混合燃料HCCI发动机复杂工况下燃烧正时估计关键技术研究
发布时间：2021-12-29 17:38
均质充气压缩点燃（Homogeneous Charge Compression Ignition,HCCI）发动机以其低污染气体排放和高燃油利用率等优点,成为了当前内燃机领域的研究热点。然而,HCCI燃烧过程中缸内均质混合气体的燃烧完全取决于气体自身的化学动力学。这导致了表征其性能的量——燃烧正时难以确定,进而无法对燃烧正时进行控制。因此,对燃烧正时进行准确估计是对其进行精确控制的重要前提。近年来,神经网络的出现,使利用黑箱模型对燃烧正时进行估计成为了可能,并取得了一定的成果,但是仍然存在未考虑HCCI发动机实际工作时工况的复杂性、使用混合燃料时燃料辛烷值对燃烧正时的影响以及燃烧循环间的耦合关系造成的估计不准的问题。因此,本文针对上述问题,利用长短期记忆（Long Short-Term Memory,LSTM）神经网络搭建黑箱模型对燃烧正时进行估计,并使用振动加速度信号对上述模型进行修正,确保了估计结果的准确性。本文主要工作总结如下:1.燃烧正时影响变量的研究本文在发动机仿真软件GT-POWER中搭建HCCI发动机仿真模型,将其与MATLAB/SIMULINK环境进行联合,搭建联合仿真...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年各国二氧化碳排放占比
重庆邮电大学硕士学位论文第1章引言1第1章引言1.1混合燃料HCCI发动机研究背景与意义21世纪以来，随着各国经济的飞速发展和汽车保有量的持续增加，环境污染和不可再生资源短缺问题成为了人类社会的两大挑战。其中，温室气体排放过多造成的全球变暖已然成为各国所面临的最严峻的环境问题。联合国政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange,IPCC)在其发布的第五次报告中指出[1]：2015年大气中二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)等温室气体的浓度分别为400ppm、1845ppb和328ppb，分别比工业革命(1750年)前增加了44%、156%和21%。同时，根据英国石油公司(BPAmoco)的统计报告[2]，2018年二氧化碳排放量位于前五的国家分别占全球二氧化碳排放总量的比例如图1.1所示。由图1.1可知，我国2018年的碳排放量在全球碳排放总量中占了相当大的比例，以27.82%的排放占比位居全球第一。此外，全球各国2000~2018年的碳排放量如图1.2所示，从图中可以看出，2005年以前，全球碳排放量第一的国家是美国，2005年以后，中国的碳排放量赶超美国，成为全球第一，且增长率居高不下，远高于其他国家。因此，控制碳排放对我国来说刻不容缓。图1.12018年各国二氧化碳排放占比图1.22000~2018年各国二氧化碳排放量
重庆邮电大学硕士学位论文第1章引言2与此同时，BP公司还在统计报告中指出[2]：2018年全球一次性能源的消耗量增长率达到了2.9%，为2010年以来的最高增速。其中，中国、美国及印度贡献了全球能源需求增长的三分之二。此外，近二十年来全球一次性能源消耗排名前五的国家每年所消耗的一次性能源情况和2018年它们所消耗的不可再生资源在全球消耗总量中的占比分别如图1.3和图1.4所示。图1.32000~2018年各国一次性能源消耗量图1.42018年各国一次性能源消耗比例由图1.3可知，我国近20年来一次性能源的消耗量和碳排放量有着相似的变化规律。其主要原因是我国工业化和城市化的进程逐渐加快，交通运输行业发展迅速，尤其是以小汽车为代表的各种交通运输工具的极速增长。国家统计局指出：2019年末全国民用汽车保有量26150万辆（包括三轮汽车和低速货车762万辆），比上年末增加了2122万辆。其中私人汽车保有量22635万辆，增加1905万辆；民用轿车保有量14644万辆，增加1193万辆；私人轿车保有量13701万辆，增加1112万辆[3]。由此可知，交通运输业在我国节能减排进程中有着至关重要的作用，提高车辆的燃油利用率和降低其尾气排放势在必行。因此，为了缓解上述问题，各国纷纷出台了近乎苛刻的排放标准。各大汽车厂商也在不断进行内燃机技术的革新，以期提高燃油利用率和达到排放标准的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于黑箱模型和RBF-PID的HCCI发动机燃烧正时控制[J]. 郑太雄,潘松,李永福,杨斌. 仪器仪表学报. 2015(11)
[2]柴油均质压燃燃烧循环变动的试验研究[J]. 徐敏,桂勇,孙祐成,石磊,邓康耀. 内燃机工程. 2014(01)
[3]利用振动加速度识别HCCI发动机燃烧始点[J]. 唐娟,程勇,马宗正,黄敏莉. 机械工程学报. 2011(04)
[4]燃料特性对HCCI发动机燃烧和工况范围影响[J]. 刘海峰,郑尊清,张波,尧命发,陈征. 内燃机学报. 2009(03)
硕士论文
[1]正庚烷/异戊醇混合燃料HCCI燃烧与排放特性研究[D]. 刘召震.长安大学 2018
[2]利用结构分解和参数分解的灰箱建模方法建立化学反应器模型[D]. 刘华.北京化工大学 2011
[3]拓展汽油HCCI燃烧运行范围的试验研究[D]. 陈韬.天津大学 2007
本文编号：3556574
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
018年各国二氧化碳排放占比
重庆邮电大学硕士学位论文第1章引言1第1章引言1.1混合燃料HCCI发动机研究背景与意义21世纪以来，随着各国经济的飞速发展和汽车保有量的持续增加，环境污染和不可再生资源短缺问题成为了人类社会的两大挑战。其中，温室气体排放过多造成的全球变暖已然成为各国所面临的最严峻的环境问题。联合国政府间气候变化专门委员会(IntergovernmentalPanelonClimateChange,IPCC)在其发布的第五次报告中指出[1]：2015年大气中二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)等温室气体的浓度分别为400ppm、1845ppb和328ppb，分别比工业革命(1750年)前增加了44%、156%和21%。同时，根据英国石油公司(BPAmoco)的统计报告[2]，2018年二氧化碳排放量位于前五的国家分别占全球二氧化碳排放总量的比例如图1.1所示。由图1.1可知，我国2018年的碳排放量在全球碳排放总量中占了相当大的比例，以27.82%的排放占比位居全球第一。此外，全球各国2000~2018年的碳排放量如图1.2所示，从图中可以看出，2005年以前，全球碳排放量第一的国家是美国，2005年以后，中国的碳排放量赶超美国，成为全球第一，且增长率居高不下，远高于其他国家。因此，控制碳排放对我国来说刻不容缓。图1.12018年各国二氧化碳排放占比图1.22000~2018年各国二氧化碳排放量
重庆邮电大学硕士学位论文第1章引言2与此同时，BP公司还在统计报告中指出[2]：2018年全球一次性能源的消耗量增长率达到了2.9%，为2010年以来的最高增速。其中，中国、美国及印度贡献了全球能源需求增长的三分之二。此外，近二十年来全球一次性能源消耗排名前五的国家每年所消耗的一次性能源情况和2018年它们所消耗的不可再生资源在全球消耗总量中的占比分别如图1.3和图1.4所示。图1.32000~2018年各国一次性能源消耗量图1.42018年各国一次性能源消耗比例由图1.3可知，我国近20年来一次性能源的消耗量和碳排放量有着相似的变化规律。其主要原因是我国工业化和城市化的进程逐渐加快，交通运输行业发展迅速，尤其是以小汽车为代表的各种交通运输工具的极速增长。国家统计局指出：2019年末全国民用汽车保有量26150万辆（包括三轮汽车和低速货车762万辆），比上年末增加了2122万辆。其中私人汽车保有量22635万辆，增加1905万辆；民用轿车保有量14644万辆，增加1193万辆；私人轿车保有量13701万辆，增加1112万辆[3]。由此可知，交通运输业在我国节能减排进程中有着至关重要的作用，提高车辆的燃油利用率和降低其尾气排放势在必行。因此，为了缓解上述问题，各国纷纷出台了近乎苛刻的排放标准。各大汽车厂商也在不断进行内燃机技术的革新，以期提高燃油利用率和达到排放标准的要求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于黑箱模型和RBF-PID的HCCI发动机燃烧正时控制[J]. 郑太雄,潘松,李永福,杨斌. 仪器仪表学报. 2015(11)
[2]柴油均质压燃燃烧循环变动的试验研究[J]. 徐敏,桂勇,孙祐成,石磊,邓康耀. 内燃机工程. 2014(01)
[3]利用振动加速度识别HCCI发动机燃烧始点[J]. 唐娟,程勇,马宗正,黄敏莉. 机械工程学报. 2011(04)
[4]燃料特性对HCCI发动机燃烧和工况范围影响[J]. 刘海峰,郑尊清,张波,尧命发,陈征. 内燃机学报. 2009(03)
硕士论文
[1]正庚烷/异戊醇混合燃料HCCI燃烧与排放特性研究[D]. 刘召震.长安大学 2018
[2]利用结构分解和参数分解的灰箱建模方法建立化学反应器模型[D]. 刘华.北京化工大学 2011
[3]拓展汽油HCCI燃烧运行范围的试验研究[D]. 陈韬.天津大学 2007
本文编号：3556574
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