发动机矢量喷管作动器电磁阀非稳态热分析

为研究航空发动机矢量喷管作动器电磁阀在不通油工况达到可耐受最高温度的时间(超温时间),采用集总参数法对电磁阀进行非稳态热分析。分别以整个作动器壳体和电磁阀部件为研究对象,考虑了电磁阀与环境的对流换热与辐射换热,建立了电磁阀温度与时间的数学模型,研究了环境温度T_(wai)、冷媒初始温度T0两个参数对电磁阀温度随时间变化关系的影响。结果表明:电磁阀温度随着环境温度的升高而升高;超温(T*℃)时间随着环境温度的升高而缩短。在环境温度与加热时间相同的条件下,电磁阀部件的温度远高于壳体的整体温度。在T_(wai)为250℃的不通油工况下,当T_0为70℃时,电磁阀部件的超温时间为17 min,电磁阀壳体的超温时间为59分钟,当T_0为93.76℃时,电磁阀部件的超温时间为15 min,电磁阀壳体的超温时间为50 min。     

用于柴油机扭矩控制的摩擦扭矩在线修正算法

发动机摩擦扭矩的精确估计对基于扭矩的发动机控制策略有重要意义.机械磨损、老化、机油黏度恶化等因素会使发动机摩擦扭矩发生变化.固定的摩擦扭矩MAP无法满足ECU全生命周期对摩擦扭矩精确估算的要求.为解决此问题,建立了面向控制的摩擦扭矩模型,在此基础上设计了发动机运行过程的摩擦扭矩修正算法,选择停机及高速断油工况用于摩擦扭矩的在线估计和修正.离线计算及ECU在线测试结果表明,摩擦扭矩在线修正算法能够有效提高发动机摩擦扭矩的准确性,可用于在线估计与修正柴油机摩擦扭矩.     

组合式空冷器风量需求规律

推导了组合式空冷器所需风量与总热负荷、环境温湿度及热流体交界温度的多公式关联的隐函数关系.取1 000个有实际意义的工况点,拟合了需风量与各变量之间的显函数公式.结果表明：需风量随热负荷线性增加,随环境湿度线性增加;环境温度25℃以上时,需风量随环境温度增减的幅度较大,环境温度10℃以下时,需风量随环境温度增减的幅度较...     

直热式空气源变频热泵热水系统的特性分析

模拟分析了一种直热空气源变频热泵热水系统,包括水箱模块与热泵模块的理论耦合特性和热泵系统在变工况下的运行特性,并且比较了压缩机频率每变化1Hz和冷凝温度每变化1℃对系统的影响.模拟分析表明:压缩机功率随环境温度变化的趋势为抛物线状,在20℃左右达到最高;制热量与环境温度呈正线性相关;热泵模块出热水流量随环境温度变化呈指数增长;当压缩机有效容积和吸气系数等参数不变时,制冷剂质量流量与环境温度呈正线性变化;制热COP随环境温度呈指数增长,随出水温度的升高而降低;调节频率可以更有效改善系统制热量,而降低冷凝温度从而适当降低用水温度(如42℃),可以更有效地降低功耗、增加出水流量.     

新型液线毛细芯环路热管启动及传热性能

为了解决传统环路热管(loop heat pipe,LHP)低负荷下启动难,运行不稳定的问题,设计了一种无储液室,且带有液线毛细芯的新型环路热管,对比分析了其与传统结构环路热管的启动及传热性能,还测试分析了该新型环路热管在变工况和重力辅助条件下的运行性能.结果表明:环境温度25℃,热沉温度20℃时,新型液线毛细芯环路热管可以在10～130 W成功启动,运行温度最高为91.3℃,热阻0.33 K/W,有良好的变工况及重力辅助运行性能.与传统环路热管相比,新型液线毛细芯环路热管在低负荷启动时热阻较小且有效消除了温度振荡现象,高负荷启动时热阻较大但启动时间大幅减少.     

环境温度对余热驱动的有机朗肯循环系统性能的影响

研究了环境温度改变对余热驱动的有机朗肯循环系统性能的影响.在循环工质为HFC-245fa(1,1,1,3,3-五氟丙烷),环境温度为25℃时,系统输出功偏离额定工况达30%以上.而在环境温度上升时,由于循环的平均温度与环境间的温差减小,系统总不可逆损失减小.研究结果表明应根据各地的实际情况,合理地选择额定工况点,使系统始终工作在额定工况点周围,有助于其有效、稳定的工作.     

怠速和停机数据拟合的摩擦扭矩在线学习算法

针对发动机摩擦扭矩因为磨损、老化等发生缓慢变化的问题,发展了一种基于怠速和停机工况数据拟合的柴油机摩擦扭矩在线学习算法.建立了一种简化的摩擦扭矩模型;设计了怠速和停机工况摩擦扭矩观测算法,采用噪声抑制能力强的最速跟踪微分器优化了停机阶段的摩擦扭矩估计;利用怠速和停机观测的摩擦扭矩实现了摩擦扭矩模型的在线修正,并在柴油机电控单元(ECU)中成功实现.发动机台架试验结果表明,通过摩擦扭矩基础模型的在线学习,更新后的摩擦扭矩与倒拖试验数据基本吻合,摩擦扭矩估计偏差为2~7,N·m.     

飞机平台诱发环境温度的建模与仿真

飞机平台的诱发环境是机载设备的实际工作环境,诱发环境温度是影响机载设备工作的主要环境因素。针对飞机平台诱发环境温度的建模与仿真问题,分析了影响飞机平台诱发环境温度的主要因素,提出了以相似传热结构分类为基础的一种飞机平台诱发环境温度建模与仿真方法。将飞机平台相似传热结构分为翼形舱结构、环形舱结构、大舱室结构、开启舱结构和热防护结构,采用集中参数方法建立5种传热结构的通用热特性模型,以Modelica语言为工具建立了5种传热结构的通用热特性仿真模型。对飞机平台进行相似热区域划分,采用通用热特性仿真模型建立飞机整机的诱发环境温度仿真模型。以某型机为例,进行了诱发环境温度仿真计算,验证了建模与仿真的可行性。仿真表明,飞机飞行时机身区域舱内空气温度最高可达70℃,发动机舱内温度短时间内可达140℃,长时间工作在90℃~110℃之间,发动机热防护结构的最高温度可达160℃。     

锂电池性能与温度相关性的基础实验研究

为综合分析影响电池性能的热环境因素,利用恒温油浴工况、近似绝热工况分别模拟有无热管理措施的动力电池组工作热环境,对松下18650锂电池进行了充放电性能与温度相关性的基础测试,研究了电池工作热条件、电池状态及放电倍率对其充放电性能的影响。研究结果表明:无论在何种热条件下,电池充电容量总是小于上次放电容量;当充电温度低于20℃时,电池充电容量随着充电温度的降低迅速衰减,若前一次放电倍率为0.5C、充电温度从20℃降至-10℃时,充电容量衰减12%;较高的放电温度能有效抵消电池大倍率放电引起的容量损失,当电池在40℃环境中以2C倍率电流放电时,其容量衰减仅为3.7%;当电池放电倍率较小,且工作温度高于30℃时,温度对电池放电性能的影响逐渐减小;环境温度较低时,电池放电容量随温度降低迅速衰减,当电池放电温度为-10℃时,其2C倍率放电容量衰减高达50%。本研究期望对高效、可靠及合理的电池热管理系统的设计提供理论依据。     

大型船舶柴油机性能模拟及优化计算

在Matlab仿真环境下建立了某大型低速二冲程船用柴油机的零维模型,并利用柴油机推进特性的实验数据验证了模型的准确性.基于仿真模型,分析了不同压缩比和燃烧始点对柴油机标定工况下主要性能参数的影响.利用Isight-Matlab联合仿真优化平台,以柴油机油耗为优化目标,以最高爆发压力、最高爆发压力与压缩压力之差、最高燃烧温度和排气温度低于限制值为约束条件,对标定工况下柴油机的压缩比和燃烧始点进行联合寻优.仿真计算结果表明,标定工况下柴油机的经济性和动力性均有一定改善.     

发动机电控单元激励信号模型研究

以汽车发动机实验为基础,提出基于虚拟仪器技术的发动机电控单元(ECU)激励信号发生系统,建立了发动机ECU的8路激励信号模型,使之符合对发动机实际运行工作环境的仿真. 在ECU激励信号模型的基础上使用虚拟仪器技术进行了计算机仿真,将系统生成的多路信号分别输入发动机试验台的ECU代替原传感器信号,激励发动机ECU正常运转,发动机试验台工作正常. 结果表明,该方法原理正确,发动机ECU激励信号模型能够实现对发动机实际运行工况的模拟.     

挖掘机混合动力系统控制器设计

以减小柴油机转速波动为目标,设计了挖掘机混合动力系统控制器.该控制器以液压泵需求扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC为输入参数,以柴油机转速、柴油机扭矩和电动机扭矩为输出参数.提出了基于模糊控制的柴油机油门开度控制方法.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能实现柴油机和电动机的协调控制;在整个工作过程中,柴油机的转速基本不变.     

4190型船用中速柴油机配气相位优化仿真

以4190型船用中速柴油机为研究对象,利用MATLAB/Simulink软件建立柴油机工作过程仿真模型,通过仿真结果与实验数据的对比,验证模型的正确性。将该模型的配气相位偏移量进行由负到正的变化,得出其对柴油机功率、扭矩、燃油消耗率、缸内最高温度、最高爆发压力、NOx排放、排气温度、充气效率的影响规律。仿真结果确定了4190型柴油机最佳配气相位值:进气提前角66℃A;进气滞后角54℃A;排气提前角58℃A;排气滞后角56℃A。为4190型柴油机的性能优化改造提供了理论依据。     

一种高效清洁燃烧纯甲醇燃料的新方法探索

在一台点火式电喷汽油机上进行了甲醇裂解燃料高效清洁燃烧的探索研究．研制了甲醇裂解装置和控制单元及其控制策略．发动机用汽油起动后,电控单元判别排气温度当其温度达到320℃以上时,电控单元自动从汽油燃料切换到甲醇裂解燃料下工作．在甲醇燃料模式下,通过ECU的标定,实现了自动运行．试验结果表明：与汽油和M20甲醇汽油相比,甲醇裂解燃料可以有效地提高点火式电喷发动机的效率,显著增高发动机的经济性,而且降低了尾气中有害气体排放．可见燃用甲醇裂解燃料是电喷发动机高效清洁燃烧的新方式．     

车用柴油机变工况下双有机朗肯循环系统的性能分析

为充分利用柴油机的余热能量,针对一台车用六缸柴油机,设计了一套双有机朗肯循环系统,用来回收柴油机的排气能量和冷却系统具有的能量.该双有机朗肯循环系统包括高温循环和低温循环,均采用R245fa作为工质,高温循环用于回收柴油机排气能量,低温循环用于回收柴油机冷却系统能量和高温循环冷凝过程中工质所释放的能量.通过台架试验,在研究柴油机变工况下余热能分布特性的基础上,对双有机朗肯循环系统的余热能回收潜力进行了分析. 分析结果表明:在柴油机整个工况范围内,双有机朗肯循环系统的净输出功率最高可达26.58 kW,系统热效率最高可达14.62%;柴油机-双有机朗肯循环联合系统在燃油经济性和动力性方面具有明显的优势.      

175F风冷柴油机喷油嘴热负荷的试验研究

通过在某型175F风冷柴油机上加装惯性增压管、改进冷却系统等措施,同时采用热电偶测量喷油嘴温度场的方法,对风冷柴油机喷油嘴热负荷进行试验研究.试验结果表明采取这些措施能降低喷油嘴热负荷;特别是同时加装惯性增压管和改进冷却系统,在115%负荷工况下喷油嘴高温区温度降低了29℃,其温度梯度、圆周温差也均有改善.     

S195柴油机气缸套温度场的三维有限元分析

建立了S195柴油机气缸套的三维有限元模型,利用ANSYS有限元分析软件的APDL语言工具加载了边界条件,分析了标定工况下气缸套温度场及热变形,计算结果与实测值吻合,精度比传统方法有所提高,从而证明这种加载边界条件方法的可行性.计算结果表明:在标定工况下气缸套的工作温度最高达483.05 K,位置在缸套内壁面的上部区域,缸套内壁径向的最大变形量为0.209 mm,位置在缸套上部.     

卡诺热机的最小能量损失

讨论含有热阻和热漏的不可逆卡诺热机中最小能量损失，导出热机工作在一定条件下，其单位功率的最小能量损失率的最高和最低界限，并作了分析，所得结论可为热机的优化设计和最佳工况选择提供一些新的理论指导。     

电控高压共轨喷油系统的标定和应用

为了获得电控柴油机的喷油一致性,测试了电控喷油器之间的差异,得到大量喷油器的喷油持续期统计规律,并提出将测得的喷油持续期的统计平均值作为基准值,采用与之插值的办法消除各个喷油器与基准值之间的差异,获得了良好的喷油一致性.针对实际发动机运转时各缸之间的循环差别,提出利用ECU软件比较各个循环的角速度差,根据差异的大小补偿每缸每循环的喷油量的方法,达到了减少各缸之间的循环运转差异的效果.试验结果表明,与传统直列泵柴油机比较,电控柴油机的动力性、经济性以及排放性能都有所改善,特别是燃油消耗率和排气烟度有大幅度的降低.     

柴油-甲醇组合燃烧电控系统的控制策略

介绍了柴油-甲醇组合燃烧发动机的控制策略,阐述了电控单元如何采用MAP插值运算方法对甲醇喷射量进行精确控制．通过台架试验和整车道路试验对控制策略进行了验证．道路试验结果表明,组合燃烧甲醇对柴油替换比仅为1．67,替代率达到了36％,整车燃油经济性得到了大幅度的提高．同时,整车的动力性也有一定提高．