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航空活塞式发动机瞬态空燃比控制仿真研究

航空动力学报 2018年第5期33卷 1236-1244页

作者：胡春明毕延飞王齐英仲伟军天津大学天津内燃机研究所天津300072 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用基于改进的粒子群优化算法和Elman神经网络(VPSO-Elman网络)的模型预测控制算法对发动机过渡工况空燃比进行控制。在实验数据的基础上,利用发动机建模软件AMESi... 详细信息

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用基于改进的粒子群优化算法和Elman神经网络(VPSO-Elman网络)的模型预测控制算法对发动机过渡工况空燃比进行控制。在实验数据的基础上,利用发动机建模软件AMESim建立发动机模型,在MATLAB/Simulink中建立VPSO-Elman空燃比预测模型控制系统,通过联合仿真检验控制系统的性能。结果表明:瞬态工况下,相比于比例-积分-微分(PID)控制,VPSO-Elman网络模型预测控制下的空燃比超调量可以减小约20%,回调时间缩短约75%;针对不同的节气门开度变化速率,VPSO-Elman控制器同样具有良好的控制效果。

关键词：航空活塞式发动机过渡工况空燃比控制模型预测控制神经网络

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航空活塞式发动机瞬态空燃比控制与实验研究

燃烧科学与技术 2017年第2期23卷 140-146页

作者：胡春明仲伟军刘娜胡东宁王书典天津大学内燃机研究所天津300072 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用PID神经网络控制策略对发动机瞬态工况空燃比进行控制.PID神经网络用于瞬态空燃比控制具有易于实现、较强自适应能力等优点.该策略包含前馈控制和反馈控制,并由... 详细信息

针对航空活塞式直喷发动机瞬态空燃比难以精确控制、动态超调大等问题,采用PID神经网络控制策略对发动机瞬态工况空燃比进行控制.PID神经网络用于瞬态空燃比控制具有易于实现、较强自适应能力等优点.该策略包含前馈控制和反馈控制,并由前馈控制确定基本喷油量,PID神经网络作为反馈控制,实现瞬态工况的燃油补偿.在一台航空活塞式单缸机上进行了发动机瞬态空燃比控制实验,结果表明,瞬态工况下,相比于PID控制,PID神经网络控制下的过量空气系数超调量可以减小25%左右;节气门开度在5%~30%,之间以不同开度变化速率变化时,PID神经网络也能实现良好的控制效果.

关键词：空燃比控制航空活塞式发动机直喷瞬态工况 PID神经网络

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某型航空活塞式发动机排气门积铅阈值测定

内燃机学报 2021年第4期39卷 334-339页

作者：孟现召冯岩鹏中国民用航空飞行学院洛阳分院河南洛阳471000 中国民航科学技术研究院航空安全研究所北京100028

针对某型航空活塞式发动机以含铅汽油为燃料时出现的排气门积铅问题,通过分析排气门沉积物的微观形貌及元素成分,结合该型发动机的结构和实际运行环境分析沉积物的形成机理,结果表明:空中慢车(怠速)时排气门温度过低是导致排气门积铅的... 详细信息

针对某型航空活塞式发动机以含铅汽油为燃料时出现的排气门积铅问题,通过分析排气门沉积物的微观形貌及元素成分,结合该型发动机的结构和实际运行环境分析沉积物的形成机理,结果表明:空中慢车(怠速)时排气门温度过低是导致排气门积铅的根本原因.在此基础上为获取便于工程实践中操作的积铅阈值,在发动机上测量了地面慢车状态下排气门体密封面附近的实际温度,得到以排气温度为变量的气门积铅阈值为427℃,由此提出空中小功率调贫的提高排气门最低温度方案,经测试证明该方案有效.

关键词：航空活塞式发动机含铅汽油积铅阈值排气门空中慢车

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航空活塞式发动机性能优化与增压匹配研究

航空活塞式发动机性能优化与增压匹配研究

作者：骞剑策北京理工大学

学位级别：硕士

自上世纪前半叶问世以来,无人机系统的重要作用已经越来越引起世界各国的重视。基于所执行任务内容的需要,无人机要求其动力系统应有寿命长、油耗低、推重比高的特点。与其他动力装置相比,二冲程发动机具有结构紧凑、油耗低、故障率低... 详细信息

自上世纪前半叶问世以来,无人机系统的重要作用已经越来越引起世界各国的重视。基于所执行任务内容的需要,无人机要求其动力系统应有寿命长、油耗低、推重比高的特点。与其他动力装置相比,二冲程发动机具有结构紧凑、油耗低、故障率低、质量轻的优势,已成为中低空无人机主要的动力源。因为二冲程发动机的扫气会对发动机性能产生明显影响,因此需要对其换气过程进行深入研究与合理优化。同时,为了适应无人机需长时间在高海拔环境飞行的实际工况条件,需要对所用二冲程发动机进行相应的增压匹配,以保证发动机稳定的动力输出。本文以某具有可变排气策略的车用二冲程汽油直喷发动机为研究对象,以将其改造为无人机用发动机为目标,对其展开了性能研究工作。研究中搭建了发动机性能测试平台,获得了发动机速度特性曲线与定速巡航工况时发动机的缸压曲线,并分析了可变排气对发动机性能的影响;分析了定速巡航工况发动机的燃烧过程与循环变动情况。研究结果表明排气挡阀状态的变化会对发动机性能产生明显影响,原机的可变排气策略存在优化空间。以所研究机型为原型,在GT-Power软件中建立了航空活塞式直喷发动机的性能仿真模型,利用台架试验对模型进行了校验;利用所建立的模型对不同排气挡阀状态对发动机性能的影响进行了仿真和分析;获得了发动机排气压力波动形成机理;通过对不同排气挡阀状态下发动机的换气过程的研究,获得了可变排气对发动机性能的影响规律,并通过对无人机需求的分析结合仿真计算给出了外特性以及定速巡航工况时排气挡阀控制策略的优化方向。在所建立的原机性能仿真模型基础上,结合无人机高空特性需求,利用二冲程涡轮增压发动机性能仿真模型二冲程发动机增压特性与进排气过程的耦合关系;研究了增压发动机在不同海拔下的放气规律;通过对排气系统几何结构参数的研究,确定排气管长度为影响二冲程增压发动机性能的主要因素,并通过对排气系统几何结构的设计实现二冲程增压发动机性能的优化。

关键词：航空活塞式发动机可变排气策略性能研究换气过程增压匹配

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航空活塞式发动机点火故障检测系统开发

航空活塞式发动机点火故障检测系统开发

作者：马宏伟电子科技大学

学位级别：硕士

航空活塞发动机产生故障的原因多种多样,但点火系统的占了总故障率的三分之二以上,而且点火系统的工作状况直接影响着发动机的可靠性。因此,研究点火系统故障机理,探索故障根源,对保证飞行安全具有重要意义。但是,由于点火系统结构复杂... 详细信息

航空活塞发动机产生故障的原因多种多样,但点火系统的占了总故障率的三分之二以上,而且点火系统的工作状况直接影响着发动机的可靠性。因此,研究点火系统故障机理,探索故障根源,对保证飞行安全具有重要意义。但是,由于点火系统结构复杂,部件众多,采用传统的检查方法很难在短时间内发现故障根源,所以,迫切需要一种能迅速、准确探测点火系统故障部件的工具,而本文研究的便携式点火故障检测系统恰好能满足以上要求。本文研究的便携式点火故障检测系统是一种融合了紫外探测技术的嵌入式装置。在硬件上,分为探头和主控两大模块分别进行设计。探头模块选用“日盲型”紫外光敏管做为光电传感器,并通过两级升压电路为其提供直流350V工作电压;信号处理部分设计了选频和两级放大电路,把微弱的有效信号提取出来,为便于主控模块使用信号,A/D转换后采用模糊滤波算法对信号进行了数字滤波。主控制模块以ARM7微处理器为核心,扩展出了LCD显示、按键输入、SD卡数据存取以及电源管理等功能电路。在软件设计时,把嵌入式实时操作系统(RTOS)内核μC/OS-Ⅱ移植到微处理器中,并在驱动程序的基础上开发了多种应用程序功能模块。整个软件部分构成了一个界面友好的嵌入式操作系统,增强了检测系统的可操作性。系统样机研制完成后,在实验室条件下对其性能进行了测试。结果表明,在距离紫外辐射源5 m处,系统可有效探测5 mJ至1 kJ能量辐射中的紫外成分,性能优于同类型装置。在不同转速下slick6300系列航空活塞发动机点火平衡性故障测试及分析实验中,系统样机同样表现优异,能准确判断出故障部件。可见,本文研制的便携式点火故障紫外检测系统技术指标优良,操作方便,在放电检测领域将有广阔的应用前景。

关键词：航空活塞式发动机点火故障紫外探测嵌入式系统模糊理论

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航空活塞式发动机过渡工况空燃比控制

航空活塞式发动机过渡工况空燃比控制

作者：仲伟军天津大学

学位级别：硕士

随着无人机等小型航空飞行器的发展,作为其动力装置的航空活塞式发动机也得到了极大的关注,发动机过渡工况空燃比精确控制与否对发动机的经济性、动力性以及航空飞行器的飞行安全性和可靠性有着重要的影响,因此航空活塞式发动机过渡工... 详细信息

随着无人机等小型航空飞行器的发展,作为其动力装置的航空活塞式发动机也得到了极大的关注,发动机过渡工况空燃比精确控制与否对发动机的经济性、动力性以及航空飞行器的飞行安全性和可靠性有着重要的影响,因此航空活塞式发动机过渡工况空燃比控制具有重大研究意义。本文经过对粒子群优化算法的理论分析,提出了一种融入变异算子的改进粒子群算法VPSO,性能测试结果表明,改进的粒子群算法在搜索过程中能保持较好的种群多样性,在收敛速度和精度方面都有较大程度提高。并用其优化Elman神经网络得到用于空燃比预测的VPSO-Elman预测模型。航空发动机的过渡工况空然比控制具有强非线性、时滞、不确定等特点。为了能够精确地对过渡工况空燃比进行控制,本文研究设计了一种基于粒子群优化算法和Elman神经网络的模型预测控制策略。该策略结合了神经网络的自适应性、能够任意精度逼近非线性映射的特点,以及模型预测控制对于处理不确定性系统的优势。建立用于仿真验证的AMESim发动机模型,并使用实验数据进行模型标定,同时在MATLAB/Simulink中建立模型预测控制系统,进行耦合仿真,结果表明:本文所建的空燃比预测模型准确度较高,测试数据平均误差较小,准确度能够满足空燃比的预测要求;对于不同的过渡工况,相比于PID控制,模型预测控制能够实现更精确的空燃比控制,空燃比的超调量和回调时间都有很大程度的改善,证明了模型预测控制应用于空燃比控制的有效性和优越性;对于不同节气门开度变化速率,在加速工况和减速工况下,空燃比控制效果均随着节气门开度变化速率变得缓慢而渐趋理想。

关键词：航空活塞式发动机过渡工况空燃比控制模型预测控制神经网络

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航空活塞式发动机润滑油综述

润滑油 2020年第1期35卷 1-7页

作者：魏梅莹李静汤仲平蒲丽娜中国石油兰州润滑油研究开发中心甘肃兰州730060 中国石油兰州润滑油厂甘肃兰州730060

航空活塞式发动机是航空发动机中重要的一类,文章总结了航空活塞式发动机分类及生产厂商,对比阐述了SAE J1966、SAE J1899活塞式发动机润滑油规范以及国内航空活塞式发动机油规范;介绍了航空活塞式发动机润滑油中使用的主要功能添加剂... 详细信息

航空活塞式发动机是航空发动机中重要的一类,文章总结了航空活塞式发动机分类及生产厂商,对比阐述了SAE J1966、SAE J1899活塞式发动机润滑油规范以及国内航空活塞式发动机油规范;介绍了航空活塞式发动机润滑油中使用的主要功能添加剂及其性能;调研了国内外主要航空活塞式发动机油产品,为航空活塞式发动机润滑油的研制提供一定参考。

关键词：航空活塞式发动机润滑油添加剂