,指 出电控共轨燃油喷射系统NOx排放可完全符合 MARPOL 73/78国际防污公约的最新要求,并且能进 一步改善船舶柴油机的经济性、可靠性,是大型低速船 用柴油机的发展方向。

船用柴油机的现状及发展

从船用柴油机的技术、市场。

柴油机唇口射流燃烧室对燃烧及排放特性的影响

为改善高压共轨直喷柴油机燃烧室内的油、气混合质量,提出了一种唇口射流结构燃烧室.通过计算流体动力学(CFD)仿真,探究了其油、气混合特性,分析了燃烧室结构和喷油参数对柴油机燃烧与排放的影响.结果表明:利用唇口射流原理可实现对燃烧室内部分燃油在射流唇口、射流唇背区域内分布的有效引导,形成燃烧室中心-射流唇口回流区-射流唇背回流区的内、中、外3层油、气混合,改善油、气混合质量;在转速为2000r/min、全负荷工况下,喷油夹角为80°时,凹曲面结构的回流区底面有利于喷雾扩散,在喷孔直径为0.12 mm的条件下,锥面结构的回流区底面能在回流区形成顺时针涡旋,有利于油束卷吸空气;与ω型燃烧室相比,在喷油夹角为80°、喷孔直径为0.12 mm时,采用圆柱状射流唇背和凹曲面状回流区底面结构的唇口射流燃烧室,可实现更均匀的油、气混合和更充分的燃烧,使NO_(x)与碳烟排放分别降低11.0%与32.4%.

极寒条件下含氧燃料对柴油机冷起动特性的影响

针对柴油机存在低温冷起动困难甚至无法起动的问题,基于起动/发电机集成一体化技术柴油机,在高原低温发动机冷起动试验舱,研究-50号柴油A0(氧质量分数为0%)、A1(氧质量分数为2.05%)和A2(氧质量分数为4.40%)燃料在-43℃下对柴油机冷起动过程的影响和燃烧特性分析.结果表明:相比A0纯柴油,燃用A1、A2含氧燃料起动时间分别缩短了36.64%和42.71%;起动累计油量分别降低47.8%和60.6%;怠速运行前60 s内转速波动率分别降低25.3%和43.8%.燃用燃料氧质量分数越高,起动燃烧首循环的缸内压力、燃烧放热率、缸内燃烧温度和缸内压力升高率峰值越高,且燃烧重心前移,燃烧持续期越短;起动转速上升过程循环数越少,平均最大缸内压力越大,起动过程燃烧稳定性越好.

基于表面辐射声信号的柴油机进气及齿轮故障诊断

利用声振信号进行发动机故障诊断过程中,部分故障激励仅在发动机表面特定位置的振动中有较强响应,振动测点要求高,需要接触测量,部分场景难以实现.为此,提出了一种以表面辐射声为媒介、以自适应变分模态提取(adaptive variational mode extraction,AVME)进行预处理的柴油机进气故障和齿轮故障诊断方法.开展了某直列六缸重型柴油机的进气滤清器堵塞、气门间隙异常和正时齿轮损伤3类故障状态的台架试验,获取了不同故障程度下发动机表面辐射噪声.基于改进的AVME方法,实现噪声信号本征模函数(intrinsic mode function,IMF)的最优分解,通过计算IMF与原信号间的互相关系数,提取高相关IMF构成故障诊断输入.经预处理后,声信号故障特征得到有效增强,再输入到麻雀搜索算法优化支持向量机模型(support vector machine model optimized by sparrow search algorithm,SSA-SVM),进行特征参量和模型参数协同优化可以获得更好的诊断精度.试验验证表明,无需在半消声室测试,仅使用单通道声信号对3类11种程度的进气系统和齿轮故障进行诊断,前端噪声准确率最高(98.89%),顶部噪声准确率最低(88.78%);使用前、顶、后三通道噪声数据后,诊断精度可提升至99.57%.研究结论为基于声信号等非接触测量的发动机故障诊断提供了参考.

基于GT-PowerDOE的柴油机性能优化

为研究进排气门正时角度和进气歧管长度对于柴油机综合性能的影响,利用发动机仿真软件GT-Power对某款国产柴油发电机的柴油机部分进行建模,并基于台架实验验证其模型准确性。在额定转速为1500 r/min、负载为90%的工况下,应用实验设计(design of experiments,DOE)工具,以发动机进排气门正时角度和进气歧管长度作为自变量,柴油机功率、比油耗和碳烟(soot)排放率为因变量,进行了最大功率、最小比油耗和最低碳烟排放量的多目标优化。结果表明:适当缩短进气歧管长度可以提高发动机进气压力和进气效率,提高发动机动力性和燃油经济性,增大气门重叠角可以有效降低气缸的泵气损失,提升柴油机做功效率,同时降低气缸内温度,从而降低碳烟的排放率。最终,各个目标值分别实现了1.3%、1.0%和2.6%的优化。

基于AMESim的柴油机SCR系统NO_(X)转化率仿真与验证

为研究车用柴油机SCR系统催化转化效率的影响因素,利用AMESim软件建立SCR系统仿真模型,结合台架试验,分析了排气温度、NO_(2)/NO_(X)值以及排气流量对系统NO_(X)转化率的影响。将不同温度下SCR系统仿真输出的NO_(X)转化率数据进行了实验验证,结果表明模型预测误差小于5%。仿真结果显示:SCR系统的NO_(X)转化率会随排气温度升高而明显增大,370~450℃为系统性能的最佳温度区间,NO_(X)转化率最大值均在88%以上。NO_(X)转化率随着NO_(2)/NO_(X)值的提高而增加,且当NO_(2)/NO_(X)值为55%~60%时达到峰值。当排气温度处于400~450℃之间时,NO_(X)转化率受排气流量影响较小,转化率稳定在90%左右。确定了SCR系统在发动机不同工况条件下的工作性能,为后续的尿素喷射控制研究提供指导依据。

运用米勒循环与生物柴油对柴油机性能优化分析

本文基于GT-Power软件,对比分析了B20生物柴油在1000 r/min转速、2种负荷工况(100%和50%)下的2种米勒循环最佳方案,找到关于动力、经济、排放性能最佳的进气门提前关闭角;再基于米勒循环方案,对其性能进行了优化和分析,得出了B20生物柴油发动机在2种工况下功率、油耗、soot排放与NOx排放最佳性能的进气正时方案。结果表明:变气门重叠角米勒循环在整体性能方面优于变凸轮型线米勒循环,变气门重叠角米勒循环燃用B20生物柴油在2种不同负荷工况下,当处于进气门提前关闭角30℃A时功率性能最佳,并且通过模型优化后2种工况分别在进气门正时179.0℃aA和排气门正时174.0℃aA、进气门正时224.5℃aA和排气门正时119.0℃aA区域内有功率极大值;同理,油耗、soot与NOx排放也同样存在相对应的最佳进气门提前关闭角与优化后相对应的区域。

船用柴油机排放耐久性试验方案及分析

为了改善我国内河及沿海船机的污染物排放现状,我国颁布了GB 15097-2016,并提出了船机及其后处理装置的耐久性试验要求。根据前期完成的几组耐久性试验的特点,对试验方案的制定和实施过程进行梳理。并结合某型中速船机的耐久性试验数据,分析环境因素变化对排放特性的影响。分析结果表明,NO_(X)比排放量和劣化趋势受环境因素变化的影响较严重,尤其是在温湿度变化剧烈的节点;PM比排放量的变化规律不明显。为了减少耐久性试验过程中环境因素不确定性的影响,试验方案的实施过程控制尤为重要。