基于新理念的缸盖表面振动信号表征内燃机燃烧过程特征参数的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51376111
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 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

The situation is that the vibration response signals excited by the in-cylinder pressure and the reciprocating inertia force are overlapped in time domain and in frequency domain and so are hard to be separated by the conventional signal processing effectively. This project has proposed the new concept on the research and analysis of the vibration signals of cylinder head according to the characteristics of ICE's combustion process and deduced the variable rule of the reciprocating inertia force versus the crank angle in internal combustion engines; calibrated the amplitude of the response signals excited by the reciprocating inertia force using the nature that the vibration response signals excited by in-cylinder pressure are coupled with those excited by reciprocating inertia force, accordingly, to remove the response signals excited by the reciprocating inertia force and to increase the signal-to-noise ratio of the response signal excited by the in-cylinder pressure; provided the method to extract the response signal excited by in-cylinder pressure within the range of the peak pressure using improved phase-shifting filter and blind source separation algorithm; studied the method to calibrate the amplitude parameters of the vibration signal by analyzing the relative relationship of the vibration response signal in the compression stroke versus the variation of the in-cylinder pressure so as to achieve the assessment for the combustion parameters related to the amplitude of the cylinder pressure; and analyzed the errors and the influencing factors of the in-cylinder pressure-related combustion characteristic parameters depending on the cylinder pressure information reflected by the surface vibration signals from the cylinder heads. The research in this project has set a theoretical basis for the assessment and the close-loop control to the in-cylinder combustion process via the surface vibration signals from the cylinder heads.
针对缸内压力和往复惯性力激励的振动响应信号在时域及频域都出现重叠,常规信号处理技术难以有效地对其进行分离的问题,提出了从内燃机工作过程角度提高缸压激励响应信号信噪比的新理念,在曲柄转角域研究内燃机往复惯性力的变化规律,利用缸压激励和往复惯性力激励响应信号的耦合特点,对往复惯性力激励响应信号幅值进行标定,去除往复惯性力激励响应信号;提出了采用改进移相滤波和盲源分离算法分段提取缸内峰值压力点前后的缸压激励响应信号的方法;通过对压缩冲程中振动响应信号与缸压变化规律的对应关系分析,研究对振动信号幅值参数进行标定的方法,实现对与缸压幅值相关的燃烧特征参数的评价;基于缸盖表面振动信号所能提供的缸压信息,对缸内燃烧过程特征参数的评价误差及其影响因素进行分析。课题的研究将为利用缸盖表面振动信号评判缸内燃烧过程或进行缸内工作过程闭环控制奠定理论基础。

结项摘要

针对缸盖表面振动信号的低频扰动与燃烧激励响应信号在时频域存在耦合,常规处理技术难以有效进行分离的问题,依据仿真分析和试验分析,揭示了往复惯性力、倾覆力矩、活塞侧压力产生的摩擦力等非燃烧激励源与燃烧激励源的耦合关系,针对缸盖表面振动速度信号和振动加速度信号分别提出了高信噪比燃烧激励响应信号的提取方法;仿真分析结果表明,缸盖表面振动速度信号中,非燃烧激励响应信号的激励源主要是往复惯性力和活塞侧压力产生的摩擦力,燃烧激励响应信号淹没在非燃烧激励响应信号中,后者存在于整个工作循环中,为此,提出了以往复惯性力激励为主体的非燃烧激励响应信号描述模型,并采用模式识别技术获取了模型有关参数,利用预测模型从实测振动速度信号中剔除非燃烧激励响应信号的影响,有效地提高了燃烧激励响应信号的信噪比;仿真分析指出,缸盖表面振动加速度信号中的非燃烧激励源主要为往复惯性力激励,其响应信号与缸压激励响应信号呈线性叠加,为此,基于经验模式分解技术,对实测振动加速度信号进行了分解,选取与燃烧激励相关性强的本征模函数,重构得到了燃烧激励响应信号;基于仿真分析,得到了激励信号频谱成分在响应信号中的反映,提出了燃烧激励响应信号滞后于激励信号相位角的描述方法;基于得到的高信噪比的燃烧激励振动速度、振动加速度响应信号与压力升高率、缸内压力二次导数的对应关系,提出了角度相关的缸内燃烧过程特征参数的评估方法;利用提取的燃烧激励振动速度响应信号与压升率信号在陡升段的线性对应关系,标定得到了最大压升率值;提取燃烧激励响应信号上燃烧始点至峰值压力点区域内的数据,采用积分后得到的峰值位移表征峰值压力,利用改进的平均位移算法得到的平均位移表征平均指示压力;讨论了基于振动信号的燃烧过程特征参数评估方法的误差范围及其影响因素。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Combustion parameters identification and correction in diesel engine via vibration acceleration signal
基于振动加速度信号的柴油机燃烧参数识别与修正
  • DOI:
    10.1016/j.apacoust.2016.09.030
  • 发表时间:
    2017-01
  • 期刊:
    Applied Acoustics
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Xiuliang Zhao;Yong Cheng;Shaobo Ji
  • 通讯作者:
    Shaobo Ji
基于振动速度信号在线识别最大压力升高率
  • DOI:
    10.16236/j.cnki.nrjxb.201601011
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    内燃机学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵秀亮;程勇;王丽梅;纪少波
  • 通讯作者:
    纪少波
缸盖表面各振动响应信号耦合关系的分析
  • DOI:
    10.13245/j.hust.170415
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    华中科技大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王洋;程勇;纪少波;兰欣
  • 通讯作者:
    兰欣
Real time identification of the internal combustion engine combustion parameters based on the vibration velocity signal
基于振动速度信号实时识别内燃机燃烧参数
  • DOI:
    10.1016/j.jsv.2016.11.013
  • 发表时间:
    2017-03
  • 期刊:
    Journal of Sound and Vibration
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Xiuliang Zhao;Yong Cheng;Limei Wang;Shaobo Ji
  • 通讯作者:
    Shaobo Ji
利用模式识别技术提高燃烧激励响应信号信噪比
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    上海交通大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵秀亮;程勇;王丽梅
  • 通讯作者:
    王丽梅

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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    程勇;李小虎;周路路;徐甲强;张文发;张文礼;刘伟华;沈蓉芳;王谋华
  • 通讯作者:
    王谋华
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  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
    李舒冉;邓冉;刘庆山;程勇
  • 通讯作者:
    程勇
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
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    --
  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2019
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡青松;程勇
  • 通讯作者:
    程勇

其他文献

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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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