采用改进的集总平均经验模态分解法的内燃机气门拍击激励与燃烧激励分离的研究
《小型内燃机与车辆技术》编辑部召开编委会换届大会

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佚名
【期刊名称】《小型内燃机与车辆技术》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】2023年11月10日,《小型内燃机与车辆技术》编辑部编委会换届大会在天津梅江中心皇冠假日酒店第5会议室举行。
中国科技大学党委书记舒歌群教授、天津大学副校长王天友教授、天津内燃机研究所党委书记杨志永教授、所长祖炳锋研究员、张立鹏副所长。
【总页数】1页(PF0003)
【正文语种】中文
【中图分类】F42
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发动机气门弹簧结构分析与参数优化

气门弹簧是内燃机配气机构中气门组件的重要组成部分,它可保证气门关闭时,依靠弹力使气门与阀座保持闭合密封。
而气门弹簧受强度、刚度、稳定性等约束条件较多,使其尺寸也受到限制,导致其应力状态严重。
因此,对气门弹簧进行结构分析与其参数的优化就变的尤为重要。
本文分析了弹簧的结构参数,得出设计公式。
然后基于实体建模进行分析,得到变形量与应力分布图。
再基于梁单元对弹簧进行分析,并于设计公式得到的结果进行比较。
最后,通过分析内燃机气门弹簧优化设计的设计变量、目标函数和约束条件,建立起以内燃机气门弹簧的质量、高度为目标函数的多目标优化设计数学模型,利用理想点法统一目标函数,并给出了设计实例。
算例结果表明该方法具有工程实用价值;并通过MATLAB提供的可视化界面设计,设计出了可视化界面程序。
本文对弹簧进行了有限元分析得出变形量与应力分布图。
而对弹簧的优化设计方法,能够准确优化出弹簧的参数,能缩短气门弹簧优化的时间,具有实用价值。
关键词:气门弹簧,多目标,优化设计,可视化界面,有限元Valve spring is an important part of the valve mechanism. It can ensure that valve is closed .There are more sectors that restrict the valve spring such as the strength, stiffness, stability constraints, leading to severe stress. Therefore, structural analysis of the valve spring and its optimization parameters is particularly important.Starting from the structure of spring in this paper, then we can get the formula of spring. Then, based on the spring beam element analysis, we can get the figure of deformation and stress distribution. Further analysis based on real modeling and was designed to compare the results of the formula. Finally, through analysis the designing variables, target functions and related constraints of valve spring in Internal Combustion Engines, it set up the optimum design math model of multi-objective. The optimum design multiple of multi-objective was explore. The designing example was offered, the result showed that method is the more engineering practical. MATLAB provides GUI, we can design of the program of visual interface.This method of optimization, can accurately optimize the parameters of the spring. We can shorten the optimization time and it has practical value.Keywords:valve spring; multi-objective ; optimal design; visual interface ;finite element目录摘要 (I)Abstract........................................................... I I 目录............................................................. I II 第一章绪论 (1)1.1 课题的背景和意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 本文的主要研究内容 (4)第二章圆柱螺旋弹簧设计计算方法 (5)2.1圆柱螺旋弹簧的几何参数 (5)2.2圆柱螺旋压缩弹簧的稳定性与自振频率 (6)2.3圆柱螺旋压缩弹簧的结构与设计计算 (7)2.4本章小结 (9)第三章基于有限元的圆柱螺旋弹簧分析 (10)3.1基于实体单元的圆柱螺旋弹簧的分析 (10)3.2 基于梁单元的圆柱螺旋弹簧的分析 (15)3.3本章小结 (20)第四章节距对圆柱弹簧刚度强度计算结果的影响 (21)4.1螺旋角对圆柱弹簧刚度计算结果的影响 (21)4.2变节距弹簧刚度强度计算结果的影响 (22)4.3本章小结 (25)第五章气门弹簧的参数优化方法研究及可视化界面开发 (26)5.1优化设计 (26)5.2建立优化设计的数学模型 (27)5.3基于MATLAB可视化界面的开发 (31)5.4本章小结 (37)第六章总结与展望 (39)6.1总结 (39)6.2 展望 (39)参考文献 (40)A.附录 (41)致谢.............................................. 错误!未定义书签。
内燃机故障诊断

石家庄铁道大学机械工程学院机械故障诊断与维修课程论文内燃机故障诊断摘要故障诊断:利用各种检查和测试方法,发现系统和设备是否存在故障的过程是故障检测;而进一步确定故障所在大致部位的过程是故障定位。
故障检测和故障定位同属网络生存性范畴。
要求把故障定位到实施修理时可更换的产品层次(可更换单位)的过程成为故障隔离。
故障诊断就是指故障检测和故障隔离的过程。
关键词:内燃机智能故障诊断第一章绪论1.1内燃机内燃机是将液体或气体燃料与空气混合后,直接输入汽缸内部的高压燃烧室燃烧爆发产生动力。
这也是将热能转化为机械能的一种热机。
内燃机具有体积小、质量小、便于移动、热效率高、起动性能好的特点。
但是内燃机一般使用石油燃料,同时排出的废气中含有害气体的成分较高。
内燃机,是一种动力机械,它是通过使燃料在机器内部燃烧,并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。
广义上的内燃机不仅包括往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机和自由活塞式发动机,也包括旋转叶轮式的燃气轮机、喷气式发动机等,但通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。
活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。
活塞式内燃机将燃料和空气混合,在其气缸内燃烧,释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。
燃气膨胀推动活塞作功,再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出,驱动从动机械工作。
常见的有柴油机和汽油机,通过将内能转化为机械能,是通过做功改变内能。
1.2故障诊断故障诊断技术的产生和发展为提高设备系统的可靠性和可维修性开辟了一条新的的途径。
状态检测与故障诊断是以可靠性理论、信息论、控制论、和系统论为理论基础,以现代测量仪器和计算机为工具,结合各种诊断对象的特殊规律逐步形成的一门新技术,它是一门综合性技术,涉及传感及测试技术、电子学、信号处理、识别理论、计算机技术以及人工只能专家系统等多门基础科学,是对这些基础理论的综合应用。
设备状态检测与故障诊断是以多学科为依托,自成体系,发展十分迅速,取得了较大的经济和社会效益。
改进的完备经验模态分解和犉犠犈犗能量在南海油气识别中的应用

第45卷 第6期2023年11月物探化探计算技术COMPUTINGTECHNIQUESFORGEOPHYSICALANDGEOCHEMICALEXPLORATIONVol.45 No.6Nov.2023收稿日期:2022 01 13基金项目:四川省科技厅重点研发计划项目(21ZDYF2939)第一作者:赵品恒(1995-),男,硕士,主要从事油气地球物理勘探研究,E mail:214381535@qq.com。
文章编号:1001 1749(2023)06 0726 12改进的完备经验模态分解和FWEO能量在南海油气识别中的应用赵品恒1,3,周怀来1,2,3,王元君1,2,邬蒙蒙1,3(1.成都理工大学 地球物理学院,成都 610059;2.油气藏地质及开发工程国家重点实验室,成都 610059;3.地球勘探与信息技术教育部重点实验室(成都理工大学),成都 610059)摘 要:传统希尔伯特变换(Hilbert-Huangtransform,HHT)是一种识别精度较差的时频分析方法,存在端点效应和模态混叠等问题。
改进的完备经验模态分解(ImproveCompleteEn sembleEmpiricalModeDocomposition,ICEEMD)可以将复杂的地震信号分解为一系列单分量信号,较好地解决模态混叠问题,但结合希尔伯特变换提取的瞬时振幅和瞬时频率,对处理实际地震数据仍然有严重的端点效应。
FWEO(Frequency-weightedEnergyOperator)是一种非负频率权重算子,其结合TK能量差分算法和Hirbert变换复分析思想,具有比Hilbert变换更高的时间分辨率。
但由于算法本身的原因,FWEO能量只能应用于单分量信号,不能直接应用于复杂的地震数据。
因此,这里结合改进的完备经验模态分解方法和FWEO能量分离算法的优点,提取南海某工区实际地震记录的瞬时振幅和频率信息,并将预测结果与测井数据对比,预测吻合程度好、识别精度高、证明该方法可以准确地反映储层特征。
高性能内燃机气缸发动机的研究与开发

高性能内燃机气缸发动机的研究与开发第一章:引言内燃机是人类历史上最重要的发明之一,它的发明和发展推动了人类工业和交通的快速发展。
随着技术的不断提高,高性能内燃机已经成为当今社会的关键技术之一。
其中,气缸发动机是一种非常常见和重要的内燃机类型。
气缸发动机最早出现在19世纪末,经过多年的发展,现代气缸发动机已经取得了极大的成功。
其在汽车、船舶、飞机、工程机械等领域中得到了广泛的应用。
现代气缸发动机不仅在功率、效率、可靠性等方面取得了重大进展,而且在环保、节能等方面也取得了显著的成果。
本文将系统地介绍高性能气缸发动机的研究与开发,重点讨论气缸壁材料、缸内喷射和点火系统等关键技术,以期为相关领域的专业人士提供参考和帮助。
第二章:高性能气缸发动机的研究现状高性能气缸发动机是一种功率、效率和可靠性都比较高的动力装置。
它通常采用高转速、高压缩比、多气门、涡轮增压等一系列技术,以提高出力性能和燃油经济性能。
目前市场上普遍存在这样几款高性能气缸发动机:1. 奔驰AMG 4.0L V8 Bi-Turbo发动机;2. 福特EcoBoost3.5L V6双涡轮增压发动机;3. BMW M TwinPower Turbo 3.0L直列六缸发动机。
这些发动机都采用了先进的技术,例如电控燃油喷射系统、涡轮增压系统、可变气门正时系统等。
其中,气缸壁材料、缸内喷射和点火系统对于高性能气缸发动机的性能具有重要影响。
第三章:气缸壁材料对高性能气缸发动机的影响气缸壁材料是气缸发动机的重要组成部分,它直接影响到发动机的效率、功率和寿命。
传统的气缸壁材料主要是铸铁和铜铅合金,但这些材料的热导率低、承受高温能力差、摩擦系数大等问题限制了其性能的提高。
因此,近年来发展了一系列新型气缸壁材料,例如铝合金氧化层材料、硅化类陶瓷涂层材料、氮化钛合金材料等。
其中,铝合金氧化层材料具有较高的热导率、强度和耐磨性能,但其耐腐蚀性能较差。
硅化类陶瓷涂层材料具有良好的耐腐蚀性能和高温性能,但其涂层厚度较大、涂层间断的问题限制了其应用。
基于MEEMD的内燃机机体活塞敲击激励与燃烧爆发激励分离研究

si ,E D 的理论 , i nE M ) t o 在信 号 中加入一定 幅值 的 白噪
声信 号 , 反复进 行 多次 E MD分解 , 多 次 E D分 解 的 将 M 结果 作集 总平 均 便 可 将 白噪 声 信 号 基 本 抵 消 。E MD E 在很 大程 度 上 抑 制 了 模态 混 叠 的 问题 , 而 提 高 了 分 从
解 的结果 , 图 中可 以看 出 , 然模 态 混 叠 问题 得 到 了 从 虽 较 好 的抑 制 , 是 分解得 到 的高频 成 分 I 1中混 有 一 但 MF 定 的 噪声 , 白噪 声 信 号 在 分 解 结 果 中 的残 留 ( 中 的 图 Rs u) ei e 量也 较大 , 且 还 出现 了 模 态 分裂 情 况 ,MF d 而 I 3
和 白噪声混 在一起 , 不能很 好地 分解 得 到 ;MF I 2一I 4 MF 则为 非标 准 I MF分量 , 在着 明显 的模 态 分裂 问题 ; 存 白
噪声在 分解 得 到的成 分 中也有 一定 的残余 。图 2 C 为 ()
同 E MD参 数 相 同 的 M E E E MD 的分 解 结果 , 图 中可 从 以看 出 , 过 ME MD 同样能够 得 到非常 理想 的分解 结 通 E
一
果, 并且 白 噪 声 信 号 在 分 解 结 果 中 的残 留依 然 接 近
于零 。
O 0 O O
因此 , E ME MD不 仅 能 够 抑 制 E MD 中 的模 态 混 叠 问题 , 且能很 好 地解决 E MD 中的非标 准 I 而 E MF分 量 、
《内燃机学》第4版课后习题答案

《内燃机学》课后习题答案(第4版)第一章概论1-1.内燃机发明对工业进程的影响。
①内燃机的发明,既给传统的动力机械创造了新的动力源,又推动了一大批新兴工业产业(例如交通运输、发电、工程机械等)落地生根,在一定程度解放了生产力,促进了人类工业文明的发展。
②内燃机的发明,带动了包括石油炼制、钢铁、汽车等一大批上下游企业的产生与发展,给国民经济发展创造了新支柱,并推动很多国家走上了工业化道路。
1-2.内燃机燃料和润滑油对内燃机技术进步的影响。
①内燃机的燃料众多,常见的有汽油、柴油、煤油、气体燃料等,不同的燃料物理化学性质不同,对内燃机的要求也不同,根据内燃机的实际工作情况合理选择不同的燃料,不仅可以提高内燃机的动力性、经济性,降低排放,还能带动内燃机新型燃烧技术的发展与完善。
②内燃机内部的摩擦副众多,工作时的摩擦损失不仅会降低内燃机的机械效率,还会加剧零部件的摩擦,降低内燃机寿命。
采用润滑油对关键零部件进行润滑,对于提高内燃机效率、延长寿命极为重要。
1-3.内燃机引进技术消化和吸收存在的问题。
国外内燃机于1901年开始进入中国市场,随后中国的一些工厂开始借鉴仿制,经历了由单缸到双缸,由低速到高速的过程。
新中国成立后,我国通过自主研发、仿制和接受援建,成立了一大批内燃机骨干企业,内燃机工业初具规模。
20世纪60年代,我国的内燃机由仿制转为自主研制生产,由小批量生产转为大批量生产,功率大大提高,并逐渐在农业、发电、船舶等领域得以应用。
20世纪80年代后,内燃机行业进行了一系列调整和改革,技术水平有所提高,很多合资企业出现,新型内燃机的研制受到重视,并逐渐融入了世界内燃机工业体系。
1-4.车用内燃机发展技术分析。
内燃机作为一种热动力装置,发明之初人们更倾向于它的动力性能与热效率,前期的一系列改进与创新也主要围绕效率和动力性能展开,并逐渐对其他方面的性能进行优化。
经历了一个半世纪的发展,在燃烧理论的指导下,通过材料、机械加工、燃料、电控等技术的发展与完善,其动力性、经济性、耐久性等技术指标的强化程度不断提高,满足了绝大部分固定和移动用途的要求,取得了广泛的应用。
发动机原理第五章内燃机的工作循环与机械损失

4、膨胀过程
膨胀是多变过程:存在补燃损失,散热损失,漏气 损失Wb。
实际 循环 的损 失:
5、其它几项损失
涡流和节流损失:气缸内工质由于活塞的高
速运动产生涡流,造成压力损失。对于分隔 式燃烧室,还会产生节流损失。 泄漏损失:气门和活塞环出的泄漏。 类型 理论循环热效率 指示热效率 汽油机 0.54-0.58 0.30-0.40 柴油机 0.64-0.67 0.40-0.45
也可用热量百分比表 : qe+qc+qg+qL=100% 热平衡方程式各项组成100% 汽 油 机 % 柴油机% 转变为有效功的热量Qe/Q 25~30 30~40
废气带走的热量Qg/Q 冷却介质带走的热量Qc/Q 其他热量损失QL/Q
30~50 12~27 2~10
25~45 15~35 2~10
Vz Vb
)
k 1
Tz (
Vz V z
)
k 1
(
V z Vb
)
k 1
T a
k
循环吸热量q1:
q 1 q 1 v q 1 p c v (T z T c ) c p (T z T z ) cv
k 1
T a 1 k 1
z z
Q2
曲线a-c: 曲线c-z’: 曲线z’-z:
Tc Ta (
T z Tc (
Va Vc
)
k 1
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k 1
Pz Pc
) Tc Ta
k 1
Tz Tz (
Vz V z
) T z Ta
k 1
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车
工
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2 1 ( o.3 N . 1 0 1 V 13 ) o 1
A tm t eE g er g uo ov ni ei i n n
2 1 10 0 19
采 用 改 进 的集 总平 均 经 验 模 态 分解 法 的 内燃 机 气 门拍 击 激 励 与燃 烧 激 励 分 离 的研 究 水
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rt nb av —lp a dc mb sin e ctt n i n e gn a e s c esul sp rtd b — EMD. ai y v le sa n o u t x i i a n iec n b u c sfl e aae yM E o o ao n y
声源诊断的准确性产生了极大的影响。 Hle —un 理论是基 于经 验模 态分解 (m i rH ag bt e.
p i oedcmpsi ,E ic m d eo oio ra l tn MD) 时频 分 析 方 法 , 的
内燃 机气 缸盖 罩等薄 壁件 是 内燃机 的主要 噪 声
s l t g p o l m f h E p i i rb e o e E MD meh d tn t t o .As a x mp e,a E MD d c mp s in i c n u td o h i r t n ne a l n M- E e o o i o s o d ce n t e vb ai t o sg aso yi d rh a o e o r c l d rfu -to ee gn ,fl we y a t — e u n y a a y i n t e i — in l fc l e e tc v ri a fu yi e o r s k n i e ol d b i f q e c n lsso n n n n r o mr a mo edcm oio E D)m to , u l et i eni eiu n o e iigpol f h m icl d eo p si m i t n( M ehd b t s rs a t o ers ea dm d ao rnh s d
( E D 的噪声残余 和模态分裂等 问题 。作为实 例 , 一个 4 4冲程 内燃机气 缸盖罩 的振动信号 进行 M E M EM ) 对 缸 —E D 分解 , 并对分解得到的 I F M 分量进行时频分析 。结果表明 M E M —E D能够 成功 地将 内燃机气 门拍击引起 的机械激励
[ btat A moie ne bee pr a m d eo psin( E MD)me o spooe i t A s c] dfdesm l m icl oedcm oio M-E r i i t t di rpsdwt i h h s
b s r cp e e p u d d Smu ain t s e n t t h t h E a i p n i l x o n e . i lt e t d mo s a e t a e M— EMD t c n q e c n n to l a k e t e mo e c i o s r t e h i u a o n y tc l h d
Ke wo d :I e g n ;v l e s p;c m b s in;e ct t n e a a i n;M - y r s C n i e a v -l a o ut o x i i ss p r t a o o EEM D
种相互叠加的成分很好地分离 , 这对 内燃机振 动噪
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Z e g Xu,Ha h y n hn o Z io g,Jn Ya g & Lu Z a g n i n h oa g
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成 分与燃烧激励成分分离 。
关键词 : 内燃机 ; 气门拍击 ; 燃烧 ; 激励分离 ; 改进的集总平均经验模态分解 A t d n t e S p rt n o le sa x i t n a d Su y o h e aai fVav —lp E ct i n o ao C mb sin E ctt n i C E gn ig M — EMD Meh d o u t x i i n I n ie Us E o ao n to
源, 准确识别引起 内燃机薄壁件辐射噪声的振动源
在 内燃机振动噪声控制中有着重要 的作用 。然而 内 燃机气缸盖罩 的振动 ( 噪声 ) 信号是极 为复杂 的非 稳态时变信号 , 中主要 由气 门打开和关闭时拍击 其 等引起的机械激励与内燃机燃烧爆发引起的燃烧激 励为相关成 分, 且都 出现在 活塞行程上止 点附近。
郑 旭 , 志勇 , 郝 金 阳 , 兆刚 卢
( 浙江大学能源工程 学系, 州 3 02 ) 杭 107
[ 摘要 ] 提 出了一种改进的集总平均经验模态分解 ( E M 方法 , 阐述 了其基本原理 。通过仿真试验 , M—E D) 并 证 实了 M.E E MD不仅能够很好地解决经验模 态分解 ( MD) E 中模态 混叠 问题 , 而且能 够抑制 集 总平 均经 验模态 分解