2017年, 第0卷, 第5期　
刊出日期：2017-10-25

  

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  内外EGR和喷油压力对柴油机低温燃烧的影响

  张翔宇，郑尊清，李研芳，祝宇轩，高英英，尧命发

  车用发动机. 2017, 0(5): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.001

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  在1台装有电液可变气门的单缸柴油机上，通过改变内外EGR策略和喷油压力，对柴油机小负荷工况下低温燃烧的燃烧特性和排放特性进行了试验研究。内部EGR通过排气门两次开启实现，发动机转速和喷油量分别固定为1 500 r/min和20 mg/cycle。研究结果表明，通过高EGR率控制可以实现超低NOx排放，其中采用高喷油压力可以降低内部EGR的炭烟排放，而采用低喷油压力可以降低外部中冷EGR的HC和CO排放。在内外EGR耦合控制策略中，提高内部EGR比例可以降低HC和CO排放，但改善效果逐渐减弱，同时为了抑制炭烟排放，需要结合更高喷油压力，而提高外部中冷EGR比例可以获得较高热效率。
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  发动机冷却系统性能评估方法及正向设计应用

  刘佳鑫，王宝中，龙海洋，蒋炎坤

  车用发动机. 2017, 0(5): 6-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.002

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  工程车辆通常将冷却风扇与散热器进行组合作为发动机冷却系统，为便于对冷却系统性能进行评估，在熵产单元数、㶲效率等散热器性能评价方法基础上，将冷却风扇纳入评价体系，实现系统性能评估。结合国内某型双钢轮振动压路机，将该方法应用于正向设计中，实现对冷却风扇优选。结果表明：以冷空气侧的空气体积流量为公共变量，可将冷却风扇与散热器整合在熵产单元数、㶲效率的评价指标内；三维CFD仿真模型中，中冷器、冷却液散热器、液压油散热器热流体温度误差分别为3.15%，4.07%，2.83%，误差在合理范围内，仿真模型正确；仿真中获取的冷空气实际流量，对整个评价和设计具有较为重要的作用；在产品正向设计时，该方法可用于冷却风扇优选。
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  耦合详细驱动电路的高速电磁阀动态模型研究

  赵建辉，周勇，岳鹏飞，石勇，马修真

  车用发动机. 2017, 0(5): 11-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.003

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  进行了驱动电流和驱动电压两种励磁源条件下电磁阀动态计算，通过和试验数据的比较，指出驱动电压为励磁源可正确模拟电磁阀的开启过程，但由于没有耦合电流反馈的驱动电路，采用驱动电压为励磁源计算的电磁阀无法关闭。在Ansys Simplorer平台上建立了详细的驱动电流反馈的电磁阀驱动电路数学模型，进行了详细驱动电路模型和电磁阀三维模型的耦合，建立了电磁机耦合的电磁阀数学模型，计算结果和试验数据的对比表明，建立的电磁阀动态数学模型可准确描述电磁阀的开启过程和关闭过程。
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  Atkinson循环发动机配气机构改进分析

  任翠翠，张毅，杨靖，赵璐璐，唐坚，罗亚妮

  车用发动机. 2017, 0(5): 16-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.004

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  基于发动机燃油经济性升级需求，将传统的Otto循环发动机改为阿特金森（Atkinson）循环发动机，其中，配气机构的改进是完成循环改型的关键。对某汽油机配气机构建立模型，并进行运动学和动力学计算分析，进而对凸轮型线进行优化设计，对配气正时进行再设计研究。利用进排气凸轮轴的双VVT机构，在不同转速和负荷下对改型后的发动机进行了双VVT的优化控制设计。台架试验结果表明，发动机成功地完成了Atkinson循环的转换，最低燃油消耗率由原机的250 g/(kW·h)降低到232 g/(kW·h)，且低油耗区向常用发动机工况移动，验证了配气机构设计方法的正确性和有效性。
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  提高车用发动机活塞环摩擦学性能的试验研究

  朱凯，王守忠，向文华

  车用发动机. 2017, 0(5): 21-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.005

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  制备了直接离子渗氮环与超声滚压加工离子渗氮环两类摩擦学试样。利用电子显微镜、硬度计、X射线衍射仪和能谱仪，对表面改性层进行了表征，分析了超声滚压预处理对316L不锈钢活塞环离子渗氮行为的影响；在润滑油条件下，使用往复式摩擦磨损试验机，对比考察了直接渗氮环和超声滚压渗氮环的摩擦学性能。结果表明，超声滚压渗氮环相对于直接渗氮环渗氮层的氮含量增加了2.9倍，显微硬度提高了1.1倍，摩擦因数降低了0.04,耐磨性提高了2.8倍。发动机台架试验表明，超声滚压渗氮环与硼铸铁氮化气缸套的匹配性最好。
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  基于电磁驱动配气机构的发动机燃油经济性研究

  许江涛，常思勤，王天波，刘梁

  车用发动机. 2017, 0(5): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.006

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  基于全柔性化的电磁驱动配气技术，针对发动机低转速小负荷工况工质运动强度不足的问题，提出了一种新的进气策略以有效改善发动机的经济性。其机理是调节气门开启规律使进气初期完成绝大部分充气量，抑制泵气损失的过度增加，进气后期采用较低的升程以保证缸内较高的工质运动强度。通过与其他策略的对比分析可知，新策略在泵气损失和工质运动强度的变化上达到一个良好的平衡，更有利于改善发动机中低转速中小负荷工况的燃油经济性。
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  面向HIL应用的大功率柴油机半物理建模方法

  孟长江,贾利,范燕朝，申晓彦,董新宇,吕慧,王海燕，仇会彬，刘国浩，任路

  车用发动机. 2017, 0(5): 34-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.007

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  为实现控制器硬件在环（Hardwareintheloop,HIL）测试，根据半物理建模方法，基于Matlab/Simulink建立了大功率高压共轨柴油机实时仿真模型。介绍了柴油机关键部件的建模原理，并进行了起动、怠速工况和测功机工况下的仿真试验，通过对比分析发现，仿真结果与试验数据误差小于6%，表明所建柴油机模型能够完成控制器控制功能的验证，可以应用于发动机控制策略的前期开发和控制器的HIL测试，模型具有较高的可靠性和通用性。
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  载荷形式对V型柴油机机体疲劳寿命的影响

  兰银在,王根全,李鹏,文洋,靳永标,张冬梅,赵振威

  车用发动机. 2017, 0(5): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.008

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  以某V型柴油机机体为研究对象，对两种载荷形式下机体疲劳试验方法进行了研究，对比计算了两种试验载荷加载方式下机体横隔板的疲劳寿命分布。研究结果表明，横隔板处的疲劳寿命分布基本相同，两种载荷形式对机体横隔板疲劳寿命的影响没有显著的差异。结合仿真结果，在实机试验中采取集中加载方式进行了验证，为后续确定机体疲劳试验的加载方式和载荷大小提供了依据。
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  基于柴油机考核工况的活塞高周疲劳寿命预测

  许春光，王根全，景国玺，卫军朝，李鹏，文洋

  车用发动机. 2017, 0(5): 44-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.009

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  针对柴油机台架耐久性试验规范规定的柴油机考核方法及工况，建立了多工况循环载荷作用下活塞高周疲劳寿命预测流程；采用Abaqus有限元分析软件建立活塞温度及应力计算模型，通过与试验数据对比进行模型标定，计算了各工况下活塞温度场及应力；采用Femfat软件考虑温度场及各种修正因素的影响对活塞单工况下高周疲劳寿命进行预测，采用双线性累积损伤准则对柴油机考核工况下活塞疲劳寿命进行预测。结果表明：采用双线性累积损伤准则可便捷地进行多工况周期性载荷下活塞高周疲劳寿命预测；活塞冷却油腔位置处寿命最低，但可满足柴油机考核使用要求。
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  基于发动机台架考核方法的气缸盖高周疲劳特性研究

  李鹏，付文清，景国玺，文洋，许春光

  车用发动机. 2017, 0(5): 51-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.010

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  依据发动机台架考核规范，运用疲劳强度理论，对某铸铁气缸盖进行高周疲劳强度评估。明确温度和应力随考核工况改变的变化行为，研究气缸盖各区域受工作载荷的影响状况，为缸盖寿命评估模型提供载荷边界。结合疲劳理论，在考虑材料修正的基础上进行了疲劳特性分析和损伤状况分析。分析表明，气缸盖各区域的疲劳安全系数均大于1，视为安全，但冷却钻孔区域的安全裕度较小。
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  基于瞬态分析的柴油机活塞疲劳寿命预测

  何盼攀，刘建敏，王普凯，刘艳斌，康琦

  车用发动机. 2017, 0(5): 57-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.011

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  以某增压柴油机活塞为研究对象，建立了由曲柄连杆机构和缸套组成的装配体有限元模型，计算了活塞在热载荷、机械载荷和热机耦合作用下的应力分布，在此基础上将计算得到的热机耦合应力场作为疲劳载荷，采用名义应力法对活塞进行疲劳寿命计算。结果表明：活塞的短寿命区域出现在活塞销座内侧上部，最低循环次数为8.823×10⁷次，折合1 470.5 h。从计算结果看，活塞的结构较为合理，能满足柴油机的使用要求。
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  4缸柴油机停缸仿真及试验研究

  王瀚轩，周斌，张浩

  车用发动机. 2017, 0(5): 64-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.012

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  采用停缸技术对小型4缸柴油机的燃油消耗率和排放进行了仿真和试验研究。利用GTPower 建立模型并模拟了停缸位置对燃油消耗率的影响，结合传热损失等因素确定了试验停缸位置。在断油式停缸和断油断气式停缸模式下进行试验和燃烧分析。试验结果表明：停缸后缸内等容度降低；断油式停缸后燃油消耗率和NOx增大但炭烟减少；断油断气式停缸后部分试验点燃油消耗率降低，但NOx和炭烟排放增加。
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  耐久试验中不同测试循环下排放规律研究

  于津涛，熊兴旺，肖广宇

  车用发动机. 2017, 0(5): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.013

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  采用标准台架循环(SBC)和标准道路循环(SRC)两种方式，分别对催化器进行耐久试验，并在不同耐久里程时分别进行排放试验。采用SBC方式时，随耐久里程增加，CO排放无明显变化，NOx明显增大，THC有小幅增大；CO瞬态曲线由单峰态变为双峰态，双峰态峰值小于单峰态峰值；NOx双峰态，第1个峰值总体上呈增大趋势，第2个峰值无明显规律；THC为明显的单峰态，峰值总体上呈增大趋势。采用SRC方式时，随耐久里程增加，CO排放明显增大，NOx也呈增大趋势，THC先增大后减小；CO瞬态曲线始终为单峰态，峰值呈增大趋势；NOx为双峰态，第1个峰值与第2个峰值总体上均呈增大趋势；THC为明显的单峰态，峰值先增大后减小。
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  乙醇汽油对车辆颗粒物排放的影响

  温溢

  车用发动机. 2017, 0(5): 73-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.014

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  在符合国Ⅰ、国Ⅲ、国Ⅴ标准的3辆试验车上，分别燃用国Ⅴ汽油、低芳烃E10、低烯烃E10 3种燃料，进行了NEDC和WLTC工况下的常温冷起动排放试验，重点对颗粒物(PM)排放量和粒子数量(PN)进行分析。结果表明：在两种工况下，燃用乙醇汽油相比普通汽油能大幅降低车辆的PM排放，低芳烃E10对国Ⅰ和国Ⅲ车辆PM降低效果最明显，分别下降19%和35%，低烯烃E10对国Ⅴ车辆PM降低效果最好，下降46%；在WLTC工况下燃用乙醇汽油能大幅降低车辆PN排放，其中低芳烃E10平均降低43%，低烯烃E10平均降低32%。
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  车用柴油机起动烟度试验研究

  孔祥鑫，张永青，冀树德，姚春雷，李峰，刘逢春，刘志刚

  车用发动机. 2017, 0(5): 77-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.015

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  针对柴油汽车起动过程烟度较为严重的问题，以柴油机台架试验为研究手段，从改善燃烧过程以及燃料自身性能的角度出发对车用柴油机起动烟度的优化进行了研究。结果表明：柴油机喷油起始转速、起动供油量、燃料性能均对起动烟度存在直接影响；试验条件下，适当提高喷油起始转速、降低起动供油量、提升燃料十六烷值及含氧量，可以有效降低该柴油机起动烟度。
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  整车循环工况模拟计算中的瞬态问题研究

  杨靖,米林,李洋涛

  车用发动机. 2017, 0(5): 83-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.016

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  运用商业软件计算整车循环工况燃油消耗时，计算值与道路实测值之间存在较大的偏差，通过对软件的功能原理进行分析，指出了软件计算中存在不足的原因，并提出了将瞬态数据纳入计算以减少计算误差的方法。分别用基于发动机万有特性数据和稳态万有特性结合瞬态特性数据的两种方法，对整车循环工况燃油消耗进行了数值模拟计算，并与整车道路测试数据进行比较。结果表明，采用发动机瞬态特性与整车循环工况计算关联的方法，可减小模拟计算结果与实测结果间的偏差。
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  电控高压共轨柴油机燃用生物柴油-柴油混合燃料的燃烧特性

  耿莉敏，程清波，陈阳，陈旭博，李慧梅

  车用发动机. 2017, 0(5): 88-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.05.017

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  针对1台6缸增压中冷电控高压共轨柴油机，在不改变原柴油机结构和喷油参数的条件下，研究了生物柴油的掺混比例对发动机燃烧特性的影响。结果表明：小负荷时发动机有预喷射，随着生物柴油掺混比的增大，生物柴油柴油混合燃料的滞燃期缩短、缸内最高燃烧压力下降，预喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值减小，且对应的相位提前；主喷阶段压力升高率峰值和瞬时燃烧放热率峰值增大，且对应的相位后移。随着负荷的增大，发动机喷油策略改为单次喷射，随着生物柴油掺混比的增大，缸内最高燃烧压力下降，燃烧持续期缩短，压力升高率峰值略有增大，瞬时燃烧放热率峰值逐渐减小且对应的相位前移。两种不同负荷条件下，随着生物柴油掺混比的增大，混合燃料的指示热效率逐渐下降。