2018年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2018-06-25

  

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  基于本征正交分解的缸内流场仿真校核方法探究

  顾鹏，葛鹏辉，许敏

  车用发动机. 2018, 0(3): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.001

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  由于直喷式发动机缸内流场具有高湍流和循环变动等特性，因此，发动机三维模型的流场校核显得尤为重要。基于某光学发动机，利用高速粒子图像测速，对发动机缸内流场进行采集，同时利用大涡模拟对其进行三维建模仿真计算，将试验结果用于发动机模型的校核。并基于本征正交分解的方法，提取主要模态，分别从模态和能量的角度，全面对流场进行校核。在校核的基础上，分析了发动机的特征模态和循环变动。通过分析主要模态能量系数的波动，阐述包含大部分能量的流场和局部小涡团上分别的特征差异，提出了基于模态相关性系数的缸内流场仿真校核方法，通过相关性系数体现试验和仿真的主要流场模态占混合本征正交分解的流场模态的权重，进而显示了试验和仿真结果的客观差异，对流场校核的全面性进行了补充。
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  喷孔数调控活性分层对乙醇-柴油双燃料燃烧的影响

  欧彪，成晓北，董世军，卢宏广，杨灿

  车用发动机. 2018, 0(3): 8-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.002

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  基于1台自然吸气的单缸柴油机，结合缸内三维燃烧仿真计算，研究了不同直喷正时、不同预混比例条件下，直喷喷油器的喷孔数对乙醇柴油双燃料发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明，优化直喷喷油器的喷孔数，能影响直喷柴油的缸内分布，调控乙醇柴油双燃料发动机燃烧过程。减少喷孔数，可以有效降低缸内高活性柴油的分布区域，减少初始着火的位置，从而降低缸内最高燃烧压力和压力升高率，并且可以在炭烟排放保持较低水平的基础上，降低氮氧化物（NO_x）排放。随着乙醇预混比例的增大，喷孔数对燃烧和排放的影响先增大后减小。随着喷油提前角的增大，由于直喷燃油在缸内混合较为均匀,喷孔数的影响作用逐渐减小。
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  高原环境下柴油机冷却系统性能仿真

  刘建敏，康琦，王普凯，刘艳斌，董意

  车用发动机. 2018, 0(3): 16-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.003

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  利用GT-suite软件建立了柴油机工作过程模型和冷却系统模型并进行直接耦合，通过高原模拟台架试验验证了模型的正确性，进而研究了不同海拔外特性工况下柴油机及其冷却系统性能的变化规律。结果表明：海拔每升高1 000 m，柴油机出口水温平均升高5.01%，散热量平均减小6.25%，风扇质量流量平均减小11.20%，柴油机功率平均减小3.55%，燃油消耗率平均增加4.67%；该装甲车辆在海拔1 000~2 600 m低转速区和海拔2 600 m以上必须降负荷或者提高冷却系统散热能力后使用。最后以柴油机出口水温不超过报警值为目标，计算得到了柴油机最大允许负荷和风扇最小体积流量增幅MAP图，为高原环境下柴油机及其冷却系统匹配和改进提供了参考。
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  基于冷却液温度的内燃机能量流试验研究

  郑宝均，刘敬平，邹鹏，刘琦，胡涛

  车用发动机. 2018, 0(3): 23-30. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.004

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  内燃机能量流试验是评估不同控制策略下内燃机能耗和指明其改善方向的重要方法。通过试验对1台涡轮增压缸内直喷汽油机进行了基于冷却液温度的能量平衡分析,基于热力学定律，将能量平衡项分为有效功、冷却液损失、排气损失和通过辐射传热产生的未计入热损失。结果表明：小负荷时，随着冷却液温度的升高,燃油消耗率略有下降，NO_x 排放量增加；全工况下，HC排放量随着冷却液温度的升高而减少，CO和CO₂排放量变化不大；有效功占比和排气损失占比随负荷的增大而增大，几乎不受冷却液温度的影响；冷却液损失占比随冷却液温度的升高而减小。
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  柴油机掺烧生物柴油NO_x 和Soot排放控制研究

  郑佳，周斌，闫嘉楠，南靖雯

  车用发动机. 2018, 0(3): 31-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.005

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  对柴油机燃用生物柴油-0号柴油混合燃料的NO_x 和Soot排放特性进行了仿真研究。在柴油机参数不作任何改变的情况下燃用体积分数分别为10%，20%，30%，40%和50%的生物柴油混合燃料，与原机的NO_x 和Soot排放特性进行对比。研究表明：随着混合燃料中生物柴油体积分数的增加，柴油机Soot排放降低，NO_x 排放增大。EGR的引入使柴油机NO_x 排放降低，同时也使Soot排放增加。在1 800 r/min中低负荷工况下，大比例生物柴油0号柴油混合燃料应用于柴油机时，可通过调节EGR率使得柴油机NO_x 和Soot排放都控制到与原机相当。
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  柴油碰壁喷雾特性试验研究

  苏蒙，张欣，张纪宝

  车用发动机. 2018, 0(3): 37-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.006

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  研究了柴油在不同喷射和环境条件下的碰壁喷雾特性，包括喷射压力、环境压力、碰壁距离、壁面温度和壁面表面粗糙度。通过试验获得了碰壁后油束铺展半径（R_W）和卷吸高度（H_W）的数据，评估了各个参数对R_W和H_W的影响。其中，喷射压力对R_W的影响最明显，其次是环境压力，碰壁距离的影响最小；对H_W影响最明显的因素仍然是喷射压力，其次是碰壁距离，环境压力的影响最小。
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  燃烧室缩口尺寸对柴油机燃烧过程的影响

  段浩，马凡华，宋盼盼

  车用发动机. 2018, 0(3): 43-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.007

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  基于某大功率农用柴油机，对燃烧室不同缩口尺寸下柴油机缸内燃烧和排放规律进行了仿真计算，结果发现：减小缩口尺寸可以增大缸内湍动能，有利于缸内燃气混合，促进缸内流动；减小缩口尺寸，缸内压力减小，但缸内最大压力变化不大；缸内温度则随缩口尺寸的不同而略有变化，在燃烧室结构中设置缩口可以在一定程度上改善燃烧过程，但缩口尺寸并非越大越好；对于不同缩口的燃烧室，发火时刻缸内速度场基本相同，上止点处速度场随着缩口直径的减小略有增强，当燃烧进入到缓燃期，对于缩口直径较小的燃烧室，燃烧速率迅速下降；随着缩口直径的减小，缸内NO_x 最大生成量先增大后减小，而炭烟最大生成量先减小后增大；排气门打开时刻，NO_x 排放先增大后减小，炭烟排放则呈锯齿形上升；热效率随缩口直径的减小先增大后减小。
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  柴油机振动速度特征参数与供油提前角异常故障关系研究

  唐娟，魏庆檀，胡云萍，程勇

  车用发动机. 2018, 0(3): 48-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.008

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  采用数值模拟和试验研究相结合的方法对振动速度特征参数与供油提前角异常故障的关系进行了研究。基于已验证的195柴油机有限元模型模拟并提取了不同供油提前角下的振动速度特征参数，模拟结果表明，随供油提前角的增大，描述燃烧始点、峰值压力出现时刻及最大压力升高率出现时刻的振动速度特征参数减小，描述峰值压力及最大压力升高率的振动速度幅值特征参数增大，描述平均指示压力(IMEP)的特征参数变化规律不明显。以1110和295柴油机为试验验证对象，测量并提取了不同工况下的振动速度特征参数，结果表明振动速度特征参数随供油提前角的变化规律和理论分析结果一致。
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  基于有限元的活塞组摩擦产热计算分析

  王普凯，康琦，韩立军，何盼攀，董意

  车用发动机. 2018, 0(3): 53-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.009

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  基于有限元方法建立了活塞组摩擦产热计算模型，通过发动机工作过程的计算得到了活塞组摩擦产热计算所需的运动学和动力学边界。以某12缸增压柴油机为研究对象，计算得到了标定工况下其活塞组瞬时摩擦力及瞬时摩擦产热功率随曲轴转角的变化，活塞组平均摩擦产热总功率及其在活塞环、活塞裙部、气缸套的分配，以及活塞组摩擦产热所导致的活塞组、气缸套温升情况，计算分析了转速和负荷对活塞组摩擦产热的影响。
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  柴油机连杆小头与活塞销轴承润滑特性分析

  张忠伟，刘继林，宋现浩，张利敏，赵志强，刘玉婷，梁玉明

  车用发动机. 2018, 0(3): 59-66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.010

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  利用活塞连杆弹性流体动力学润滑(EHD)模型，研究了活塞销与连杆小头轴承的润滑特性。首先建立了活塞销、连杆及活塞的有限元模型，并对其进行了自由度缩减，然后建立了连杆小头轴承EHD仿真模型。通过分析连杆小头轴承油膜厚度、油膜压力、粗糙接触压力等轴承润滑特性参数，研究了不同配合间隙、活塞销和连杆小头刚度匹配等参数对润滑的影响，分析了柴油机在工作过程中出现连杆小头衬套异常烧蚀的故障原因。结果表明，活塞销与连杆小头刚度匹配、连杆小头间隙对连杆小头轴承润滑特性有较大的影响。

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  超高压共轨柴油机油气室匹配仿真研究

  周磊，刘振明，杨昆，王银，王小说

  车用发动机. 2018, 0(3): 67-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.011

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  介绍了超高压共轨系统工作原理，基于Fire软件分别建立了进气道和燃烧室的仿真模型，并在利用试验验证了模型准确性的基础上，通过模型分析了油、气、室参数间的匹配关系对超高压共轨柴油机性能的影响，为进一步改善柴油机的性能和实现油、气、室参数间的优化匹配提供了理论依据。结果表明：在超高压喷射条件下，同一喷孔直径匹配的涡流比越大（1.21~3.62范围内），越有利于改善柴油机性能，并且喷孔直径越大，改善的效果越明显，当3.62涡流比匹配0.30 mm喷孔直径时，可获得最高的平均有效压力，并且此时具有最好的排放效果；同一喷孔直径匹配的燃烧室口径比越小，越有利于改善柴油机性能，并且喷孔直径越小，改善的效果越明显，当0.75燃烧室口径比匹配0.23 mm喷孔直径时，可获得最佳的动力性和排放性。
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  柴油机SCR系统控制策略研究与软件设计

  李捷辉，胡立，段畅，刘婧，张隆基

  车用发动机. 2018, 0(3): 72-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.012

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  为有效地降低柴油机排气污染物NO_x ，结合模块化设计思想，在Matlab/Simulink环境下完成SCR控制软件的开发。软件主要包括数据管理模块、SCR状态模块、尿素量计算模块和任务模块，其中尿素量计算模块采用基本尿素喷射量计算、尿素量修正和闭环反馈调节的组合方式提高尿素量计算精度。软件经代码生成后刷写至SCR控制器DCU中，在试验台架上完成ESC和WHTC循环测试。试验结果表明：在ESC和WHTC试验循环下，NO_x 转换效率分别高于79.09%和72.35%，经催化还原后排放值分别低于1.836 g/(kW·h)和2.147 g/(kW·h)，满足国Ⅴ法规的限值要求。
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  GPF对实际行驶污染物排放的影响研究

  闫峰，颜燕，王玉伟，戴春蓓

  车用发动机. 2018, 0(3): 77-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.013

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  基于一辆国五升级以应对国六排放标准的TGDI车辆，通过车载排放测试系统研究了安装/未装GPF在实际行驶（RDE）测试工况下排放的变化，以探究GPF对RDE污染物排放的影响，并对TGDI车辆国六升级进行建议。结果表明：安装GPF可有效过滤PN排放，尤其在低转速、高负荷的发动机运行工况，可将PN排放降低两个数量级，PN捕获效率超过99%；对于TGDI车辆而言，安装GPF后RDE 总行程的PN排放降低到未装GPF时的2.5%以下，因此GPF成为此类车辆可否满足国六排放测试的关键后处理装置；在国五TGDI车辆升级国六过程中，仅升级GPF可能会引起其他污染物排放（如NO_x）的恶化，对于本车而言，安装GPF影响了RDE行程中催化器温度，最终导致总行程NO_x排放的上升。
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  稀释气体对点燃式天然气发动机性能的影响

  储利民，何卓遥，朱磊

  车用发动机. 2018, 0(3): 81-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.014

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  进气稀释策略是优化发动机性能的重要手段,针对稀释气体的热作用和稀释作用对发动机性能的影响展开了深入的研究。结果表明,热作用和稀释作用均使得缸内燃烧温度降低、放热率峰值降低、燃烧持续期变长、放热相位推迟，同时使NO_x 排放降低，但THC排放增大。热作用会使整机经济性恶化，而稀释作用则使整机经济性提高，稀释作用使经济性提高的主要原因在于其提高了工质的等熵指数。
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  经济性驾驶模式控制策略与应用技术研究

  李卫兵，吴琼，陈东峰，邬旭宏，杨天军，张伟

  车用发动机. 2018, 0(3): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.03.015

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  研究了经济性驾驶模式的节油原理，阐述了控制逻辑和标定说明，并将其集成至ECU/TCU软件中与其融为一体。在某型SUV上完成控制参数的匹配与标定，试验结果表明，该模式NEDC循环节油效果明显，4辆车的平均节油率达到4.45%。为了达到量产应用要求，对经济性驾驶模式下的常温排放、动力性、OBD和驾驶性4个方面性能进行了专门标定开发和试验确认，结果表明，该模式下重新标定开发后排放和OBD性能完全符合法规要求，动力性和驾驶性满足客户和量产指标要求。