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试谈标定活塞式煤油发动机点火提前角仿真计算和试验查抄袭率

收藏本文 2024-04-14 点赞:28712 浏览:124757 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:与汽油相比,煤油因具有闪点低、粘度大、不易挥发等特性,且利用安全性能高,在一些军事背景的特种车辆中有较广阔的运用前景。但是由于煤油的雾化效果差,与汽油相比燃烧特性发生了较大的变化,特别是煤油的燃烧速度慢,对应的点火特性与汽油相比区别较大。点火提前角对发动机的性能有着重要的影响,国内外对活塞式煤油发动机的燃烧特性,特别是点火提前角特性探讨较少,所以对发动机燃烧煤油的点火特性进行探讨,具有重要的论述指导作用和工程运用价值。本论文结合某国防预研项目,完成了某小型二冲程汽油发动机燃烧航空煤油的点火提前角及相关不足探讨,内容围绕点火制约器的开发、点火提前角的标定与制约加以展开,主要探讨内容和革新如下:1.为获得原型机的相关参数,建立了发动机的测试系统,对二冲程发动机的点火参数进行了采集和提取,获得了发动机燃烧汽油时的点火提前角,为浅析发动机燃烧煤油的工作性能提供了参考依据。2.采取数值计算策略探讨了发动机缸内煤油燃烧情况以及NOx排放。对燃烧室进行了三维建模,并利用动网格技术模拟了缸体运动。浅析了发动机正常热工况,不同点火提前角和不同进气压力参数下的燃烧情况,比较了发动机燃烧煤油的排气温度和NOx排放等;探讨了火花塞周围影响点火成功的湍动能和速度场。对相同工况下汽油和煤油的燃烧性能进行比较,结果表明,煤油比汽油燃烧速度慢,点火滞燃期长。通过试验浅析,在转速为5500r/min节气门开度为50%工况点,发动机燃烧煤油的最佳点火提前角要比燃烧汽油时的最佳点火提前角大10°CA。3.利用GT-POWER对发动机燃烧煤油的整机性能进行了数值模拟,探讨了点火提前角对发动机动力性、排放性能等的影响;浅析了压缩比、进气压力、进气温度和空燃比等对点火提前角的影响;针对不同的工况条件,充分考虑动力性而忽略经济性与排放性的前提下,通过计算获取了发动机初始点火数据图(MAP),为发动机燃烧煤油的点火提前角制约提供了重要的论述依据。4.为寻求发动机最佳点火提前角,以GT-POWER仿真的初始点火MAP为参考,通过台架试验进行了标定修正,获得了不同工况下的燃烧煤油最佳点火MAP。基于模糊自寻优制约算法,进展了点火提前角标定策略,以初始点火MAP为基值,在稳态工况条件下对点火提前角标定,并通过Simupnk与GT-POWER联合仿真验证了该策略的可行性。5.针对发动机燃烧煤油的爆震不足,采取了小波浅析策略对不同点火提前角的缸内压力信号进行爆震检测浅析,提取发动机爆震特点,为发动机燃烧煤油的点火提前角制约提供了参考依据。6.以嵌入式16位微制约器为核心,设计了点火电控单元的数据采集和制约硬件电路,完成了制约软件设计,实现了发动机的点火制约,并解决了火花塞电磁抗干扰不足。基于VisualStudio/C++平台设计了点火参数调整和监控标定系统,实现了对试验数据的实时监测、保存及历史数据的回放,以及发动机点火MAP实时在线改写功能。7.建立了发动机试验台,对论文研制的点火系统的发动机性能进行试验,并与原型机进行了比较。结果表明,点火提前角的重新标定获得了较好的动力输出性能,所研制的点火系统有效地提升了发动机的输出扭矩。比较浅析了数值计算与试验结果,验证了数值计算结果的正确性;浅析了不同点火提前角的煤油发动机的燃烧循环变动,结果表明其燃烧变动率均小于10%,发动机工作在正常范围内。在试验数据浅析历程中,利用最小二乘支持向量机对发动机的缸内压力进行回归浅析,该策略在样本数较少的情况下能得到比较精确的结果,提升了浅析精度。关键词:活塞式煤油发动机论文点火提前角论文数值仿真论文模糊自寻优论文标定论文爆震论文电控单元论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-19

    第一章 绪论19-34

    1.1 选题背景19-21

    1.2 探讨的必要性与探讨思路21-24

    1.3 活塞式煤油发动机及点火技术探讨近况24-31

    1.3.1 活塞式煤油发动机探讨近况24-25

    1.3.2 发动机点火技术进展与探讨近况25-26

    1.3.3 发动机参数在线标定26-27

    1.3.4 发动机点火提前角制约与爆震浅析27-29

    1.3.5 发动机工作历程数值模拟29-31

    1.3.6 发动机燃烧历程的试验浅析31

    1.4 课题来源和本论文探讨的内容安排31-34

    1.4.1 课题来源31

    1.4.2 论文探讨的主要内容及论文结构安排31-34

    第二章 煤油发动机缸内工作历程的数值模拟34-57

    2.1 扫气道-缸内-排气道三维模拟数学模型34-41

    2.1.1 基本守恒方程组34-36

    2.1.2 计算模型36-38

    2.1.3 燃烧计算策略38-39

    2.1.4 组份化学反应放热方程39-40

    2.1.5 NOx 生成模型40-41

    2.2 缸内三维数值计算41-56

    2.2.1 计算对象41-43

    2.2.2 网格生成43-44

    2.2.3 初始参数以及相关边界条件设置44-45

    2.2.4 煤油燃料的喷雾与蒸发浅析45-47

    2.2.5 计算结果浅析47-56

    2.3 本章小结56-57

    第三章 煤油发动机整机工作历程的数值模拟57-75

    3.1 整机工作历程数值计算策略57-63

    3.1.1 管道及节流口工作历程模型58-59

    3.1.2 缸内工作历程计算模型59-61

    3.1.3 燃油喷射计算方程61-62

    3.1.4 发动机摩擦及驱动附件损失基本方程62

    3.1.5 爆震预测模型62-63

    3.2 整机工作历程数值模拟浅析63-73

    3.2.1 整机工作历程模型建立及参数设置63-65

    3.2.2 工作历程的计算结果浅析65-73

    3.3 本章小结73-75

    第四章 煤油发动机点火提前角标定与爆震浅析策略探讨75-95

    4.1 点火提前角的标定策略75-79

    4.1.1 点火提前角查表制约75-76

    4.1.2 自寻优制约76-78

    4.1.3 点火提前角自寻优制约不足提出78-79

    4.2 模糊自寻优标定策略79-85

    4.2.1 模糊逻辑推理及制约79-80

    4.2.2 点火提前角的模糊自寻优制约80-81

    4.2.3 点火提前角的模糊自寻优制约仿真81-85

    4.3 发动机爆震浅析85-94

    4.3.1 爆震信号浅析与爆震强度评价策略86-87

    4.3.2 爆震信号的频谱浅析87-89

    4.3.3 爆震信号的小波浅析89-94

    4.4 本章小结94-95

    第五章 煤油发动机点火制约器与标定平台的研制95-107

    5.1 点火制约器的硬件设计95-100

    5.1.1 制约器选型95-96

    5.1.2 主要电路及抗干扰设计96-100

    5.2 点火制约器的软件程序设计100-104

    5.2.1 转速捕捉程序流程100-101

    5.2.2 点火制约软件程序流程101-103

    5.2.3 串行通信程序流程103-104

    5.3 煤油发动机点火参数调整与监测软件的研发104-106

    5.4 本章小结106-107

    第六章 煤油发动机台架标定试验与性能浅析107-129

    6.1 试验系统总体案例107-108

    6.2 发动机台架试验108-115

    6.2.1 发动机原型机点火 MAP 获取108-109

    6.2.2 标定试验109-113

    6.2.3 发动机性能试验113-115

    6.3 喷雾试验浅析115-117

    6.4 发动机性能浅析117-128

    6.4.1 发动机缸内数据测试117-119

    6.4.2 最小二乘支持机向量机回归模型119-121

    6.4.3 数值计算与试验结果比较121-122

    6.4.4 煤油和汽油性能比较浅析122-124

    6.4.5 煤油发动机爆震浅析124-125

    6.4.6 不同点火提前角下的性能浅析125-128

    6.5 本章小结128-129

    第七章 结论与展望129-132

    7.1 全文总结129-131

    7.1.1 本论文主要完成的工作和结论129-130

    7.1.2 本论文主要的革新点130-131

    7.2 展望131-132

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