2019年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2019-06-25

  

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  机电液辅助增压技术的发展及应用分析（二）

  张继忠，张树勇，吴建全，霍学敏，孙惠民，刘毅

  车用发动机. 2019, 0(3): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.001

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  增压技术推动了往复活塞式发动机的发展，随着新技术、新材料、新工艺的综合应用和机电一体化的发展，涌现了许多新型增压技术。本研究从分析增压技术发展趋势入手，对增压技术的未来发展作了预测性分析，提出了未来增压发展的技术特征；通过跟踪机械增压、电动增压、电辅助增压、液力驱动机械增压等几种离心式辅助增压技术的发展，研究了机、电、液、气4种能量形态耦合驱动的应用特点，研究了不同型式增压器的复合应用特点，比较了这几种增压型式的技术特点；对大功率、大排量车用发动机的应用可行性进行了分析。
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  表面织构活塞环与CuO纳米润滑油协同润滑特性数值研究

  朱世新，叶晓明，姜羽泽，徐继旺，聂富成

  车用发动机. 2019, 0(3): 11-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.002

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  建立了活塞环-缸套流体动压润滑数值模型，研究表面织构和CuO纳米润滑油对活塞环协同润滑机理。研究结果表明：CuO纳米润滑油能有效减小粗糙接触力，降低磨损，但会引起流体黏性剪切力增加；活塞环织构表面与缸套之间形成的微动压效应对动压润滑有促进作用，能有效减小流体摩擦力，减少摩擦损失，但在上下止点附近会导致粗糙接触力增加，磨损加剧；活塞环表面织构的位置会影响其摩擦性能，对比发现中间织构效果最好，与无织构活塞环相比能减小摩擦损失5.17%；表面织构和CuO纳米润滑油之间存在协同润滑作用，合适浓度的纳米润滑油和一定尺度的表面织构能在减少活塞环摩擦损失的同时降低磨损。本研究中中间织构活塞环和体积分数0.5%CuO纳米润滑油组成的协同润滑能达到最佳润滑性能。
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  珩磨角和粗糙度对CuNiCr气缸套摩擦学性能的影响

  陈文滨，马思齐，王正，徐久军

  车用发动机. 2019, 0(3): 19-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.003

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  研究了不同珩磨形貌的CuNiCr气缸套与Cr-Al₂O₃涂层活塞环配副时的摩擦学性能。分析了CuNiCr气缸套磨损表面形貌和元素分布，以及珩磨角和粗糙度对缸套摩擦磨损和抗拉缸性能的影响规律。结果表明，优化珩磨角和粗糙度可以有效改善气缸套的摩擦学性能。珩磨角和粗糙度不仅影响活塞环与气缸套之间的磨损机制，而且还对润滑油膜分布和油膜的保持有较大影响，进而影响其摩擦磨损以及抗拉缸性能。
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  高压喷射GDI喷孔几何结构对喷孔内流及喷雾特性的影响

  李西锋，贾和坤，徐斌

  车用发动机. 2019, 0(3): 26-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.004

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  采用大涡湍流模拟结合多相流耦合喷雾的方法对GDI喷孔内流和喷雾特性进行了数值研究，着重分析了喷射压力及喷孔结构形状对喷孔出流特性和液滴粒径的影响。结果表明：提高喷射压力有利于增加喷孔出口流速及湍动能，增强燃油破碎；当喷射压力提高到30 MPa之后，进一步提高喷射压力时索特平均直径（SMD）变化不明显，但小粒径占比显著增加；对于变截面喷孔，变截面双曲线喷孔出口处速度和湍动能最大，其SMD最小，小粒径占比最多，有利于喷雾质量提高；与渐缩形喷孔相比，渐扩形喷孔出口处湍动能较大，有利于喷雾初次破碎，然而较多的空泡堵塞喷孔，喷孔出口处流速较低，不利于燃油二次破碎。
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  基于无凸轮式进气型线的发动机进气性能研究

  张鹏博，何义团，袁晨恒

  车用发动机. 2019, 0(3): 33-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.005

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  建立某增压CNG发动机仿真模型，验证模型的准确性。设计了进气晚关角为0°的无凸轮式进气型线并使节气门全开，模拟分析了转速1 600 r/min、进气管压力120 kPa时，无凸轮式进气型线对该发动机进气性能的影响，并与原机进行对比。结果表明：该工况下，采用无凸轮式进气型线，进气门在下止点关闭时，能够有效防止进气回流，发动机充量系数相比原机提高1.70%，指示功率相比原机提高1.29%，燃油消耗率相比原机降低2.88%，由进气过程进气道及缸内速度场切片和一维仿真数据可知，循环进气量提高1.45%，进气更为充分；进气压力与转速升高时，无凸轮式进气型线对应的最佳进气晚关角也应增大。
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  基于增程式电动汽车的能量管理控制策略研究

  王开德，韩凯凯

  车用发动机. 2019, 0(3): 38-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.006

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  针对电动汽车动力电池过度放电导致其使用寿命缩短的问题，以在纯电动汽车上增加插拔式增程器的方式，提出了增程器补偿动力电池放电的能量管理控制策略模型。在对ADVISOR进行二次开发的基础上，通过仿真验证了能量管理控制策略的合理性，保证了整车的动力性和经济性。以汽车结束行驶时电池电量下降至设定的荷电区间下限值为优化目标对其进行了优化，结果表明增程器的工作时间明显缩短，燃油消耗和废气排放也较大幅度降低。
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  柴油机装车实际高原环境应用特征分析及验证用试验循环开发

  冀树德，杨天军，刘逢春，唐智，孔祥鑫，杨文影，魏鹏程，贾晓亮，康佐明

  车用发动机. 2019, 0(3): 46-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.007

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  以三型柴油机为对象，基于跟踪记录的道路载荷数据，分析了柴油机装车在实际高原环境条件行驶呈现的主要特征，并就台架验证不充分的问题设计了高原台架模拟的试验循环。结果表明，柴油机在海拔4 300 m以上实际高原环境地区的运行主要集中在中高转速中高负荷区域，运行转速、排气温度、冷却水温度等参数存在较为严重的超限行为，其中柴油机冷却水温约70%以上时间处于超限状态。此外，柴油机主要工作在大于50%输出功率的区间，高原使用时增压比偏大。设计的高原台架模拟试验循环为600 s的瞬态试验循环，可表征柴油机装车后高原使用时的运行行为。
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  WLTC工况下汽油机颗粒捕集器性能研究

  封硕，张铁臣，刘晓日，钟祥麟，付佳乐，靖春胜

  车用发动机. 2019, 0(3): 52-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.008

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  通过AVL BOOST软件设计缸内直喷汽油机后处理系统模型，即三元催化转化器以及汽油机微粒捕集器（Gasoline particulate filter，GPF）的组合模型。研究了WLTC(Worldwide Lightduty Test Cycle)循环工况对该模型的HC转化效率以及汽油机微粒捕集器的捕集效率和压降的影响。结果表明：在WLTC循环工况下三元催化转化器HC转化效率在90%上下浮动，汽油机微粒捕集器的压降受排气流量影响较大，压降线图与排气流量线图基本一致。GPF的颗粒捕集效率可以稳定在90%。GPF压降平均值在1~2 kPa之间，最高压降为5.5 kPa，满足GPF压降要求。
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  柴油机排气余热有机朗肯循环系统工质选择

  柴俊霖，田瑞，杨富斌，张红光，吉平

  车用发动机. 2019, 0(3): 58-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.009

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  工质的合理选择对有机朗肯循环回收柴油机排气余热产生重要影响。通过试验和理论计算，分析某6缸柴油机变工况下排气余热能的分布特性，提出有机工质初选条件，进而对满足条件的8种有机工质进行柴油机排气余热有机朗肯循环系统的热力学性能和经济性能对比分析。结果表明：在8种有机工质的蒸发压力范围内，R420A的系统热效率最大，为6.83%；在柴油机变工况下，R420A的系统总净输出功率、系统最大净输出功率和系统平均净输出功率均高于其他工质，分别为306.81 kW，9.769 kW和2.005 kW；采用R420A的系统初期投资成本较少，仅次于R417A和R437A，但其单位能量产出成本(LEC)最小。
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  基于XUD-9台架的煤液化调和柴油清净性试验研究

  高章，赵凯，高海洋

  车用发动机. 2019, 0(3): 64-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.010

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  采用不同组分的煤液化调和柴油和国Ⅵ柴油分别进行XUD-9台架试验，试验结果表明：在不加任何清净剂的情况下，使用煤液化调和柴油的喷嘴空气流量损失率为72.36%，使用国Ⅵ柴油的喷嘴空气流量损失率为85.93%；在两种油品中分别加入相同剂量的保洁型清净剂和清洗型清净剂之后，使用煤液化调和柴油的喷嘴空气流量损失率分别为21.36%和12.25%，使用国Ⅵ柴油的喷嘴空气流量损失率为67.32%和19.23%。另外在煤液化调和柴油和国Ⅵ柴油中分别加入不同梯度的保洁型清净剂，随着剂量的增加，煤液化调和柴油对清净剂的敏感性优于国Ⅵ柴油。
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  重型柴油机冷EGR与VGT耦合优化试验研究

  楼狄明，李响，郭石磊，谭丕强，胡志远

  车用发动机. 2019, 0(3): 69-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.011

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  以1台重型柴油机为试验对象，基于台架试验结果，通过建立数学模型和评价标准，对各个工况下的EGR和VGT阀门开度组合进行优化。经各评价标准优化结果的比较，选取折中NO_x排放和烟度的标准作为最优方案，对其优化结果进行分析可知：相同转速下，随着负荷的增大，EGR阀门开度先增大后减小；中等负荷下，VGT阀门开度较小，随着转速的升高，阀门开度逐渐增大；NO_x及CO排放整体较低，大负荷和高转速工况下NO_x排放显著提升，低速大负荷工况下CO排放严重升高；中等负荷下，排气烟度极低，但低速大负荷工况下烟度迅速升高。
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  柴油机燃用生物柴油低温燃烧性能的仿真研究

  陈彦君，周斌，何俊杰，王连富

  车用发动机. 2019, 0(3): 75-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.012

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  采用GT-Power软件模拟分析了不同EGR率和喷油正时对柴油机燃用生物柴油低温燃烧性能的影响。研究表明：随着EGR率的增加，最高燃烧压力下降，缸内最高平均温度逐渐升高，燃烧相位后移，有效燃油消耗率增加，热效率降低，NO_x排放大幅度降低，炭烟排放、CO排放和THC排放都升高。在相同的EGR率下，随着喷油正时的延迟，最高燃烧压力和缸内平均燃烧温度降低，燃烧放热相位后移，燃油消耗率先减小后增加，热效率先升高后降低，NO_x排放降低，炭烟排放先升高后降低，CO排放和THC排放同时升高。通过调节EGR率和喷油正时可同时使NO_x排放和炭烟排放低于原机，但是会导致燃油消耗率和热效率大幅度恶化，且CO和THC排放升高。
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  机油和过量空气系数对GDI汽油机燃用甲醇汽油颗粒排放的影响

  刘成豪，曾东建，左子农，汪建忠，李翔，王瑜

  车用发动机. 2019, 0(3): 81-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.013

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  利用1台缸内直喷增压汽油机，在97号汽油和甲醇汽油中掺混体积分数为2%和4%的机油，探究机油以及不同过量空气系数对发动机颗粒排放特性的影响。试验研究表明：随着燃料中甲醇比例的增大, 排气颗粒数浓度、总数浓度、质量浓度和总质量浓度均降低,机油消耗和过量空气系数对排放颗粒浓度的影响逐渐减弱；随着机油掺混体积分数的升高和过量空气系数的减小，排气颗粒浓度都明显上升；发动机的排气颗粒数浓度主要分布在核态区域，而质量浓度分布则不同，主要集中在积聚态和粗态区域。
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  车用小型涡轮增压器叶顶间隙可磨耗涂层控制技术研究

  李庆斌，胡辽平，曹刚，闫海东，肖清，周成尧，全学鳌

  车用发动机. 2019, 0(3): 88-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.03.014

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  采用Numeca数值分析软件建立了车用小型涡轮增压器压气机端流场网格模型，并研究了不同叶顶间隙对压气机性能的影响，分析得出叶顶间隙对压气机性能影响较大，每增加0.1 mm间隙后压比降低约3%，效率则降低约2%。研制了压气机叶轮叶顶间隙可磨耗涂层，减小了叶顶间隙，研究发现：压气机试验峰值效率提升了近1.5%，各转速下压比也得到了不同程度的提升，涂层在增压器高转速运转较长时间后磨耗均匀，叶轮与涂层刮擦后完好无损。研制了涡轮机叶顶间隙耐高温可磨耗涂层，经发动机匹配试验对比发现，中低速扭矩提升了2%左右，燃油消耗率在1 883 r/min下降低了3.5%。对蜗壳涂层开展了200 h可靠性考核验证，发现涂层磨耗均匀无掉块，涡轮叶片与高温涂层刮擦后无损伤，验证了可磨耗涂层技术在车用小型涡轮增压器领域应用的可行性。