MRI: Development of a Controlled-Trajectory Rapid Compression and Expansion Machine
MRI:开发受控轨迹快速压缩和扩张机器
基本信息
- 批准号:1428318
- 负责人:
- 金额:$ 92.76万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-09-01 至 2018-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
MRI: Development of a Controlled-Trajectory Rapid Compression and Expansion Machine to Enable Fundamental Research on the Internal Combustion EngineInternal combustion engines contribute to air pollution and global warming. With increasing global demand for cars, there is a need for new technologies to enhance engine efficiency and reduce emissions. To design better engines, we need to understand how different designs affect engine performance, the advantages of various fuel mixtures, and what constitute effective strategies for engine control. This Major Research Instrumentation (MRI) award would develop unique instrumentation to enable fundamental research in fuels, advanced combustion, new engine architectures and control. This knowledge could lead to new technologies that significantly reduce energy consumption and emissions for transportation, construction and agriculture. This instrumentation will enhance the shared research infrastructure at the University of Minnesota and promote multi-disciplinary research. In addition, designing and constructing instrumentation is a critical skill, both for academia and industry. This project provides an excellent platform for training both graduate and undergraduate students on the fundamental research issues and the instrumentation development process.The instrumentation uses a high pressure and high speed hydraulic actuation system and unique motion control methodologies to achieve precise and flexible compression and expansion processes. This new design and control approach offers added flexibility in controlling the trajectory of the piston, better repeatability with real-time feedback, and improved throughput without the need to adjust the mechanical system. Unlike conventional rapid compression machines, the proposed instrument can control the trajectory of the piston to track any desired signal for engine performance. This unique capability offers real-time control of the combustion chamber volume, which affects the temperature, pressure and the concentrations of different gases. Such functionalities, when combined with gas sampling analysis and optical measurement, will allow researchers to directly access combustion processes in a dynamic and controlled fashion. This can create new experimental conditions and enable real-time measurements that are not possible with conventional rapid compression machines, which could lead to major breakthroughs in fundamental research in this field.
MRI:开发受控的路径快速压缩和扩展机器,以实现有关内燃烧发动机内部燃烧发动机的基本研究,从而有助于空气污染和全球变暖。 随着全球对汽车需求的增加,需要新技术来提高发动机效率并降低排放。 为了设计更好的发动机,我们需要了解不同的设计如何影响发动机性能,各种燃料混合物的优势以及构成发动机控制有效策略的哪些。 这项主要的研究工具(MRI)奖将开发独特的仪器,以实现燃料,高级燃烧,新的发动机体系结构和控制的基础研究。 这些知识可能会导致新技术可显着减少能源消耗和运输,建筑和农业的排放。 该仪器将增强明尼苏达大学共享的研究基础设施,并促进多学科研究。 此外,对于学术界和行业来说,设计和构建仪器都是一项关键技能。 该项目为培训研究生和本科生的基本研究问题和仪器开发过程提供了一个绝佳的平台。仪器使用高压和高速液压致动系统和独特的运动控制方法来实现精确,灵活的压缩和扩展过程。 这种新的设计和控制方法为控制活塞的轨迹,通过实时反馈更好的重复性以及改进的吞吐量提供了更大的灵活性,而无需调整机械系统。 与常规的快速压缩机不同,所提出的仪器可以控制活塞的轨迹,以跟踪任何所需的发动机性能信号。 这种独特的功能可实时控制燃烧室体积,从而影响不同气体的温度,压力和浓度。当与气体采样分析和光学测量结合使用时,此类功能将使研究人员可以直接以动态和控制的方式访问燃烧过程。这可以创造新的实验条件,并实现常规快速压缩机无法实现实时测量,这可能会导致该领域的基本研究的重大突破。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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