基于Hilbert——数学形态变换的柴油机燃烧始点辨识

为了识别燃烧始点,本文对比了基于油压、缸压以及振动信号识别方法的优缺点,最后采用振动信号识别.在燃烧始点气缸压力急剧升高,缸盖振动响应也更为强烈.通过对信号进行一系列的Hilbert变换、形态滤波、差分运算、最后设置阈值即可提取燃烧始点.实验分析得出康明斯K38发动机燃烧始点约在上止点前20°CA,结果表明该方法具有稳定性、准确性和可行性.     

基于Hilbert—数学形态变换的柴油机燃烧始点辨识

为了识别燃烧始点，本文对比了基于油压、缸压以及振动信号识别方法的优缺点，最后采用振动信号识别。在燃烧始点气缸压力急剧升高，缸盖振动响应也更为强烈。通过对信号进行一系列的Hilbert变换、形态滤波、差分运算、最后设置阈值即可提取燃烧始点。实验分析得出康明斯K38发动机燃烧始点约在上止点前20℃A，结果表明该方法具有稳定性、准确性和可行性。     

基于Hilbert——数学形态变换的柴油机燃烧始点辨识

为了识别柴油机燃烧始点,对比了基于油压、缸压以及振动信号识别方法的优缺点,最后采用振动信号识别.通过对信号进行一系列的Hilbert变换、形态滤波、差分运算,最后设置阈值即可提取燃烧始点.该方法具有较好的稳定性、准确性和可行性.     

醇醚燃料组合燃烧模式下发动机燃烧特性研究

对一台CY25柴油机进行改造,加装进气道喷嘴。利用均质混合气引燃组合燃烧模式的优势,用高十六烷值的聚甲氧基二甲醚引燃甲醇空气预混合气。研究压缩比对不同甲醇占能比下燃烧始点、燃烧持续期、放热率、压力升高率、缸内压力及相位的影响。研究表明,甲醇高汽化潜热值导致燃烧初期缸内温度降低,燃烧相位后移,不同压缩比下各燃烧特性随甲醇占能比提高,变化趋势相同,波动幅度存在差异,随着压缩比升高放热率峰值、压力升高率峰值、缸内压力峰值、缸内温度峰值最大增幅达34.9%、41.8%、30%、25%,同时对发动机经济性进行了分析。     

缸内直喷氢气对发动机燃烧及排放的影响

为探索氢发动机热效率提升及超低氮氧化物排放的技术路径，基于一台1.5 L缸内直喷氢气发动机，结合废气涡轮增压及电子增压复合技术，通过试验研究了氢气在稀薄燃烧及超稀薄燃烧模式下发动机燃烧和排放的变化规律。结果表明：在稀燃模式下，随着混合气稀释程度增大，缸内压力越来越高并前移，放热率峰值逐渐下降同时放热始点提前和放热时长变长，缸内燃烧温度下降，燃烧滞燃期和持续期逐渐变长，压升率下降；λ对NO_x排放的影响显著，λ=1.2时NO_x排放达到峰值，λ>2.5时，NO_x排放基本趋于0；在同样的负荷，较稀的混合气的热效率更高且NO_x排放更低，有效热效率达43%；全负荷时，随着λ趋向于1，扭矩逐渐升高，爆发压力和压升率也会明显上升。     

高替代率下CNG/柴油双燃料发动机燃烧特性研究

对高替代率下CNG/柴油双燃料电控发动机燃烧特性进行了研究,基于实测示功图分析气缸压力升高率、燃烧放热率及最大气缸压力循环变动随工况变化的规律。结果表明,高替代率下,转速和负荷是影响双燃料发动机燃烧的重要因素;转速不变时,随着负荷增加,双燃料发动机的压力升高率、最大气缸压力的平均值、最大放热率均增大,燃烧始点提前;负荷不变时,随着转速增加,双燃料发动机的燃烧放热率增大,燃烧始点相对滞后;高天然气替代率下CNG/柴油双燃料电控发动机的燃烧特性循环波动较小,燃烧过程较稳定。     

基于黑箱模型和RBF-PID的HCCI发动机燃烧正时控制

由于均质充气压缩点燃(HCCI)发动机缺少直接控制其燃烧的手段,导致HCCI发动机的燃烧正时控制成为HCCI发动机的研究热点。以HCCI发动机进气歧管的温度和压力、燃油当量比、转速以及进气门关闭正时为输入,利用BP神经网络建立用于估计HCCI发动机燃烧正时的黑箱模型。在此模型基础上,以进气门关闭正时为控制量设计了PID控制器,并利用径向基神经网络对其参数进行整定,以实现对燃烧正时的反馈控制。实验结果表明,BP神经网络估计模型对HCCI发动机燃烧正时的估计误差小于0.4(CAD),能实现准确的估计;此外,与传统的PID控制器相比,设计的RBF-PID控制器在超调量、调节时间以及抗干扰性等性能方面均有改善。     

内部EGR对柴油机HCCI高负荷拓展因素的影响

为了研究内部废气再循环(EGR)率对柴油机HCCI高负荷拓展因素的影响,以某型柴油机为例,在不同内部EGR率情况下,采用计算流体力学(CFD)方法对柴油机HCCI燃烧过程进行了仿真计算。结果表明:随着EGR的增大,缸内平均燃烧温度降低;燃空当量比逐渐降低;燃烧持续期先缩短后延长,在EGR率为35%时燃烧持续期最短;缸内最大压力升高率降低;柴油机IMEP(平均指示压力)先增大后降低,在EGR率为35%左右时达到最大,为0.573 MPa。     

基于虚拟技术的天然气发动机缸内压力信号采集系统

介绍了运用虚拟仪器技术开发的天然气发动机缸内压力信号采集和分析系统,系统以通用PC为平台并利用软件代替了大部分硬件功能,能够进行连续多循环采集、录制示功图并实现缸内的燃烧分析.着重探讨了缸内压力数据的采集方式、存储方式、滤波处理及它们的软件实现方法.     

汽柴油双燃料发动机燃烧性能试验研究

基于一套经改造的汽柴油混合双燃料发动机系统,在柴油发动机进气道安装汽油喷射系统实现缸内均质的混合气制备,通过上止点直喷柴油控制燃烧相位,通过调整汽柴油比例及EGR比例研究双燃料发动机燃烧性能。研究显示:相比原机,汽柴油比例增大,排气温度降低,当汽柴油比例提高到65%时,呈现出低温燃烧效果,同时降低NOx和碳烟的排放,燃烧持续期缩短,最大压力升高率增大,但是整体燃烧效果更优;从EGR特性及其对缸内燃烧过程和发动机燃烧性能的影响来看,此款双燃料发动机在小负荷时宜采用热EGR,在大负荷时宜采用冷EGR;双燃料发动机进气温度提升对燃油消耗率和碳烟并没有明显影响,而对于NOx来说,进气温度会改善发动机燃烧性能提升缸内燃烧温度,进而NOx排放会出现恶化现象。     

硬岩掘进机推进液压缸结构参数优化

针对硬岩掘进机(Tunnel boring machine,TBM)破岩掘进过程中强振动对推进液压缸动态特性的影响,建立了推进液压缸轴向基础振动下的动态响应数学模型,并试验验证了模型的正确性。仿真研究了不同基础振动参数下液压缸失效区域,液压缸无杆腔压力波动幅值与轴向基础振动幅值成线性正相关,且在固有频率处最大,超过固有频率继续增大至90 Hz时压力波动幅值可视为定值。应用响应曲面法对液压缸结构参数进行了优化,优化后的液压缸正常工作能承受的基础振动幅值-频率范围较优化前拓宽了45%。利用响应曲面法对液压缸进行结构参数优化可为TBM推进液压缸设计和选型提供理论依据。     

基于Hilbert-Huang变换和多元状态估计技术的内燃机气缸压力识别

提出了一种新的内燃机气缸压力识别方法。为了实现对内燃机运行状态的实时监测与故障诊断,通过缸盖振动信号反演内燃机气缸压力曲线是一种行之有效的重要手段;本文在对缸盖振动信号特性进行分析的基础上,应用Hilbert-Huang变换对缸盖振动信号进行模态分解,提取最能反映内燃机气缸压力变化特性的振动本征模态分量;使用多元状态估计技术(MSET)建立该振动本征模态分量的Hilbert谱与气缸压力信号之间的非线性非参数回归模型;利用所建立的模型从缸盖振动信号中重构出内燃机气缸压力曲线。试验结果表明,基于Hilbert-Huang变换和MSET的气缸压力识别方法简单有效,可满足对内燃机的实时监测需求。     

Dynamic behavior analysis of reciprocating compressor with subsidence fault considering flexible piston rod

Subsidence wear is inevitable in a reciprocating compressor system, but how to induce body vibration is not clear. We investigated the dynamic behavior of a reciprocating compressor system with subsidence fault considering a flexible piston rod. The flexible piston rod was modeled as a cantilever beam. The dynamic model, in which the influence of the subsidence size, variational cylinder pressure, impact effects and piston rod flexibility are taken into account, was established. Influences of the four parameters including subsidence size, vertical force of flexible piston rod, cylinder pressure and crankshaft speed were analyzed in the dynamic response. Numerical results reveal that with the change of the four parameters, the existence of subsidence fault has a significant effect on the displacement, velocity and acceleration of the crosshead in the transverse direction, but only conspicuously affects the acceleration in the longitudinal direction. In addition to cylinder pressure, the larger the values of the other three parameters, the greater the influences. The cylinder pressure is a time-varying working load. Not only the cylinder pressure but also the open/close time of the valves and change rate of the pressure all affect the dynamic behavior of the system with subsidence. Meanwhile, the change in the vertical force of the flexible piston rod has a remarkable effect on the jump position of the crosshead, but the effect of other parameters is not obvious. In addition, the changes of parameters produce obvious influences on the impact force and the impact range of the crosshead. The stability of the reciprocating compressor system was studied using Poincaré portraits method. The result shows that the system with subsidence fault has chaotic behavior.     

基于分段三次样条曲线的高速加工平滑运动轮廓自适应算法研究

针对高速加工的需求,提出了一种基于分段三次样条曲线的机床运动轮廓自适应生成算法。该算法能够保证机床在高速运行过程中加加速度（加速度的变化率）的恒定、加速度的连续、速度与时间关系的一阶连续、位移与时间关系的二阶连续,并且保证在各自的约束范围内,从而使机床的运动平稳,避免产生大的冲击和振动。分析了速度、加速度、加加速度的约束条件以及机床行程对平滑运动轮廓的影响,根据这些约束条件,该算法自适应地调整速度变迁各阶段的时间。针对多个程序段的加工,提出了分段常速与平滑变迁控制的策略。该算法简单、有效,已在最新开发的国内第一台高速玻璃刻花加工中心上实现。     

柴油发动机故障诊断技术研究与应用

应用振动法对柴油机气缸体上的振动信号进行分析,得出总振动量级主随活塞与气缸套磨损间隙的增大而适级放大.根据气缸体振动加速度响应功率谱图和柴油发动机总振动量级,可以确定活塞与气缸壁的间隙大小.应用油样铁谱分析技术,可以确定发动机的润滑状况及摩擦副的磨损程度和部位,并通过实例证明了其在柴油发动机故障诊断中的有效性.应用直读式原子发射光谱仪对柴油发动机润滑油油样进行检测,监控柴油发动机曲轴滑动轴承磨损状况,对保障发动机可靠运行起到很好的作用.     

Experimental identification of fluid-induced force in labyrinth seals

The seal force is an important factor in turbomachineries. Therefore, the current paper puts forward an expanded seal force identification model. A seal test rig consisting of several sets of seals was prepared. Using the double-plane unbalance force identification theory in rotordynamics, the distributed seal force in the cylinder became equivalent to two selected planes. Considering the complex cylinder vibration with increasing rotating speed and inlet pressure, the cylinder was regarded as a vibration system with 4 degrees of freedom. The 4×4 impedance matrix was tested at the two selected planes using a shaker in two orthogonal directions. The equivalent seal force can be obtained by multiplying the impedance matrix with the measured change in the cylinder vibration. In the seal rig, tests were performed on the influence of inlet pressure, rotating speed, eccentricity ratio, rotor vibration, and clearance. The seal force increases almost linearly with the increasing inlet pressure, eccentricity ratio, and vibration amplitude. Furthermore, the seal force is strongly sensitive to the change in clearance between the cylinder and the rotating rotor. The phase difference between the seal force and the vibration influences the work done. If the phase difference is nearly 90°, then the work is at maximum. Moreover, the seal force applies positive force on the cylinder and negative force on the rotor.     

液压启闭机-闸门系统流固耦合振动仿真分析

通过对某水利工程液压启闭机-闸门系统进行三维建模,以流固耦合动力学为理论基础,在Ansys中采用流固耦合的方式对启闭机在水流冲击及液压脉动作用下的瞬态动力学计算,分析系统的振动响应。结果表明:液压启闭机-闸门系统振动随着闸门开度变大而减小,且在启闭机闸门开启前后振动趋势最明显。减少液压缸脉动压力幅值,可以有效减少系统振动。     

基于飞轮加速度的缸间差异和循环差异研究

针对发动机缸间差异和循环差异缺少定量计算的研究现状,利用Matlab软件对发动机怠速时的飞轮原始数据进行处理,定量计算内燃机飞轮的最大角速度缸间差异参数、循环差异参数和抖振参数（lowest normalized value,简称LNV）,分析其与相应气缸压力参数之间的相关性及随内燃机转速和载荷的变化规律。分析结果表明,内燃机最大角速度缸间差异、循环差异和LNV值分别与相应的气缸压力参数高度线性正相关;随着怠速升高,缸间差异减小,循环差异基本保持不变;起初随着怠速升高,内燃机的抖振变小,当怠速升高到一定程度,抖振基本保持不变。随着内燃机载荷的增加,缸间差异、循环差异和抖振都减小,但循环差异比缸间差异受载荷影响更大。     

振筒气压仪与水银气压表动态比对试验数据处理方法和结果

通过振筒气压仪与银气压表动态比对试验,验证了振筒气压仪与水银气压表观测数据的可比性,文章详细介绍了试验中数据处理方法,并给出振筒气压仪和水银气压表的动态测量误差,根据试验结果提出了适宜的建议。