针对自由活塞内燃直线发电机稳定运行时产生的三相感应电动势难以直接应用到负载或动力电池的问题,提出了基于电压外环比例积分(proportion integration,PI)、电流内环准比例谐振(quasi proportional resonance,QPR)的双闭环交流/直流(alternating current/direct current,AC/DC)控制策略加上基于PI的双向直流/直流(direct current/direct current,DC/DC)控制策略,将直线发电机产生的三相感应电动势转换为稳定可控的直流电压.首先根据双闭环AC/DC 控制策略生成控制三相电压源型整流器开关管通断的信号,将三相感应电动势整流为波动较小的直流电压,然后通过双向 DC/DC控制策略将波动的直流电压转换为稳定可控的电压,最后在 MATLAB/Simulink 环境下搭建了相应的控制模型进行验证.仿真结果表明,双闭环 AC/DC 控制策略中电流内环采用 QPR 控制相比于 PI和比例谐振(proportional resonance,PR)控制直流侧电压具有更快的响应速度和更小的电压纹波,可以在 0.3 s稳定在400 V,电压纹波为 48.9 V.在加入DC/DC转换器后直流侧电压可以在 0.2 s稳定在 300 V.
利用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真软件,用数值模拟的方法研究了某型二冲程船用柴油机在不同扫气口仰角与径向倾角下的扫气过程,得到了扫气过程中各时刻气缸内气体的速度矢量图与废气浓度分布图,分析了不同扫气口径向倾角与仰角对扫气过程效果的影响.结果表明:扫气口径向倾角增大时,涡流比增大,气缸中心处废气清扫效果变差,而缸壁附近处废气清扫效果变好;径向倾角较小时情况则与之相反.扫气口仰角增大时,涡流比基本不变,吹扫活塞凹坑处废气效果变差,但整体扫气效率升高.
针对某型柴油机增压器压气机,基于整级全通道数值模拟和正交试验设计方法,研究了自循环机匣处理实现高亚声速压气机扩稳增效的潜力.结果表明:自循环机匣能够在提高设计点气动性能的前提下推迟失稳,但会牺牲堵塞流量.压气机的失稳和堵塞流量分别与叶片前缘及叶片扩压器中的堵塞程度相关.小流量侧自循环机匣通过抽吸叶轮叶顶附近低能流体,缓解堵塞,推迟失稳.但在大流量侧自循环机匣的喷射效应会增大扩压器进口攻角,加剧扩压器叶片流动分离,减小堵塞流量.抽吸效应与喷射效应强度均取决于抽吸槽的位置和宽度,压气机稳定性和堵塞流量与抽吸槽参数的变化基本呈负相关.自循环机匣对气动性能的影响包含两方面:在抽吸槽前,经回流槽流出的流体与主流的掺混及其产生的进口畸变将带来额外的效率和压比损失,适当减小回流槽角度可以降低该损失;在抽吸槽下游,得益于抽吸效应对叶顶流动状态的改善,压气机抽吸槽附近及下游高熵区减小,做功能力增强,气动损失大幅降低.在上述两方面共同影响下,压气机设计点气动性能最终得以提高.
针对内燃机增压器滚动轴承振动信号易受噪声影响、故障特征微弱的问题,提出了一种基于倒谱(cepstrum)-对称点图谱(symmetrized dot pattern,SDP)-卷积神经网络(convolution neural network,CNN)的智能故障诊断方法.通过倒谱对原始信号进行故障特征提取,获取能够反映滚动轴承故障类型的特征向量.然后应用对称点图谱方法将一维倒谱数据映射到极坐标空间,并进行灰度化处理得到 SDP特征灰度图,将特征图导入到卷积神经网络进行特征挖掘和故障识别.最后通过滚动轴承外滚道、内滚道和滚动体出现损伤的故障试验,构建了 9类故障状态原始信号,验证了基于倒谱-SDP-CNN 的智能故障诊断方法.结果表明:倒谱-SDP-CNN方法具有运算简便、快捷、受噪声影响较小等优点,对试验测试集的故障识别准确率达到 97.5%,可以较为准确地诊断增压器滚动轴承的故障状态和严重程度.
利用高速相机基于纹影法获取上置喷油器和侧置喷油器在单独喷射和垂直喷射状态下的喷雾和燃烧火焰发展图像.柴油喷射压力设置为 80、120、140 MPa,环境背压设置为 4 MPa,环境温度在喷雾和燃烧研究中分别设置为 500 K和 800 K.结果表明:随着喷射压力的增加,不管是单独喷射还是垂直喷射,喷雾贯穿距和面积均增大;垂直喷射状态下,两油束碰撞后损失部分能量,导致其喷雾面积小于两单独喷射状态下的喷雾面积之和.采用双色法研究不同工况下燃料燃烧特性,结果表明:在喷射后 1.50～3.50 ms的燃烧稳定时期内,随着喷油压力的提高,各喷射状态下的火焰面积均增大,燃烧温度提高,碳烟生成量降低;垂直喷射状态下的火焰面积小于两单独喷射状态下的火焰面积之和,燃烧温度和碳烟生成量均高于两单独喷射状态.
