2018年, 第0卷, 第5期　
刊出日期：2018-10-25

  

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  圆环旋转黏性射流破碎过程及表面波的研究

  王赓，宁智，吕明，蒋中锋

  车用发动机. 2018, 0(5): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2018.05.001

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  以大涡模拟方法为基础，建立了圆环旋转黏性射流的仿真模型，对圆环旋转黏性射流的破碎过程及表面波结构进行了研究。结果表明：气液两相速度分布的不同会导致液膜出现空洞，空洞长大融合后会使液膜破碎为分裂液丝；长径比在3~15的分裂液丝占总数的83.2%；在惯性力的主导作用下，分裂液丝会发生颈缩现象，破碎成多个分裂液滴；在气相扰动和湍流脉动的共同作用下，在圆环旋转黏性射流的液膜表面会形成表面波；当轴向速度在100~150 m/s范围内增大时，轴向表面波波长增长率明显增加；随着周向速度的增大，圆环旋转黏性射流周向表面波波长的增长速率会逐渐增大。
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  柴油机SCR系统车用尿素喷雾特性仿真与试验研究

  刘磊,邓成林

  车用发动机. 2018, 0(5): 8-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.10012222.2018.05.002

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  通过建立喷射系统CFD三维仿真模型，研究了柴油机SCR系统在空气辅助雾化条件下尿素喷射的喷雾速度流场、雾化粒径、喷雾形态和贯穿距等变化规律，并通过试验对模型进行了验证；根据喷射模型对SCR系统的喷孔直径等结构参数进行了优化设计，通过发动机ESC，ETC试验对还原剂雾化性能进行试验验证。试验结果表明：采用改进后的柴油机空气辅助喷射还原剂供给系统后，柴油机NO_x排放和NH₃泄漏等指标均满足国Ⅴ阶段排放法规要求，验证了所采用的喷雾特性仿真优化设计方法有效可行。
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  进气管喷气对柴油机加速加载过程的影响研究

  王银燕，马正茂，胡松，王贺春，高占斌

  车用发动机. 2018, 0(5): 14-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.003

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  为解决相继增压柴油机加速和加载过程中出现的排放性能恶化的问题，进行了进气管喷气系统的改造，建立了瞬态过程的控制与数据采集系统，在柴油机在加速、加载过程中进行了喷气试验。通过研究不同喷气压力、喷孔直径对柴油机进气压力、最高燃烧压力和平均指示压力以及排放性能的影响规律，得出了加速、加载过程中的喷气策略，有效地改善了相继增压柴油机加速、加载过程中的瞬态性能。

   

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  考虑凸轮轴变形的配气机构动力学分析

  刘洪建，白书战，李振宁，柳海涛，李国祥

  车用发动机. 2018, 0(5): 20-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.004

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  针对单阀系和整阀系动力学计算存在的差异问题，基于多质量动力学理论建立了配气机构动力学模型，对比研究了单阀系和整阀系动力学特性，分析了凸轮轴变形对配气机构动力学的影响，并总结了导致单阀系和整阀系动力学结果差异的具体原因。研究表明，整阀系凸轮轴在各种动力的耦合下发生了扭转和弯曲变形，产生了配气的相位误差，造成了各阀系结果的不均匀，因而在反映配气机构动力学差异问题上整阀系较单阀系更有优势。
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  增压器涡轮蜗壳开裂问题研究

  谢正海，王应红，陈如彬

  车用发动机. 2018, 0(5): 26-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.005

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  对某车用增压汽油机开发过程中出现的国产涡轮蜗壳开裂问题进行了研究，从材料、生产工艺和设计试验等方面综合分析开裂失效因素，建立蜗壳流固耦合解析模型，应用热机械疲劳分析方法进行设计优化。先用CFD方法计算得到蜗壳热交换边界，然后求解蜗壳在周期冷热循环中的瞬态温度场，将瞬态温度结果输入FEA模型分析后得到蜗壳在周期冷热循环中的瞬态应变变化。根据应变变化幅度推测热机械疲劳开裂风险，提出了可取代原进口A3K蜗壳的国产1.4837Nb蜗壳优化新方案，并通过了发动机冷热循环耐久试验。研究结果表明了所建方法对解决蜗壳开裂问题实用可行，能够满足工程要求。
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  结构参数对迷宫式油气分离器分离性能的影响

  余俊波，莫春兰，汪章洁，吴胡胜，包向东

  车用发动机. 2018, 0(5): 33-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.006

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  为研究结构因素对某新型6缸天然气气体机中迷宫式油气分离器分离性能的影响，设计了7组不同的结构组合方案，采用控制变量法对比分析结构参数变化对分离效率的影响，初步探索了对分离效率影响较大的结构参数。试验结果表明，改变粗滤孔板通孔数量、粗滤孔板与挡板间的距离对分离效率的影响要大于改变通孔直径的影响，其中通孔数量的变化对分离效率的影响最为明显。当粗滤孔数减少6个时，分离效率提高了11.6%；而精滤孔数减少4个时，分离效率提高了12.4%。考虑到精滤孔直径和变化数量均小于粗滤孔这一因素，却能实现比粗滤孔更高的分离效率提升幅度，说明精滤孔的数量变化对分离效率的影响要比粗滤孔的大。在精滤孔板处，对微小直径油滴的有效分离成为影响分离效率的关键。
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  气动汽车减压装置能耗及流场分析

  王三武，夏德印，王华奥，邹琳，金华胜

  车用发动机. 2018, 0(5): 37-42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.007

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  以气动汽车减压装置为研究对象，运用Simulink对节流减压和容积减压装置减压过程可用能损耗进行仿真分析，并运用Fluent对节流减压和二级容积式减压过程进行流场分析。分析结果表明：节流减压装置减压过程可用能损耗高达27%～59%，在30 MPa气源压力和3 MPa出口压力的最常用工况下，能量损耗高达40%，能耗偏大；容积式减压较节流减压能耗损失减少了6%～22%，节能效果明显；节流减压装置减压过程较稳定，能稳定输出压力，节流效果明显；二级容积减压装置的第二级相对于第一级减压容器内气体压力场及速度场分布更均匀，减压过程更加稳定。
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  燃空当量比对甲醇发动机燃烧及非法规排放的影响

  孙景震，姚实聪，宫宝利，彭幼华，崔连波，彭乐高，宫长明

  车用发动机. 2018, 0(5): 43-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.008

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  基于一款经柴油机改装的缸内直喷点燃式甲醇发动机，使用三维流体动力学模拟软件AVL-Fire 耦合甲醇氧化反应机理，研究了不同燃空当量比对缸内混合气浓度分布、燃烧特性及未燃甲醇和甲醛排放的影响。结果表明：当燃空当量比增加时，缸内最高燃烧温度、最高燃烧压力及放热率峰值均显著升高，甲醛和未燃甲醇排放均得到改善；当燃空当量比从0.33增加到0.67时，最高燃烧压力、燃烧温度和放热率峰值分别增加65%，72%及51%；燃空比超过0.4时，未燃甲醇及甲醛排放急剧减小，且主要集中在气缸壁附近。
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  重型增压天然气发动机国五排放优化的试验研究重型增压天然气发动机国五排放优化的试验研究

  杨晓力，张志雷

  车用发动机. 2018, 0(5): 49-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.009

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  利用Toolkit 4.5标定软件和电力测功机台架，采用ECM-OH6多点电控喷射系统，开展了降低重型增压中冷天然气发动机尾气中的NOx比排放值的试验研究。借助Horiba 7200系列排放测试设备，严格控制边界条件，分析得出降低NOx的优化策略与主要标定变量。试验结果表明：按照点火提前角、增压器WGCV阀开度、点火能量和精确空燃比控制的优化顺序能够快速降低NOx比排放，优化策略合理有效，具有较高的工程应用价值；标定变量优化的过程应该兼顾污染物浓度和排温的变化趋势，最终确定标定变量的优化范围。
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  柴油机油底壳振动与噪声辐射仿真分析与优化

  张凯成,李舜酩,孙明杰,姚通

  车用发动机. 2018, 0(5): 54-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.010

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  对4缸柴油机油底壳的振动与噪声进行预测，并给出了多种结构优化方案进行降噪研究。在三维设计软件Creo中简化油底壳模型，导入有限元软件HyperMesh和AnsysWorkbench建立有限元模型，分析了油底壳在正常工作情况下的模态特性和瞬态响应特性。利用瞬态响应结果计算得到了油底壳声功率值。根据计算结果给出了3种不同的降噪方案，仿真结果表明3种优化方案均满足降噪的要求。
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  一种柴油机瞬态NO_x估算模型

  熊兴旺，于津涛，高俊华，张乐乐，尚玉磊

  车用发动机. 2018, 0(5): 61-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.011

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  在一台国五柴油机上，进行了原机ETC循环试验和200 s怠速试验。ETC试验结果表明：怠速工况和非怠速工况的NO_x体积分数与过量空气系数之间可分别拟合为幂律型关系式；200 s怠速试验中，NO_x体积分数估算值与试验值之间的相对误差，在0—30 s内逐渐减小，在30—170 s内逐渐增大，170—200 s内基本不变。利用拟合的经验公式构建瞬态NO_x估算模型，ETC 循环全过程验证结果表明：NO_x体积分数和质量流量的估算值与试验值总体吻合较好，但在峰值处误差明显；循环累计质量估算值比试验值大4.6%。
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  重型柴油机SCR催化器优化设计和试验研究

  石代龙，傅松，白书战，杨婷，张晓丽,王意宝

  车用发动机. 2018, 0(5): 65-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.012

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  为解决传统SCR（Selective Catalytic Reduction）催化器在排气温度较低的低负荷工况下出现在尿素喷嘴或混合器壁面形成尿素结晶等问题，运用CFD方法对传统SCR催化器进行结构优化，设计出了一种新型SCR混合器，并提出了新的尿素喷嘴布置方案。仿真结果表明：优化后的SCR催化器能够促进尿素溶液和尾气的充分混合，尿素热解率和载体前端面NH₃分布均匀性指数分别提高了9.76%和6.06%。对优化后的SCR催化器进行稳态点性能验证试验、瞬态ETC排放测试试验以及30 h发动机台架尿素结晶验证试验。试验结果表明：新结构在氨氮比为0.7，0.9和1.2时的NO_x转化率分别提高0.89%，1.76%和0.61%；与传统结构相比，新结构NO_x排放明显降低；新结构混合器壁面未出现尿素结晶。
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  闭式内冷油腔体积对活塞冷却的影响

  郝冠男，邓立君，刘瑞

  车用发动机. 2018, 0(5): 71-76. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.013

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  采用动网格技术和SST -κ-ω两相湍流模型，对内冷油腔的传热进行了数值计算，分析了不同体积内冷油腔机油的面积覆盖率和对流传热系数的变化规律。提取内冷油腔壁面的传热系数，对活塞温度场进行有限元模拟计算。结果表明，随着内冷油腔体积的增大，面积覆盖率和传热系数随之增大；内冷油腔体积对内冷油腔的温度有一定影响，而对活塞表面温度影响不大；在结构允许的范围内，内冷油腔的体积应尽可能大。
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  压缩释放制动在重型柴油机上的应用研究

  张英，钟跃兰，翟长辉

  车用发动机. 2018, 0(5): 77-81. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.014

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  基于市场对重型车辆的制动需求和相关法规，比较了几种常见的辅助制动装置，最终选择了发动机压缩释放辅助制动作为产品的开发依据。根据市场需求，开发了某款基于10 L/12 L发动机的辅助制动系统，从方案设计和试验过程两个方面详细介绍了该压缩释放制动系统。方案设计阶段：本着改动最小、对车辆无影响的原则，对运动机构、制动油路和电控部分进行方案设计；试验过程阶段：对气门间隙进行了调整，测试了缸压、气门升程、推杆力、排气温度、制动功率等关键参数，验证了方案的制动性能和可靠性。
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  燃烧方式对氢内燃机燃烧和排放的影响研究

  段俊法，唐建鹏，张宇，魏巍，李权才

  车用发动机. 2018, 0(5): 82-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.015

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  基于氢内燃机试验样机建立内燃机三维实体模型，耦合详细氢空气化学反应机理，运用Converge软件建立氢内燃机CFD仿真模型并进行验证，仿真分析了中高负荷下稀薄燃烧和当量燃烧两种燃烧方式下氢燃料内燃机的燃烧特性和NO_x排放规律。仿真结果表明：在氢气供给量相同的情况下，稀薄燃烧比当量燃烧速度更快，OH浓度更高，因而稀薄燃烧会得到更高的缸内压力，更有利于动力性的发挥；两种燃烧方式下的缸内最高平均温度较为接近，但当量燃烧方式下最高温度相位相对滞后，可以有效降低NO_x排放。采用EGR技术可以实现当量燃烧，但过大的EGR率也会带来内燃机动力性能下降。
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  发动机本体传热的一维CFD仿真

  刘建敏，康琦，王普凯，刘艳斌，董意

  车用发动机. 2018, 0(5): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.05.016

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  利用Pro/E软件建立了缸套、缸盖和缸体三维模型，并抽取得到了冷却水腔模型。利用GT-Suite中GEM3D模块实现三维模型向管路、流动部件和热质量一维模型转换，通过台架试验数据验证了模型的准确性。对标定工况下发动机本体传热量、温度分布以及冷却液入口流量、发动机转速和负荷对传热性能的敏感性进行了分析，仿真结果为发动机本体传热控制及优化提供了理论依据。