直线发动机起动及怠速燃烧特性仿真与优化

通过建立GT-Power发动机仿真模型研究直线发动机的起动及怠速过程的燃烧特性,利用发动机台架实验获取的缸压数据和GT-Power仿真结果的对比,验证了仿真模型的准确性,分析不同点火时刻及过量空气系数对直线发动机起动定转速下燃烧特性的影响,并对怠速控制参数进行寻优研究.结果表明:在相同过量空气系数下,推迟点火时刻从-50°(上止点之前,下同)到20°,直线发动机后燃现象逐渐增多,并在点火时刻为-40°时,缸压峰值、瞬时放热率峰值最大以及累积放热总量均达到最大值;在相同的点火时刻下,减小过量空气系数从1.62到0.62,直线发动机缸内压力峰值先增后减,在过量空气系数为0.83时,直线发动机缸压峰值、瞬时放热率峰值最大,累积放热总量较多.     

双变量协同的无人直升机发动机恒转速滑模控制

针对无人直升机发动机恒转速控制问题,提出了一种油门/点火提前角双变量协同调节的恒转速滑模控制策略.发动机输出扭矩控制是恒转速控制问题关键的一环,而油门开度和点火提前角作为调节发动机输出扭矩的两个变量具有不同的特点.油门调节虽然调节范围宽,但是响应较慢,易受时滞效应的影响而产生超调现象;点火提前角响应较快,但是调节范围有限.将二者的优点结合起来实现协同控制,可以进一步加强恒转速控制效果.为实现此目的,对发动机进行了数学建模,并基于该模型和滑模控制设计了协同控制策略.该策略包括点火提前角优先调节的主逻辑和点火提前角回归逻辑.最终通过仿真和试验验证了控制策略的效果.仿真结果显示:负载突变时,双变量协同滑模控制器相较于传统PID控制器,转速误差减小61%;同样基于滑模控制,双变量协同控制相较于双变量分离控制,转速误差减小21.4%;存在负载扭矩干扰或进气压力波动时,双变量协同滑模控制的转速稳定性也优于其他两种控制方式;整机系留试验中,双变量协同滑模控制的转速波动范围比双变量分离滑模控制小24%,比传统PID控制小62%.经过多次系留试验观测,使用双变量协同滑模控制,可使转速波动范围在±70 r/min以内,控制误差在2%以内,能够满足无人直升机飞行稳定性的要求.     

小型二冲程直喷发动机爆震燃烧特性数值模拟

为了了解点火参数对小型二冲程直喷发动机爆震燃烧的影响,利用GT-Power和AVL Fire软件对该发动机整机及燃烧室分别建立了仿真模型,选取扭矩、功率等数据验证了模型的正确性,并对发动机在5 000r/min、大负荷工况下的缸内平均压力和温度、放热率、累积放热量以及爆震强度分布等特性进行了研究.结果表明:在点火提前角由15℃A逐渐增加至35℃A的过程中,小型二冲程直喷发动机的扭矩、功率、缸内混合气燃烧放热量、放热率、缸内平均压力和温度的峰值均呈现出逐渐增大的趋势,而且会伴随着爆震强度表征物的浓度增大,二冲程直喷发动机的爆震倾向加强;当异步点火相位由0℃A逐渐增加至5℃A时,二冲程直喷发动机的扭矩、功率呈现出略微减小的趋势,两个火花塞附近由于湍动能增大,加快了火焰传播速度,使得末端混合气低温反应时间变短,爆震强度表征物的浓度逐步减小,二冲程直喷发动机爆震发生的倾向有所减小.     

汽油掺烧甲醇裂解气的燃烧特性研究

为了评估掺烧甲醇裂解气对发动机燃烧特性的影响,基于某型发动机进行数值仿真与台架试验,运用CONVERGE建立其仿真模型,并通过发动机缸压对仿真模型进行标定,进而研究了汽油发动机掺烧甲醇裂解气后点火提前角、掺混比和过量空气系数对发动机燃烧特性的影响.结果表明:当其他条件相同时,平均指示压力随着点火提前角的增大先升高后降低;在最佳点火角下,掺烧甲醇裂解气发动机相比于原汽油机动力性变化不大时,指示热效率有所提高.当掺烧甲醇裂解气后,随着掺混比例的增加,缸内压力、温度和放热率都有不同程度的升高,且燃烧速度加快,放热更加集中.当掺混比例一定时,随着过量空气系数的增大,缸内压力、温度和放热率都有不同程度的降低,相应地可以通过改变掺混比例来适应过量空气系数的变化.同时甲醇裂解气的点火界限十分宽泛,当过量空气系数为1.4时,汽油已经难以点燃,燃烧恶化,当掺烧甲醇裂解气后,燃烧状况明显好转,可实现稀薄燃烧.由此可见:汽油掺烧甲醇裂解气可以改善燃烧特性,提高指示热效率;在汽油掺烧甲醇裂解气发动机上,利用稀薄燃烧、优化点火正时等,可以在发动机部分负荷工况下得到更好的燃油经济性.     

二冲程煤油发动机稳态工况最小点火能量研究*

【】最小点火能量是衡量可燃混合气能否被火花点燃及难易程度的重要依据。本文以着火热理论和最小点火能量计算模型为基础,建立GT-POWER与MATLAB联合仿真计算模型,计算了不同点火条件下的最小点火能量,并进行了煤油发动机台架试验验证。试验结果表明,所建立的煤油发动机最小点火能量计算模型正确可行,可为煤油发动机运行性能测试及后续研究提供依据。通过仿真计算,分析了过量空气系数、初始温度、点火提前角及火花塞间隙等参数对最小点火能量的影响关系,     

二冲程煤油发动机稳态工况最小点火能量

最小点火能量是衡量可燃混合气能否被火花点燃及难易程度的重要依据。以着火热理论和最小点火能量计算模型为基础,建立GT-POWER与MATLAB联合仿真计算模型。计算了不同点火条件下的最小点火能量,并进行了煤油发动机台架试验验证。试验结果表明,所建立的煤油发动机最小点火能量计算模型正确可行,可为煤油发动机运行性能测试及后续研究提供依据。通过仿真计算,分析了过量空气系数、初始温度、点火提前角及火花塞间隙等参数对最小点火能量的影响关系。     

基于Sugeno-Mamdani模糊模型的电流跟踪型光伏并网逆变器

针对并网光伏逆变器对于输入量变化大、控制算法复杂,开关频率大而导致逆变器发热的问题,提出一种分段控制策略.利用模糊控制算法对输入变化不敏感的特点,设计一种输出PWM控制信号变化较小的逆变器,从而减小开关器件的负荷达到提高逆变效率的目的.设计采用分段控制当输出误差很大的时候使用sugeno模型,当输出误差较小时使用mamdani模型,该文中以单相全桥逆变电路为例,给出详细的仿真分析,仿真结果表明,设计的逆变器与传统控制方法相比,具有稳定性好、抗扰动型强、开关频率低等优势,输出电流的总谐波失真(THD)为1.73%,能够与并网电压达到同频,输出功率因素非常接近1,达到了系统并网发电要求.     

摩托车发动机最佳点火角试验仪设计

介绍了一种摩托车发动机最佳点火角试验仪的设计原理、电路结构和程序流程。该仪器采用单片机技术,能够在任意发动机转速下设定任意点火提前角,配合发动机测功试验,可以快速测绘出摩托车发动机最佳点火提前角曲线,为发动机和点火器设计提供依据。     

基于BP神经网络的CNG汽车点火提前角控制

如何对发动机点火提前角进行最优控制,是压缩天然气(CNG)汽车电控系统中的关键技术。目前主要采用传统的MAP图进行控制,这种控制方法有数据量大、自适应能力差、数据更新困难的缺点。本文研究利用BP神经网络控制发动机的点火提前角,以解决MAP图控制的不足。MATLAB仿真实验表明该控制方法具有较好的效果。     

十字口4相位信号灯模糊控制模型设计与仿真

以车辆排队长度和绿灯时间分别作为控制模型的输入和输出,运用模糊控制算法模拟交通警察指挥时的判断决策过程,设计了一个基于绿延时的十字口4相位信号灯模糊控制模型.该模型采用Zadeh表示法描述模糊集合,用Matlab中的FIS和Fuzzy Logic Toolbox工具进行参数优化,并采用Simulink工具对模型进行了仿真.仿真结果表明,该模型的输出基本与期望值相符,可以降低车辆平均延误时间.