内燃机瞬态燃烧与热功转换过程在线辨识及分析的关键科学问题研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51376057
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0604.燃烧学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

It is a very difficult and yet to develop technology to diagnose the states and variation histories of the in-cylinder combustion and thermo-to-mechanical work conversion processes, as well as the correction of operational parameters real time in an IC engine under transient operation conditions. The two major obstacles are: 1. from the view point of on-line diagnosis of multiply parameters: there is no suitable approach yet developed which could meet the diagnostic frequency and measurement accuracy requirements at the same time; 2. for on-line correction of operational parameters: there exists no theoretic guidance with regard to how to correct due to lack of understanding to the fundamental inner-relationships between the in-cylinder processes and the operational parameters. To solve those issues, a new approach is proposed in this research, which is based on a hybrid method of dynamic signal measurements coupled with gas dynamics/thermodynamics process simulation in the engine system. Several key theoretic issues are to be solved to make the method on-line applicable: 1. selection and optimization of the mathematic solver among several differencing schemes of the governing equations, discrete and iteration methods, as well as the data coupling methods at the measurements/simulation boundary, to solve the controlling equations of the gas dynamics and thermodynamics processes in the engine system in order to meet the diagnostic frequency and measurement accuracy requirements at the same time; 2. revealing of the fundamental inner-relationships between engine operational and performance parameters under transient operational conditions, and establishment of common influencing trends as well as theoretic relationships, in order to create a theoretic foundation and to provide guidance for the judgment and correction of operational parameters on-line, to achieve favorable engine performances under transient operation conditions. The feasibility of the approach will be validated in an advanced automotive engine.
瞬变工况状态下内燃机的燃烧与热功转换过程状态和变化历程的在线辨识以及运行参数的实时调整是一个未解决的难题。 困难在于两个方面:1、从参数辨识的角度上:没有检测速度与精度能同时满足要求的方法;2、从参数控制的角度上:由于对诸运行参数的影响机理和共性规律的认识不深入从而缺乏参数调整、纠偏的理论依据。本研究提出一种基于动态压力传感器实测与气体动力学/热力学过程模-数耦合、联立求解的多参数同步辨识、分析方法,致力于解决该方法在线应用中的几个关键、共性理论问题:1、寻求快速、精准的气体动力学与热力学控制方程组的差分求解和模-数动态偶合方法,解决多参数同步、在线检测、辨识的时间尺度问题;2、在对大量数据进行深入分析的基础上,破解瞬变状态下运行参数对性能参数的影响机理、总结共性规律,为运行参数的在线辨识、评判以及纠偏控制技术提供理论依据。最终在一台先进车用内燃机上进行试验验证。

结项摘要

车用内燃机绝大部分时间工作在瞬变工况,其实际热效率与稳态台架性能水平相差较大。改善车用内燃机瞬变工况下热功转换效率是实现汽车节能环保最直接、有效的途径,对于实现汽车节能减排的目标意义深远。然而,瞬变工况下车用内燃机的燃烧与热功转换过程状态和变化历程的在线辨识以及运行参数的实时调整是一个尚未解决的难题。困难在于两个方面:(1)从参数辨识的角度上,没有检测速度与精度能同时满足要求的方法;(2)从参数控制的角度上,由于对诸运行参数的影响机理和共性规律的认识不够深入从而缺乏参数调整、纠偏的理论依据。.本项目提出了一种基于动态压力信号实测与气体动力学/热力学过程耦合、联立求解的多参数同步辨识方法,解决了该方法在线应用中的几个关键共性问题:(1)通过对比分析,寻求了一种快速精准的气体动力学与热力学控制方程组的差分求解和模-数动态耦合方法,解决了多参数同步、在线检测和辨识的时间尺度问题;(2)根据提出的内燃机瞬态性能在线检测方法的工作原理,开发了相应的软件应用技术平台,并且在整车道路循环试验中进行了验证,成功实现了对内燃机工作过程运行和状态参数按循环-循环进行检测,精度满足实机应用要求;(3)在对大量数据进行深入分析的基础上,破解了瞬变状态下运行参数对性能参数的影响机理、总结了大量的共性规律,为运行参数的在线辨识、评判以及纠偏控制技术提供理论依据;(4)将检测得到的整车道路循环工况下的内燃机瞬态性能数据与其相应的稳态性能结果进行对比分析,得出稳态和瞬态工况下缸内燃烧和热功转换性能的差异及其影响因素。.通过本项目的研究,在内燃机瞬态工作过程在线模拟计算、数-模信号无缝链接与实时传输方法等方面取得突破;开发的内燃机瞬态性能在线检测技术填补了现有技术不能对内燃机瞬变工况下运行和性能参数在线、连续检测的空白。上述研究成果为改善车用内燃机标定策略、提升瞬变工况下内燃机实际性能提供理论依据和数据支撑。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
Experimental investigation on the effects of compression ratio on in-cylinder combustion process and performance improvement of liquefied methane engine
压缩比对液化甲烷发动机缸内燃烧过程及性能改善影响的实验研究
  • DOI:
    10.1016/j.applthermaleng.2016.11.048
  • 发表时间:
    2017-02
  • 期刊:
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    付建勤;舒俊;周峰;刘敬平;徐政欣;曾东建
  • 通讯作者:
    曾东建
路试状态汽油机缸内热功转换过程性能及影响因素的检测与分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中南大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐琦军;刘敬平;付建勤;易鹏;朱国辉
  • 通讯作者:
    朱国辉
Influence of methane content on a LNG heavy-duty engine with high compression ratio
甲烷含量对高压缩比LNG重型发动机的影响
  • DOI:
    10.1016/j.energy.2017.04.039
  • 发表时间:
    2017-06-01
  • 期刊:
    ENERGY
  • 影响因子:
    9
  • 作者:
    Chen, Zheng;Zhang, Fan;Liu, Jingping
  • 通讯作者:
    Liu, Jingping
一种内燃机瞬变过程状态与性能参数的准确检测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    内燃机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘敬平;赵智超;唐琦军
  • 通讯作者:
    唐琦军
废气再循环对车用汽油机热功转换效率的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    内燃机工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    付建勤;刘敬平;徐伟;邓帮林;王勇;冯仁华
  • 通讯作者:
    冯仁华

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其他文献

Serum metabolic profile changes of glucose intolerance induced by high-fat and high-cholesterol diet in Macaca mulatta.
高脂高胆固醇饮食诱导猕猴葡萄糖不耐症的血清代谢谱变化。
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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    3.2
  • 作者:
    程惊秋;陈又南;刘敬平;赵久茗;廖光能;史梅梅;袁玉佳;何斯荣;陆燕蓉
  • 通讯作者:
    陆燕蓉
柴油丁醇复合喷油燃烧模式的排放研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    吴振阔
BMSCs对猪胰岛缺氧再给氧损伤的保护作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵久茗;何斯荣;王成世;刘敬平;李胜富;陈又南;陆燕蓉;程惊秋
  • 通讯作者:
    程惊秋
喷射控制策略对增压直喷汽油机燃烧和性能的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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    罗宝军
基于NSGA-Ⅱ多目标优化的Atkinson发动机及整车性能分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中南大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘书婧;李洋洋;刘敬平;段雄波
  • 通讯作者:
    段雄波

其他文献

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刘敬平的其他基金

基于参数协同关联的汽油机性能控制方程的构建与类似性准则研究
  • 批准号:
    51776061
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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