2017年, 第0卷, 第4期　
刊出日期：2017-08-25

  

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  进气节流对柴油机低负荷性能影响的试验研究

  邱伟， 周斌， 张浩， 张钊， 何俊杰， 闫嘉楠， 陈彦君

  车用发动机. 2017, 0(4): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.001

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  在柴油机上加装节流阀是提升小负荷工况排温、改善排放的途径之一，但会对柴油机的其他性能造成影响。本研究通过给柴油机加装节流阀，研究了进气节流对柴油机小负荷工况性能的影响。试验结果表明：进气节流对柴油机的排温和NOx排放提升明显；柴油机进气节流后缸内压力下降，缸内平均燃烧温度、机械效率升高，滞燃期延长，燃烧始点后移；中低转速小负荷工况，随着节流程度的增加，燃油消耗率和烟度增加；高转速小负荷工况，一定范围内通过进气节流可以实现燃油消耗率和烟度的降低。2 500 r/min，29 N·m工况，保持EGR阀全开，随着节流程度的增加，NOx和烟度出现同时下降趋势，当空气流量由191.4 kg/h降至140.6 kg/h时，燃油消耗率、NOx、烟度分别下降了7.9%，58.1%，27.3%，排温提升了42.5%。
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  大气压力和冷却液温度对柴油机性能影响的试验研究

  许翔, 刘刚, 周广猛, 董素荣, 刘瑞林

  车用发动机. 2017, 0(4): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.002

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  利用内燃机高海拔（低气压）模拟试验系统，研究了大气压力和冷却液温度对柴油机性能与燃烧特性的影响规律。试验结果表明：随着进气压力降低，柴油机最高燃烧压力下降，缸内平均温度大幅升高，燃烧始点推迟且持续期延长，后燃严重，燃烧过程未能及时释放热量，动力性能和燃料经济性下降明显；随着冷却液温度的升高，最高燃烧压力增大，燃烧始点提前且持续期略有延长，燃烧重心略微前移，燃烧放热率减小，且大气压力越低冷却液温度对柴油机燃烧过程的影响越明显。在高海拔（低气压）条件下，提高柴油机冷却液工作温度，可以明显减少冷却液散热量，提高柴油机的热功转换效率，显著改善柴油机的高原动力性和经济性，同时柴油机热负荷升高幅度并不大。
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  柴油机SCR系统NOx转化率影响因素的研究

  王军， 季亮， 董彦， 王兴华， 王静， 何涛

  车用发动机. 2017, 0(4): 11-15.

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  利用计算流体动力学的方法对柴油机SCR尿素水溶液喷雾分解和催化剂表面的化学反应过程进行了数值模拟，结合SCR台架试验，探究了氨氮比、温度、空速和喷嘴安装位置对NO转化率的影响。结果表明：当氨氮比在0.6~2.0时，NO转化率随氨氮比的升高呈先升后降趋势，氨氮比为1.2时的NO转化率较高；当催化剂温度在300~500
  ℃时，NO转化率随温度的升高呈先升高后趋于稳定的变化趋势，温度达450 ℃时基本稳定；空速在13 000~21 000 h^-1时，NO转化率随空速升高逐渐降低；随着喷嘴与催化剂距离的增加，NO转化率逐渐增加，当喷嘴与催化剂距离大于450 mm时，NO转化率逐渐趋于稳定。
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  强噪声背景下的柴油机失火故障诊断

  刘鑫,贾云献， 张英波， 张艳明

  车用发动机. 2017, 0(4): 16-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.004

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  柴油机失火是常见的故障模式，传统的诊断方法不仅参数获取困难且准确性差。针对此问题，以3缸四冲程柴油机为研究对象，设计了柴油机失火故障的预置试验，采集排气噪声和缸盖振动信号进行故障诊断研究。为提取强噪声背景下的微弱信号，采用二次采样随机共振系统提取柴油机故障特征频率完成柴油机的失火故障诊断。研究结果表明，通过二次采样处理，随机共振系统可以将噪声能量转移到柴油机微弱特征信号上，达到大参数条件下微弱信号特征提取的目的，能有效识别柴油机的早期故障，对其他复杂机械的振动诊断同样具有参考价值。
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  曲轴轴承座裂解槽参数对裂尖应力应变场的影响

  杨丹， 寇淑清

  车用发动机. 2017, 0(4): 22-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.005

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  裂解技术的核心问题是人为构造缺口，在缺口处形成应力集中，产生初始裂纹源，裂纹扩展直至最终断裂。本研究以某轿车曲轴轴承座为研究对象，利用解理断裂正应力判据作为理论依据，运用断裂力学软件Abaqus模拟分析了不同缺口参数下，裂解前裂尖处的应力应变场。通过模拟分析，研究裂解缺口参数对解理断裂判据中各参量值的影响。分析结果表明：曲轴轴承座材料QT500常温呈脆性，缺口不敏感; 鉴于裂解中要考虑裂纹形核、扩展、缺口加工及裂解载荷等问题，初步确定了曲轴轴承座裂解槽的优化参数。经试验验证，缺口参数优化后获得了理想的裂解效果。
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  面向控制的SCR催化转化器温度模型

  滕勤，吴若男，马标

  车用发动机. 2017, 0(4): 26-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.006

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  为了建立面向控制的SCR催化器温度模型，根据能量守恒和质量守恒方程并考虑热平衡中所涉及的换热过程不同，建立了4种SCR催化器温度的数学模型，并利用Matlab/Simulink构建图形化的计算模型。采用柴油机欧洲稳态循环（ESC）和欧洲瞬态循环（ETC）条件下的台架实测数据对模型进行检验，基于最大离散程度、拟合度和计算时间3个指标对模型进行评价和比较。结果表明，考虑催化器与废气和周围环境对流换热的温度模型具有良好的预测精度和实时性，更适合用于SCR控制策略。
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  柴油机气门导管断裂影响因素分析及改进

  卫军朝， 王艳丽， 辛花， 张丽， 袁晓帅

  车用发动机. 2017, 0(4): 31-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.007

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  针对某柴油机气门导管在整机台架试验过程中发生的横断和纵裂失效故障，对气门导管的材料性能、结构应力、微动磨损、热变形、装配工艺等影响因素进行了分析。分析结果表明：材料力学性能差和装配过盈量较大造成的应力集中和微动磨损是气门导管横断的主要原因；液氮人工压装的装配工艺是造成气门导管纵裂的主要原因。据此提出新方案气门导管，并通过了整机台架试验验证。
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  基于欠定盲源分离的柴油机曲轴轴承故障诊断方法研究

  朱江涛

  车用发动机. 2017, 0(4): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.008

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  针对柴油机曲轴轴承振动信号盲源分离的欠定问题，提出了基于相空间重构和动态聚类奇异值分解的适定化方法。首先通过引入广义时间窗的概念确定最佳时间延迟和嵌入维数，重构信号相空间矩阵；然后对其进行奇异值分解，并对奇异值进行动态聚类以确定最佳重构阶数，进而重构得到虚拟观测信号，从而将欠定问题转变为适定或超定；最后利用自适应Parafac方法对原观测信号与虚拟观测信号构成虚拟传播路径进行盲源分离得到有效源信号。仿真结果表明，该方法可有效分离出混合信号中的源信号，并将其应用到柴油机曲轴轴承故障诊断中，诊断准确率提高了18.4%。
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  混合动力汽车转矩分配策略优化研究

  李灿， 杨靖， 冯仁华， 邓华， 江武， 张宇

  车用发动机. 2017, 0(4): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.009

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  以搭载改型后的Atkinson循环发动机并带有双离合器的单轴并联式混合动力三厢轿车为研究对象，采用逻辑门限值控制方法对发动机和电机的转矩进行合理分配，使混合动力系统在各种行驶工况模式下能够实时切换到高效工作区；引入各个驾驶工况模式控制策略的瞬时优化算法，进一步提高混合动力总成系统的整体效率。仿真和试验对比分析表明，提出的控制策略能够有效地降低NEDC循环工况百公里油耗，提高了搭载Atkinson循环发动机混合动力汽车的燃油经济性。
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  柴油机非对称喷油嘴内部空化流动特性的数值研究

  苏航宇, 韩振南, 刘邱祖

  车用发动机. 2017, 0(4): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.010

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  柴油机喷油嘴内部喷嘴流量和空化现象直接影响到燃油的喷射和雾化，进而影响柴油机的性能和排放。以两种非对称柴油机喷油嘴——小压力室喷油嘴（minisac）和无压力室喷油嘴（VCO）为例，通过Fluent软件对其进行空化和流量数值仿真，研究入口压力和背压参数对质量流量变化的影响。研究结果表明：在相同进出口压力下，minisac型喷油嘴各孔的流量均比VCO型的大；在较低和中等进口压力下VCO型喷油嘴各孔比minisac型更容易产生空化，而在较高的进口压力下这两种类型喷油嘴各孔产生空化难易程度基本一致；当进口压力不变时，随着出口压力的降低，在无空化产生时其质量流量与压力差呈线性关系；当空化出现时其质量流量继续增加，当出现超空化现象时该孔的质量流量不再变化；随着各孔的轴向夹角的增大，流量越小，空化越容易；对于这两种喷油嘴来说，只有minisac型孔3和孔4的空化出现在喷孔的上端和下端，其余孔的空化都只产生在上端。
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  增压器涡轮箱热-结构强度分析及试验验证

  龙鑫， 陈少林， 靳鹏， 刘朝峰， 刘艳东， 张涛

  车用发动机. 2017, 0(4): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.011

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  为了能够直接验证热结构耦合仿真计算的精确性，以某型增压器涡轮箱为研究对象,运用CFD分析软件与FEA分析软件同步耦合仿真计算涡轮端温度场，然后将求解得到的温度场节点温度赋给结构分析模型，再求解涡轮箱模型的热应力。在发动机台架上运行增压器，发动机运行时采用与增压器CFD仿真计算相同的边界参数，采用红外热像仪测定考察区域的温度场分布，通过非接触式应变测量系统测定考察区域的应变分布，提取考察区域标记考察点的温度及应变结果，并与仿真计算的温度及应变结果进行对比分析，结果表明，采用热结构耦合分析方法求解的涡轮箱温度和应变精度能满足工程设计要求。
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  单缸EGR发动机压缩比优化及涡轮增压器匹配研究

  马兴兴， 马志刚， 于书海， 孙剑， 乔静波， 崔亚彬， 宋东先

  车用发动机. 2017, 0(4): 59-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.012

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  在1台气道喷射单缸EGR发动机上，独立控制EGR缸喷油及点火，实现燃料改质，研究了不同压缩比对发动机性能的影响，此外还匹配了不同涡轮增压器，用于改善外特性扭矩。试验结果表明：单缸EGR能有效改善发动机的燃油经济性，NOx和CO排放性能均所改善，但THC排放恶化，动力性能下降；提高压缩比能有效提高发动机的热效率，降低燃油消耗，但过高压缩比使发动机爆震倾向严重，限制发动机外特性扭矩；通过匹配小涡轮增压器低速扭矩有所改善。

  
  
  
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  基于小波网络的发动机瞬态工况进气流量动态辨识与预测研究

  宋丹丹， 李岳林， 解福泉

  车用发动机. 2017, 0(4): 63-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.013

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  由于发动机进气系统具有复杂的非线性动态特性，因此构建了进气流量小波网络辨识与预测模型，并利用最小二乘法（DLS）对小波网络参数和预测控制率进行了学习和优化，以提高小波网络预测模型的可靠性和预测精度。作为对比建立了基于BP神经网络的预测模型，并利用瞬态工况试验数据分别对两种模型进行了仿真研究。结果表明，小波网络模型能有效地预测发动机瞬态工况进气流量，与BP神经网络预测模型相比，误差精度更高，可用于发动机瞬态工况空燃比的精确控制。
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  二级增压系统不同旁通结构流阻特性仿真分析

  徐思友， 潘丽丽， 杨磊， 吴新涛， 胡力峰， 高英英， 赵振威

  车用发动机. 2017, 0(4): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.014

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  建立了Y型和直连型两种典型的二级增压系统旁通结构，利用CFD对其流阻进行了对比。结果表明：当旁通阀全关时，Y型旁通结构流动损失较直连型大，而当旁通阀开启时，Y型旁通结构流动损失较直连型小；对于同种旁通结构，旁通阀的开度越小，损失越大，但是随着开度的增加，由于流过旁通结构的气体质量增加，导致损失相对较大。
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  大功率柴油机相继增压技术研究综述

  李京， 白洪林， 李耀宗， 王子玉

  车用发动机. 2017, 0(4): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.015

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  随着大功率柴油机不断向高增压、高功率密度、宽转速范围以及低排放的方向发展，发动机与增压系统的匹配矛盾愈发突出，特别是在低速低负荷的工况范围内。而相继增压技术可使增压系统与发动机在较宽泛的运行范围内达到良好的匹配，被认为是改善高增压柴油机性能的最成熟的技术措施。因此，重点阐述了相继增压技术的工作原理、国内外的应用情况以及研究现状与发展趋势。
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  重型单缸柴油机燃烧过程强化研究

  蔡忠周， 李耀宗， 李云广， 张晓琴， 黄云亮， 李玉峰

  车用发动机. 2017, 0(4): 78-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.016

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  在1台排量为2.8 L的单缸柴油机上，通过燃烧过程不断强化，将输出功率从73 kW提高到150 kW。研究分为两个阶段：第一阶段通过提高进气压力、降低进气阻力、优化配气相位、优化喷油系统参数，将输出功率从73 kW提高到92 kW；第二阶段采用了电控单体泵供油系统，并优化喷孔参数、进一步提高进气压力、降低进气温度、提高发动机转速，将输出功率提高到150 kW。放热率分析结果表明：对于高强化燃烧过程，虽然预混和扩散燃烧阶段的放热速率大幅度增加，但其放热量占总放热量的比率下降，后燃阶段的放热比率显著增加。因此加强扩散燃烧阶段的放热速率仍然是高强化燃烧过程面临的主要问题。
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  海拔对轻型柴油车实际驾驶排放的影响

  马志成， 付铁强， 戴春蓓， 郭红松， 王勃， 闫峰

  车用发动机. 2017, 0(4): 84-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.017

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  在青海省选择海拔为1 900 m，2 200 m，2 400 m和3 000 m的4个环境点，对一辆轻型柴油车按照实际驾驶排放（RDE）测试要求进行试验，并利用移动平均窗口法处理数据，得到车辆实际驾驶排放数据。对车辆的排放结果进行了评估，并分析了海拔对排放的影响。结果表明：随着海拔的增加，CO与PN排放先增加后减小，在2 400 m时出现最大值，NOx排放先减小后增加，在2 400 m处出现最小值；4个海拔点CO与PN排放值均低于法规限值，NOx排放值均高于法规限值，符合性系数分别为7.44，7.11，6.44，8。
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  基于数值分析的发动机正时盖渗油问题研究

  刘志恩， 王锋， 秦树炎

  车用发动机. 2017, 0(4): 88-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.04.018

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  针对某发动机在进行耐久性试验时出现的缸盖、罩盖、正时盖三结合面附近渗油现象，通过建立发动机的有限元分析模型，模拟汽车发动机的冷机工况，运用数值分析的方法，对发动机冷机工况下正时盖与缸盖、罩盖之间接触面的压力以及渗油点附近各部件的变形量进行分析，确定正时盖渗油原因与渗油点附近螺栓座刚度不足有关。加强螺栓座及其附近结构的刚度之后，正时盖不再渗油。