混合动力船舶电机辅助主机合排控制方法及实船应用

为了解决某型7 500 t级散货船在主机合排过程中存在浓烈黑烟问题,通过实船数据分析问题原因并提出电机辅助主机合排的控制方法,调整实船主机合排控制策略与优化控制程序,经过实船试验验证表明,采用电机辅助的主机合排控制过程相较于无电机辅助的主机合排控制过程,其螺旋桨轴系扭矩突增量减小33%,主机油耗突增量减小35%,尾轴转速突增量减小41%,且螺旋桨轴系扭矩与尾轴转速上升速率更平缓,有效解决主机冒黑烟问题,达到降低主机碳排放的目的。在船舶营运过程中,混合动力系统设备运行情况良好。

单外涵变循环发动机变几何特性仿真

为了研究单外涵变循环发动机变几何性能收益,建立了一种单外涵变循环发动机总体性能仿真模型,并通过算例验证了仿真模型的计算精度。根据不同飞行状态的发动机控制规律和最优控制目标,模拟生成3种变几何方案最佳变几何参数以及最佳节流特性和高度-速度特性。结果表明:在设定的控制规律下,相对发动机常规变几何方案(方案1),尾喷管、混合器与低压涡轮导向器可调的变几何方案(方案3)使发动机地面节流状态耗油率降低1.7%~3.0%,超声速巡航推力增大14%~29%,亚声速巡航耗油率降低0.9%~3.1%,在3种变几何方案中性能收益最大;尾喷管与混合器可调的变几何方案(方案2)使发动机地面节流状态耗油率降低1.2%~2.2%,超声速巡航推力增大3%~17%,亚声速巡航耗油率降低0.9%~1.2%,在3种变几何方案中性能收益居中。发动机变几何方案的选择应综合考虑结构复杂度、可靠性、质量等方面的代价与基于特定任务需求的总体性能收益的平衡。

基于机器学习的柴油机标准油耗模型

针对卡车油耗影响因素多,无法简单进行对比的问题,设计一种基于机器学习的油耗模型。通过前期大量数据的训练和模拟,该模型可以利用车辆行驶参数(如发动机转速、转矩、车速)以及环境因素(如环境温度、环境压力)来计算实时油耗,并得到累计油耗,最终可将偏差控制在3%以内。该方法可为柴油机的油耗分析提供新的思路。

GRNN神经网络在汽车发动机性能预测中的应用

建立多输入参数条件下发动机动力性能及燃油经济性能预测模型,研究平滑因子、输入参数对预测精度的影响;建立预测模型,研究发动机运转参数对动力性能与燃油消耗率的影响规律。研究结果表明:采用广义回归神经网络(GRNN)能构建准确性较高的发动机动力性能与燃油经济性能预测模型;选择合适的平滑因子可使GRNN算法获得的预测值避免出现较大波动,同时兼顾较高预测精度;保持合适的油门开度能使发动机输出较高的功率和转矩;低功率或低油门开度使发动机燃油消耗率较高。

基于人工蜂群算法的船舶航速优化

航速优化是船舶智能能效管理的主要组成部分,对降低船舶营运成本、减少温室气体排放具有重要意义。为减少船舶航行时的主机燃油消耗,根据实船数据首先构建了主机油耗模型,模型的平均误差仅为0.813%,然后对整个航程进行分段,基于人工蜂群算法对整个航程的航速进行优化。经过验证可得结论:优化后的航速对应的整个航程航行时间减少了14.44%,油耗量降低了3.012%。研究结果表明,使用人工蜂群算法对航速进行优化,能够对航速提出建议,达到提高船舶能效水平,提高经济性、环保性的目标。

基于传感器数据的船舶主机油耗预测分析

以某远洋油船主机为研究对象,基于斯皮尔曼相关性分析和随机森林特征重要性评估的特征选择方法,设计特征参数由多到少的L、M、S等3个建模特征数据集,利用岭(Ridge)回归方法、人工神经网络(ANN)和梯度提升回归树(GBRT)方法构建船舶主机油耗预测研究。研究结果表明:以特征最少的数据集构建的GBRT预测模型具有不逊色于其他2个特征集的性能表现。所提出的特征选择方法能够在有效平衡模型复杂度与预测准确性的基础上,筛选出对目标影响最大的主机排烟出口压力、涡轮增压器转速和主机扫气压力等少数特征参数,从而有效降低船端与岸端的数据传输成本,为数字孪生技术在船舶上的应用提供支撑。

内河船用中速柴油机油耗率模型的建立

为研究柴油机的油耗率,结合内河船舶经常使用的XCW6200ZC型中速柴油机的台架试验数据,采用多项式拟合的方法对这些数据进行处理,建立柴油机推进特性下的油耗率与推进特性系数、转速之间的数学模型。运用该模型对船舶柴油机的油耗率进行计算和预测,结果表明:该模型能够较好地预测柴油机的油耗率。

客车燃油消耗量计算方法

为了准确计算客车的燃油消耗量,本文在分析公路客车油耗影响因素的基础上,研究了油耗对于整备质量和载质量的敏感度以及速度修正系数的分析、计算方法;运用燃油消耗平衡原理,建立了基本运行条件下客车燃油消耗量的计算模型,分析了不同整备质量、载质量和速度下的计算误差。该模型考虑了气温和气压的影响,克服了原标准模型测量参数较多的弊端,比以往的油耗模型更为科学和简便。

燃料电池汽车的氢耗分析模型与应用

为便于定量分析燃料电池汽车的氢耗影响因素和整车氢耗潜力,文中基于燃料电池汽车行驶时内部的能量流动关系,首先定义平均综合传动效率并提出理论氢耗计算分析模型.通过对氢耗的多种影响因素进行分析,进一步得到理论氢耗增量模型.最后基于advi-sor自带的燃料电池汽车模型,通过理论和仿真分析量化了滚动阻力系数、传动系机械效率、电机效率、燃料电池效率对整车经济性的影响.此外,基于各影响因素未来可能达到的极限状态,通过仿真得氢耗潜力为0.6 kg/100 km.不同因素的量化分析和氢耗潜力的确定不仅对燃料电池汽车动力系统前期研发有重要指导意义,而且在实车开发期间可为部件选择和参数标定提供优化方向.

新型高可靠性主燃油控制装置设计仿真研究

为了提高主燃油控制装置的可靠性,在设计方案中增加了泵转换单元和计量转换活门。泵转换单元连接燃油计量子系统和导叶作动子系统,计量转换活门连接主燃油电液伺服阀与热计量电液伺服阀,实现了泵源备份和计量控制备份功能。通过AMESim建立的主燃油控制装置的数学模型对两个新增备份转换装置及功能进行了性能仿真,重点分析了备份切换过程中压力、流量等参数的波动情况。仿真结果表明:泵备份切换和计量备份切换过程引起的燃油波动都能在较短时间内恢复,分别为0.3s和1s。主燃油控制装置在单泵源状态工作时,导叶作动子系统工作正常,对计量燃油子系统的影响极小。

客车燃油消耗计算模型的构建及验证

采用理论和试验相结合的方法进行了研究,用基本运行条件下的油耗计算值乘以影响因素的修正系数,得出公路客车在实际运行条件下燃油消耗最高限额值。采用质量和速度因素对油耗影响独立计算的方法,对基本运行条件下的油耗计算过程进行了修订,建立了基本运行条件下客车燃油消耗量的计算模型。通过试验验证了计算模型推导、建立的正确性和合理性。

基于发动机在环的整车油耗测试方法的研究

随着乘用车第三阶段油耗限值法规的实施,油耗成为整车设计开发过程中最为重要的技术指标之一。为了能在整车设计过程中,试制车辆之前,给设计工作提供有效的数据支持和设计验证手段,本研究利用发动机在环(EIL)测试的方法,实现了基于车辆动力学模型的整车油耗测试。实验表明,基于发动机在环的整车油耗测试方法具有很高的精度,能够为整车设计提供数据支持。

三缸内燃式水泵的最佳经济工作区

在某些电力系统配备不完善地区,以内燃机作为动力驱动水泵实施农业灌溉是常见的形式,该种结构形式存在功率传递路线长、效率低及占用空间大等问题。内燃式水泵(ICWP)集往复式内燃机与柱塞泵于一体,实现了热能向液压能的直接转换,提高了系统效率,而且使结构相对紧凑。该文阐述了三缸ICWP的工作原理,建立了系统的动力学模型,在此基础上,对系统燃油消耗率进行了仿真,得到了系统的最佳经济工作区,该区域油门开度大于35%,转速为1600～1800r/min。计算结果经过试验验证,证明计算模型合理可行。该模型的建立为三缸ICWP结构的进一步研究奠定了基础。

面向客机总体设计的涡扇发动机分析模型

建立一种用于估算涡扇发动机特性的工程分析模型,该模型以涡喷发动机推力估算模型与涡扇发动机效率分析方法为基础,引入高涵道比涡扇发动机的循环分析方法进行修正。利用该模型可以获取涡扇发动机的推力和油耗特性,进而考察总体循环参数对发动机性能的影响。通过与文献验证数据对比,判定了分析模型的精度。该模型只需要输入少量参数就可以快速完成计算过程,适合于飞机总体设计阶段,可以评估涡扇发动机参数对飞机性能的影响。

一种环形交叉口交通排放及燃油消耗模型研究

针对考虑环境效益的环形交叉口交通组织优化研究中,环形交叉口交通排放及燃油消耗目标函数的建立问题,参考相关建模思想,采用交通流参数模型与交通排放、燃油消耗模型相结合的方法,提出了一种基于VT-micro模型的环形交叉口处交通排放及燃油消耗量计算模型。研究表明:提出的模型可以较为准确地对环形交叉口交通排放及燃油消耗量进行估算,可用于环形交叉口排放及燃油消耗的定量分析,对基于环境效益的环形交叉口优化研究具有重要意义。

燃料电池发动机氢耗量半经验动态模型

在氢耗量稳态特性模型基础上,通过试验研究,建立了燃料电池发动机氢耗量半经验动态模型,并对模型进行了试验验证。结果表明,该模型能反映燃料电池氢耗量的动态特性,精度较高,而且该模型具有结构简单,模型参数较少等特点,通过较少的试验数据即能获得模型中的参数,便于在车辆动力学仿真研究中应用。

基于平整度的改建公路用户油耗模型及其测算方法

改建公路最显著的特征是对既有路面平整度的改善与提升。基于平整度的改善来进行用户效益评价是改建公路社会效益体现的重要方面,而平整度与用户油耗模型是进行该项研究的核心关键。目前已有研究成果均聚焦在新建公路,对于平整度与用户油耗的关系模型研究在改建公路领域的研究在行业内尚属空白。通过车轮与路面作用力学模型,分析了路面表观参数对汽车理论油耗的影响机理与灵敏度。基于平整度参数定义了分析的基准状态,并在可覆盖的样本范围内针对基准状态进行了影响参数的标定。通过实车的油耗试验与数据采集建立了基准状态下不同车型的平整度与车辆油耗的单参数关系模型。考虑路表摩擦系数、弯沉和车速参数对油耗的影响,采用多参数修正方法对基准状态油耗模型进行了修正,提出了适用于改建公路的用户油耗修正模型,并进行了改建公路的案例应用分析。结果表明:平整度对于改建公路用户油耗效益具有显著的敏感性;建立的基准状态平整度与用户油耗关系模型及基于摩擦系数、弯沉和车速的修正模型为解释车辆油耗与驾乘环境的理论关系提供了科学依据,对于支撑改建公路的用户效益评价具有重要意义。

市区道路车辆行驶工况研究进展

行驶工况对于新车型的技术研发与认证、车辆污染物排放特性与燃料经济性分析以及交通控制水平风险评估等方面研究具有重要价值。为了开发与建立适合中国城市混合交通实际状况的车辆行驶工况,在归纳国内外大量研究文献的基础上,系统介绍了美国、欧洲和日本的典型行驶工况特点及其适用范围,重点分析了道路试验设计、数据解析技术与工况构建方法等行驶工况开发中的关键技术。最后,针对中国城市道路行驶工况研究提出下一步的研究方向与建议。

混凝土泵车燃油经济性试验研究

传统混凝土泵车作业效率低、能源消耗大,研究其燃油经济性对节能降耗具有重要意义。基于发动机台架试验,通过密集试验点的方法测试了不同转速和扭矩下的燃油消耗率,并利用发动机理论特性曲线,对试验数据进行了曲线拟合和修正,通过多维曲面拟合映射投影建立实用化的发动机燃油消耗率模型,并对发动机的外特性进行了标定。利用系统全面的测试方法将传统的发动机经济特性定性分析进行了量化研究,具体指出了发动机具有较好经济性的中高转速和扭矩运行区域。通过混凝土泵车实际操作工况油耗测试,验证了的整车的高效运行区,提高了泵车的操作效率。

城市等级路段汽车燃料消耗聚类分析

研究城市不同等级路段上汽车的燃料消耗差异,对于实现城市分区域、精准化的"节能减排"控制目标,支撑城市交通系统可持续发展具有重要意义。通过道路实验获取汽车在不同等级城市道路上的运行数据,利用聚类分析提取了影响燃料消耗的主要因子作为回归变量,构建了城市不同等级路段上汽车的瞬时燃料消耗与累计燃料消耗回归模型。研究发现:道路长度、行驶时间和行驶速度作为瞬时燃料消耗模型的回归变量较为合理,平均速度作为累计燃料消耗模型的回归变量较为合理。同时发现,分别以运行距离、运行时间作为回归变量构建的城市快速路、主干路和次干路的瞬时燃料消耗模型具有较高的精度和显著性。而在以平均速度作为回归变量构建的累计燃料消耗模型中,快速路、主干路和次干路分别选取指数模型、乘幂模型和多项式模型能够获得较高精度。