基于DSPACE的高功率密度柴油机智能化冷却系统控制策略验证

为了验证高功率密度柴油机智能化控制冷却系统控制策略是否正确,以DSPACE为基础搭建了半实物仿真试验平台;通过仿真试验平台验证,控制策略符合柴油机冷却系统工作要求,电控阀、传感器、驱动电路等部件工作可靠,节省了研制时间、经费,降低了研制风险。     

基于冷却液温度的柴油机不同海拔热平衡试验研究

针对柴油机在高原运行时存在的热负荷增大、冷却系统散热能力降低等热平衡问题,设计了电控共轨柴油机热平衡性能高海拔模拟试验装置,进行了基于冷却液温度的柴油机不同海拔热平衡试验,分析了在不同海拔下冷却液温度对柴油机热流量分配的影响。结果表明:海拔不变时,随冷却液温度的升高,有效功热量、排气散热量以及余项损失均增加,而冷却液散热量却在下降,且各部分热量变化幅度随海拔升高而增大。海拔为0km、3km以及5km时,冷却液温度每升高10℃,有效功热量分别增加了2.65%、2.99%以及3.88%,排气散热量分别增加了1.91%、2.19%以及3.08%,余项损失分别增加了21.1%、29.3%以及43.4%,冷却液散热量分别下降了9.8%、10.6%以及11.8%。冷却液温度不变时,随海拔的升高,有效功热量和排气散热量均下降,而冷却液散热量和余项损失均增加。     

基于dSPACE的发动机信号实时采集系统开发

为了配合高功率密度柴油机的研制,对某重型车辆发动机冷却系统进行智能化改进,需通过串口方式从实车发动机控制单元中读取发动机工作状态参数,以dSPACE为基础开发了发动机信号实时采集系统,系统数据传输速度快,可靠性高,避免了繁琐的单片机编程,提高了工作效率。     

高功率密度柴油机智能化冷却系统控制策略

简要分析了未来坦克装甲车辆柴油机智能化控制冷却系统的必要性和可行性,提出了智能化冷却系统设计方案,阐述了其组成及工作原理,重点对智能化冷却系统控制策略进行了研究。针对某型柴油机,通过对其散热需求分析,提出了基于发动机工况的开环控制策略,同时,结合以发动机出口冷却水温度为控制目标提出了基于PID算法的闭环反馈控制策略。应用该策略可保证发动机在不同的环境和工况下冷却强度适宜,降低冷却系统的功耗。     

柴油机电控冷却系统性能仿真

为了精确控制柴油机出水温度，降低冷却系统功率消耗，以某型柴油机冷却系统为研究对象，建立了该型柴油机冷却系统仿真模型，并将机械水泵改为电控水泵进行了变工况仿真计算。结果表明：电控水泵耗功小于机械水泵，平均效率提高1．31％，能够精确控制柴油机出水温度。通过该型柴油机热平衡实验，在外特性上验证了该冷却系统仿真模型是可信的。     

工作环境对发动机本体热负荷的影响

为了研究发动机工作环境对发动机本体热负荷的影响,以某型发动机为对象,采用缸内燃烧与冷却系统传热耦合计算方法,建立了温度和大气压力对发动机本体部件热负荷数值仿真模型。通过发动机热平衡台架试验验证了模型最大误差为9.1%,实车试验验证模型最大误差为6.2%。计算表明:发动机出口冷却水温度随环境温度和海拔升高而升高;环境温度46℃时的缸内活塞最高温度比-43℃时升高了15.4%,汽缸套最高温度升高15.5%;海拔高度每升高1 km,活塞最高温度升高1.04%,汽缸套温度升高0.95%。     

柴油机本体冷却水流动与传热CFD仿真研究

以某型高功率密度(HPD)柴油机基础样机为研究对象,应用CFD仿真方法研究该样机本体内冷却水的流动与传热过程,得到该样机冷却水流动与传热的阻力参数和热力学参数,为下一步结合水泵、水散热器等进行冷却系统的优化匹配提供参考依据。     

装甲车辆发动机智能化控制冷却系统发展

分析了国内外装甲车辆冷却系统的现状及智能化控制冷却系统的特点,介绍了国内装甲车辆智能化控制冷却系统的研制进展,对比国内外智能化控制冷却系统,提出了我国装甲车辆智能化控制冷却系统今后的发展方向。     

装甲车辆推进系统热管理及其应用

论述了装甲车辆热管理的概念及构成,分析了新型坦克推进系统热管理的重要意义;基于热管理的思想对某型装甲车辆动力系统进行了冷却系统智能化改造,结果表明:相关部件的热状态得到精确控制,冷却系统功耗显著降低,柴油机经济性明显改善。     

一种废气涡轮增压柴油机的动态仿真模型

针对采用RQV调速器、进气中冷器以及MPC排气系统的废气涡轮增压柴油机进行研究,提出了其动态工作的仿真模型.利用所提出的模型编程计算了柴油机油门突增和负荷突减2种典型工况下调速器齿条位移、柴油机转速、有效扭矩和有效比油耗的瞬时变化.结果表明该废气涡轮增压柴油机动态仿真模型可用来详细研究该类柴油机的动态工作过程,能够为研究、设计及改进柴油机性能提供一种新的途径.     

坦克柴油机缸内热状况分析

为研究坦克柴油机缸内主要受热部件及冷却液温度的分布状况,根据柴油机冷却系统及机体水道的结构特点,构建柴油机缸内工作过程及冷却系统仿真模型,通过台架试验对仿真模型进行验证,计算误差小于5％.基于仿真模型,计算柴油机各缸的缸盖、活塞、缸套表面以及缸盖、缸套外侧冷却液的温度,结果表明:柴油机缸内主要受热部件及冷却液温度分布不均匀,活塞表面温度第5缸最高,各缸最大温差为40.7℃;缸盖、缸套表面温度第1缸最高,各缸最大温差分别为169.6℃和129.6℃;缸盖、缸套外侧冷却液温度第5缸最高,在外特性1 400 r/min下为108.6℃和105.3℃,高于柴油机出水温度(93.3℃)15.3℃和12℃.     

二级增压系统低压级涡轮进口旋流对性能影响研究

针对高功率密度柴油机二级增压涡轮系统高压级涡轮出口旋流导致低压级涡轮效率降低的问题,建立了涡轮三维流动仿真模型,通过对涡轮进口分别施加顺时针和逆时针旋向的旋流模拟低压级涡轮进口旋流,研究了旋流旋向对涡轮效率的影响机理,以及涡轮效率差值随旋流强度及涡轮速比的变化规律。结果表明:涡轮进口旋流导致了涡轮叶轮进口气流攻角和速度沿叶高的变化,而对涡轮效率产生明显影响,但旋向对涡轮效率影响程度不同;当涡轮速比一定时,不同旋向条件下的涡轮效率差值随进口旋流强度增大而增大;当进口旋流强度一定时,2种旋向条件下的涡轮效率差值随涡轮速比的增大呈现先减小后增大的变化趋势。     

热壁条件下油气热着火关键因素探究

设计了受限空间内高温热壁条件下的油气热着火的实验系统.基于系统的实验和分析,探究了受限空间环境温度、湿度、压力、热壁温度对油气热着火发生的影响.实验发现:油气热着火概率随着热壁温度和环境温度的升高、湿度的减小而增加;油气混合物在汽油自燃点附近开始快速化学反应,油气热着火的最低临界温度为783 K;油气热着火存在三角形的着火压力半岛,且着火压力下限随热壁温度升高而降低,着火压力上限随温度升高而提高.     

建成一流动力基础研发设施—中国北方发动机研究所自主创新纪实

第一大亮点—建成大功率柴油机高原环境模拟试验室和排放试验室。第二大亮点—研制出作为高功率密度柴油机技术载体的基础机。第三大亮点—实现了建设现代化、信息化和高技术水平试验室的目标。     

简谐外磁场环境下J-C模型的热力学纠缠

以简谐外磁场环境下的J-C模型为研究对象,从系统的哈密顿矩阵出发,通过计算模拟得出热力学纠缠度解析表达式。计算结果表明,对应于不同的外磁场强度,系统热力学纠缠度呈周期性余弦变化,但随环境温度升高快速衰减;在相同环境温度下,系统热力学纠缠度关于磁场强度左右不对称变化。     

可调喷油规律下柴油机性能随喷油提前角的影响

为获取可调喷油规律条件下,喷油提前角对柴油机性能的影响规律及成因机理。在实现可调喷油规律喷射的基础上,基于Fire软件建立了柴油机工作过程计算模型,并通过试验对模型中的主要参数进行了标定,进而利用模型分析了靴形喷油规律下柴油机性能随喷油提前角的变化。结果表明：随着增压时刻的滞后,喷油规律由矩形过渡到斜坡形再到靴形,实现了灵活可调的喷油规律。在靴形喷油规律条件下,存在一个最佳的喷油提前角,使柴油机的动力性和经济性均达到最优。同时,随着喷油提前角的增大,柴油机缸内压力、缸内温度以及放热率均逐渐升高,且到达各自最大值的时刻前移,而NOx排放量和碳烟排放量则分别呈现出增加和减小的趋势。     

舰船柴油机冷却系统不解体清洗技术

针对舰船柴油机冷却系统水垢、锈垢严重,维修保养困难的问题,提出舰船柴油机冷却系统不解体清洗技术。通过对舰船柴油机冷却系统材质和垢样的分析,提出由清洗主剂、缓蚀剂和清洗助剂为基础的6种清洗剂配方。对比6种清洗剂配方的缓蚀与清洗效果,确定了最优的清洗剂配方。经柴油机台架试验发现,不解体清洗可有效清除汽缸缸套、缸体等部位的积垢,清除率可达81%,显著改善了热交换效果。     

基于神经网络的柴油机技术状态主元信息提取方法

在柴油机技术状态监测时,表征其技术状态的特征参数有很多,合理提取状态主元信息是一项关键的任务。分析研究了人工神经网络的信息提取原理和方法。以某型坦克柴油机为例,通过柴油机性能检测试验测取了能够反映柴油机技术状态变化的典型特征,建立了O ja神经网络信息提取模型,提取了柴油机技术状态的主元信息。分析结果表明:提取的主元信息能够反映柴油机技术状态随柴油机使用时间的变化趋势。该方法为坦克柴油机的技术状态监测与故障诊断提供了有效手段。     

可调喷油规律下喷油提前角对柴油机性能的影响

为获取可调喷油规律条件下喷油提前角对柴油机性能的影响规律及成因机理,在实现可调喷油规律喷射的基础上,基于Fire软件建立了柴油机工作过程计算模型,并通过试验对模型中的主要参数进行标定,进而利用模型分析靴形喷油规律下柴油机性能随喷油提前角的变化。结果表明:随着增压时刻的滞后,喷油规律由矩形过渡到斜坡形再到靴形,实现了灵活可调的喷油规律。在靴形喷油规律条件下,存在一个最佳的喷油提前角,使柴油机的动力性和经济性均达到最优。同时,随着喷油提前角的增大,柴油机缸内压力、缸内温度以及放热率均逐渐升高,且到达各自最大值的时刻前移,而NO_x排放量和碳烟排放量则分别呈现增加和减小的趋势。     

液体推进剂液滴高压蒸发研究

本文改进了现有的液体推进剂液滴高压蒸发模型,提出了一个计算高压下液滴蒸发时环境介质气体在液滴中溶解的子模型,该模型中采用了改进的R-K气体状态方程。利用本模型对丙烷在氮气中的高压蒸发进行了计算。结果表明在高压下液滴蒸发时间随压力和环境温度的增加而减小,当压力超过某临界值时,液滴将达到超临界状态。高压下环境介质气体在液滴中的溶解是非常明显的,并且压力愈高溶解性愈大,因此在推进剂高压燃烧中必须考虑溶解性对于液滴蒸发的影响。