2019年, 第0卷, 第4期　
刊出日期：2019-08-25

  

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  可调二级增压结合EGR策略对米勒循环柴油机性能的影响

  成晓北，浦涵，杨灿

  车用发动机. 2019, 0(4): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.001

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  针对米勒循环柴油机新鲜充量系数低，扭矩输出能力不足的问题，引入了电子增压器（E-Booster）技术，讨论可调二级增压结合EGR策略对米勒循环柴油机性能的影响。在1 400 r/min,p_me=1.85 MPa工况分析了米勒度、二级增压策略以及EGR对柴油机性能及NO_x排放的影响。仿真结果表明：无论是在进气门早关还是进气门晚关策略下，随着米勒循环的加深，缸内燃烧温度逐渐下降，使得NO_x排放降低，但由于循环充量系数的减少，扭矩输出降低；采用E-Booster可调二级增压方案，合理控制E-Booster的介入策略，提高进气压力，能够弥补米勒循环扭矩输出能力的不足，同时提高燃油经济性，但也会造成缸内最大压力和NO_x排放的增加；采用EGR策略则能够弥补由较高进气压力造成的不利影响，降低机械负荷和NO_x排放。米勒度、p_in、π_H、EGR率分别为M30、0.286 MPa、7%、10%时，p_me,ac提高0.03 MPa,同时NO_x排放下降0.47 g/(kW·h),有效改善了米勒循环柴油机动力性和NO_x排放。
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  喷射压力对电热塞引燃甲醇发动机的影响研究

  秦超群，吴家正，吴继盛，林易，戴述礼，樊宏彪

  车用发动机. 2019, 0(4): 8-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.002

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  基于电热塞引燃式直喷纯甲醇发动机，采用三维数值模拟方法研究了喷射压力对甲醇雾化、空燃混合、燃烧、排放的影响。研究表明：提高喷射压力使可燃混合气的均匀程度提高，而缸内平均温度和压力降低。火核形成于电热塞端部，火焰传播呈现出与柴油机和汽油机不同的规律。在高喷射压力下，处于靠近电热塞一端的燃烧室凹坑中的可燃混合气首先燃尽，而后火焰向外部传播。在排放物方面，喷射压力越大，膨胀行程中甲醛的含量越高，但排气中甲醛残余量越低，膨胀段甲醛与排气过程产生的甲醛相比可忽略不计。增大喷射压力有利于增加发动机的膨胀功，提高动力性，但喷射压力过高导致早燃，反而有损动力输出。

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  共轨柴油机燃用生物柴油-汽油混合燃料的性能与排放研究

  杨传通，贺晶晶，李权威，陈昊

  车用发动机. 2019, 0(4): 16-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.003

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  为了研究生物柴油在柴油机上的应用, 在一台6缸高压共轨柴油机上进行生物柴油与汽油混合燃料的性能试验。研究结果表明:随着汽油掺混比的增加，生物柴油-汽油混合燃料的黏度、凝点和馏程温度降低，热值有所提高；在部分负荷和中等负载下，生物柴油-汽油混合燃料的峰值燃烧压力、峰值放热率和燃烧温度都会升高；在大负荷下，3种燃料的缸内压力、瞬时放热率和燃烧温度相差不大。发动机转速为1 400 r/min时，与生物柴油相比，BD90G10和BD83G17的NOx排放分别增加4.2%和6.7%，而炭烟排放量显著降低。对于超细颗粒物（D<220nm）而言，混合燃料的峰值数浓度对应的直径小于生物柴油。在低负荷和中等负荷下，汽油掺混能够有效降低超细颗粒物排放，但在大负荷下，BD90G10和BD83G17的颗粒数浓度相差不大，表明汽油掺混比的进一步增大对超细颗粒物排放的减少影响较小。
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  湍流强度对火焰传播影响的大涡模拟研究

  刘宗宽，刘昌文，卫海桥，周磊

  车用发动机. 2019, 0(4): 22-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.004

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  为了研究封闭空间中湍流强度与火焰传播相互作用，基于快速压缩机试验平台建立了燃烧室模型，开展了上止点缸内压力1.1 MPa和1.4 MPa及不同湍流强度下，异辛烷-空气当量比混合气点火和火焰传播过程的三维大涡模拟研究。研究结果表明：火焰发展受到周围湍流脉动的影响，火焰形态发生褶皱和变形，且随着湍流强度的增加，火焰表面褶皱和变形越发严重；同时火焰的褶皱和变形会进一步加剧湍流脉动，从而加强火焰和湍流脉动的相互作用，影响缸内的燃烧情况。
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  驾驶模式对轻型汽油车PN排放影响试验研究

  彭美春，黎育雷，李继龙，张伟伦

  车用发动机. 2019, 0(4): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.005

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  根据GB 18352.6—2016中的RDE试验要求，对一轻型汽油车开展车载排放试验，设计了正常运行、急加减速运行两种驾驶模式，分别测取车速、排气温度、PN与CO₂排放等数据，并进行数据处理。行程动力学检验分析表明，急加减速驾驶模式的驾驶激烈程度明显高于正常模式，但两种驾驶模式下的行程动力学特性均在有效范围内，CO₂窗口的正常性与完整性均符合要求。研究发现，PN排放浓度与排放因子均与车速有较强的正相关性，急加减速驾驶行为下PN排放浓度和排放因子均明显高于正常驾驶模式。统计得出测试车辆的PN排放因子在正常驾驶模式时为3.16×10¹⁰个/km，急加减速驾驶模式为9.05×10¹⁰个/km。相比WLTC工况下国Ⅵ排放限值，正常驾驶、急加减速驾驶模式下RDE试验的PN符合性因子分别为0.05和0.15，低于国Ⅵ RDE符合性因子标准限值2.1。
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  轻型汽油车国六后处理OBD系统开发

  刘洋，张文彬，华伦，张云龙，帅石金

  车用发动机. 2019, 0(4): 34-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.006

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  基于快速原型的思想，开发了一套轻型汽油车国六后处理OBD系统。该系统的硬件由NI PXI平台定制而成，能够对三效催化器（TWC）和汽油机颗粒捕集器（GPF）集成后处理系统的传感器信号和发动机工况参数进行采集和通信；在MATLAB/Simulink中开发了基于神经网络的故障诊断模型和基于状态机的故障决策模型，将模型进行代码生成并下载到实时控制器运行；在上位机PC中通过VeriStand软件，进行系统定义文件的配置和交互界面的设计,实现了系统状态的实时监控。分别通过台架试验和整车转鼓试验对后处理OBD系统进行功能性验证。结果表明，所开发的快速原型系统能够在台架稳态工况和实际驾驶循环中正确诊断出后处理部件的故障，并进行合理的故障决策。
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  基于mc33pt2000的共轨燃油喷射系统电磁阀驱动电路与底层软件开发

  李捷辉，冷易凌，段畅

  车用发动机. 2019, 0(4): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.007

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  针对高压共轨柴油机电控系统，以飞思卡尔32位芯片为微控制器，控制新型芯片mc33pt2000，开发驱动电路和驱动软件驱动喷油器和燃油计量单元电磁阀。相比于传统的控制芯片，mc33pt2000芯片通过编程控制可以灵活调节电磁阀驱动电流、驱动电压以及驱动电流各阶段的时间，控制精度高、调试周期短，提升了高压共轨燃油喷射系统开发的灵活性，便于后期对驱动电压和电流进行调试修改。通过设计的驱动电路测得不同升压电压下的喷油器电磁阀电流响应时间和能耗，并对其进行分析。
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  基于混合建模的发动机曲轴模态分析

  吕大立， 李海龙，景亚兵

  车用发动机. 2019, 0(4): 47-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.008

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  开展了发动机曲轴在自由状态和安装状态下的模态参数识别，发现曲轴的边界条件对模态参数影响较大；研究了曲轴试验模态与仿真模型的混合建模方法，计算得到曲轴在约束状态下的模态结果。研究结果表明，利用混合建模的方式可以将曲轴自由模态结果转换为实际安装状态下的约束模态，以用于评估曲轴实际工作过程的动态特性，同时得到了气缸压力对曲轴约束模态影响较小的结论。混合建模的方式结合了试验和仿真的优点，提高了曲轴约束模态的分析精度，降低了试验限制条件，为评估曲轴动态性能和发动机动力学分析创造了更准确的条件。
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  双对置二冲程柴油机结构刚度的测试与仿真研究

  王旭兰，任伟，吴波，郝勇刚，李旭东，陈晋兵，高波，赵文韬

  车用发动机. 2019, 0(4): 52-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.009

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  以某双对置二冲程柴油机组合结构为主要研究对象，采用模态试验测试方法研究了螺栓预紧力对双对置二冲程柴油机结构刚度的影响规律，并应用有限元数值模拟方法对曲轴箱、进排气管的结构参数和材料对结构刚度的影响规律进行了研究。研究结果表明：预紧力对双对置二冲程柴油机组合结构刚度的影响比较小；进排气管壁厚的增加对提高双对置柴油机结构刚度贡献并不大，材料由铸铁改为铸铝则可减轻组合结构的质量并强化动态刚度；曲轴箱筋板与横侧隔板厚度的增加有利于结构刚度的提高，材料改变对模态固有频率的影响较小，为实现轻量化设计应优先选用铝合金材料。
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  Mask对四气门汽油机滚流影响的三维模拟分析

  徐露，胡鹏，罗福强

  车用发动机. 2019, 0(4): 57-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.010

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  采用CFD三维模拟研究了带有气流阻挡结构Mask的高滚流气道的滚流比和流量系数，着重讨论了Mask及改变Mask宽度及高度对进气参数的影响。对无Mask及Mask宽度分别为0.2 mm，0.5 mm和1 mm的8种高滚流气道的流通性能进行了稳态模拟，AVL平均滚流比为3.0~3.5，AVL平均流量系数在0.25~0.30之间。此外还模拟分析了Mask高度分别为1，2，3，4，5 mm的气道。结果表明：增加Mask后，小气门升程时滚流强度显著增大，大气门升程时滚流比略微减小；Mask宽度越小、高度越大时，在小气门升程时滚流强度越大；Mask高度由1 mm增加到5 mm时，AVL平均滚流比增加了6.4%，平均流量系数减小了11.4%。
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  尿素喷射量对SCR催化箱内温度场影响的试验研究

  王站成，苗家轩,刘松，刘建新，赵晓

  车用发动机. 2019, 0(4): 63-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.011

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  在发动机台架上，通过转动SCR催化箱内呈一字形布置热电偶的测量段，在稳态工况下对沿轴向多个截面内的温度场进行了测量，研究氨氮比对SCR催化箱内温度场分布规律的影响。结果表明：在试验条件下，当氨氮比小于1时，随着氨氮比的增加，催化箱内各截面温度分布的均匀性降低，而当氨氮比大于1，排气温度较低时，氨氮比的增加对催化箱内温度的分布几乎没有影响，而排气温度较高时，催化箱内温度分布的均匀性随氨氮比的增加而变差；随着氨氮比的增加，催化剂入口截面平均温度逐渐降低，而催化剂内各截面平均温度因反应放热大于散热损失而逐渐升高，且催化剂后端温度高于前端温度。
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  冷却方式对发动机冷却系统温差发电器的影响

  马宗正，闫修鹏，王新莉，刘大成

  车用发动机. 2019, 0(4): 69-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.012

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  温差发电系统最重要的前提是有足够大的温差，为此通过建立基于温差发电的发动机冷却系统能量模拟回收系统，研究了冷却方式对温差发电器两端温差的影响。研究结果表明：在大循环开启之前，温差发电器两端温度基本一致，当开启大循环后，两端温度迅速升高，由于集热器材料存在热阻使得冷却水和热端之间存在温差，温差发电器本身能够导热使得两端的温差较低；采用强制风冷可以显著提高温差发电器两端温差，相比于侧面冷却，正面冷却方式更具有优势，但是只能冷却一面；采用热管连接冷端和散热片的方式能够进一步降低冷端温度，提高温差发电器两端温差。可见，冷却方式对于能量回收系统的温差有着较大的影响。
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  余热回收用活塞式单阀膨胀机性能模拟及进排气结构分析

  李广华，高文志，赵洋，袁伟

  车用发动机. 2019, 0(4): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.013

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  根据朗肯循环发动机尾气余热回收系统中单阀式活塞膨胀机结构特点，建立了其工作过程仿真模型。4种工况下膨胀机缸压试验数据表明，模拟指示功率误差在0.99%-10%，工质水质量流量误差均在3%以内，验证了模型的有效性； 在此基础上，在进口压力5 MPa，进口温度520 ℃，转速1 950 r/min工况下，针对进排气结构参数对膨胀机性能的影响进行分析，得到了膨胀机指示功率、循环质量流量及绝热效率随进气顶杆高度和排气口高度变化的规律。
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  直喷汽油机润滑油行驶适应性试验研究

  杜爱民,靳争,陈垚伊，张雅洁，朱忠攀

  车用发动机. 2019, 0(4): 78-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.014

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  采用自行设计的测量设备对直喷汽油机滤清器机油温度与滤清器前后压力等参数进行实时测量，对试验结果分析得出机油温度与压力参数的规律：滤清器润滑油温度随着行驶里程增加而逐渐下降，而在9 000 km左右滤清器压差发生剧烈变化。试验结果表明：该润滑油在车辆行驶里程8 000 km范围内性能稳定，润滑油换油周期应控制在该行驶里程内。
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  小排量直喷增压汽油机喷水技术应用研究

  龚伟国，张弘，李相超

  车用发动机. 2019, 0(4): 83-87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.015

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  汽油机喷水技术通过向燃烧室内喷水降低发动机爆震倾向，降低燃油消耗并改善排放，近年来逐渐成为新研究热点。首先对喷水器的喷雾特性进行了试验研究，并利用CFD仿真分析方法在某1.5L直喷涡轮增压发动机上设计了进气道喷水方案，最后开展了3 000 r/min@1.4 MPa和5 500 r/min WOT工况下的台架试验研究。研究结果表明：汽油机采用喷水技术可以有效抑制爆震，改善燃油经济性。在高速大负荷工况，喷水可取代燃油加浓策略来降低排气温度，实现当量比燃烧。
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  基于振动速度的柴油机缸内峰值压力提取方法研究

  唐娟，胡云萍，魏庆檀，程勇

  车用发动机. 2019, 0(4): 88-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2019.04.016

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  基于数值模拟和试验研究，结合柴油机缸盖振动速度与缸内压力信号对应关系，根据微积分理论推导出描述柴油机缸内峰值压力的振动速度特征参数提取方法。模拟结果表明：基于振动速度提取的峰值位移和缸内峰值压力为近似线性对应关系，峰值位移可准确描述缸内峰值压力变化。试验结果表明：振动速度提取的峰值位移和缸内峰值压力有一致的变化趋势，两者为近似线性对应关系，但受干扰信息和工况波动等因素影响，线性度略差。结合不同工况提取的峰值位移和缸内峰值压力数据，基于最小二乘法理论拟合出不同机型峰值位移和缸内峰值压力线性关系曲线，基于该线性关系可实现基于振动速度的缸内峰值压力定量评价。