燃料喷射控制压电阀的驱动控制策略研究

压电式喷射器中压电阀的响应速度决定了内燃机燃料喷射控制的性能和精度。为提高压电阀响应速度,针对自主研制的压电阀及其基于脉宽调制(PWM)控制方式的驱动电路,利用MATLAB/Simulink建立两者的联合仿真模型,并搭建压电阀性能测试试验台,通过仿真与试验结合的方式探究喷射控制信号PWM脉宽、脉冲数对压电阀响应时间的影响。结果表明:对自研驱动电路,喷射控制信号PWM脉宽存在最优值,且最优脉宽在03~042 ms内;多脉冲控制策略下,压电阀开启和关闭响应时间分别为0525、0725 ms;单脉冲控制策略下,压电阀开启和关闭响应时间分别为05、06 ms,均满足内燃机一个循环内实现多次喷射的控制要求;相较于多脉冲控制策略,单脉冲控制策略开启响应时间缩短4762%,关闭响应时间缩短172%。

面向控制的船用高压共轨系统实时仿真模型开发

为给船用柴油机电控系统软件提供受控对象,本文以船用柴油机高压共轨燃油系统作为仿真对象,建立高压共轨燃油系统的性能仿真模型,计算得到共轨各部件的特性数据,再利用性能仿真计算数据和计算公式建立实时仿真模型,实时仿真模型包括高压油泵子模型、共轨管子模型、喷油器子模型和质量转换子模型等。实时仿真模型可根据电控系统发出的燃油喷射控制和轨压调节信号,实时计算高压共轨燃油系统的压力波动、喷油量和喷油率等特性参数。对开发的高压共轨燃油系统实时仿真模型进行了稳态工况下的喷油量精度对比,以及闭环控制下共轨压力波动的试验,其误差都在5%以内,建立的高压共轨燃油系统实时仿真模型可作为电控系统喷油控制策略的开发和功能验证的受控仿真对象。

船用低速机液压系统电液控制阀可靠性数值模拟研究

针对船用低速机电液控制阀的可靠性问题,以自主研制的电液控制阀为研究对象,对前期性能试验反映出的问题进行总结,并通过FMECA方法逆推了造成电液控制阀失效的原因,以此为指导搭建了电液控制阀物理失效模型。在此模型基础上推导了电液控制阀泄漏失效模型,并通过可靠性试验验证了模型的准确性。基于此模型开展了电液控制阀的健康状态评估以及性能预测。研究结果表明:电液控制阀的主要失效形式为泄漏;阀芯累积变形量与碰撞次数之间成对数关系;泄漏模型计算值与实际试验值的误差在合理范围内。

船用柴油机起动电磁阀性能仿真试验研究

在船用发动机或核电应急柴油机起动系统中,起动电磁阀作为通、断压缩空气的关键部件。虽在其寿命周期内无需频繁启闭,但一旦工作就必须圆满完成任务,其性能直接影响到柴油机的起动性能,进而危及到整个船舶动力系统的安全。本文以某V16型的柴油机起动电磁阀为研究对象,分析其结构和工作原理、阐述其电磁学和动力学模型的构建方法;建立Ansys Maxwell有限元仿真模型,并试验验证该模型的合理性和计算精度,开启和关闭响应时间的误差分别是2.3%和2.8%。通过起动电磁阀静态性能仿真试验,分析不同工作气隙和驱动电压对电磁力的影响规律。通过动态性能仿真试验,探讨起动电磁阀开启过程中的电流、电感、电磁力以及阀芯位移等响应时间有关的参数变化过程,研究了不同驱动电压、动阀芯行程对开启响应时间的影响,可指导起动电磁阀优化设计。

船用低速柴油机缸压闭环控制硬件在环仿真技术研究

针对船用低速柴油机各缸和各循环间燃烧不平衡性问题,以6EX340EF型船用低速柴油机为研究对象,使用AVL Cruise M软件开发了具有各缸和各循环间的压力波动功能且满足准确性和实时性要求的仿真模型;结合NI CompactRIO硬件和NI LabVIEW软件,开发了缸压闭环控制快速原型,通过位置管理模块和缸压采集分析处理模块,从缸压数据中提取平均指示压力和50%燃烧放热量相位作为反馈变量,以喷油正时和喷油脉宽为控制变量,对缸压进行闭环控制;集成实时仿真模型、硬件在环仿真系统和快速控制原型,构成闭环系统。试验验证表明:开发的缸压闭环控制策略能够使燃烧特性参数波动减少50%左右,对各缸和各循环间的燃烧不平衡性均有改善效果。

基于改进K-Medoids的组合聚类算法及异常值检测研究

采用聚类算法和异常值检测算法进行车辆轨迹信息的提取与挖掘,在交通控制与管理、道路拥堵时空分析与治理、用户出行线路规划与推荐,以及自动驾驶决策规划等应用中具有重要意义.针对现有聚类算法和异常值检测算法参数难以控制、算法存在随机性的不足,提出基于K-Medoids与DBSCAN组合的聚类算法.通过对模拟十字交叉路口数据集的训练,得到一个交叉路口最佳聚类模型,并用真实轨迹数据集验证、优化该模型.然后,将交叉路口区域内一段时间内的轨迹聚类数据流进行可视化再现,取得了异常轨迹少、聚类速度快的聚类效果,同时比较选择出算法各个参数的最优值.最后,通过参数传递使DBSCAN算法能够更精确地识别出异常轨迹,为交通治理与自动驾驶决策提供指导.

船用低速电控柴油机实时仿真模型开发研究

在分析低速机控制系统功能的基础上,确定了船用低速电控柴油机实时仿真模型功能,利用模块化建模方法开发了低速机缸内工作过程、进排气过程、涡轮增压器、中冷器等各个子模型,并针对电控系统的控制需求,建立了燃油喷射、排气门、辅助风机等独立的仿真子模型作为电控系统的受控对象,可使仿真得到的性能参数随控制参数的改变而实时变化,最后将实时仿真模型与硬件在环硬件进行了集成,对开发的低速机实时仿真模型进行了精度及实时性的验证。通过仿真数据与试车报告中的试验数据进行对比,实时仿真模型模拟的稳态工况下数据与试验数据最大误差在5%以内,运行在实时仿真机中的实时因子小于1。开发的低速机实时仿真模型精度和实时性满足硬件在环仿真测试要求,可将其用在低速机硬件在环仿真系统,开展低速机电控系统的功能测试。

柴油机微粒捕集器捕集特性影响因素分析与性能评价

运用层次分析法完成微粒捕集器的微孔直径、壁厚、过滤体长度、孔隙率、通道密度、排气量、排气温度对其压降、捕集效率和壁面捕集质量等捕集性能的权重分析;结合模糊数学与神经网络建立微粒捕集器捕集特性的模糊神经网络评价模型,仿真结果表明,神经网络评价模型评价结果与模糊综合评价结果基本吻合,所建立的模糊神经网络评价模型可以根据微孔直径、壁厚、孔隙率、排气量等因素取值来评价微粒捕集器捕集特性。

配气相位对大功率柴油机缸套热负荷影响及优化

以某大功率柴油机缸套为对象,通过GT-Power和ANSYS仿真平台,建立柴油机工作过程仿真模型和缸套热负荷模型,利用硬度塞法验证其热负荷模型的正确性。适当调整进气提前角及滞后角、排气提前角及滞后角等配气相位角,计算分析配气相位对缸套热负荷的影响。利用田口实验设计和方差分析法,制定以不同配气相位角为影响因子的优化匹配方案,进行配气相位对热负荷考核指标权重分析,并进行缸套优化分析。研究表明:确定的缸套热边界条件和仿真模型合理,热负荷计算模型误差较小,排气提前角和进气提前角对缸套热负荷影响权重较大,在功率不低于原标定功率情况下,确定的优化方法可有效降低缸套热负荷指标。

压力自适应活塞对天然气-柴油双燃料发动机的影响

为改善天然气-柴油双燃料发动机的动力性能和抑制爆震,研究压力自适应活塞(PSAP)技术。基于遗传算法对碟簧进行优化设计,并在MATLAB/Simulink中建立发动机数值模型。结果表明,活塞位移主要集中在燃烧行程,预紧力是影响活塞性能的重要因素;PSAP机型在25%、50%和75%负荷下的循环动力过程功相比原机分别增大61 J、88 J和148 J,动力性能有所改善;PSAP机型在90%和100%负荷下的最大压升率相比原机分别下降0.32 MPa/(°)和0.31 MPa/(°),工作粗暴程度和爆震趋势有所减弱。

基于缸压的船用柴油机燃烧闭环控制策略研究

针对柴油机全寿命过程中动力性下降及各缸工作不均匀的问题,以MAN 6L16/24型船用柴油机为研究对象,模拟因各缸喷油器老化而引起柴油机动力性下降和各缸工作不均匀,对比分析开环、转速闭环和燃烧闭环等不同控制策略改善柴油机动力性、工作均匀性的效果及动态控制性能,针对燃烧闭环控制转速滞后较大的问题,提出转速燃烧闭环协同控制策略,分析了该控制策略对轨压波动和进气流道阻塞干扰因素的鲁棒性。仿真结果表明,协同控制策略可有效改善柴油机各缸工作不均匀现象,提升转速响应速度。

轴承振动信号自适应诊断建模方法

通过时频分析提取滚动轴承运行状态的振动信号特征参数,经标准化处理后,选择T-SNE降维技术,获得训练样本,研究基于随机森林的故障诊断模型,识别滚动轴承运行状态。经试验验证,该方法诊断准确率达到96%,将该方法应用于滑动轴承,准确率也达到94.6%。T-SNE降维技术可以自动选择适用于不同类型轴承的特征参数;随机森林作为一种机器学习方法,能根据数据的内在规律自动建立适用于不同类型轴承的故障诊断模型。研究表明,T-SNE与随机森林相结合应用于轴承故障诊断具有较好的准确率和通用性。