2017年, 第0卷, 第2期　
刊出日期：2017-04-25

  

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  双组分燃油蒸馏及喷雾闪沸特性研究

  程似骐，许敏，高弈，吴胜奇，董雪

  车用发动机. 2017, 0(2): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.001

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  在较高燃油温度及较低环境背压下，直喷喷雾易发生闪沸。闪沸喷雾具有贯穿距小、易于雾化等优势，能够有效降低发动机排放、提高燃油经济性，在直喷发动机中具有较好应用前景。然而随着涡轮增压的使用，进气压力的提高导致喷雾较难达到闪沸状态。针对这种现象，在研究混合燃油蒸馏特性后提出了通过向高沸点燃油中添加低沸点燃油的方式来促进喷雾的闪沸。试验燃料为一系列不同比例低沸点燃油（异戊烷）与高沸点燃油（正十一烷）组成的混合燃油，通过蒸馏测试探究了不同组分燃料的蒸馏特性；通过在定容弹内拍摄不同燃油温度、环境背压下的燃油喷雾的米氏散射图，研究了混合燃油形态变化规律。结果表明，不同于单一油品仅在沸点时沸腾产生馏出物，混合燃油是在一定的温度范围内均会沸腾产生蒸馏物，表现为3段式蒸馏曲线；混合燃油蒸馏前期大部分馏出物为低沸点燃油，表明混合燃油受热时，低沸点燃油会优先蒸发；对喷雾宏观形态的测量结果表明，向高沸点燃料中添加低沸点燃油能够使喷雾在高背压下达到闪沸状态，且40%体积分数是最佳的添加量；另外，油温越高添加低沸点燃油对喷雾闪沸的促进效果越好。
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  溶液燃烧法制备TiV_0.1Mn_0.1Er_0.01O_x催化剂催化还原NO_x的性能研究

  王哲， 管斌， 林赫

  车用发动机. 2017, 0(2): 7-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.02.002

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  为了拓宽选择性催化还原NO_x钒基催化剂的活性温度窗口，采用溶液燃烧合成法制备了TiV_0.1O_x催化剂，依次加入Mn元素与Er元素形成新的催化剂，分别对它们进行了SCR活性及选择性测试，发现负载Mn元素可以提高钒基催化剂的低温活性，同时也会降低钒基催化剂的高温活性，负载适量的Er元素可以提高钒基催化剂的高温活性和N₂选择性。利用N₂吸附脱附法进行BET比表面积和孔容孔径分析，发现负载Er元素增大了比表面积，进而提升了催化剂活性。利用X射线衍射（XRD）图谱进行晶体结构分析，所有催化剂样品均没有发现VO_x，MnO_x或ErO_x的衍射峰，说明溶液燃烧法制备的催化剂活性组分在TiO₂颗粒上呈无定型态分布，分散度高。最终优选出最佳Mn和Er比例的TiV_0.1Mn_0.1Er_0.01O_x催化剂，在160~470 ℃之间保持80%以上的NO_x去除率。

   

   

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  基于Fe₃O₄-乙二醇纳米流体的直喷汽油机冷却水套传热研究

  徐梦杰，王惜慧

  车用发动机. 2017, 0(2): 12-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.003

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  在乙二醇冷却液中添加Fe₃O₄纳米粒子作为直喷汽油机冷却液,利用CFD软件Fluent对不同浓度冷却液下直喷汽油机冷却水套的传热进行了三维模拟计算，并考虑纳米流体导热系数、比热容等物性参数随温度的变化来提高计算的准确性，计算得到冷却液的流场、压力场及壁面温度的空间分布。结果表明，与传统冷却液相比，以Fe₃O₄-乙二醇纳米流体作为冷却液能够提高内燃机的散热性能，水套壁面温度降低明显，且浓度越大冷却效果越好。
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  不同喷射工况下的GDI喷雾模拟标定研究

  秦征骁， 许敏， 尹鹏

  车用发动机. 2017, 0(2): 19-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.02.004

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  准确模拟喷雾是提高缸内模拟准确性的关键，为了使模拟喷雾与试验喷雾更加一致，需要根据试验喷雾贯穿距及粒径对模拟喷雾进行标定。使用AVL FIRE软件建立定容弹及喷雾数值模型，对处于不同喷射工况（喷射压力、环境压力、油温）下的喷雾进行数值模拟，根据试验喷雾的贯穿距及喷嘴下方30 mm平面处SMD对模拟喷雾进行标定，并对不同喷射工况的标定参数选择进行探讨。结果表明：为了同时满足贯穿距和粒径的标定要求，需要根据工况参数对标定参数进行调整；对于本研究中的GDI喷油器，喷射压力10 MPa时使用KHRT模型的模拟结果与试验值匹配较好，5 MPa时使用HuhGosman模型匹配更好；在喷射压力、环境压力和环境温度相同的条件下，高油温和低油温工况可以用同一套参数满足标定要求。
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  VVL耦合喷油策略对GDI汽油机混合气形成的影响

  龚震， 钱叶剑， 罗琳， 齐景晶， 赵鹏， 邵小威

  车用发动机. 2017, 0(2): 27-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.02.005

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  利用三维仿真软件Ansys Fluent建立了GDI汽油机的仿真计算模型，就变气门升程耦合不同喷油策略对缸内气流运动和混合气形成的影响进行了模拟计算。结果表明，与大气门升程工况相比，小气门升程工况的缸内湍流运动强度、燃油蒸发和湿壁情况以及点火时刻混合气质量都明显改善；在小气门升程工况，采用两段喷油会缩短油气混合时间，过度推迟二次喷油时刻会恶化混合气质量和燃油湿壁情况；在大气门升程工况，两段喷油会改善混合气均匀性，随着二次喷油时刻推迟，燃油蒸发量增加，湿壁情况加剧，混合气质量得到改善；小气门升程工况下采用二次喷油时刻为470°曲轴转角，前后两次喷油量比例为7∶3的两段喷油方案在燃油蒸发和湿壁以及点火时刻缸内混合气质量这几个方面的效果都很好，是最合理的方案。
  
  
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  活塞组件耦合作用下的气缸套变形特征分析

  董洪全， 冯慧华

  车用发动机. 2017, 0(2): 35-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.006

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  为评估某V型高强化柴油机气缸套的变形特征，考虑活塞组件的耦合作用，建立气缸套变形分析的有限元分析模型。采用有限元非线性求解方法对气缸套热机耦合工况下结构变形进行求解，获得气缸套工作状态下的结构变形量，并充分说明在气缸套结构变形分析中考虑活塞组件耦合效应的重要性。分析了缸套结构纵向及不同高度截面变形特点，结果表明，缸盖螺栓预紧载荷和活塞侧向作用力对缸套缸口和活塞上止点处的截面变形影响较大，气缸套中下部截面变形相对较小，主要以椭圆变形为主。
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  冷却强度、配对副以及润滑介质对活塞环槽温度限值的影响

  韩晓光， 杜凤鸣，吴迪， 金梅， 袁晓帅， 胡定云， 庞铭，徐久军

  车用发动机. 2017, 0(2): 41-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.007

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  在自制的基于摩擦力的活塞环槽温度限值测试装置上，采用火焰加热活塞模拟内燃机燃烧室的燃烧过程，在加热强度一定的条件下，分别研究不同冷却强度、配对副以及润滑介质时缸套活塞环间的摩擦力随活塞环槽温度的变化。结果发现：活塞环槽温度限值随冷却强度的增大而逐渐提高；CKS环与镀铬缸套配副时比镀铬环以及喷钼环与镀铬缸套配副时活塞环槽温度限值高；SAE15W/40润滑油作为润滑介质时比SAE40，SAE10W/30润滑油作为润滑介质时活塞环槽温度限值高。
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  基于响应面和遗传算法的柴油机瞬态过程喷油参数优化

  楼狄明， 赵成志，于华洋,谭丕强， 胡志远

  车用发动机. 2017, 0(2): 45-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.008

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  基于台架试验数据，利用响应面法建立了某工程机械用柴油机瞬态过程喷油参数与性能的近似高精度模型，基于此模型采用遗传算法对瞬态过程喷油参数分别进行离线优化研究。结果表明：采用单目标优化确定的燃油消耗率(BSFC)、NO_x比排放量和颗粒质量(PM)比排放量的优化极限分别可达180.23 g/(kW·h)，8.92 g/(kW·h)和0.011 8 g/(kW·h)，相对原机可降低多达4.5%，34.0%和37.3%。双目标优化的Pareto解集表明，相比于同时优化BSFC和NO_x比排放量，BSFC和PM比排放量更容易同时得到优化。采用权重因子适应度函数的三目标优化结果对应的BSFC，NO_x比排放量及PM比排放量分别为184.70 g/(kW·h)，12.62 g/(kW·h)和0.012 2 g/(kW·h)较原机分别降低2.1%，6.6%和35.3%。改进优化模型后，性能优化Pareto解集对应的BSFC和PM比排放量水平都非常接近其优化极限，但NO_x比排放量相对其优化极限仍然较高

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  超高压共轨系统轨压控制策略研究

  周磊， 杨昆， 刘振明， 王鑫

  车用发动机. 2017, 0(2): 51-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.02.009

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  为稳定控制超高压共轨系统中的共轨腔压力并缩短轨压控制算法的开发周期，利用AMESim/Simulink联合仿真技术建立了超高压共轨系统轨压控制仿真模型，采取前馈+PID控制算法设计了轨压控制策略，并针对轨压控制中的瞬态和稳态工况进行了仿真计算，最后在试验台架上开展了轨压跟随性测试。结果表明：所制定的前馈+PID控制算法能使轨压稳定在目标轨压附近，上下波动小于3 MPa，且轨压突变时瞬态响应时间小于0.5 s，控制结果能够满足超高压共轨系统对精度和速度的需求。
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  基于一维-三维耦合仿真的进气系统优化方法

  董江峰, 孙淑慧, 仲蕾, 陈晋兵, 王尚学, 牛海杰

  车用发动机. 2017, 0(2): 56-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.010

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  提出了基于一维三维耦合仿真的进气系统优化方法，此方法兼具CFD对进气系统三维流动特性准确描述与一维仿真对内燃机进气系统全局控制的优点。建立了进气歧管三维模型，采用GTPower软件进行缸内工作过程模型仿真，根据试验数据标定仿真模型。通过一维三维耦合仿真计算得到进气歧管各转速下的流动参数，以此作为CFD仿真的边界条件，优化进气歧管的结构参数。通过整机试验对进气歧管流动性能进行了验证。试验结果表明，该方法能够较好地指导进气歧管设计。
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  基于小波和粒子群算法的HEV行驶状况辨识方法研究

  郭海龙，张永栋，张胜宾

  车用发动机. 2017, 0(2): 62-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.02.011

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  针对混合动力汽车（HEV）行驶状况（道路坡度和整车载荷）变化难以有效识别，导致驱动系统控制策略不能有效满足驾驶员意图问题，以混联式HEV为研究对象，提出了基于小波滤波和粒子群算法的HEV行驶状况辨识方法。首先建立了汽车行驶状况辨识模型，采用最小二乘法确立了优化目标函数，其次研究了基于小波滤波和粒子群算法的HEV行驶状况辨识原理，最后进行了行驶状况粒子群智能算法辨识试验。在采集实车数据的基础上，对实车数据进行小波滤波，并运用行驶状况辨识方法对道路坡度和整车载荷进行了辨识，并对辨识结果进行小波滤波，结果表明，试验工况下整车载荷辨识的相对误差绝对平均值为2.71%，道路坡度辨识的相对误差绝对平均值为3.85%,验证了所提出方法的有效性。
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  一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法

  贾翔宇1， 贾继德， 梅检民， 张帅， 吴春志

  车用发动机. 2017, 0(2): 67-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.012

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  为有效提取柴油机缸盖振动信号失火故障特征，提出一种基于广义S变换增强的柴油机失火故障特征提取方法。首先根据柴油机燃烧过程与配气相位的关系对信号进行等角度重采样，然后利用广义S变换对信号进行消噪处理，并按工作循环将信号的周期性瞬态特征进行同步增强。通过仿真信号验证和某柴油机缸盖振动信号的实例应用，结果表明，此方法能有效地提取柴油机缸盖振动信号的失火故障特征，实现失火故障的准确诊断。
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  基于多体动力学的柴油机曲轴疲劳寿命分析

  常丽， 田俊龙

  车用发动机. 2017, 0(2): 72-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.013

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  为分析4100QBZL柴油机曲轴的疲劳寿命，建立该曲柄连杆机构的刚柔耦合多体动力学模型，将多组试验测量的缸内压力作为驱动力，进行耦合仿真得到曲轴在柔性体模型下的主轴颈、连杆轴颈负荷仿真结果，并根据载荷结果对曲轴进行静强度校核。最后结合由多体动力学软件得到的载荷谱与有限元分析所得的曲轴在各个工况下的应力应变分析结果，以及通过材料的各项属性拟合出的S-N曲线，对曲轴进行了疲劳寿命预测。结果表明：曲轴的静强度及疲劳寿命均达到了工程设计要求，曲轴最危险部位的寿命次数也达到了10~13以上，认为曲轴不会发生疲劳破坏。
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  柴油机连杆小头轴承润滑及结构对比分析

  赵志强， 王根全， 王延荣， 张利敏， 许春光， 吴雁玲， 李晓华

  车用发动机. 2017, 0(2): 78-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.014

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  针对某8V柴油机由于润滑不良和背压不足导致的连杆衬套磨损和松动的故障，借助仿真手段，提出改进连杆衬套油槽结构及增加衬套厚度的方案，以达到改善轴承润滑状态并提高连杆衬套背压的目的。通过连杆小头刚度对比分析校验了改进结构刚度，最终方案经500 h台架耐久性试验表明故障得到有效抑制。
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  柴油机减压-排气复合缓速匹配试验研究

  刘新华,刘逢春，张磊,魏鹏程,李政建,杨贵春

  车用发动机. 2017, 0(2): 83-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.015

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  通过对柴油机独立减压缓速、排气缓速性能进行研究，获取了二者在循环工作过程中的作用区域和性能提升的影响因素，并以此为基础，组合二者最优方案形成了复合缓速系统，进一步分析独立缓速性能改进方法在复合缓速中的适用性，通过试验验证了改进策略的有效性。研究结果表明，复合缓速是一种有效的辅助缓速装置，合理匹配后可在柴油机运转转速范围内获得与柴油机标定功率相等的制动功率，同时柴油机排温仍然可控制在限值范围内。
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  国外单级大流量高压比增压技术发展综述

  胡丰泽

  车用发动机. 2017, 0(2): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.02.016

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  针对现代发动机高功率密度和低排放对高压比增压技术的需求，主要介绍了ABB，IHI，KBB，MAN B&W，MTU等世界著名公司单级大流量高压比增压技术的发展。针对压比提升后增压器有效运行范围变窄、效率降低、可靠性变差等问题，总结了各公司单级高压比增压技术的设计特点。