发动机尾气

2024-12-14

发动机尾气(精选7篇)

发动机尾气 篇1

摘要:本文阐述了柴油机尾气的主要成分和生成机理, 简单介绍了柴油机机前预处理和机内净化措施, 重点对柴油机PM和NOx排放后处理技术进行了探讨, 提出柴油机有害排放物的控制是一个综合的、系统的工程, 以改进柴油机设计技术为核心, 与燃料成分和排气后处理系统相结合将是未来降低排放研究的主要思路。

关键词:柴油发动机,排放,控制技术

柴油发动机具有良好的经济性、动力性和可靠性, 以及较高的热效率和较低的CO、HC排放, 因而逐渐被广泛应用。柴油发动机不仅在农用机械、工程机械上占有统治地位, 轿车柴油机化也是未来汽车行业的发展趋势。近年来, 欧洲轿车使用柴油机的数量上升了40%, 而整个柴油轿车已经达到了在用轿车总量的50%[1]。但是柴油发动机高的颗粒物 (PM) 和NOx排放也对大气环境造成了一定程度的污染, 因此控制柴油机污染物的生成和排放已经迫在眉睫。

本文首先阐述了柴油发动机尾气的主要成分和生成机理, 简要介绍了柴油机机前预处理和机内净化措施, 然后重点针对柴油发动机PM和NOx排放最具代表性的后处理技术进行了综述。

1柴油发动机有害尾气的主要组分及生成机理

1.1组成成分

柴油发动机的有害排放物主要有CO (35.3%) , NOx (35.4%) , HC (8.54%) , SOx (20.76%) 和PM, 其组成比例见图1所示。他们分别以气、液、固相的形式存在。气相排放物包括CO, NOx, SO2和气态碳氢;液相排放物有SOx和液相碳氢;固相排放物是微小的球状碳粒, 直径为10~100nm, 其表面吸附有一些HC以及SOx。

1.2生成原理

NOx是在高温燃烧条件下空气中的氧与氮气反应生成的, 根据其燃料特性及其混合气形成方式, 可将燃烧过程中生成的NO分为热力NO、快速NO和燃料NO, 其生成量主要取决于缸内燃烧温度、氧的浓度以及反应进行的时间。CO是由于燃料燃烧中混合气的不均匀燃烧或燃烧中O2量不足而产生的。它可使人缺氧窒息, 危及生命。HC主要来源于未燃燃料和窜漏的润滑油。未燃燃料是由发动机工作过程中燃烧部完全, 混合气过浓或过稀所导致。SOx源于燃料以及窜漏的润滑油中含有的S, 它对颗粒物的形成有十分重要的影响, 碳烟颗粒也是燃油不完全燃烧的产物, 它容易被人体吸入, 沉积于肺中, 并导致癌症肿块的形成;还可影响环境, 应提高燃料品质加以控制。PM是柴油发动机排放中主要的污染物之一[2]。

2柴油发动机排放物的控制

由于柴油发动机混合气形成和燃烧的固有特点, 排放物中CO, HC的含量相对较小, SOx更多地取决于燃油本身的含硫量, 而PM和NOx则是排放控制的重点。许多排放控制措施也正是针对这一点来进行的, 主要可分前处理、过程处理以及后处理三个方面。

2.1前处理

机前处理就是指对进入发动机燃烧室的燃料和空气作有利于减少排放的预处理。对于柴油发动机而言, 主要是指改进柴油品质或者开发使用替代清洁燃料。改进燃油品质的措施主要有以下几种:一是根据柴油的馏程合理提高柴油的十六烷值, 从而可以有效降低发动机排气PM, HC和NOx排放;二是将柴油中的含硫量控制在0.005%以下, 这样不仅可以有效控制PM排放, 而且对各种后处理技术中的催化剂载体有利;三是降低90%馏出点 (T90) , 抑制成为重质成分的PM生成;四是减少芳香族成分, 抑制成为相同成分的PM生成;五是进行柴油的乳化处理, 通过降温和加速燃烧分别控制NOx和PM排放;六是加入降污添加剂, 如碳酸二甲酯, 可大幅降低柴油机碳烟排放;七是在柴油中加入活性剂 (HH-B活性剂) , 可降低生成NOx的热分解活化能, 加速NOx热分解;八是掺烧消烟添加剂, 促进碳烟粒子再燃烧, 可降低30%~50%碳烟排放[3]。

2.2过程处理

过程处理即发动机机内净化, 所谓机内净化, 就是从有害排放物生成机理出发, 在燃烧室内部对有害排放物的生成反应予以限制, 而对它们的消失反应加以促进, 从根本上达到减少排放污染物的目的。其核心是对燃烧过程进行优化, 使发动机达到高效、低污染的要求。可以通过对各相关结构的改进及采用新的优化控制方式达到此目的。目前, 柴油发动机排放控制主要技术措施及控制的排放对象见表1[4]。

2.3后处理

后处理就是利用各种滤清净化装置和催化转化器, 对已经产生的排气系统内的有害废气进行最后处理, 以进一步降低有害物的排放, 它是前处理和过程处理的重要补充。由于柴油发动机排气中有害成分主要是NOx和PM, 因此排气后处理可分为两大类, 分别是针对柴油机主要排放废气PM和NOx的后处理技术或装置。

2.3.1 PM控制技术

(1) 氧化催化转化器 (DOC) [5,6,7]

(DOC) 一般安装在柴油汽车排气系统中, 通过催化剂进行氧化反应, 能同时降低排气中一氧化碳 (CO) 总碳氢化合物 (THC) 和柴油颗粒物中可溶性有机物组分 (SOF) 。根据可溶性有机物成分在颗粒中的含量不同, 柴油机氧化催化器可以降低3%~25%的颗粒排放量。此外, 基于柴油发动机氧化催化器具有同时降低HC, CO和颗粒的功能, 因而常常在发动机上与EGR同时使用, 以全面提高发动机的排放水平。

(2) 颗粒过滤及再生技术

目前控制PM排放最有效的技术就是使用DPF, 它可以同时降低PM排放的质量和数目。DPF技术研究的焦点主要有两方面:一是研究开发排气阻力低、过滤效率高的滤体材料;二是过滤体的再生技术。当前, 过滤体的材料研究已经成熟, 但再生技术研究却相对滞后[8]。

再生可分为“被动”与“主动”再生。“被动”再生即催化再生, 是通过催化添加剂锶、铈、铁的金属有机物降低颗粒物的氧化活化能, 从而使颗粒物的再生温度大幅降低。由于正常的过滤体温度相对较低, 这就使消除大部分的SOF和硫酸盐颗粒成为可能。可以看到, 带催化剂的过滤系统比不带催化剂的过滤系统过滤效率要高。“主动”再生即外加能量的再生方式, 包括喷油助燃再生、电加热再生、逆向喷气再生、电加热再生及微波再生等。二者都需要优化控制再生策略, 如果控制得不好, 那么载体的温度会过高, 这样就会降低DPF的使用寿命。

2.3.2 NOx控制技术

(1) NOx催化转化器

目前对降低NOx排放的研究主要集中在三个方向上:De NOx催化器, SCR催化系统以及NOx吸附转化器。这些技术对硫相当敏感, 故要求使用低硫燃料或附加其他脱硫措施。De NOx催化器的研究较早, 它是用金属离子沸石、钒钼制成的催化剂降低NOx的分解温度, 使之分解为无毒的N2和O2。SCR催化系统又称为催化还原系统, 是在排气中喷入尿素、氨水等还原性物质, 将NOx (主要是NO) 还原为N2和H2O。NOx吸附转化器原理是先将NOx转化为NO2并储存, 再喷射还原剂 (通常采用燃油) 还原。NOx吸附转化器主要应用于稀薄燃烧中, 其效率可达到90%, 但由于对硫的敏感, 在系统中往往须加装硫捕集器。

3结论

通过以上综合分析与探索, 可以得出以下结论:

a.柴油发动机有害排放物的控制是一个长期的、系统的工程。以改进柴油机设计技术为核心, 与燃料成分和排气净化控制相结合将是未来降低排放的主要思路。

b.电控技术与柴油机预混和燃烧方式的采用将为柴油发动机设计提供更大的发展空间;低硫燃料及代用燃料的应用将极大地减轻尾气后处理的压力;而如何将氧化催化转化器、颗粒过滤及再生技术与NOx催化转化器进行最佳组合, 达到综合控制排放物的目标, 则是尾气净化控制的关键。

参考文献

[1]Jeuland N, Dementhon J-B, Gagnepain L, et al.Performances and durability of DPF (diesel particulate filter) tested on a fleet of Peugeot607 taxis:final results[J].SAE transactions, 2004, 113 (4) :23-34.

[2]陆潇.柴油机排放控制回顾[J].国外内燃机, 2002, 34 (5) :29-43.

[3]吕祥奎.车用柴油机排放控制的研究现状及前景分析[J].内燃机与动力装置, 2007, (3) :34-38.

[4]李岳林.汽车排放与噪声控制[M].北京:人民交通出版社, 2007.

[5]Matsumoto T, Hori M, Nakane T, et al.Advanced emission control technologies for PM reduction in heavy-duty applications[J].SAE transactions, 2003, 112 (4) :1428-1437.

[6]董红义, 帅石金, 李儒龙等.柴油机排气后处理技术最新进展与发展趋势[J].小型内燃机与摩托车, 2007, 36 (3) :87-92.

[7]许建昌, 李孟良, 李锦等.满足欧Ⅳ/Ⅴ排放法规的柴油机排气后处理技术[J].现代车用动力, 2006, (2) :12-16.

[8]杜建波, 王震, 方茂东.满足新排放法规的柴油车后处理技术[J].上海汽车, 2006, (4) :40-43.

柴油发动机尾气后处理技术的发展 篇2

柴油机具有良好的动力性和燃油经济性,使其得到广泛地应用。重型货车、城市大巴、工业设备等几乎全都是用柴油机来提供动力。柴油机与汽油机相比,具有效率高,油耗低,CO,CO2和HC的排放量相对较小等显著优点,然而,柴油机也有其很大的缺点:比起汽油机具有比较高的颗粒物PM和NOx的排放,据统计PM高达22%,NOx高达21%[1]。由于PM的大小只有亚微米级,所以几乎全部可以被吸入人体内,对人体的心脏和呼吸道伤害很大。

为改善大气环境,保障人类的健康,世界各国对柴油机的尾气排放作出了严格的规定。欧洲重型柴油车排放标准见图1。

为了满足如此严厉的排放法规,柴油机采用了一系列的措施。采用EGR系统引入废气,降低缸内的峰值温度,降低多余的O2限制NOx的形成;应用电子燃油喷射控制措施,提高喷射油压,改善燃油在缸内的雾化,推迟喷油时刻和多次喷射来降低峰值温度;降低燃油中S的含量,S会形成PM,同时S还会对发动机后处理系统中的催化剂中毒,美国从1993年的500×10-6到2006年的15×10-6,欧洲从1994年的500×10-6到2009年的10×10-6;采用先进的发动机后处理技术,降低PM和NOx的排放。笔者主要介绍降低PM和NOx的排放的后处理的技术发展。

1 NOx控制技术

当前,降低NOx排放的技术主要集中在SCR,LNT,LNC三方面[2]。

1.1 SCR系统

SCR技术最初是用在发电机和船舶上,2001年欧洲才在一些大卡车上商业化使用该技术[3]。目前,该技术在汽车上的应用已经很成熟,研究该系统的焦点集中在如何降低尾气管里催化还原所需的温度和如何提高转化率。

日本日产公司的Hirata等人的研究成果[4]是在SCR系统前加DOC用来产生NO2,使其与NO的量一样,这样在低温下与NH3反应的效率更高。该系统的结构示意图见图2[4],化学反应如下:

该系统NOx在低温下转化得到明显的改善,见图3[4],Cat.A+Cat.C表示DOC与SCR的组合,Cat.C只是SCR,由图可看出,在200℃的时候,NOx的转化率由40%提高到70%。

传统的SCR催化剂是钒基催化剂,Hirata[4]等人的研究表明,沸石催化剂具有更好的性能和更小的尺寸,能更好地涂在陶瓷载体上。两种催化剂对NOx的转化率的影响差别不大,但两种催化剂在给定容积下,沸石催化剂具有更好的NOx转化率,见图4(Cat.C:钒基催化剂Cat.E:沸石)[4]。

1.2 LNT系统

LNT系统很早就在稀薄燃烧的汽油发动机上应用,该系统中采用碱土金属(如钡)或碱金属(如钾)作为吸附剂来提高储NOx的能力。在稀薄条件下运行时,LNT中的铂将废气中的NO氧化成NO2,而NO2和碱土金属或碱金属和O2反应生成硝酸盐,发动机每隔50~60 s加浓一次,这些储藏的NOx和废气中的还原剂CO,H2,HC在贵金属的作用下形成N2。该系统大概是在2000年才开始应用在柴油发动机上。

LNT其中一个很大的特点是最佳NOx转化率的工作温度范围比较窄,温度对催化剂的性能影响很大。在低温下(250~300℃),高的铂含量能改善NO氧化从而改善NOx的储藏能力[6],然而,铂在高温下(>450℃)又对NOx的储藏有很大的害处。不同铂的量在不同温度下对NOx的转化率的影响见图5[2]。

其中一种应用方式是LNT采用相对多的铂金属的方法[5],一方面能改善NO氧化而改善NOx的储藏能力,另一方面,能延长LNT的使用寿命。多的铂金属意味着高的成本,另一种在不影响LNT性能的情况下可降低成本的方法是采用贵金属不均匀分布法[5]。就是在LNT中,一段(如前段)用高浓度的铂金属,一段(如后段)用低浓度的铂金属,这样,既可照顾到高温与低温的性能,又能大大地降低成本。

1.3 LNC系统

LNC也是比较具有吸引力的系统,该系统使用燃油作为还原剂,使用的催化剂(如银、沸石等)也比较便宜。但其在额外增加油耗的基础上(约6%),才获得相当于LNT的10%~30%的转化率[2]。不过,Johnson[2]研究指出,在LNC中只要有小量的H2(<2%),就能在很宽的温度范围(200~400℃),显著地提高银基LNC的NOx的转化率。

2 PM控制技术

控制PM最有效的技术就是采用DPF装置。从20世纪70年代的中期就开始采用DPF技术来降低柴油发动机的PM的排放,美国排放法规要求从2007年的1月开始,所有的大功率柴油机必须安装DPF装置。该装置是在排气管中装设一个颗粒物过滤器,过滤的材料和方法有多种,其中壁流式效果最佳,应用最为广泛。壁流式工作原理见图6[6]。

催化载体的蜂窝孔道是贯通的,设置孔道的目的是增加结构的几何表面积,流动阻力小,而蜂窝滤芯每相邻的两个孔道,一个进口处被堵住,另一个在出口处被堵住,这样排气从一个孔道流入后,必须穿过陶瓷壁面从相邻孔道流出,结果排气中的微粒就被沉积在各流入孔道的壁面上,实现过滤作用。

2.1 DPF载体的材料

最为普遍的DPF载体的材料是堇青石,一种镁铝硅酸盐,主要成分为2Mg O·2Al2O3·5Si O2,过滤效率极高,成本相对较低,有一定的耐热性,较低的热膨胀系数和良好的抗热冲击性能,可以加工成整体式的载体,缺点是最高使用温度相对较低(1 300℃)。而另一种有望代替堇青石的材料是Si C,该材料有更好的耐热、耐蚀性能和导热性能,最高使用温度为2 000°C,但价格也高些,抗热冲击性能较差,在燃烧再生产生的高温冲击下容易裂开。为此,加工大点的载体时需要由好几块组成,彼此之间需要用特殊的耐高温的陶瓷纤维粘结成整体。

为进一步提高Si C材料的抗热冲击性能和耐热性能,有两种Si C改良性过滤材料[7]。一是重结晶碳化硅(Rsi C),该材料空隙率达到60%,壁厚8μm,孔径分布在20μm左右,可达到90%以上的颗粒物过滤效率和很小的压降,最大的积碳量可达14.7 g/L。另一种是硅结合碳化硅(Si-Si C),该材料空隙率大于65%,平均孔径20μm,具有很好的抗热冲击和耐久性能。

另一种新型材料是基于钛酸铝的化合物[8]。该材料加工的载体,孔的分布更加紧凑,并应用不对称的微孔结构(进口大于出口),微孔的密度和壁厚变化很小。该材料与Si C的特性比较见图7[2]。由图可见,在没颗粒物的情况下,两者的压降几乎一样,但当有6 g/L的颗粒物时,该新型材料比Si C的压降低25%。

还有一种是在微观上带有新颖的须状物的多铝红柱石材料[9],孔隙率60%,孔径为25μm。这样在装填高的催化剂的情况下背压依然低,与Si C比较,在3倍的催化剂的装填下(150 g/L),背压也比Si C低15%。

2.2 DPF的再生

DPF只能把微粒从柴油机的排气中过滤出来,沉积在滤芯内,本身并不能清除微粒。微粒多了堵塞DPF,造成发动机的排气背压升高,所以DPF要有清除微粒的过程,这种过程叫DPF的再生。现在,DPF发展的关键技术也就是DPF的再生技术。

柴油机排气中的微粒绝大部分为可燃物,但燃烧温度较高,一般在600℃以上,而柴油机在全负荷运行才能达到600℃以上的排气温度,在中小负荷下一般不超过400℃,所以实现DPF的再生,必须有其它的办法。根据再生的原理不同,可分为主动再生和被动再生。主动再生是指在高温时颗粒被氧气直接烧掉的再生方式,升温的方式有:电加热,微波加热,缸内增加后燃,排气管绝热,排气节流,燃料中加催化剂降低颗粒物燃烧的温度,燃油后喷,排气管燃油喷射;被动再生是指利用NO2在低温下与颗粒物发生燃烧反应,该方式可实现连续再生,该方式中NOx的流量与温度之间有非常复杂的关系,试验证明[10],最高的被动再生一般发生在中高速和中等负荷条件下。

2.3 灰烬的处理

灰烬来源于润滑油燃烧后的无机物和发动机磨损颗粒。DPF中灰烬的累积增加,会使发动机的背压升高,所以DPF需要定期地拆下来清除灰烬。同时,灰烬的增加,对DPF的性能影响很大。Soeger等人[10]的研究表明,对于使用了75 000 km的DPF,清除灰烬后,平衡点温度(颗粒物的累积与被氧化的速度平衡的温度)从369℃可降到349℃。

另外,灰烬的影响有一点使学者们感到困惑。Bardasz[11]等人在一种高效率的DPF上,做了机油消耗与灰烬收集的质量平衡的试验,发现在DPF收集到的来自机油的只有46%的磷,37%的钙,31%的镁,5%的硼。其他人的研究也发现类似的结果,都小于50%,那么其它的灰烬都穿过DPF排到大气了吗?目前还没有试验表明是这样,并且这些DPF都是高效的,灰烬颗粒在10~30μm时过滤效率高于80%,对于2~3倍该尺寸的,效率高于90%。

3 结论

a.在SCR系统前面装DOC可大大降低NOx转化的反应温度,沸石作为SCR的催化剂得到很大的发展,可很大程度地提高NOx的转化率。

b.LNT中采用贵金属不均匀分布是比较理想的一种做法,可加宽工作温度范围,又可降低成本。

c.LNC可加入少量的H2,就能在很宽的温度范围显著地提高银基LNC的NOx的转化率。

d.DPF是实现柴油机颗粒物排放控制的最有效最简单的方法。该技术的发展主要是朝着降低成本和改善性能方向努力。载体的材料上,用改善的Si C,新材料钛酸铝也已经应用在产品中。目前,应用最为广泛的连续再生的方法是在C-DPF(装催化剂的DPF)前装DOC。

目前发展的这些尾气处理技术,都基于燃油是超低含硫量的。所以,我们国家现在的当务之急是尽快降低燃油的含硫量。

参考文献

[1]田柳青,叶代启.柴油车排气颗粒物的后处理技术[J].环境污染治理技术与设备,2003.

[2]Timothy V.Johnson.Diesel Emission Control in Review.SAE2006-01-0030.

[3]Timothy V.Johnson.Diesel Emission Control in Review.SAE2001-01-0184.

[4]Kiminobu Hirata,Nobuhiko Masaki,Hiroki Ueno,HisashiAkagawa.Development of Urea-SCR System for Heavy-DutyCommercial Vehicles.SAE2005-01-1860.

[5]Joseph Theis,Jason Lupescu,Justin Ura and Robert Mccabe.Lean NOx Trap System Design for Cost Reduction and Performance Improvement.SAE2006-01-1069.

[6]Magdi K.Khair.A Review of Diesel Particulate Filters Technologies.SAE2003-01-2303.

[7]刘东旭,翁端.柴油车尾气颗粒物净化用SiC过滤材料的研究与应用[J].环境工程学报,2007,(5).

[8]Ogunwumi,S.,et al.,Aluminum Titanate Compositions forDiesel Particulate Filters.SAE2005-01-0583.

[9]Mao,F.,et al.,Performance Validation of an Advanced DieselParticulate Filter With High Catalyst Loading Capacity.SAE2005-01-3696.

[10]Soeger,N.,et al.,Impact of Aging and NOx/Soot Ratio on thePerformance of a Catalyzed Particulate Filter for Heavy-Duty Diesel Applications.SAE2005-01-0663.

发动机尾气 篇3

关键词:尾气,发动机,故障

一、什么是尾气分析

在发动机处于不同工况下工作时, 所排放出的尾气中, 各类气体含量所占的比例是不同的, 通常会通过对车辆进行尾气检测, 并以此结果作为评价发动机燃烧状况的主要指标。

二、汽车尾气的主要成分

空气和燃油进入燃烧室后, 可燃混合气在燃烧过程产生的废气, 其主要成分为一氧化碳 (CO) 、碳氢化合物 (HC) 、氮氧化合物 (NOx) 、硫化物 (SOx) 、铝、颗粒物等, 另外, 在废气中还包含了CO2、H2O、O2等气体。

三、尾气排放物及其影响因素

1. 空燃比对尾气成分的影响

空燃比 (A/F) 就是在可燃混合气中空气与燃料的质量比;理论上, 1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg, 这是属于最理想的状态。

过量空气系数 (α) 是指燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量/完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量;

当过量空气系数α=1 (A/F≈14.7) 时, 燃料完全燃烧, 其产物为CO2和H2O。当空气不足, A/F<14.7时, 则有部分燃料不能完全燃烧, 生成CO, CO的排出浓度基本上受空燃比所支配。

由于混合、分配不均匀等原因, 在对车辆的尾气检测中还发现含有少量CO。在混合气体混合均匀的情况下, 由于燃烧后温度比较高, 已经生成了的CO2也会有很少部分会被分解成CO和O2, 燃烧产生的H2O, 也有部分会分解成O2和H2, H2使CO2还原成CO, 所以, 总会有少量CO存在。可见, 凡是影响混合比的因素, 即为影响CO的因素。

2. 点火正时对尾气成分的影响

点火提前角与尾气排放的相对值关系如图2。从图可知, 点火提前角对CO排放的影响和对NOX、HC的影响相比, 影响不大。点火提前时, 混合气燃烧不完全, 使得NOX和HC成分的增加很多;但如果将点火推迟, 又大大影响了NOx和HC的排放。而且, 在点火时间推迟过多时, CO因为没有时间完全氧化, 造成CO排放增加。但适当的推迟点火, 是可以减少CO的排放的。在点火时间推迟时, 如果将节气门开大, 可维持输出功率不变, 而CO排放量明显增加。点火提前角推迟了, HC的含量也降低了, 因为排气温度增加了, 也就促进了CO和HC的氧化。

点火提前角增大后, 也会加速HC和NOx的生成, 因为可燃混合气体燃烧的速度、压力、温度都与之有关, 点火提前角增大到某个值时, 燃烧时间缩短, HC和NOx生成量下降。点火提前角过迟, 也会使发动机动力性下降, 油耗增大, 工作还不稳, 所以, 正确的调整点火正时是必要的。

四、尾气成分异常与发动机故障的关系

HC数值偏高, 表示燃烧不充分, 这主要由混合气过浓或过稀造成。当燃油蒸发、回油管出现堵塞或燃油压力调节器损坏, 造成混合气过浓。当气缸压力不足或温度传感器不良导致发动机温度偏低, 以及混合气从燃烧室向曲轴箱泄漏、燃油管泄漏等因素使得混合气过稀。这些情况都会导致发动机出现点火时不准确、间歇性不跳火、喷油嘴漏油或堵塞等因素都将导致HC读数过高。

正常检测结果CO的读数应该是零或接近零。若C0的含量过高, 燃油过多, 而空气偏少, 这表明燃油、空气供给系统都有故障, 这时, 可以检查喷油嘴是否工作正常、燃油压力是否过高、空气滤清器是否能正常工作。排除以上问题, 可以进一步检查活塞环有没有出现胶结阻塞、曲轴箱通风状态情况是否正常、点火提前角是否过大, 同时也可以检查水温传感器和空气流量计有无故障等。若C0的含量过低, 通常主要检查燃油油压是否过低、喷油嘴是否堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏情况等。

CO2直接反应燃烧效率, 当可燃混合气体充分燃烧时尾气中CO2的含量达到峰值13~16%。当混合气过浓或过稀时, CO2的含量都将降低。在排气管尾部的CO2低于12%时, 应根据其他排放物来确定混合气浓度是否正常。一般, 混合气过浓, 主要由空气滤清器失效、燃油压力过高造成。混合气过稀, 应检查燃油滤芯是否正常、燃油压力是否过低, 同时检查喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等是否存在。

O2的含量是判断发动机故障最主要的诊断参数, 它是反映空燃比的最好指标。CO2的读数高, 表面可燃混合气燃烧完全, 相反, 在燃烧正常情况下, 只有少量O2通过气缸, 尾气检测结果中O2的含量应为1~2%, 读数在1%以下, 说明混合气过浓;读数高于2%, 表示混合气太稀。混合气过稀, 主要由于燃油滤清器滤芯太脏、燃油油压低、喷油嘴堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等造成。混合气过浓通常由于空气滤清器阻塞、燃油压力过高等导致。

发动机尾气 篇4

一、汽油发动机尾气的成分及形成原因

利用尾气分析仪分析发动机故障, 首先要清楚尾气的主要成分以及每种气体含量的表示方法。然后要明白每种气体的形成原因, 这样我们在利用仪器进行故障分析时才能心中有数。进入发动机燃烧室的可燃混合气在燃烧过程中除了产生一些正常的燃烧产物外 ( 水和二氧化碳) , 还会产生一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等有害物质。一氧化碳主要是因为混合气过浓导致不完全燃烧引起的, 氮氧化物的生成条件是高温富氧, 碳氢化合物的生成除了混合气过浓引起外, 混合气过稀也会导致其含量升高。下表为检测人员检测到的某车的尾气含量:

我们国家不同阶段对于尾气排放的要求标准是不同的, 发动机正常情况下在其燃烧产物中CO2 的含量在13. 5% - 14. 8% 之间, O2 在1.0% - 2. 0% 之间, HC在150ppm ( 百万分之) 左右, CO在0. 5% 以下。只有电控发动机各系统正常工作才能保证尾气排放的正常。

二、尾气分析仪数据分析基本原则

( 一) 一氧化碳

一氧化碳的读数正常情况下应该接近于零 ( 说明混合气充分燃烧) 。如果一氧化碳在尾气中的含量过高说明混合气空燃比异常 ( 混合气浓) 或者三元催化转化效率异常, 重点检查电控发动机燃油供给系统和空气供给系统以及三元催化转化器的工作情况。

( 二) 碳氢化合物

碳氢化合物的读数偏离正常范围 ( 一般过高) , 说明混合气燃烧不充分, 导致燃烧不充分的原因除了混合气过浓引起外, 点火系统点火能量不足 ( 火花塞电极间隙影响点火能量) 或者缺火也会导致碳氢化合物读数过高, 重点检查电控发动机燃油供给系统和点火系统的工作情况。除此之外, 三元催化转化器故障, 发动机密封性不良也会导致其读数过高。

( 三) 二氧化碳

二氧化碳的读数能够较好的表现混合气燃烧情况的好坏。如果混合气燃烧状况良好, 那么二氧化碳的读数偏高。如果混合气燃烧不充分或者混合气燃烧状况差, 二氧化碳度读数偏低。除了分析混合气浓稀外, 还应重点检查电控发动机点火系统的工作情况。

( 四) 氧气

上游氧传感器的信号可以给发动机电脑反馈混合气空燃比的大小。通过氧气的读数高低可以较好的分析混合气的浓稀。一般来说读数低于1% 说明混合气较浓, 混合气的燃烧消耗了空气中大部分的氧。高于2% 则说明混合气偏稀, 空气中的氧有所剩余。氧的读数异常, 应重点检查电控发动机燃油和空气供给系统。

三、影响尾气排放的相关因素

( 一) 混合气浓度的影响

混合气的浓度表示方法有两种: 空燃比和过量空气系数。当空燃比接近理论空燃比14. 7: 1 时, 除了混合气燃烧状况好外, 也能保证三元催化转化器的工作效率。造成混合气过浓的常见原因有: 喷油器漏油、燃油压力过高、空滤堵塞等。造成混合气过稀的常见原因有: 喷油器堵塞、汽滤太脏、燃油压力过低、真空管泄露等。混合气浓度会直接影响到尾气分析仪各数据读数的高低。

( 二) 点火提前角的影响

电控点火系统在发动机不同工况下对点火提前角的要求是不同的, 点火提前角的大小除了会影响发动机的功率外, 还会影响到尾气中一氧化碳和碳氢化合物的排放。点火提前角过早, 会导致HC和, NOx含量升高; 点火提前角过迟, 会导致CO含量升高。

( 三) 气缸密封性的影响

气缸密封性的好坏可以通过缸压表来进行检测。气缸密封不良除了会导致其它物质参与燃烧外, 还会影响到发动机混合气的燃烧质量。会直接影响到尾气中一氧化碳、碳氢化合物以及二氧化碳读数的高低。

( 四) 火花塞电极间隙的影响

火花塞电极间隙会直接影响到火花塞的跳火能量, 从而影响混合气燃烧状况的好坏。尾气中一氧化碳、碳氢化合物、二氧化碳的读数高低都与其有一定的关系。

影响电控汽油发动机尾气排放的相关因素较多也很复杂。影响混合气形成和燃烧的诸多因素都会决定尾气分析仪各种气体读数的高低。这就要求我们在具体分析数据时, 能够系统的、完整的分析各个影响因素, 为最终的故障排除提供有力的帮助。

在实际利用尾气分析仪进行发动机故障诊断时, 首先根据氧气的读数结合其它气体读数高低可以准确分析混合气的浓稀, 其次根据二氧化碳的读数可以简单判断混合气燃烧状况的好坏。结合我们故障诊断的其它技术和手段最终能够准确的分析和排除电控发动机故障。

参考文献

[1]许建强.基于尾气分析的发动机故障诊断技术的研究与实践[J].汽车实用技术, 2014 (11) :87-91.

[2]时同琴.尾气分析在发动机故障诊断中的应用[J].科技资讯, 2013 (28) :58-60.

发动机尾气 篇5

为满足日趋严厉的排放法规,在车辆出厂或检测时需要对其发动机进行尾气温度、压力等参数进行检测,尾气参数也是反应发动机是否正常运行的一个重要指标,所以对柴油机车定期进行尾气温度的检测是非常必要的。本文开发了一套数据采集系统自动完成对尾气参数的采集与存储,对发动机进行尾气温度、压力参数进行采集、存储,由于性能以及所使用柴油品质的不同,不同型号的柴油机排气温度也不尽相同,所以我们采用在上位机存储不同型号柴油发动机正常运行时的尾气温度参数,实时采集到的温度与存储温度进行比较,当有较大的差别时,就需要对发动机进行性能的检修。

1 系统设计

本系统由上位机和下位机两部分组成,下位机进行尾气温度、压力的实时采集,并把采集到的数据传送至上位机,上位机采用Visual Basic6.0进行编程,对下位机传送的温度数据进行显示,绘制温度曲线,并和上位机内存储的柴油机车正常运行温度进行比较,观察者可以根据两条曲线的不同判断发动机是否正常运行。[1]图1为本系统的原理图,具有冷端补偿的单片K型热电偶放大器与数字转换器MAX6675进行温度采集,VESX-100型压力传感器采用三线制,10-32V供电,输出信号为1-5V,可以直接和AD转换器件连接,单片机对A/D转换后的数字量进行处理,传送到上位机。

2 下位机设计

2.1 下位机硬件设计

为了准确测量压力,[2]公交车尾气参数采集实验中选用了线性度较高的压力传感器VESX-100,VESX-100型压力传感器采用三线制,10-32V供电,输出信号为1-5V,可以直接和AD转换器件连接。为了对温度进行准确测量,本试验采用的温度传感器是直径为1mm的高灵敏度K型热电偶。在选定传感器以后,利用STC89C52RC单片机与12位串行控制AD转换器TLC2543,单片K型热电偶放大器与数字转换器MAX6675,512Kbit串行EEPROM存储器AT24C512和MAX232组成柴油车尾气温度数据采集系统。[3]本系统选用的STC89C52RC单片机是STC系列单片机中的一款,STC单片机具有较强的抗干扰能力,功耗低,适合在比较恶劣的场合下使用。TLC2543是内部带采样保持的12位串行控制AD转换器,在设计中利用TLC2543不仅能够节省单片机的I/O资源,而且价格适中,分辨率较高。MAX6675是一复杂的单片K型热电偶数字转换器,内部具有信号调节放大器、12位的模拟/数字化热电偶转换器、冷端补偿传感和校正、数字控制器、1个SPI兼容接口和1个相关的逻辑控制。[4]单片机可将MAX6675测得的K型热电偶的温度值读出,本实验采用MAX6675可以省掉复杂的线性化电路处理,并且具有较高的温度转换精度,AT24C512是Atmel公司生产的64Kbyte串行电可擦除的可编程程序存储器,数据掉电不丢失,适用于具有大容量数据存储要求的数据采集系统,本实验就采用AT24C512作为存储器。[5]PC机几乎都具有RS-232-C接口,因此,单片机通过RS-232-C口与PC机通信最方便,本实验采用MAX232实现逻辑电平与RS-232-C电平的相互转换。

下位机电路如图2所示。

2.2 下位机软件框图设计

3 上位机

[6]Visual Basic 6.0是一种功能强大、简单易学的程序设计语言。它不但保留了原先Basic语言的全部功能,而且还增加了面向对象程序设计功能。它不仅可以方便快捷地编制适用于数据处理、多媒体等方面的程序,而且利用A c t i v e X控件M S C o m m还能十分方便地开发出使用计算机串口的计算机通信程序。本文正是利用了VB的MSComm控件实现了与下位机的串口通信,实现了对下位机采集到的压力和温度数据的读取。具体的操作流程为,声明一个动态数组,MSComm控件的Input属性直接指定给GetByte数组中,接下来的LBound和UBound两个函数的目的是取得GetByte数组的最小索引值和最大索引值,有了最大和最小索引值,就可以使用程序的自定方式将内容转出来进行其他的运算,如此完成接受二进制数据的程序。接受到的数据按一定的顺序存入C盘根目录下文件名为PT.txt的文本中,完成数据的保存工作。

4 结论

基于STC89C52RC单片机的发动机尾气参数采集系统可以成功地运用于发动机尾气参数的检测试验中,此系统成本低,运行可靠,具有良好的应用价值。

摘要:本文通过利用STC89C52RC单片机与12位串行控制AD转换器TLC2543,单片K型热电偶放大器与数字转换器MAX6675、压力传感器VESX-100组成柴油车尾气参数采集系统,此系统主要用于对发动机运行时的工况检测,参数采集时通过串口线与上位机相连接,上位机通过VB6.0将采集到得数据进行实时显示,并进行保存。此设计具有良好的应用价值。

关键词:STC89C52RC,TLC2543,MAX6675,温度采集,VB6.0

参考文献

[1]李映颖,王海军.串行AD转换器TLC2543与51系列单片机的接口设计[J].仪表技术,2007(1):32-33.

[2]沙占友.智能传感器系统设计与应用[M].北京:电子工业出版社.2008.6.

[3]何立民.单片机高级教程—应用与设计[M].北京:航空航天大学出版社,2008.8.

[4]虞致国,徐健健.MAX6675的原理及应用[J].国外电子元器件,2002(12):45-47.

[5]朱立忠,冯丹.PC机与MCS51单片机串行通信接口电路的设计[J].沈阳工业学院学报,2005,22(2):37-40.

发动机尾气 篇6

例1

有1辆北京现代伊兰特轿车,起动后排气管伴有“突突”声。首先通过尾气分析仪检测尾气状况,结果是ψ(CO)为0.5%,ψ(HC)为1200×10-6。说明尾气不正常,通过检查,查出4缸不工作。随后更换火花塞和高压线却无济于事,于是再用气缸压力表测量其气缸压力,结果为1300k Pa,说明4缸不工作与4缸气缸压力无关。初步认为最大可能是4缸进气道有漏气之处。将发动机进气歧管拆下来仔细检查,结果发现4缸进气歧管与气缸盖接合处的垫片被烧蚀了1个小孔,从而导致漏气,使4缸混合气过稀,失火而不工作。

例2

有1辆现代2.0L乘用车,发动机冷起动困难,待冷却液温度上升后发动机伴有抖动,且排气管发出“突突”声;行驶时加速无力,伴有车身发冲、后坐现象。

首先用发动机检测仪读取故障码和数据流,系统显示正常。随后通过尾气分析仪检查,ψ(CO)为0.2%~0.3%,但ψ(HC)高达1800×10-6。ψ(HC)数值高,这种现象一般是由点火系统工作不良或混合气过稀失火而引起的。维修技师对点火系统零部件进行全面检查,未发现异常。然后,着重检测供油系统,用燃油压力表测得燃油系统压力和其流量分别为320k Pa和1.5L/min,都正常;再逐缸进行断油试验,拔掉喷油器插接器,接上12V试灯,将2缸和3缸断油时,发动机转速无明显下降,但试灯闪烁正常,说明2缸、3缸工作不良,而这2个缸的气缸压力为1050k Pa,在正常范围内,由此推断2、3缸喷油器可能有堵塞现象。于是将l缸、2缸喷油器对调,结果发现是2缸工作良好,而l缸工作不良,证明上述推断正确。将2缸和3缸喷油器清洗后装复,再起动发动机,故障现象依旧。于是换上2只新的喷油器,结果冷机起动迅速,热机工作稳定,加速有力,发冲现象消失,尾气排放ψ(HC)下降至150×10-6,发动机工作恢复正常。

本案例说明,当喷油器有堵塞情况下,虽然喷油脉宽未曾发生变化,但实际喷入2缸、3缸的燃油量较正常值偏少,从而造成2缸、3缸混合气过稀而失火,致使发动机工作性能失常。

例3

有1辆匹配4缸发动机的切诺基,起动发动机后排气管有“突突”声,加速时不断从排气管排出黑烟。首先用发动机尾气分析仪检查,ψ(CO)为6%~7%,显然是混合气过浓引起。但这时发动机故障灯并未点亮(可能是自诊断系统失效)。于是按“先易后难”的原则进行排查。先查进气系统,空气滤清器并未堵塞;再查氧传感器,发现氧传感器信号线因日久老化而断线,接上后,故障排除。用尾气分析仪复查,ψ(CO)降至0.7%,ψ(HC)为150×10-6。

例4

有1辆桑塔纳2000乘用车(匹配AFE型发动机),发动机怠速时抖动,严重时熄火,排气管偶有轻微的突爆声;发动机低速时打噎、喘振;低速行车时车身振抖,但高速行车时振动减弱。用诊断仪读取故障码和数据流,均正常。更换火花塞和点火线圈,调整点火正时,仍无效;检查气缸压力,各缸约为l000k Pa,基本正常;仔细检查进气道,无漏气之处;再检查各缸分缸线电阻,都在正常范围之内;断缸试验,每缸都工作。至此,故障排除的工作进人了僵局。笔者接手后,先用尾气分析仪检查,ψ(CO)为0.5%,ψ(HC)为1100×10-6,后一项偏高,于是,怀疑故障为分缸线漏电所致。将正常车辆的分缸线调换到此车上试试,结果发动机怠速平稳,排气管突爆声消失,行车加速时一切正常。再用尾气分析仪检查,尾气排放符合原车设计要求。这里要特别说明的是:测量分缸线电阻只能作为参考指标,有些电阻达标的分缸线因绝缘程度降低,在使用中可能产生漏电现象,且这种漏电现象在发动机工作时可能时有时无,因此跳火试验会产生此缸工作的“假象”,会使诊断工作走入死胡同。

发动机尾气 篇7

航空发动机尾气中含有大量带电颗粒。当气路部件发生故障时,会产生异常颗粒。这样,通过静电监测技术监测尾气中带电颗粒情况,利用异常颗粒和气路部件故障之间的关系,实现发动机气路状态监测和故障诊断[1]。

由于航空发动机恶劣的工作环境,气路静电监测信号中背景噪声干扰很大,故障信号微弱,信噪比很低,甚至有时候会覆盖有用信号。因此,本文简要介绍静电监测系统原理,重点研究基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)、自适应提升小波以及小波几种信号去噪方法。通过对一段实际试车测得的尾气静电信号的去噪效果对比,研究适用于发动机尾气静电信号的去噪方法。

1 尾气静电监测实验原理

尾气静电监测基于静电感应原理组建[2],一个完整系统通常包括一个被动式传感器、调理电路和信号采集系统。当带电颗粒通过传感器,在传感器探针表面产生感应电荷,调理电路将感应电荷信号转化为与之成比例的电压信号,再由采集系统采集信号,以便进行实时处理。

相关文献表明,当航空发动机处于健康状态时尾气中带电颗粒粒径范围主要集中在(5—7) nm和(20—40) nm两个范围,而当航空发动机气路部件发生故障时,会产生大量的粒径范围大于40 μm的异常颗粒[3]。当这些颗粒通过安装在尾喷管处的传感器时,异常带电颗粒会使尾气总体荷电水平发生变化,通过监测电荷的变化情况来监测发动机气路故障,航空发动机尾气静电监测原理如图1所示。

2 尾气静电信号去噪方法

2.1 小波去噪

2.1.1 基本原理

小波变换是一种信号的时间—尺度分析方法,它具有多分辨率分析的特点。在实际工程中,噪声通常表现为高频信号,有用信号通常表现为低频信号或较平稳的信号,所以消噪过程通常为:首先对实际信号进行小波分解,选择小波并确定分解层次为N;然后对小波分解的高频系数进行门限阈值量化处理;最后根据小波分解的第N层低频系数和经过量化后的1~N层高频系数进行小波重构,达到消除噪声的目的。

在对小波系数作门限阈值处理操作时, 可以使用软阈值处理方法或硬阈值处理方法[4]。硬阈值是把信号的绝对值与指定的阈值进行比较, 小于或等于阈值的点变为0 , 大于阈值的点保持不变。

ωλ={ω,|ω|>λ0,|ω|λ(1)

软阈值是把信号的绝对值与指定的阈值进行比较, 小于或等于阈值的点变为0 ,大于阈值的点变为该值与阈值的差。

ωλ={ω-λ,ω>λ0,|ω|λω+λ,ω<-λ(2)

2.1.2 在静电信号中应用

本文中所应用的信号案例为某涡喷发动机实际试车时的尾气静电监测信号,传感器为自行设计并安装于尾喷口处。试车中规定一个小时作为一个试车阶段,静电监测在每个阶段开始前开始信号采集,停车至转子转速降为零时停止。本文截取其中一段10 000点的5 s信号,以下几种去噪方法中所用的原始信号均相同,实测的静电原始信号如图2。

本文选用“db3”小波对原始信号进行5层分解,然后分别用软阙值强制去噪和默认阙值去噪两种方法进行处理。分解后的各尺度低频系数和去噪前后高频系数见图3和图4。

各尺度分解的低频系数中可见各尺度系数在总体趋势上都类似原信号,进一步证明噪声大都存在于高频分量中。对处理后的高频分量和第5层低频分量进行重构,得到去噪效果如图5。采用matlab中默认阙值函数wdencmp进行去噪,去噪效果如图6。

由图中可见,与实测信号进行对比,两种方法去噪后,信号总体特征都很好的保持了。相比而言,软阈值强制去噪效果更好,去噪后信号更光滑,但是信号局部仍存在一些小毛躁,而默认阙值去噪效果要相对差一些,但是仍实现了一定程度的去噪。

2.2 自适应提升小波去噪

2.2.1 基本原理

提升法[5]由3个基本运算构成,即分解、预测和更新。

1) 分解:将原数据分为偶数点集xe和奇数点集xo

2) 预测:用xe与预测算子P的乘积预测xo,再由预测值和xo的差值得到小波系数dj(n),即:

dj(n)=xo(n)-Ρxe(n)(3)

3) 更新:用一个更新算子U乘以小波系数,再加上xe(n),得到尺度系数cj(n),即:

cj(n)=xe(n)-Udj(n)(4)

重复以上提升过程,可构成一个完整的离散小波变换,其中尺度系数和小波系数分别为cj(n)和dj(n)。

再根据Donoho 和Johnstone[6]提出的小波去噪方法, 去噪步骤如下:

1)利用自适应提升小波方法将静电监测实验信号进行多分辨分解。

2)选取小波分解各层小波系数阀值ThrjΤhrj=σj2lnΝjNj为各层信号的长度,σj=median(|dj|)0.6745是对小波分解的高频细节信号各层进行噪声的方差估计。然后将各层小波系数采用硬阈值修改[公式(1)],将修改后的小波系数及尺度系数进行重构, 得到去噪后的监测信号。

2.2.2 在静电信号中应用

用自适应提升小波去噪时的三个高频分量如图7。用硬阈值方法对三层高频系数处理后,将其与低频系数重构,得到去噪后信号如图8。

2.3 经验模态分解去噪

2.3.1 基本原理

EMD方法假设任何一个信号都可以被分解为有限个内在模态函数之和,其中任何一个内在模态函数(IMF)都满足以下条件[7,8,9]:

1)整个数据段内,极值点的个数和零交叉点的个数必须相等或相差最多不能超过一个。

2)任何一点,由局部极大值点形成的包络线和由局部极小值点形成的包络线的平均值为零。在实际运用时,其平均值的绝对值小于某一个很小的数即可。

具体分解步骤为:

1)用三次样条线将所有的局部极大值点连接起来形成上包络线;局部极小值点连接起来形成下包络线。

2)上下包络线的平均值记为m1,求出

x(t)-m1=h1(5)

如果h1是一个IMF,那么h1即x(t)的第一个分量。

3)如果h1不满足IMF的条件,把h1作为原始数据,重复1),2),如仍不满足,则重循环k次,使得h1k满足IMF条件。记c1=h1k,则c1为信号x(t)的第一个分量。

4)r1=x(t)-c1,将r1作为原始数据重复以上过程,得到x(t)的第二个分量c2,重复循环,得到信号x(t)的n个满足IMF条件的分量。这样就有

{r1-c2=r2,rn-1-cn=rn,(6)

rn成为一个单调函数不能再从中提取满足IMF条件的分量时,循环结束。这样可以得到

x(t)=j=1ncj+rn(7)

因此,可以把任何一个信号x(t)分解为n个内在模态函数和一个残量rn之和,根据有用信号频率分布特征重构分量,完成去噪。

2.3.2 在静电信号中应用

对图2所示的静电原始信号进行经验模态分解,分解出的满足IMF的前6个分量如图9,7—12分量如图10。

由EMD过程可以知道,信号被按照频率由高到低的顺序分解出来,而航空发动机尾气静电信号集中在较低频的频段内,噪声则大多分布在高频中(除了工频干扰),选取合适的部分低频IMF对信号进行重构,就可以实现对原始信号的去噪,因此,选取合适的重构分界点就成为EMD分解的关键。

相关文献[9,10]中也对选取方法进行过论述,本文取基于能量法分选准则和基于模态相关分选准则两种比较常用的方法,综合考虑选择分界点。各分量基于两种方法所得到的对比结果如表1,趋势图如图11和图12。

由图11、图12中可见,两种方法中第一个极小值均为第6个IMF分量处,故选择第7个分量作为重构起始点,去噪后静电信号如图13。

3 去噪效果对比分析

几种方法去噪效果对比情况如图14,由图14可初步判定,EMD去噪效果最好,信号最平滑,且冲击脉冲等有用部分仍然存在,幅值变化不大;强制去噪由于使用软阈值去噪方法,有用信号丢失不明显,信号去噪效果非常好,仅次于EMD去噪;默认阈值去噪由于使用小波包自带函数,在阈值选择上存在弊端,故去噪效果最不好,但与原始实测信号相比,也达到了一定的去噪效果;自适应提升小波去噪方法从去噪效果图上看,与默认阈值去噪效果相当,但是6 000点附近的峰值处,可以看出提升方法使信号相对平滑。为了验证以及科学对比各种方法对于航空发动机气路静电信号去噪效果,分别计算各方法去噪后信号的信噪比,如表2。

从信噪比对比中,可见EMD方法去噪得到的信号信噪比最高,接下来依次为小波强制阈值去噪、默认阈值去噪和自适应提升小波去噪,这与对比分析去噪后信号的效果图所得结论基本一致。

4 结论

本文简要介绍了航空发动机尾气静电监测原理和实际试车测得的原始静电信号基本特征,对小波软阈值去噪、默认阈值去噪、自适应提升小波去噪以及EMD去噪的基本定义和去噪原理进行了简要介绍,着重使用四种去噪方法对一段航空发动机实际试车的气路静电信号进行去噪,最后通过去噪效果图和信噪比两方面综合评价了四种方法的去噪效果。结果表明,EMD方法对于航空发动机尾气静电信号的去噪效果最为显著,但是由于需要多步迭代,EMD方法所用时间较其他方法长,适用于离线分析监测到的原始静电信号。

参考文献

[1]李耀华.静电感应技术在航空发动机气路状态监测上的应用研究.南京:南京航空航天大学,2010

[2]李耀华,左洪福,刘鹏鹏.某型航空涡轮发动机尾气静电监测探索性实验.航空学报,2010;31(11):2174—2181

[3]Sorokin A,Arnold F.Electrically charged small soot particles in theexhaust of an aircraft gas-turbine engine combustor:comparison ofmodel and experiment.Atmospheric Environment,2004;38(17):2611—2618

[4]李平,李卫国,王志国.小波去噪理论及MATLAB实现研究.现代商贸工业,2008;9:399—400

[5]孙轶.基于自适应提升小波的信号去噪技术研究.合肥:中国科学技术大学,2008

[6]胡沁春,郭迪新,李宏民.自适应提升小波在局部放电信号去噪中德应用.自动化仪表,2006;27(1):55—58

[7]于德介,程军圣.EMD方法在齿轮故障诊断中的应用.湖南大学学报(自然科学版),2002;29(6):48—51

[8] Guo K J,Zhang X G,Li H G,et al.Application of EMD method to friction signal processing.Mech Syst and Signal Process,2007;22:248—259

[9]陈凤林.一种新的基于EMD模态相关的信号去噪方法.西华大学学报(自然科学版),2009;28(6):20—24

上一篇:子宫肌瘤的超声诊断下一篇:计算机实验教育改革