基于离散小波变换的HCCI爆震特性参数研究

摘要

均质压燃(Homogeneous Charge Compression Ignition，HCCI)结合了传统的压燃式发动机和火花点火发动机的优点，是目前内燃机燃烧研究的热点和前沿课题之一。 均质压燃燃烧过程由化学动力学控制，其燃烧过程只能通过间接方法进行控制，如空燃比控制、进气温度控制和混合气成分控制等。在大负荷工况，由于混合气较浓，导致反应速率急剧增大，易引起爆震燃烧，导致NOx排放急剧增大和发动机损坏，限制了发动机的在大负荷工况运行。因此，对HCCI爆震燃烧的识别和判断是HCCI向大负荷工况范围拓宽和燃烧控制的一个重要课题。 本文应用离散小波变换(Discrete wavelet transfor，DWT)方法提取HCCI爆震特征信号，并对爆震燃烧特征信号进行分析研究，提出并定义了HCCI爆震燃烧特性参数，即爆震强度(Knock Intensity，KI)、爆震门槛值KIe和爆震率(Knock Rate，KR)等参数。研究了燃料特性、进气温度、进气压力、EGR率等对爆震燃烧特性参数的影响。结果表明，对于高辛烷值燃料，HCCI出现爆震燃烧时，爆震强度KI参数出现明显的拐点，KI对爆震的判断相对使用最大压力升高率判断爆震的方法要准确得多；但对于低辛烷值燃料，KI没有明显的拐点。爆震门槛值KIe与燃料辛烷值和发动机压缩比有关，不受进气温度和进气压力的影响，高辛烷值基础燃料爆震门槛值KIe定为0.2MPa，低辛烷值燃料爆震门槛值KIe定为0.05MPa。爆震频率KR对不同辛烷值燃料都很敏感，HCCI出现爆震燃烧时，KR参数出现明显的拐点，可作为不同燃料爆震燃烧的判断依据。 本研究结果对HCCI爆震燃烧判断和燃烧过程控制有重要的理论意义。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1前言

1.2 HCCI技术的提出及其特点

1.3课题的引出

1.4本研究主要工作及意义

第二章试验设备及方法

2.1试验装置和设备

2.2试验方法

2.3试验设备的标定

2.3.1缸内压力传感器和电荷放大器的标定

2.3.2燃料喷油器的标定

2.4.计算油耗率与测量油耗率的比较

2.5本章小结

第三章基于小波变换的爆震特征提取

3.1 HCCI爆震特性分析

3.2小波变换的引入

3.3短时傅立叶变换

3.4 Wigner-Ville分布

3.5小波变换的概念

3.6 Mallat算法

3.7参数定义

3.7.1爆震强度(Knock Intensity)的定义

3.7.2爆震燃烧特性参数统计分析

3.8本章小结

第四章燃料特性对HCCI爆震特性参数的影响

4.1燃料辛烷值的计算

4.2燃料特性对爆震强度KI的影响

4.2.1高辛烷值燃料

4.2.2低辛烷值燃料

4.2.3含氧燃料的爆震强度KI特性

4.3 EGR率对爆震强度KI的影响

4.4进气压力对爆震强度KI的影响

4.5本章小结

第五章HCCI爆震特性参数的统计分析

5.1高辛烷值PRF的爆震强度KI统计分析

5.2低辛烷值PRF的爆震强度KI统计分析

5.3不同进气压下的爆震强度KI统计分析

5.4其他参数对爆震特性参数的影响

5.5本章小结

第六章全文总结

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢