检索结果-内蒙古大学图书馆

仪器仪表学报 2013年第2期34卷 462-468页

作者：盛敬魏民祥刘国满杨海青许善珍南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 南昌工程学院机械与电气工程学院南昌330099 中兴通讯股份有限公司南京210012

为解决电控二冲程煤油发动机爆震特征提取的问题,根据内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF)正交的特点,提出了基于内禀模态函数特征能量法的爆震特征提取方法。该方法对电控二冲程煤油发动机缸内压力信号进行经验模态分解(empiric... 详细信息

为解决电控二冲程煤油发动机爆震特征提取的问题,根据内禀模态函数(intrinsic mode function,IMF)正交的特点,提出了基于内禀模态函数特征能量法的爆震特征提取方法。该方法对电控二冲程煤油发动机缸内压力信号进行经验模态分解(empirical mode decemposition,EMD),得到若干IMF分量,利用内禀模态函数能量法获取信号能量占主导地位的IMF分量,作为爆震信号的主导模式分析对象,对该IMF分量进行功率谱密度分析,得到了电控二冲程煤油发动机的爆震特征频率。通过仿真计算以及爆震信号分析,结果表明内禀模态函数特征能量法在电控二冲程煤油发动机爆震特征频率提取过程中实用有效。

关键词：内禀模态特征能量法功率谱密度估计经验模态分解电控二冲程煤油发动机爆震特征提取

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二冲程煤油发动机爆震燃烧数值模拟与试验研究

二冲程煤油发动机爆震燃烧数值模拟与试验研究

引用

作者：盛敬南京航空航天大学

学位级别：博士

煤油具有闪点高、不易蒸发、使用安全性高等特性,作为特殊应用条件下的单一化燃料具有很大优势,研究以煤油作为燃料的火花点燃式活塞发动机对其特殊应用具有重要的意义。煤油与汽油相比,两者的燃烧特性有很大的不同,煤油的火焰传播速度... 详细信息

煤油具有闪点高、不易蒸发、使用安全性高等特性,作为特殊应用条件下的单一化燃料具有很大优势,研究以煤油作为燃料的火花点燃式活塞发动机对其特殊应用具有重要的意义。煤油与汽油相比,两者的燃烧特性有很大的不同,煤油的火焰传播速度较慢,燃烧过程粗暴,抗爆震性能差。爆震是火花点燃式发动机特有的一种非正常燃烧现象,严重的爆震不但会制约着火花点燃式煤油活塞发动机的动力性与经济性的提高,甚至破坏发动机机体。对于火花点燃式发动机,点火系统是其重要的组成部分。点火时刻、点火能量以及双火花塞异步点火相位是点火系统的关键参数,会对发动机爆震燃烧特性等产生重要影响。目前国内外对二冲程煤油发动机的爆震燃烧特性,尤其是点火时刻、点火能量以及双火花塞异步点火相位等点火系统关键参数对爆震燃烧特性影响的研究较少,因此研究点火系统关键参数对二冲程煤油发动机爆震燃烧特性的影响具有重要的理论意义与工程实用价值。本文以某国防预研项目为研究背景,主要研究点火时刻、点火能量以及双火花塞异步点火相位等点火系统关键参数对二冲程煤油发动机爆震燃烧特性的影响等相关问题。论文围绕爆震燃烧数值模拟、轻微爆震信号特征提取、爆震强度评价以及爆震燃烧试验研究等问题展开,主要研究内容以及创新如下:(1)采用三维CFD数值模拟方法对火花点燃式二冲程活塞发动机燃烧煤油的爆震燃烧特性进行了研究。建立了二冲程煤油发动机燃烧室模型,利用三维CFD数值模拟工具计算了点火系统关键参数对煤油均匀混合气温度、火焰传播速度、混合气燃烧放热量等的影响。采用Shell爆震模型描述了混合气的自燃过程,利用反应中间产物Q的浓度衡量爆震强度的大小,分析了点火系统关键参数对二冲程活塞发动机爆震强度的影响。(2)提出了基于内禀模态特征能量法的轻微爆震信号特征提取方法,对二冲程煤油发动机缸内压力信号以及机体振动加速度信号进行爆震信号特征提取。该方法对二冲程煤油发动机信号进行经验模态分解,得到各阶内禀模态函数,获取信号能量占主导地位的内禀模态函数分量,对该分量进行功率谱密度分析,得到了电控二冲程煤油发动机缸内压力信号的爆震特征频率与机体振动加速度信号的爆震检测频率。该方法可在较低信噪比下有效地提取发动机信号的爆震信号特征频率,为爆震强度评价、爆震在线监测系统设计以及爆震燃烧试验等研究打下了重要基础。(3)提出了基于内禀模态高频分量积分法的缸内压力信号爆震强度评价方法以及基于主导内禀模态峰值法的机体振动加速度信号爆震强度评价方法,对二冲程煤油发动机的爆震强度进行了有效评价。基于内禀模态高频分量积分法的缸内压力信号爆震强度评价方法对二冲程煤油发动机缸内压力信号进行经验模态分解,获取爆震高频信号分量以及理想燃烧曲线,以理想燃烧曲线峰值对应的曲轴转角作为爆震窗口起始点以及参考窗口终点,计算爆震窗口和参考窗口内的高频分量积分能量比,即为爆震因子,以爆震因子作为爆震强度评价指标,进行了缸内压力信号的爆震强度评价。基于主导内禀模态峰值法的机体振动加速度信号爆震强度评价方法对二冲程煤油发动机的机体振动加速度信号进行经验模态分解,得到了爆震检测频率范围内的主导内禀模态函数分量,以主导内禀模态函数分量峰值作为爆震强度评价指标,进行了机体振动加速度信号的爆震强度评价。(4)以基于主导内禀模态峰值法的机体振动加速度信号爆震强度评价方法为依据,设计并研制了二冲程煤油发动机爆震在线监测系统,在线监测了二冲程煤油发动机爆震燃烧试验过程中的发动机爆震强度。确定了发动机爆震在线监测系统的设计方案,对发动机爆震在线监测系统的硬件系统进行了设计,完成了发动机爆震在线监测系统的软件设计,包括信号采集模块、信号处理模块、爆震判断模块以及数据存储模块等;进行了爆震在线监测试验,验证了二冲程煤油发动机爆震在线监测系统的有效性。(5)建立了二冲程煤油发动机爆震燃烧试验系统,进行了二冲程煤油发动机爆震燃烧试验研究。在线改变点火时刻、点火能量、双火花塞异步点火相位等点火系统关键参数,获取了点火系统关键参数不同时的缸内压力信号、缸盖温度、排气温度等数据。利用内禀模态高频分量积分法进行了二冲程煤油发动机缸内压力信号的爆震强度评价,采用爆震因子作为爆震强度评价指标,分析了点火系统关键参数对发动机爆震燃烧特性的影响。将二冲程煤油发动机的爆震燃烧三维数值模拟结果与二冲程煤油发动机爆震燃烧试验结果进行了对比研究,结果表明,爆震燃烧数值模拟结果与爆震燃烧试验结果具有一致性,验证了二冲程煤油发动机三维爆震燃烧数值模型的正确性。

关键词：二冲程煤油发动机爆震燃烧点火系统关键参数内禀模态特征能量法内禀模态高频分量积分法爆震强度评价

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二冲程点燃式重油发动机爆震识别系统研究

二冲程点燃式重油发动机爆震识别系统研究

引用

作者：刘景阳南京航空航天大学

学位级别：硕士

火花点燃式活塞发动机,特别是二冲程发动机,因机械结构简单、效率高、重量轻、升功率大等优点,在军事特种车辆和航空的中、小型无人直升机等领域有比较广泛的应用。与汽油相比,煤油蒸发较困难、闪点高,具有较好的使用安全性,易于运输;... 详细信息

火花点燃式活塞发动机,特别是二冲程发动机,因机械结构简单、效率高、重量轻、升功率大等优点,在军事特种车辆和航空的中、小型无人直升机等领域有比较广泛的应用。与汽油相比,煤油蒸发较困难、闪点高,具有较好的使用安全性,易于运输;但其在燃烧时火焰传播的速度较低、抗爆性较差,而爆震是火花点燃式发动机上的一种非正常燃烧现象,严重时会影响其动力输出、增大燃油消耗,甚至发生发动机重要零部件损坏的现象。因此本文设计了二冲程煤油发动机爆震识别系统,并搭建了某型二冲程煤油发动机实验台架进行了实验研究。本文对机体振动信号的采集与分析方法进行了详细的叙述,并对发动机实验台架上采集到的发动机机体振动信号进行了分析处理,准确地提取出了信号的爆震中心频率等信息,设计了二冲程煤油发动机爆震识别系统,搭建了半物理仿真实验台对其功能进行了验证,并在试验台架上进行了实验研究,研究结果表明其功能和工作稳定性可以达到预期要求。主要工作如下:(1)研究了发动机爆震信号的采集与分析方法,通过对比三种主流的爆震信号检测及处理方法,本文以机体振动信号处理方法作为本文的研究方法,分析快速傅立叶变换算法与内禀模态特征能量法的优、缺点及其可行性,本文选取内禀模态特征能量法作为爆震信号特征提取的方法;(2)本文先对爆震识别系统的硬件进行了选型,并完成了硬件系统的设计;根据机体振动信号处理的过程及爆震状态、爆震强度的识别逻辑,进行了爆震识别系统的软件设计,并完成了编译、调试工作;自定义上位机与下位机的通讯协议,完成了上位机系统的设计,实现了实时反馈发动机的状态信息、爆震状态和爆震强度,并达到美观实用的效果。(3)搭建了半物理仿真实验台,对设计好的爆震识别系统进行了功能性验证,采用真实实验台架上采集到的机体振动信号作为输入信号,通过改变输入信号的频率和幅值的方式来验证爆震识别系统的功能。(4)搭建了二冲程煤油发动机实验台架,进行爆震识别系统的实验研究,测试其功能是否正常。实验研究结果表明二冲程煤油发动机爆震识别系统能够准确判断发动机的爆震状态并及时反馈爆震强度。

关键词：二冲程煤油发动机爆震识别系统爆震特征频率内禀模态特征能量法爆震强度

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基于HIP9011的二冲程煤油发动机爆震识别系统研究

引用

重庆理工大学学报（自然科学） 2016年第12期30卷 63-68页

作者：刘景阳盛敬南京航空航天大学能源与动力学院南京210016 江西省精密驱动与控制重点实验室南昌工程学院机械与电气工程学院南昌330099

为了解决中强度爆震影响二冲程煤油发动机的使用安全性、动力性和经济性的问题,设计了基于HIP9011的二冲程煤油发动机爆震识别系统,以便快速、准确地识别出二冲程煤油发动机爆震状态以及爆震强度,为二冲程煤油发动机爆震控制打下良好的... 详细信息

为了解决中强度爆震影响二冲程煤油发动机的使用安全性、动力性和经济性的问题,设计了基于HIP9011的二冲程煤油发动机爆震识别系统,以便快速、准确地识别出二冲程煤油发动机爆震状态以及爆震强度,为二冲程煤油发动机爆震控制打下良好的基础。应用内禀模态特征能量法提取机体振动信号的爆震特征频率,并根据缸内压力曲线确定爆震信号检测区间。采用英飞凌cx2765x芯片与HIP9011芯片设计了二冲程煤油发动机爆震识别系统,并应用LABVIEW设计了上位机系统来实时显示发动机的工作状态。搭建了二冲程煤油发动机实验台架并进行了爆震识别系统的测试实验。实验结果表明:爆震识别系统能准确地判断发动机的爆震状态及其爆震强度,并实时在上位机系统中显示。

关键词：二冲程煤油发动机爆震识别系统内禀模态特征能量法爆震特征频率爆震信号检测区间 HIP9011芯片

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