2017年, 第0卷, 第6期　
刊出日期：2017-12-25

  

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  RCCI发动机及相关基础研究

  王昆，廖世勇，袁春，张勇

  车用发动机. 2017, 0(6): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.001

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  活性氛围分层压燃（RCCI）是面向压缩点火发动机的一种燃烧新技术，在能够维持压缩点火发动机高热效率的前提下实现氮氧化物（NO_x）与炭烟颗粒（PM）排放同时降低。回顾了RCCI燃烧理论的提出和发展历程，分析了发动机应用现状，提出了当前RCCI燃烧基础研究中亟需解决的关键问题。
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  柴油微引燃乙醇发动机燃烧、性能及排放特性研究

  陈桢皓1，李铁1,2，王斌1,2，GAO Tongyang3,ZHENG Ming3

  车用发动机. 2017, 0(6): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.002

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  柴油微引燃乙醇发动机采用进气道喷射乙醇、缸内直喷微量柴油引燃的方式进行燃料供给。基于单缸四冲程柴油机，对其燃烧、性能及排放特性进行研究，固定引燃柴油喷射量为发动机能实现压燃着火的最小值，在进气压力为0.15 MPa时比较不同乙醇喷射量的工况组，通过改变柴油喷射时刻进行工况扫描。结果表明，引燃柴油的喷射时刻对发动机的燃烧、性能和排放影响显著。柴油微引燃乙醇发动机在中高负荷能够稳定运行，指示热效率可达34%以上，通过适当调节柴油喷射时刻，可以有效控制未燃碳氢（UHC）、NOx与CO排放，同时可以实现极低的炭烟排放。柴油微引燃乙醇发动机燃烧模式为预混合或部分预混合燃烧，燃烧有两阶段放热特征，改变引燃柴油喷射时刻，可以有效控制燃烧相位。

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  生物柴油对发动机循环变动的影响

  王忠，杨丹，李瑞娜，赵怀北

  车用发动机. 2017, 0(6): 13-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.06.003

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  在单缸柴油机上通过测量得到了燃用不同掺混比甲醇生物柴油时的燃烧示功图，对不同柴油机工况下甲醇生物柴油燃烧的循环变动进行了研究，分析了最大压力升高率循环变动系数（COV(dp/dφ)max）、平均指示压力循环变动系数（COVpmi）、最高燃烧压力的变动系数（COVpmax）、最高燃烧压力对应曲轴转角的标准偏差（SDφpmax）等循环变动的评价参数。研究结果表明：工况一定时，随着甲醇掺混比增加，COV(dp/dφ)max，COVpmi等循环变动系数均有所增大；与生物柴油相比，甲醇掺混比为10%和20%时循环变动系数变化较小，当甲醇掺混比为30%时，COV(dp/dφ)max增加了6.2%，COVpmi增加了24.2%，COVφpmax增加了8.4%；当甲醇掺混比不变时，随着转速的增加，COV(dp/dφ)max降低，COVpmi以及COVpmax先降低后增高；负荷增加时，各压力参数的循环变动系数均降低，SDφpmax略微上升。

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  柴油机起动过程缸内窜机油现象的可视化研究

  李晓伦1,2，李向荣1,2,陈彦林1,2,赵伟华1,2，刘福水1,2

  车用发动机. 2017, 0(6): 19-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.004

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  在单缸机上利用内窥镜技术观察到了起动过程中缸内有窜机油的现象。采用图像分析和试验验证相结合的方法，分析了缸内窜机油现象发生的原因，研究了转速和进气压力对柴油机起动倒拖工况下缸内窜机油现象的影响，研究了起动着火运行时缸内的窜机油现象以及炭烟排放特性。研究表明：柴油机高转速起动倒拖工况下，在压缩上止点前后以及排气上止点后均有机油窜入缸内；当转速升高时，窜入缸内的机油量增加；当缸内压力升高时，窜入缸内的机油量减少；在起动着火过程中，运行初期缸内出现窜机油现象，随着发动机运行时间增加，窜机油现象消失，炭烟减少。
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  点火时刻对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响

  宫长明1，宫宝利2，彭乐高3，孙景震2,李朝晖4,屈翔4,刘凤华1

  车用发动机. 2017, 0(6): 25-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.005

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  针对甲醇发动机低温冷起动困难，在1台由1130单缸柴油机改造而成的直喷火花点火甲醇发动机上，利用CFD模拟软件AVLFire耦合甲醇氧化反应机理，通过电热塞将进气温度加热到283 K，研究了点火时刻对甲醇发动机低温（266 K）冷起动燃烧及非法规排放的影响。结果表明：提前点火时刻能够使缸内混合气得到较充分燃烧，减少未燃甲醇排放，当点火时刻由8°BTDC提前到11°BTDC时未燃甲醇排放显著减少；提前点火时刻能够降低甲醛排放，当点火时刻提前到17°BTDC、缸内最高燃烧温度超过1 300 K时，甲醛快速氧化，甲醛排放显著减少。
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  含氧燃料与进气氧浓度对柴油机燃烧与排放的影响

  曾东建1,2，冷松蓬1,2，姬凯凯1,2，刘成豪1，吴浩1

  车用发动机. 2017, 0(6): 30-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2017.06.006

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  在1台4缸高压共轨柴油机上，通过向柴油中掺混0%，10%，20%正丁醇（质量分数），研究了在不同进气氧浓度条件下，掺混燃料含氧量对柴油机燃烧特性与排放的影响规律。研究结果表明：进气氧体积分数处于20%~21%之间时，燃用3种燃料的滞燃期均不随氧浓度的变化而变化；随着掺混比例的增加，燃料中含氧量增加，这导致了滞燃期的增加，且随着进气氧浓度的降低，滞燃期受燃料性质的影响作用不断增强；随着燃料中含氧量增加，炭烟（Soot）排放逐渐减小；掺混燃料的含氧量对NO^_x排放的影响不明显，而对指示热效率的提升有积极作用，在进气氧体积分数小于15%时，燃料含氧量对指示热效率的促进作用减弱。
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  LNG-电混合动力公交车发动机实际运行工况分析

  彭美春，曾隆隆，张伟伦

  车用发动机. 2017, 0(6): 36-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.007

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  重型汽车实际运行排放与发动机排放型式核准台架测试结果间的差异主要在于二者的测试工况不同。以广州市在用的一款LNG电混合动力公交车为研究对象，在公交线路上开展整车实际道路测试，通过PEMS,CAN总线实时采集测试车辆车速、发动机转速和扭矩等数据，统计分析该车辆发动机实际工况的分布特征，并与ETC工况和WHTC工况进行比较分析。结果表明，因受动力控制策略、限速、公交车运行规律等影响，该混合动力公交车发动机实际运行工况主要分布在中小转速区，在中小扭矩区时间占比较大，不同于排放型式核准发动机台架测试瞬态工况ETC主要分布在中高转速与中高扭矩区，也不同于WHTC工况主要分布在中等转速区、在中等与偏小的扭矩区分布较均匀。相比于ETC工况，WHTC工况在发动机平均转速、平均功率和怠速比例等工况特征参数与该公交车发动机实际运行工况较为接近。
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  转子发动机喷雾特性试验研究

  刘洪俊，潘剑锋，范宝伟，陈伟

  车用发动机. 2017, 0(6): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.008

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  利用定容弹、纹影仪以及高速相机等装置，就柴油转子发动机工况下的喷雾过程进行了试验研究，重点分析了喷雾环境背压和喷射压力对喷雾特性的影响。结果表明：在转子发动机喷雾过程中，喷雾扩散速度先快速增大后逐渐减小；喷雾锥角在初次雾化阶段内急剧减小，然后在二次雾化作用下保持相对稳定。喷雾环境背压的增大，有效减小了喷雾贯穿距离，增大了喷雾锥角，说明喷雾环境背压的增大对喷雾贯穿距离和锥角都有显著的影响，从而为转子发动机喷油正时的优化提供了试验数据支持；随着喷射压力提高，喷雾贯穿距离和喷雾锥角都增大，并且增大喷射压力加强了燃油的初次雾化和二次雾化，有利于提高转子发动机喷雾质量，为优化柴油转子发动机油气混合状态创造了条件。
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  基于NI CompactRIO的压力反馈式喷油控制系统设计与开发

  史卫全1，李铁1,2

  车用发动机. 2017, 0(6): 48-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.009〖HT〗

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  设计开发了基于预燃式高温高压定容燃烧弹的压力反馈式喷油控制系统。考虑到嵌入式系统要求实时性高、安全可靠性高、控制精度高和任务复杂度高等特点，使用CompactRIO 9036以及相应的I/O模块，利用FPGA可重复配置的优势，实现了压力信号采集、配气电磁阀驱动、点火驱动、喷油器驱动及轨压闭环控制等功能。为了验证本系统的可靠性，进行了压力反馈喷油触发试验，从结果可以看出本系统可以较为精确地、良好地模拟发动机喷油时刻的环境。
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  柴油机可变气门机构试验平台控制系统的设计

  韩志强1,2，刘智1,2，邱鹏1,2，吴学舜1,2，佘云涛1,2

  车用发动机. 2017, 0(6): 52-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.010〖HT〗

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  针对某船用柴油机可变气门机构试验平台设计了试验平台电子控制系统，具体设计分为控制单元、上位机、传感器和执行器四部分。根据系统需求选取了适合的传感器和执行器，并设计开发了电子控制系统的硬件电路及控制方法。结果表明：电子控制系统能够接收传感器信号，精确输出控制信号驱动电磁阀改变气门正时和升程，使得在凸轮额定转速186～425 r/min范围内，气门关闭正时可变范围达到0°～70°曲轴转角，最大附加升程达到5 mm；在凸轮最大转速550 r/min下，附加升程亦能达到5 mm，满足了试验要求。
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  基于实时仿真平台的大功率柴油机控制策略开发与验证

  褚全红1,刘涛1,胡勇1,李菲菲1,姚素娟1,杨国华1,仇会彬2，任路1，郭敏3

  车用发动机. 2017, 0(6): 57-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.011

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  针对大功率共轨柴油机的控制，设计了相应的EMS控制策略，包括柴油机的工况判断与切换、喷油控制、油轨压力控制。基于实时仿真平台，通过实时仿真对EMS控制策略进行了调整与优化，对EMS的轨压控制、喷油控制等策略进行了验证，证明了控制策略设计合理、功能正常，可以用于实际大功率柴油机的控制试验。
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  发动机控制系统Simulink模型中MAP模块的开发

  贾利，张维彪，杨薇，智海峰，刘涛，况涪洪，肖维

  车用发动机. 2017, 0(6): 62-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.012

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  针对发动机控制系统Simulink模型自动生成的代码不支持MAP标定和烧写的问题，开发了基于S函数的MAP模块。建立使用该MAP模块的发动机模型并生成基于飞思卡尔MPC5634M单片机的控制代码。发动机台架试验结果证明，该MAP模块生成的代码可以实现MAP在线标定和离线烧写功能。
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  国Ⅴ柴油机SCR系统结构对尿素结晶影响研究

  冯刚1,2，王奉双1,2，毛伟3，白冰3，郎俊宇1,2，郑贯宇1,2

  车用发动机. 2017, 0(6): 65-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.013

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  针对某国Ⅴ商用柴油车SCR系统中出现的结晶问题，综合应用CFD模拟和台架试验进行分析研究，提出一系列结构优化和改进方案，改善了SCR前流场状态以及流体的流动均匀性和尿素均匀性，基本消除了排气系统在实际工况下的结晶风险，提高了全系统的抗结晶能力，保证了SCR系统的正常运行。通过对模拟结果和台架试验数据的比对分析，研究了流场分布以及混合器结构对结晶形成产生的影响。
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  轻型汽油车N₂O排放特性研究

  秦宏宇，王玉伟，刘乐

  车用发动机. 2017, 0(6): 71-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.014

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    选择1辆满足国Ⅴ排放标准的轻型汽油车作为试验样车，应用全流稀释排放测试系统在FTP75和US06测试循环下，对车辆在不同测试工况下的N₂O排放水平、车辆N₂O排放的影响因素以及N₂O排放随着车辆里程增加的劣化情况进行了研究。研究结果表明：FTP75循环下的N₂O排放结果高于US06循环，前者是后者的4倍左右；在冷起动阶段，由于催化剂没有达到正常的工作温度，车辆会产生较多的N₂O排放，且随着燃油硫含量的增加，车辆的N₂O排放呈现上升的趋势；随着车辆里程的不断增加，车辆的N₂O排放存在一定程度的劣化。

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  径流式车用钛铝合金增压器涡轮叶片高温持久寿命研究

  王正1，李胜2，杨策3，张炜4，刘继林4

  车用发动机. 2017, 0(6): 75-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.015

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  针对径流式车用钛铝合金增压器涡轮，分析涡轮叶片的载荷与应力空间分布特征，指出叶片高温持久断裂失效模式是钛铝合金增压器涡轮的潜在失效模式之一。试验研究钛铝合金增压器涡轮的高温持久性能，给出钛铝合金涡轮高温持久寿命同应力与温度之间的数学关系。基于发动机耐久性台架考核试验剖面，建立钛铝合金增压器涡轮对应叶片高温持久断裂失效模式的寿命预测模型，并对某型车用钛铝合金增压器涡轮的叶片高温持久寿命进行预测。研究表明，该型钛铝合金增压器涡轮叶片高温持久寿命高于服役寿命，能够满足使用要求。
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  涡轮增压器涡轮级性能仿真预测研究

  陈钢1，刘毅1，朱爱国1，闫健菲1，王祺1，刘未隆2，曹立峰3

  车用发动机. 2017, 0(6): 79-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.016

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  采用Fine/Turbo软件对某可变截面涡轮增压器涡轮级进行数值模拟及流场分析。介绍了VGT涡轮增压器涡轮级建模及分析过程，研究了VGT涡轮增压器涡轮端MAP图性能仿真方法，并与涡轮机性能试验数据进行了对比。结果表明，采用VGT数值模拟和流场分析的方法对VGT增压器性能进行预测是可行的，可以满足增压器多方案性能优化选型需求。
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  基于多尺度核独立元分析与核极限学习机的柴油机故障诊断

  肖忠宝

  车用发动机. 2017, 0(6): 84-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2017.06.017

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  为提高柴油机故障诊断速度和精度，提出了基于改进多尺度核独立元分析与量子粒子群优化核极限学习机的故障诊断方法。首先利用固有时间尺度分解对缸盖振动信号进行多尺度时频分解，并根据故障敏感度参数筛选有效分量以实现振动冲击特征增强；然后利用核独立元分析消除有效分量间的频带混叠，分离故障敏感频带，并提取各频带的AR模型参数、多尺度模糊熵和标准化能量矩构造联合故障特征向量；最后建立基于量子粒子群优化的核极限学习分类器实现柴油机故障诊断。试验结果表明，该方法有效增强了缸盖振动信号中的故障敏感特征，提高了柴油机故障诊断速度和精度，故障分类准确率达到98.45%。