韓超超

摘要∶HCCI和RCCI燃燒模式對(duì)缸內(nèi)壓縮溫度、油氣混合程度和不同燃料的組分分配比敏感。上述因素的循環(huán)分布不均會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)波動(dòng)較大。本文主要利用車(chē)內(nèi)缸壓溫度傳感器、數(shù)據(jù)采集處理卡、光電信號(hào)編碼器和rrlabview等等軟件設(shè)計(jì)搭建一個(gè)在線(xiàn)的對(duì)缸內(nèi)液壓溫度采集和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)柴油燃燒循環(huán)溫度變化分析的綜合系統(tǒng)研究平臺(tái)，以深入入地研究這種柴油循環(huán)燃燒溫度變化波動(dòng)的基本特性。

關(guān)鍵詞：實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)化;內(nèi)燃機(jī);燃燒分析系統(tǒng)

一、引言

均質(zhì)燃燒壓燃自動(dòng)燃燒控制模型和自動(dòng)反應(yīng)燃燒控制均質(zhì)壓燃工藝自動(dòng)燃燒控制模型工藝是目前一種完全可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效、低污染的新型通用內(nèi)燃機(jī)自動(dòng)燃燒模型工藝技術(shù)，具備較高的動(dòng)力供電和發(fā)熱效率與較低廢氣排放的能量。在整個(gè)HCCI和整個(gè)RCCI的柴油相關(guān)溫度研究中我們可以發(fā)現(xiàn)，缸內(nèi)的油氣壓縮環(huán)境溫度、油氣與各種混合燃料汽車(chē)過(guò)程中的油氣混雜物混合濃度，以及各種混合燃料的總體重量和燃料組分之間的溫度匹配比例等都會(huì)對(duì)整個(gè)HCCI和整個(gè)RCCI的柴油燃燒過(guò)程工作中的過(guò)程循環(huán)產(chǎn)生波動(dòng)影響較大，即使更細(xì)微的一個(gè)柴油發(fā)動(dòng)缸內(nèi)外部環(huán)境溫度變化，也可能會(huì)對(duì)柴油燃燒過(guò)程工作中的過(guò)程循環(huán)產(chǎn)生一個(gè)比較敏感的溫度變化，從而直接導(dǎo)致整個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒工作過(guò)程循環(huán)運(yùn)動(dòng)頻率產(chǎn)生波動(dòng)大。為了準(zhǔn)確地實(shí)時(shí)判斷這些氣體循環(huán)的燃燒波動(dòng)率和頻率，必須一定要對(duì)其循環(huán)進(jìn)行一次針對(duì)缸內(nèi)氣體燃燒波動(dòng)情況的一次實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析[1]。

二、內(nèi)燃機(jī)檢測(cè)發(fā)展方向

（一）發(fā)展問(wèn)題

在一些需要使用大型內(nèi)燃機(jī)的具有常規(guī)特殊使用性能的工作臺(tái)架中，內(nèi)燃機(jī)的各種火災(zāi)發(fā)生情況幾乎沒(méi)有任何辦法直接進(jìn)行檢測(cè)。然而較大氣體的單汽缸內(nèi)動(dòng)機(jī)燃油功能品質(zhì)卻往往會(huì)給氣缸內(nèi)燃機(jī)的機(jī)身整體各項(xiàng)燃油功能結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極大的不良影響。通過(guò)對(duì)柴油缸內(nèi)燃燒爆炸力和壓力的微觀分析，進(jìn)行對(duì)我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)柴油氣缸缸內(nèi)燃燒性能狀態(tài)的宏觀分析與數(shù)值判斷，可以用于給我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)柴油氣缸燃燒性能的不斷改善發(fā)展指明方向。燃燒室的溫度變動(dòng)分析儀該系統(tǒng)主要能夠?qū)崟r(shí)定量準(zhǔn)確呈現(xiàn)一個(gè)氣缸內(nèi)部或室外溫度，檢測(cè)不可通過(guò)檢測(cè)的真實(shí)循環(huán)燃燒室的溫度變動(dòng)狀態(tài)，包括最大循環(huán)放熱燃燒功率，最大循環(huán)加壓燃燒功率，循環(huán)燃燒溫度的異常變動(dòng)。目前，在對(duì)各種常規(guī)小型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體燃燒處理溫度進(jìn)行分析中，普遍建議使用50～100個(gè)工作周期的燃燒溫度分析平均值。采用多個(gè)循環(huán)平均的數(shù)據(jù)計(jì)算處理方法，可以大大減少由于電機(jī)濾波器的缺陷而產(chǎn)生帶來(lái)的電機(jī)測(cè)量結(jié)果噪聲，但將多個(gè)連續(xù)循環(huán)的平均數(shù)據(jù)不再進(jìn)行平均計(jì)算處理，特別對(duì)凡是50個(gè)連續(xù)循環(huán)，乃至100個(gè)連續(xù)循環(huán)的平均數(shù)據(jù)不再進(jìn)行平均計(jì)算處理，掩蓋了導(dǎo)致柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣燃燒不穩(wěn)定的主要原因和問(wèn)題本質(zhì)，在有關(guān)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣燃燒系統(tǒng)不穩(wěn)定性的問(wèn)題研究中也很難廣泛采用。

基干上述的兩個(gè)問(wèn)題，為了更好地深入進(jìn)行關(guān)于RCCI和HCCI燃?xì)庋h(huán)溫度波動(dòng)和功率的綜合深入分析研究，本文基于軟件平臺(tái)，搭建一套實(shí)時(shí)氣缸燃燒中的溫度波動(dòng)分析計(jì)算系統(tǒng)，采用單氣缸壓波動(dòng)曲線(xiàn)分析作為理論基礎(chǔ)，通過(guò)溫度計(jì)算分析得出各種類(lèi)型的氣缸內(nèi)燃機(jī)在一個(gè)氣缸中連續(xù)燃燒的氣缸溫度和油量放熱變化規(guī)律，研究各種類(lèi)型的氣缸噴油溫度控制策略等影響因素對(duì)一個(gè)氣缸中小型內(nèi)燃機(jī)在整個(gè)氣缸燃燒中的溫度燃燒量和溫度放熱變化波動(dòng)性質(zhì)及其產(chǎn)生的直接影響。

（二）內(nèi)燃機(jī)燃燒實(shí)時(shí)性?xún)?yōu)化的分析

為了進(jìn)一步研究改善和不斷提高各種燃燒精度計(jì)算數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性，利用燃燒應(yīng)用程序設(shè)計(jì)算法中節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步性良好的燃燒生產(chǎn)商/廠(chǎng)和消費(fèi)者節(jié)點(diǎn)運(yùn)算處理模型模塊來(lái)逐步增強(qiáng)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享處理功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的快速實(shí)時(shí)同步運(yùn)算和對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)快速實(shí)時(shí)存儲(chǔ)的并行處理，提高了各種燃燒精度計(jì)算的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理實(shí)時(shí)性;針對(duì)各種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒進(jìn)和出排氣、壓縮、燃燒、膨脹等各個(gè)節(jié)點(diǎn)階段，采用了不同的燃燒精度和工作層次燃燒計(jì)算處理方法，減少了各種動(dòng)機(jī)進(jìn)和出排氣、壓縮和燃燒膨脹各個(gè)節(jié)點(diǎn)階段的燃燒計(jì)算量和工作精度耗時(shí);在各個(gè)節(jié)點(diǎn)燃燒計(jì)算中數(shù)量較多的各種燃燒機(jī)排放熱比節(jié)點(diǎn)計(jì)算模塊組中，采用適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)簡(jiǎn)化的燃燒計(jì)算公式及其中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)運(yùn)算處理模塊，以利于增強(qiáng)各種燃燒計(jì)算系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)計(jì)算的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性。最后，本文對(duì)燃燒分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)性進(jìn)行了分析，并對(duì)其設(shè)計(jì)方法和結(jié)果進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和論點(diǎn)。

三、實(shí)時(shí)燃燒分析系統(tǒng)的架構(gòu)

（一）液壓采集架構(gòu)

以固定角度坐標(biāo)點(diǎn)作為固定相位和節(jié)點(diǎn)的大氣缸內(nèi)液壓采集信號(hào)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行液壓采集。為了大大提高其相位燃燒現(xiàn)象分析的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和檢測(cè)效果，本文中兩個(gè)角標(biāo)點(diǎn)的相位燃燒數(shù)據(jù)采集器的頻率一般設(shè)定為0.1°ca。

（二）壓縮時(shí)手動(dòng)自適應(yīng)溫度標(biāo)定

壓縮上點(diǎn)和停止點(diǎn)固定位置的處理精度與計(jì)算準(zhǔn)確性，將來(lái)也會(huì)直接影響決定壓縮示功圖的處理精度與計(jì)算準(zhǔn)確性，對(duì)于冷放熱壓縮比的精確計(jì)算尤為重要。因此，在開(kāi)始進(jìn)行有機(jī)燃燒氣體溫度測(cè)量分析數(shù)值計(jì)算前，需要首先準(zhǔn)確地測(cè)量標(biāo)定一個(gè)氣體壓縮上點(diǎn)和停止點(diǎn)的實(shí)際相位。本過(guò)程控制傳動(dòng)系統(tǒng)在每一次進(jìn)行RCCI和一次HCCI的綜合實(shí)驗(yàn)傳動(dòng)探索技術(shù)研究之前，先對(duì)其傳動(dòng)進(jìn)行不同傳動(dòng)轉(zhuǎn)速的倒轉(zhuǎn)平拖傳動(dòng)試驗(yàn)，采用高速壓縮傳動(dòng)線(xiàn)圈的方法自動(dòng)對(duì)適應(yīng)適度地自動(dòng)校正其在壓縮上和停止點(diǎn)間的偏移[2]。

（三）在線(xiàn)適應(yīng)自動(dòng)濾波

對(duì)整個(gè)氣缸內(nèi)的壓力濾波進(jìn)行在線(xiàn)適應(yīng)自動(dòng)濾波。本振動(dòng)控制系統(tǒng)基于頻譜噪聲分析，消除了通過(guò)去掉氣缸通道振動(dòng)效應(yīng)和消除氣缸內(nèi)部氣體壓力波動(dòng)所產(chǎn)生的內(nèi)部振蕩聲和噪聲。

（四）氣缸壓力的燃燒性能分析

主要是對(duì)于燃燒時(shí)的放熱速率、氣缸平均溫度、壓力上升速率、ca50 等各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并可以得到一個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)變化曲線(xiàn)。

四、結(jié)論

針對(duì)測(cè)量氣缸在油壓和燃燒過(guò)程中由于通道效應(yīng)等造成的干擾，設(shè)計(jì)了氣缸壓力進(jìn)行自適應(yīng)濾波，對(duì)比了傳統(tǒng)濾波方法，該濾波方式具有更高的自適應(yīng)性好且濾波效果得到明顯的提升，為基于氣缸單循環(huán)的實(shí)時(shí)燃燒溫度分析控制系統(tǒng)的應(yīng)用提供了依據(jù)。正確合理地分配企業(yè)的內(nèi)存和外部資源。將缸體壓力信息采集、燃油溫度計(jì)算與顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行獨(dú)立操作，彼此之間進(jìn)行數(shù)據(jù)共用。

參考文獻(xiàn)：

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