2018年, 第0卷, 第6期　
刊出日期：2018-12-25

  

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  基于多体动力学方法的发动机曲轴系全局振动研究

  刘佳鑫，顾灿松，袁兆成，杨征睿

  车用发动机. 2018, 0(6): 1. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.001

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  用结合有限元法（FEM）的多体动力学方法，建立了某三缸机的动力学仿真模型及主轴承弹性液力润滑(EHD)轴承模型，并对曲轴系和发动机机体组合结构进行了约束模态分析，计算得到了曲轴系弯曲及扭转振动的强迫共振频率及振型，重点分析了振动形式较为复杂的弯曲振动和轴系整体振动，探究了轴系共振产生的原因，并进行试验验证。结果表明，引起曲轴系扭转共振的原因是其扭转自由模态，引起弯曲共振和整体振动的是其约束模态及轴系机体组合结构的刚体模态，且轴承约束对扭转模态影响微小，该计算体系与研究结论为发动机曲轴系振动的预测与控制提供了建议和参考。
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  气流激振对涡轮增压器转子稳定性的影响

  谢春风，殷玉枫，曾光，赵春江，邓会栓

  车用发动机. 2018, 0(6): 9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.002

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  以某型号车用浮环轴承涡轮增压器为研究对象，根据Alford模型和Black模型计算得到密封结构和叶顶间隙气流激振力，建立了未考虑气流激振力和考虑气流激振力这两种情况下的有限元模型。对两个模型进行仿真计算，得到了涡轮增压器转子系统的临界转速、稳态响应、瞬态响应，并进行了对比分析。结果表明：气流激振力产生了推动转子正向涡动的切向力，导致转子系统振幅增大，降低了转子的稳定性；气流激振力使转子产生的涡动随着转速的增大而增大，且叶顶间隙气流激振力对转子系统的稳定性影响较大。
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  离心压气机非对称有叶扩压器拓稳流动方法研究

  佟鼎，田红艳，刘欣源，何海龙，刘莹，邢卫东，吉建波，李广瑞，贾晓亮

  车用发动机. 2018, 0(6): 17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.003

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  离心压气机是涡轮增压器的核心部件，对于高压比离心压气机来讲，一般采用有叶扩压器。与无叶扩压器相比，在相同直径比时，有叶扩压器具有更大的扩压能力和更高的效率。但是，受扩压器叶片攻角的影响，压气机非设计工况效率比无叶扩压器要低，而且压气机稳定工作范围变窄。本研究针对有叶扩压器离心压气机流动稳定性的提升，通过蜗壳非对称性对有叶扩压器内部流动的影响研究，改变蜗壳喉口处对应扩压器叶片分布形式以及叶片的安装角，设计了一种非对称有叶扩压器结构，并分析了有叶扩压器内部流动特性的变化，最终通过了台架试验验证。验证结果表明：采用非对称有叶扩压器结构能够有效拓宽离心压气机的稳定工作范围，在高压比区域，较对称叶片式扩压器离心压气机流量范围提升10%左右。
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  LPG掺混比对DME柴油预混压燃发动机性能影响的试验研究

  赵玉伟，牛天林，程培源，汪映

  车用发动机. 2018, 0(6): 23. https://doi.org/〗10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.004

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  针对二甲醚（DME）柴油双燃料预混压燃发动机在DME预混量较大工况下存在的爆震等问题，在一台2105柴油机上研究了液化石油气（LPG）掺混比对DME柴油双燃料发动机燃烧特性、燃油经济性以及排放特性的影响。随LPG掺混比（f_L）增大，双燃料发动机表现出如下性能变化趋势：DME低温、高温反应阶段放热率峰值减小，柴油扩散燃烧阶段放热率峰值增大，3个阶段放热率峰值相位均滞后；缸内最大燃烧压力和最高燃烧温度降低；压力升高率曲线滞后，f_L=50%时最大压力升高率较高；有效热效率η_et逐渐降低；NO_x排放呈现降低趋势。f_L为20%和33%时，颗粒数量浓度高于预混纯DME工况；f_L为50%时，颗粒数量浓度与预混纯DME工况相当。
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  基于无凸轮式配气型线的汽油机低负荷性能研究

  张鹏博，何义团，洪云，陶友东，袁晨恒

  车用发动机. 2018, 0(6): 29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.005

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  为探究无凸轮式配气型线对汽油机低负荷工况下的性能影响，提高充气效率，降低换气损失，在考虑气门响应延迟与落座冲击的前提下，首先设计了7组无凸轮式进气门型线，得到下止点后10°~100°范围内的多个进气晚关角（θ_IVC），将无凸轮式进气型线代入汽油机整机模型中进行计算，当充气效率最大时，进一步设计了排气早开角（θ_EVO）在下止点前10°~60°范围内的6组无凸轮式排气型线。分析了1 000 r/min，50%负荷时，无凸轮式配气型线对汽油机性能的影响。结果表明：采用无凸轮式进气型线且当θ_IVC为20°ABDC时，充气效率相比原机提高9.52%；该进气相位下，进一步设计无凸轮式排气型线并优化θ_EVO，当θ_EVO为40°BBDC时，总排气损失最小，指示扭矩相比原机提升约16.88%，当θ_EVO为50°BBDC时, 燃油经济性最佳，燃油消耗率达到260.18 g/（kW·h），相比原机降低14.91%。采用无凸轮式配气型线，合理优化组合进排气相位，能够有效提高充气效率，降低排气损失，改善发动机动力性和经济性。
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  电子节气门变指数趋近律滑模控制

  杨勇，黄福，张济明，刘冠峰

  车用发动机. 2018, 0(6): 34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.006

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  针对电子节气门系统的非线性、外部干扰不确定性以及常规滑模控制产生的系统抖振问题，结合电子节气门的结构特点，建立了电子节气门的数学模型，提出了一种变指数趋近律的滑模控制，并应用Matlab对电子节气门的位置跟踪控制效果进行仿真。试验结果表明，所提出的变指数趋近律滑模控制不仅能快速、高精度到达期望节气门开度，有效地抑制电子节气门系统滑模变结构抖振，而且可以增强电子节气门系统对外界干扰的鲁棒性。
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  汽油机降油耗技术试验研究

  尹建民，陈红兵

  车用发动机. 2018, 0(6): 42. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.007

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  降低油耗是汽油机正向开发的关键目标和驱动力。基于单缸最优原则，通过概念设计和单缸机试验锁定核心架构设计参数。通过台架试验测试，研究气道燃烧室系统、压缩比等对燃烧效率的影响；挖掘电动废气旁通阀增压系统、外部冷却废气再循环等技术降低泵气损失的潜力；验证可变机油泵、低张力活塞环等技术对机械摩擦损失的改善效果。建立发动机降油耗技术开发体系，应用于发动机开发项目。
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  灰分沉积对DPF内颗粒沉积影响的试验研究

  蒲云飞，孟忠伟

  车用发动机. 2018, 0(6): 50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.008

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  基于柴油机颗粒捕集器（DPF）沉积过程可视化台架，研究了不同灰分沉积量下的过滤压降，以及灰分粒径与灰分成分对过滤压降的影响。结果表明：灰分沉积时，DPF初始压降增加，并且初始压降随灰分沉积量呈线性关系；当过滤速度在0.02 m/s时，对于5 000目空心微珠、1 250目空心微珠以及α-Al₂O₃，灰分沉积量分别小于4 g/L，5 g/L，3 g/L时，过滤压降明显低于洁净DPF，证明了灰分的沉积可以使过滤压降降低，但当灰分沉积量大于上述值时，过滤压降高于洁净DPF；灰分的粒径相对越大，其过滤压降相对越小，因为大粒径灰分的孔隙率要大于小粒径灰分，颗粒物进入DPF微孔的量相对较少，大粒径灰分起到“覆膜”作用；α-Al₂O₃相对空心微珠过滤压降较大，因为空心微珠是SiO₂与Al₂O₃的混合物，而纯Al₂O₃总体粒径相对更小，更易沉积在DPF微孔中，而小粒径灰分本身就类似颗粒物进入DPF微孔，阻止了更小粒径的颗粒物进入。
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  油膜厚度及气穴形态可视化试验研究

  许成，张鹏伟，李健锋陈卓烈，黄钰期

  车用发动机. 2018, 0(6): 55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.009

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  针对外部热流导致的油温变化可能对摩擦副润滑状态产生影响这一问题，设计并搭建外热源摩擦润滑可视化试验台，对润滑油施加热流，在采集温度数据的同时，利用可视化装置测量油膜厚度，并可完成油膜气穴形态拍摄。研究发现，转速、油温等都是影响油膜厚度及气穴形态的重要因素。当转速升高时，气穴形态从宽扁型向细长型转变，而外部热流的施加容易破坏气穴形态，使油膜趋于紊乱并难以辨认。
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  基于麦克风阵列和SRC-PHAT的发动机异响定位研究

  曾荣，曾锐利，梅检民，贾翔宇

  车用发动机. 2018, 0(6): 60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.010

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  为了实现对柴油机气门异响准确定位，采用NI数据采集系统采集柴油发动机的噪声信号，并用A计权系数滤波器对噪声信号进行滤波，获得类似人耳接收到的噪声信号，经过滤波后的信号低频干扰较少，兴趣信号的能量比例由12.62%提高到29.79%。采用随机区域收缩相位变换加权（Stochastic Region Contraction Phase Transform Weighed,SRC-PHAT）方法建立初始搜索空间区域，计算该区域随机选取点的可控响应功率（Steered Response Power,SRP），再以这些点处SRP值较大的区域建立搜索空间区域进行迭代运算，直到搜索区域范围达到目标精度即为异响源近似位置。试验结果表明，该方法对柴油发动机异响定位具有良好精度，为发动机异响噪声定位提供了参考。
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  高压共轨喷油器驱动电路的优化设计

  雷霖，唐成达，赖真良，赵永鑫，张鹏

  车用发动机. 2018, 0(6): 66. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.011

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  提出了一种新的汽油机高压共轨喷油器驱动电路及其控制信号时序，以实现电磁阀线圈电流的精确控制。该驱动电路采用高低双电压源分时驱动，各阶段电流回路中无附加电阻，将线圈多余能量分别反馈至高低电压源，实现了驱动电路能源的最大程度回收；同一波形PWM驱动下减小了保持阶段电流纹波对断电延迟的影响，提高了电磁阀关断延时一致性。理论分析和仿真试验验证了驱动电路新拓扑的可行性。
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  一种适于双燃料发动机的燃烧室设计

  杨舟，王忠恕，刘强，李明月，丁云龙

  车用发动机. 2018, 0(6): 71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.012

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  针对柴油-天然气双燃料发动机的关键共性技术问题以及双燃料发动机低负荷工况热效率低、CH₄排放高等现象，从燃烧室优化设计角度入手，通过增强缸内湍流流动改善混合气燃烧，进而提高发动机的经济性，降低CH₄排放性。利用STAR-CD软件建立了数值模拟平台，并进行了有效性验证。通过对原机1 335 r/min，218 N·m工况下缸内微观燃烧参数场变化进行分析，设计了一种新型燃烧室以增强缸内流动、加快燃烧速度。研究结果表明，和原机相比，新型燃烧室能够有效地增强缸内湍流流动，最高燃烧压力提高了近25%，天然气剩余率从28.6%降到0.5%，提高了燃烧的质量，改善了发动机的经济性和排放性。
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  用于大功率柴油机控制器测试的硬件在环仿真技术

  孟长江，贾利，贾晓亮，刘涛，况涪洪，李菲菲，姜承赋，曹春芳，朱瑞武，仇会彬

  车用发动机. 2018, 0(6): 78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.013

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  基于硬件在环仿真技术在大功率柴油机控制器测试中的应用,介绍了硬件在环仿真技术的系统组成、发动机仿真模型设计、模型参数化、自动测试软件实施和硬件在环仿真过程。仿真结果表明，硬件在环仿真技术可以全面详细地测试控制器的功能，可有效缩短开发周期和减少研制费用。
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  车用发动机冷却系统研究进展

  滕怀钰，刘佳鑫，邢梦龙，田腾飞

  车用发动机. 2018, 0(6): 83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2018.06.014

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  从汽车发动机冷却系统研究方法的角度入手，对常见的试验分析法，一维、三维及联合仿真法，流固耦合仿真法，数学规划与智能控制法以及滑动模态控制法分别进行了理论简介和应用分析；在此基础上，分别介绍了多种方法综合应用和新型冷却系统的研发成果，从而明确了发动机冷却系统的发展趋势，为后续汽车发动机冷却系统的开发与改进了提供一定的参考依据。