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基于氢气/柴油RCCI燃烧的热效率与损失联合优化 被引量:1
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作者 白金鹏 常亚超 +1 位作者 李耀鹏 贾明 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期32-40,共9页
随着石油资源的匮乏、排放法规的日益严苛以及碳达峰、碳中和目标的提出,内燃机急需实现高效清洁燃烧,所以可再生无碳清洁燃料氢气与高效低排放燃烧模式反应活性控制压燃(RCCI)逐渐成为研究热点.通过将KIVA-3V程序与非支配排序遗传算法(... 随着石油资源的匮乏、排放法规的日益严苛以及碳达峰、碳中和目标的提出,内燃机急需实现高效清洁燃烧,所以可再生无碳清洁燃料氢气与高效低排放燃烧模式反应活性控制压燃(RCCI)逐渐成为研究热点.通过将KIVA-3V程序与非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)耦合,对氢气/柴油RCCI燃烧进行了参数优化,以实现等效指示燃油消耗率(EISFC)与[火用]损失的最小化,确定了不同初始参数对[火用]损失的影响规律及作用机理.结果表明,由于等效指示燃油消耗率随着燃烧温度非单调性变化,等效指示燃油消耗率和[火用]损失之间呈现明显的此消彼长关系,所以很难同时实现等效指示燃油消耗率和[火用]损失的最小化.基于化学反应路径、燃烧温度与燃烧持续期对[火用]损失的影响,提高预混能量比与柴油第一次喷射比例可以有效降低[火用]损失. 展开更多
关键词 热力学第二定律 [火用]损失 氢气/柴油 反应活性控制压燃(rcci)燃烧 优化
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Optimal heat release shaping in a reactivity controlled compression ignition (RCCI) engine
2
作者 Carlos GUARDIOLA Benjamin PLA +1 位作者 Antonio GARCiA Vicente BORONAT 《Control Theory and Technology》 EI CSCD 2017年第2期117-128,共12页
The present paper addresses the optimal heat release (HR) law in a single cylinder engine operated under reactivity controlled compression ignition (RCCl) combustion mode to minimise the indicated specific fuel co... The present paper addresses the optimal heat release (HR) law in a single cylinder engine operated under reactivity controlled compression ignition (RCCl) combustion mode to minimise the indicated specific fuel consumption (ISFC) subject to different constraints including pressure related limits (maximum cylinder pressure and maximum cylinder pressure gradient). With this aim, a 0-dimensional (OD) engine combustion model has been identified with experimental data. Then, the optimal control problem of minimising the ISFC of the engine at different operating conditions of the engine operating map has been stated and analytically solved. To evaluate the method viability a data-driven model is developed to obtain the control actions (gasoline fraction) leading to the calculated optimal HR, more precisely to the optimal ratio between premixed and diffusive combustion. The experimental results obtained with such controls and the differences with the optimal HR are finally explained and discussed. 展开更多
关键词 diesel engine rcci combustion analysis optimal control
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预混比和喷油定时对异丁醇/柴油RCCI燃烧与排放特性的影响 被引量:6
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作者 韩伟强 卢耀 +3 位作者 黄泽远 刘兴文 张鹏 潘锁柱 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期88-96,共9页
通过在一台六缸增压柴油机上进行了异丁醇/柴油双燃料活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)的试验,探究了异丁醇作为低活性燃料在不同的预混比(premixing ratio,Rp)和喷油定时(start of injection,SOI)下对... 通过在一台六缸增压柴油机上进行了异丁醇/柴油双燃料活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)的试验,探究了异丁醇作为低活性燃料在不同的预混比(premixing ratio,Rp)和喷油定时(start of injection,SOI)下对发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明,随着SOI的提前,点火延迟(ignition delay, ID)延长,放热率峰值(maximumheat release rate,HRRm)先增大后减小;在排放方面,THC和CO的排放水平降低,NOx呈现先升高后降低的趋势,而在 Rp=30%~50%时,颗粒物(particle matter,PM)的排放呈现先降低后升高的变化,当 Rp=60%时则只表现出了降低的趋势。此外,随着异丁醇Rp的增加,ID和燃烧持续期(combustion duration,CD)都增长,HRRm降低;在排放方面,THC和CO排放升高,NOx排放降低,而PM排放在 Rp=30%下具有最高的水平,Rp=40%和 Rp=50%时则都显示出较低的水平,而在 Rp=60%下整体有所升高。此外,粒径分布显示 3~30 nm 的核态颗粒物(nuclear particle matter,PMN)排放数量最高,但质量占比非常小。而在PM排放质量分布中,主导的PM是粒径为 30~500 nm 的积聚态颗粒物(accumulatedparticle matter,PMA)。 展开更多
关键词 柴油机 燃烧 排放控制 异丁醇 rcci 喷油定时 预混比 颗粒物
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喷油定时与进气压力对RCCI特征参数的影响 被引量:1
4
作者 韩伟强 田小聪 +4 位作者 李邱 李博仑 卢耀 潘锁柱 张鹏 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期30-39,共10页
为制定合理的活性控制压燃RCCI(Rreactivity Controlled Compression Ignition,RCCI)燃烧模式的控制策略,探明不同燃烧边界条件对RCCI燃烧与排放特性的影响,该研究在发动机转速和汽油能量预混比不变的条件下,用一台六缸重型柴油机进行... 为制定合理的活性控制压燃RCCI(Rreactivity Controlled Compression Ignition,RCCI)燃烧模式的控制策略,探明不同燃烧边界条件对RCCI燃烧与排放特性的影响,该研究在发动机转速和汽油能量预混比不变的条件下,用一台六缸重型柴油机进行了汽油/柴油双燃料RCCI试验,研究了不同循环能量(Cycle Energy,CE)下喷油定时(Start of Injection,SOI)和进气压力(Inlet Pressure,IP)对汽油/柴油RCCI燃烧和排放特性的影响规律和影响程度。结果表明,当CE从885增加到1700 J时,SOI和IP对燃烧特性的影响规律不改变,但SOI和IP对缸内温度的影响程度增加,使缸内平均温度峰值分别增加约130和70 K,压力升高率峰值增加约0.054 MPa/°CA,而SOI和IP对滞燃期的影响程度不变;在排放方面,仅SOI对CO排放的影响规律发生变化,SOI和IP对HC排放的影响程度降低,使HC的排放分别减小约89和13.65 g/(kW·h),IP对NOx排放的影响程度增加,使NOx的排放增加约3 g/(kW·h),SOI对颗粒物总质量浓度的影响程度不变。研究结果可为制定合理的RCCI燃烧模式控制策略提供数据支撑。 展开更多
关键词 柴油机 燃烧 排放控制 活性控制压燃 喷油定时 进气压力 循环能量
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基于Inspire的S195柴油机活塞轻量化分析
5
作者 连萌 《黄河水利职业技术学院学报》 2023年第2期30-36,共7页
采用Inspire软件对S195柴油机活塞进行轻量化设计,分析了设计流程,确定了载荷和约束条件,探讨了形状控制方法和几何重构方法对优化结果的影响。通过改变形状控制方法和几何重构方法设计了12种优化方案,并通过强度校核对比,最终确定对称... 采用Inspire软件对S195柴油机活塞进行轻量化设计,分析了设计流程,确定了载荷和约束条件,探讨了形状控制方法和几何重构方法对优化结果的影响。通过改变形状控制方法和几何重构方法设计了12种优化方案,并通过强度校核对比,最终确定对称的手动重构方案为最优结果。 展开更多
关键词 S195柴油机活塞 轻量化分析 形状控制 几何重构 优化方案 强度校核
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船用柴油机燃烧闭环控制策略仿真与试验
6
作者 欧顺华 余永华 +1 位作者 董旭 杨建国 《内燃机学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期211-219,共9页
以传统柴油机MAP图为数据集,基于人工神经网络建立面向控制的柴油机仿真模型;针对各缸平均指示压力(IMEP)循环间随机波动及其缸间不均匀性的特性,提出基于反馈型卡尔曼滤波算法的前馈与燃烧闭环协同控制策略.结合柴油机神经网络仿真模型... 以传统柴油机MAP图为数据集,基于人工神经网络建立面向控制的柴油机仿真模型;针对各缸平均指示压力(IMEP)循环间随机波动及其缸间不均匀性的特性,提出基于反馈型卡尔曼滤波算法的前馈与燃烧闭环协同控制策略.结合柴油机神经网络仿真模型,设计了燃烧闭环控制策略仿真架构;在此基础上,通过仿真分析表明所提出的协同控制策略相对于开环控制和常规燃烧闭环控制策略,在稳态和瞬态工况下均表现出了良好性能.最后,在柴油机试验台架上对所提出的协同控制策略进行了配机试验.结果表明:在稳态工况下,所提出的协同控制策略能够明显改善各缸做功均匀性,相比开环控制策略,各缸间IMEP变异系数从5.20%降至0.09%,相对降低了98.27%;在瞬态工况下,响应时间降低至1个工作循环. 展开更多
关键词 船用柴油机 燃烧闭环控制 神经网络 仿真分析
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低排放轻型车用柴油机结构及燃烧系统的优化 被引量:11
7
作者 尹必峰 杨宽宽 +3 位作者 贾和坤 徐毅 孙建中 王伟峰 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期36-44,I0002,共10页
在现有4F20机械式燃油系统柴油机基础上,从机械系统和燃烧系统优化匹配、后处理系统选型等方面入手,进行了满足国Ⅳ排放标准的经济型轻型车用柴油机开发。机械系统设计中,对机体和缸盖的加强筋和冷却水套进行合理布置,有效提高整机刚度... 在现有4F20机械式燃油系统柴油机基础上,从机械系统和燃烧系统优化匹配、后处理系统选型等方面入手,进行了满足国Ⅳ排放标准的经济型轻型车用柴油机开发。机械系统设计中,对机体和缸盖的加强筋和冷却水套进行合理布置,有效提高整机刚度和缸套冷却效果,减少变形,并设计了结构紧凑、传动可靠且运转平稳的新型齿轮传动系统。燃烧系统升级优化方面,由直列泵式机械燃油供给系统升级为高压共轨电控燃油喷射系统,重新设计燃烧室形状的同时将压缩比从19.7降低为17.5,并优化燃油油束在燃烧室内的分布。通过燃油喷射、增压与废气再循环参数的协同标定改善了柴油机燃油经济性和排放性能。选用容积占有率为25%和75%的2级氧化催化转化器,对一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、可溶性有机成分(soluble organic fractions,SOF)和颗粒(particulatematter,PM)的净化效率分别达90%、85%、90%和20%。柴油机配套NHQ6492V3型SUV后整车排放测试结果显示:CO、NOx、总碳氢(THC)+NOx和PM排放分别为0.36、0.259、0.328和0.029g/km,距国Ⅳ排放限值有20%以上的裕度,综合油耗为7.217L/(100km),满足2015年即将实施的中国乘用车燃料消耗第3阶段法规限值。 展开更多
关键词 柴油机 燃烧 排放控制 结构优化
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某柴油发动机缸内燃烧的数值模拟及优化分析 被引量:5
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作者 赖晨光 陈永燕 +2 位作者 王媛 段孟华 周毓婷 《重庆理工大学学报(自然科学)》 CAS 2017年第6期23-30,共8页
采用基于克里精(Kriging)代理模型的混合多目标梯度优化算法(HMGE),通过FLUENT软件平台,对柴油发动机燃烧过程进行了多目标优化,优化变量为缩口率、余隙高度、凸台高度、喷油锥角,优化目标为平均温度、平均压力、碳烟(Soot)排放、氮氧... 采用基于克里精(Kriging)代理模型的混合多目标梯度优化算法(HMGE),通过FLUENT软件平台,对柴油发动机燃烧过程进行了多目标优化,优化变量为缩口率、余隙高度、凸台高度、喷油锥角,优化目标为平均温度、平均压力、碳烟(Soot)排放、氮氧化合物(NOx)排放。完成多目标优化计算后,应用数据挖掘的总变差分析方法(ANOVA)和自组织映射分析方法(SOM)对优化变量和优化目标函数进行定性和定量分析,揭示出优化变量与优化目标之间的相互关系。分析结果表明:较好的动力性能需要较小的缩口率和较小的余隙高度;较少的碳烟排放需要较大的余隙高度,较低的氮氧化合物排放需要较小的凸台高度和较小的缩口率。 展开更多
关键词 柴油发动机 燃烧 代理模型 优化算法
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基于正交试验设计和模糊分析的船用柴油机燃烧系统参数匹配优化 被引量:6
9
作者 孙思远 黄朝霞 +1 位作者 徐虎 黄加亮 《上海海事大学学报》 北大核心 2018年第2期66-72,共7页
为研究柴油机燃烧系统参数匹配对柴油机动力和排放性能的影响,利用AVL_BOOST和AVL_FIRE建立4190ZLC-2型船用柴油机整机模型和缸内燃烧高压循环模型,应用正交试验设计方法进行柴油机进气系统参数、喷油系统参数和燃烧室结构尺寸参数的仿... 为研究柴油机燃烧系统参数匹配对柴油机动力和排放性能的影响,利用AVL_BOOST和AVL_FIRE建立4190ZLC-2型船用柴油机整机模型和缸内燃烧高压循环模型,应用正交试验设计方法进行柴油机进气系统参数、喷油系统参数和燃烧室结构尺寸参数的仿真。利用模糊数学对仿真结果进行分析并优化。研究结果表明,通过模糊分析可以得出燃烧系统参数对4190ZLC-2型柴油机性能的影响主次顺序。将柴油机NO_x排放和指示功率作为评价指标,并设置其权重分别为0.6和0.4时,优化后的参数为:喷孔直径0.30 mm、喷油提前角24°、油束夹角160°、涡流比0.4、喉口直径135 mm、凸台高度6.6 mm、凹坑半径18 mm。对应的指示功率为54 kW,与原机仿真值55 kW接近;NO_x排放质量分数为0.009 86%,比原机仿真值0.022 50%低了56.02%。说明该优化方法在保证柴油机功率不损失的情况下可大幅降低NO_x排放。 展开更多
关键词 船用柴油机 正交试验设计 燃烧系统 模糊分析 参数匹配 参数优化
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废气再循环对丁醇/柴油混合燃料发动机的影响 被引量:4
10
作者 郭亮 杨文昭 +3 位作者 王云开 孙万臣 程鹏 李国良 《吉林大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期1767-1774,共8页
对按特定比例混合制得的具有不同着火性的丁醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性进行了试验研究,分析了丁醇掺混比例、废气再循环量等参数对发动机燃烧和排放的影响规律。试验结果表明:随着丁醇比例的增大,发动机滞燃期延长,预混合燃烧量增... 对按特定比例混合制得的具有不同着火性的丁醇/柴油混合燃料的燃烧及排放特性进行了试验研究,分析了丁醇掺混比例、废气再循环量等参数对发动机燃烧和排放的影响规律。试验结果表明:随着丁醇比例的增大,发动机滞燃期延长,预混合燃烧量增大,燃烧定容性有所改善;混合燃料配合使用废气再循环能够实现NOx和烟度的同时降低,但在一定程度上会导致发动机的动力性和燃油经济性变差。通过合理调整燃烧相位与废气再循环(EGR)率的匹配关系,能够在较低的总体排放水平下,恢复因燃用醇类燃料造成的动力性损失,提高发动机效率及燃油经济性。 展开更多
关键词 动力机械工程 丁醇/柴油混合燃料 燃烧优化 废气再循环 排放控制
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柴油-天然气双燃料电喷系统控制策略及实现
11
作者 龙奕 刘明坤 《贵州工业大学学报(自然科学版)》 CAS 2003年第6期62-64,共3页
柴油一天然气双燃料电控喷射电子系统是针对传统泵-管-嘴柴油内燃机而开发的,其中电控喷射电子系统是关键子系统。该系统采用GA模糊控制方法,利用了GA强大空间搜索能力和传统优化方法的快速收敛和高精度的优点,综合考虑了模糊控制器的... 柴油一天然气双燃料电控喷射电子系统是针对传统泵-管-嘴柴油内燃机而开发的,其中电控喷射电子系统是关键子系统。该系统采用GA模糊控制方法,利用了GA强大空间搜索能力和传统优化方法的快速收敛和高精度的优点,综合考虑了模糊控制器的复杂程度、训练速度和控制精度。仿真结果及应用效果表明了该控制系统的有效性。 展开更多
关键词 柴油-天然气双燃料电控喷射电子系统 柴油机 GA模糊控制 计算机仿真 遗传算法
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预喷射技术对柴油机噪声影响的试验研究 被引量:2
12
作者 丁春雨 薛冬新 +1 位作者 宋希庚 段军 《小型内燃机与摩托车》 CAS 北大核心 2009年第4期5-9,共5页
研究了预喷射技术在改善排放性能的同时,对高压共轨电控柴油机噪声的影响。通过试验,以燃油消耗率、噪声和NOx为主要指标,分析研究了不同工况下,轨压、主喷定时、预喷定时和预喷量等的变化对柴油机性能所产生的影响,优化了柴油机的排放... 研究了预喷射技术在改善排放性能的同时,对高压共轨电控柴油机噪声的影响。通过试验,以燃油消耗率、噪声和NOx为主要指标,分析研究了不同工况下,轨压、主喷定时、预喷定时和预喷量等的变化对柴油机性能所产生的影响,优化了柴油机的排放性能。分析结果表明,预喷射可以有效改善柴油机的燃烧过程,降低缸内最高压升率和缸内最高燃烧温度,从而优化噪声和NOx的排放,效果在低负荷下尤其明显。 展开更多
关键词 高压共轨电控柴油机 预喷射 燃烧噪声 排放性能优化控制策略
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车用柴油机燃烧系统优化燃烧放热率计算和燃烧分析研究 被引量:1
13
作者 葛贤康 徐炯 谢惠民 《上海工程技术大学学报》 CAS 1995年第4期13-18,共6页
本文系“车用柴油机降低油耗和改善排污研究”的课题成果之一,主要是在BDSB—125型柴油机燃烧系统优化的基础上,对其示功图、放热率和燃烧过程进行测定、计算和分析,进一步揭示并掌握降低油耗和改善排污的内在机理。
关键词 柴油机 燃烧系统 最佳化 放热率 燃烧分析 汽车
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Z6180/S油气双电控双燃料发动机开发 被引量:2
14
作者 黄猛 辛强之 +5 位作者 刘艳 王超 贺建文 王延瑞 贾宝富 王树山 《内燃机与动力装置》 2021年第6期49-53,共5页
为解决机械喷油泵双燃料发动机燃气替代率低、排放指标差的问题,采用燃油、燃气双电子控制单元(electronic control unit,ECU)控制技术,开发Z6180/S油气双ECU双燃料发动机。发动机台架和2500 h排放耐久性试验结果表明:双ECU控制技术可... 为解决机械喷油泵双燃料发动机燃气替代率低、排放指标差的问题,采用燃油、燃气双电子控制单元(electronic control unit,ECU)控制技术,开发Z6180/S油气双ECU双燃料发动机。发动机台架和2500 h排放耐久性试验结果表明:双ECU控制技术可以实现对发动机全工况及不同工作模式下的燃料精确喷射和燃烧优化调节,Z6180/S油气双ECU双燃料发动机燃气替代率可达90%,污染物排放满足国家相关标准要求。 展开更多
关键词 油气双ECU 双燃料发动机 ECU控制技术 燃烧优化
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内燃机燃烧分析系统设计开发及试验验证 被引量:1
15
作者 何烈永 郑晓丰 +3 位作者 马国海 王树勇 周大权 张刚健 《内燃机与配件》 2021年第12期8-10,共3页
为研究如何提高内燃机的热效率,深入研究内燃机缸内燃烧过程,燃烧分析系统的设计和试验是关键。基于NI CRIO硬件平台、LabVIEW虚拟仪器软件开发的燃烧分析系统可以实现汽油、柴油发动机的p-V图、放热率、缸内温度、IMEP、COV、爆震因子... 为研究如何提高内燃机的热效率,深入研究内燃机缸内燃烧过程,燃烧分析系统的设计和试验是关键。基于NI CRIO硬件平台、LabVIEW虚拟仪器软件开发的燃烧分析系统可以实现汽油、柴油发动机的p-V图、放热率、缸内温度、IMEP、COV、爆震因子等参数的计算。开发出的系统在汽油发动机台架上试验,对比结果表明参数计算算法合理,精度符合要求,界面直观操作方便。 展开更多
关键词 汽油、柴油发动机 燃烧分析 测控系统 算法 软件实现与界面设计
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基于模糊分析的电控柴油机掺烧丁醇性能优化 被引量:2
16
作者 杨柏枫 王玉国 +2 位作者 殷长春 胡登 曹文胜 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期86-95,119,共11页
为优化丁醇/柴油电控柴油机的综合性能,首先,利用AVL-FIRE建立混合燃料发动机燃烧室模型,采用仿真值与台架试验值对比,对丁醇掺混比和EGR率单因素对发动机综合性能的影响进行仿真研究;然后,采用正交试验设计安排5个重要因素进行多参数... 为优化丁醇/柴油电控柴油机的综合性能,首先,利用AVL-FIRE建立混合燃料发动机燃烧室模型,采用仿真值与台架试验值对比,对丁醇掺混比和EGR率单因素对发动机综合性能的影响进行仿真研究;然后,采用正交试验设计安排5个重要因素进行多参数优化匹配,将指示功率和NO排放作为评价指标,权重分别设为0.4和0.6.对仿真结果运用模糊数学分析,结果表明:对综合性能影响大小的顺序为:EGR率(a_(2))、丁醇掺混比(a_(1))、进气温度(a_(4))、进气压力(a_(3))、喷油提前角(a_(5));最优参数组合为:a_(1)=10%,a_(2)=12.5%,a_(3)=0.223 MPa,a_(4)=335.15 K,a_(5)=20.6°CA,该组合指示功率53.8 kW较原机的55 kW略低,NO排放质量分数2.2×10^(-4)%较原机的8.5×10^(-4)%降低了74.1%.该优化方法可以在满足动力性的同时,实现有效减少NO排放的目的. 展开更多
关键词 电控柴油机 丁醇 性能优化 模糊分析
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