2020年, 第0卷, 第5期　
刊出日期：2020-10-25

  

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  高能点火在稀薄燃烧汽油机中的影响因素研究

  吴锡江，王志宇，尹琪

  车用发动机. 2020, 0(5): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.001

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  在1台搭载了均质稀薄燃烧系统的光学单缸发动机上，对比了常规点火系统和其他两种点火能量可调的持续放电式高能点火系统，通过燃烧分析和高速摄影等技术手段，研究了稀燃条件下影响高能点火效用的一些关键因素。结果表明：对于持续放电式高能点火系统，提升放电功率是提高点火能量利用率并提升燃烧稳定性最为有效的措施；因跟高能点火有效放电时间密切相关的燃烧持续期相对较长，低速、小负荷时高能点火系统的能量利用率最高，燃烧更快、稳定性更好，同时稀燃极限的提升效果也较为明显；此外，火花塞电极形式和电极方向也对稀燃高能点火系统有着一定的影响，双针火花塞、适当加大的电极间隙和背对进气门方向的电极间隙布置，均有利于电弧和初始火核的形成，在稀燃条件下燃烧更快更稳定。
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  缸内直喷发动机燃油喷射压力对闪沸喷雾特性的影响研究

  袁志远，崔明利，李雪松，王森

  车用发动机. 2020, 0(5): 11-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.002

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  闪沸喷雾可以在较低的喷射压力下有效提升燃油蒸发和雾化效率，为了研究喷射压力对闪沸喷雾破碎的具体影响及相关机理，基于一款单孔直喷喷油器，利用背光法完成了不同喷射压力和不同过热度下喷雾形态的高速成像试验。对比了喷射压力及过热度对喷雾形态及喷雾破碎的影响，并分析了不同工况下喷雾的破碎机理。研究表明：增加燃油过热度，单孔喷油器喷雾宽度显著增加，喷雾贯穿距明显缩短；对于冷态喷雾，增加燃油喷射压力，喷雾的贯穿距减小，喷雾宽度增加不明显；对于过热喷雾，增加燃油喷射压力，喷雾的宽度显著下降，贯穿距有所增加。
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  柴油机循环变动与燃烧参数的相关性分析

  张鹏

  车用发动机. 2020, 0(5): 15-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.003

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  为充分发挥Fischer-Tropsch (F-T)煤制油的性能，在1台高压共轨柴油机上对比分析了使用F-T煤制油和国六0号柴油时的燃烧和循环变动特性，并探究了参数间的相关性，选择1 200，2 000，2 800 r/min下的外特性工况作为试验工况。结果表明：F-T煤制油的缸压、放热率和压力升高率均比0号柴油低，但峰值对应的相位提前；相比于0号柴油，在相同的工况下F-T煤制油滞燃期缩短0.7°~1.2°曲轴转角，燃烧时间增加6°曲轴转角，CA50提前2°曲轴转角，有效热效率提高0.7%~1.5%；柴油机燃用F-T煤制油时循环变动较小，在2 000 r/min时循环变动最小，缸压峰值随着滞燃期的增加而线性增加，随着燃烧持续期的增加而线性减小，一定范围内缩短滞燃期、延长燃烧持续期能够减少循环变动；同时滞燃期与缸压峰值的Pearson相关系数大，较燃烧持续期对循环变动的影响更显著。
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  搭载米勒循环发动机的增程式电动车热效率改善研究

  杨晓力，龙兵，徐宏昌

  车用发动机. 2020, 0(5): 21-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.004

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  通过对一款TPFI 发动机的凸轮型线和活塞头部形状的设计，使其变为压缩比为12.5的米勒循环发动机。研究了不同压缩比、机油泵和CLP-EGR技术对米勒循环发动机燃烧特性和热效率的影响。台架试验及仿真结果表明，相比于原型机，外特性最优工况下燃油消耗率从238.6 g/（kW·h）下降到226.5 g/（kW·h），热效率接近37.2%，燃油经济性提升了5.07%。利用Cruise软件建模并设置合适的整车性能参数，获得了两种典型循环工况下的仿真燃油消耗量结果，米勒循环发动机在NEDC工况及CLTC工况中较之原型机分别节油4.4%和4.2%，具有良好的工程应用价值。
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  车用涡轮增压器径流涡轮的背盘冷却技术研究

  马超，李延昭，张健健，朱光前

  车用发动机. 2020, 0(5): 28-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.005

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  随着车用柴油机排放法规和功率密度的不断提升，增压器转速及涡前温度不断提高，涡轮轮背发生热-机械疲劳失效的风险大幅增加。为了提高涡轮背盘可靠性，提出了一种径流涡轮背盘冷却技术，利用流固耦合的数值仿真方法研究了从中冷器后引入冷却空气，对背盘热应力的改善以及对涡轮机整机性能的影响。结果表明：当消耗1.0%,2.0%和3.0%的相对冷却流量时，背盘热应力分别比无冷却时降低31 MPa，108 MPa和132 MPa，综合应力分别降低3.8%，13.1%和16.0%。背盘冷却对涡轮机性能的影响较小，当相对冷却流量消耗3.0%以内时，冷却对膨胀比的影响可以忽略，热效率的降低不超过1.0%。
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  双分流叶片跨声速离心压气机流动特性仿真研究

  刘贵升，佟鼎，李广瑞，李晶晶，侯琳琳，花琳，庄丽

  车用发动机. 2020, 0(5): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.006

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  以某高压比跨声速离心叶轮为基础，为进一步强化其性能，对双分流叶片叶轮内部流动特性进行了仿真分析。研究结果表明：采用双分流叶片结构，能够改善堵塞工况的流动，降低主叶片前缘激波强度和叶片表面载荷，随着转速的提升，压比提升效果明显；在数量改进的约束条件下，两种双分流叶片结构各有其特点，所得到的结果为高压比离心压气机叶轮性能优化提供新的思路。
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  聚甲氧基二丁基醚含氧燃料改善柴油机高原性能的试验研究

  曹斯琦，刘宇强，支怀斌，冀树德，孔祥鑫，黄旭，安高军

  车用发动机. 2020, 0(5): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.007

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  在高原模拟试验台架上，模拟0 m，3 700 m和4 500 m海拔环境，对燃用柴油和100%聚甲氧基二丁基醚型含氧燃料（DMB100）的柴油机性能进行了研究。研究结果表明：在外特性工况下，燃用DMB100燃料可有效提高发动机的低速扭矩特性和扭矩储备系数；由于DMB100燃料本身含氧，燃用时可较为明显地降低柴油机单位功率的能量消耗率和空气消耗率；DMB100燃料的上述动力和经济性特征在高海拔工况更为显著；在部分负荷工况下，燃用DMB100燃料的能耗率和最高燃烧压力均有所改善，能耗率在低负荷工况改善明显，而最高燃烧压力在高负荷工况改善更加明显。
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  柴油机排气颗粒与DPF过滤壁面的碰撞力学特性分析

  王凯，王忠，刘帅，李瑞娜，赵洋

  车用发动机. 2020, 0(5): 47-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.008

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  为了研究柴油机排气颗粒与DPF过滤壁面的碰撞力学特性，基于柴油机排气颗粒在DPF内过滤壁面的碰撞过程，建立颗粒与壁面的碰撞反弹模型，运用Fluent仿真软件与相似理论，模拟孔道内的速度场分布情况，分析了颗粒与壁面的黏附力与黏附能、最大接触半径等碰撞特性参数以及颗粒发生反弹时的法向恢复系数、临界黏附速度等评价指标。应用原子力显微镜与搭建的试验台架，测量了模型中颗粒在碰撞反弹中受到的黏附力，确定了表面粗糙度修正系数，并对颗粒在DPF过滤壁面上的沉积形貌进行分析，对计算得到的结果进行验证。结果表明：随着孔道轴向距离的增加，孔道过滤壁面内流场速度先减小后增大；随着颗粒的入射角增大与入射速度减小，最大接触半径减小；随着颗粒与壁面之间的压缩距离增大与颗粒粒径增大，颗粒与壁面之间的黏附力和黏附能增大；随着颗粒入射速度增加以及表面能减小，颗粒碰撞后的法向恢复系数增加，法向临界黏附速度减小；孔道前端与后端沉积的颗粒较少，平均粒径小而比表面积大的颗粒更容易被捕集。
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  EGR率对单缸柴油机颗粒微晶结构及氧化特性影响的试验研究

  瞿磊，王忠，刘帅，谢纬安

  车用发动机. 2020, 0(5): 55-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.009

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  为深入探究废气再循环技术（EGR）对柴油机颗粒形成的作用机理，运用拉曼光谱（Raman）、热重分析（TG）等试验方法研究EGR率对排放颗粒的微晶结构及氧化特性的影响，探明颗粒的化学异相性、石墨化程度、平均微晶尺寸、C—C原子键距、活化能等参数的变化规律。结果表明：随EGR率的增加，D1峰的半高宽逐渐增大，化学异相性增强；I_D1/I_G、I_D3/I_G比值逐渐增加，与EGR0%颗粒相比，EGR30%颗粒的I_D1/I_G、I_D3/I_G分别增加了12.9%、12.1%，颗粒的有序石墨结构含量减少，无定形碳含量增加，石墨化程度降低；颗粒的平均微晶尺寸逐渐减小。颗粒的活化能随EGR率的增加而有所减小，与EGR0%颗粒相比，EGR30%颗粒的活化能减小3.6%，表明引入废气提高了柴油机排放颗粒的氧化活性。
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  PODE掺混对于柴油机压力振荡和排放特性的影响

  孟源，闫飞

  车用发动机. 2020, 0(5): 61-65. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.010

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  为探究聚甲氧基二甲醚（PODE）用作燃料添加剂时柴油机的燃烧、压力振荡和排放特性，以0号柴油为基础，按照体积分数配制PODE占比分别为0%（DP0）、5%（DP5）和15%(DP15)3种混合燃料，在一台共轨柴油机上进行2 000 r/min，50%负荷固定工况试验，分析不同PODE掺混比例对于柴油机性能的影响。研究结果表明：随着PODE比例增加，燃料燃烧时缸内压力、压力升高率和放热率峰值减小，峰值所对应的相位提前，滞燃期缩短，产生的燃烧振荡能量减小，振荡幅值减小，PIC能量所占比例及其能量循环变动率降低，燃烧更为柔和；DP15的振荡能量最小，相比0号柴油降低1.01×10¹² Pa²，循环压力能量振荡变动率降低1.55%，燃烧更为稳定；随着PODE比例增加，柴油机排放性得到改善，NO_x和Soot排放均降低。
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  中重型车用柴油机共轨喷油器结构参数匹配设计

  许文燕，刘丽峰，任庆霜，程秀围，王旭兰，王尚学

  车用发动机. 2020, 0(5): 66-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.011

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  针对共轨喷油器结构参数众多且各参数之间相互影响的问题，采用一维仿真的手段结合正交试验设计原理，对共轨喷油器结构参数进行了多方案匹配设计。匹配设计后的共轨喷油器经过高压共轨台架试验、某中重型车用柴油机整机性能试验验证，满足整机性能需求。
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  基于BOOST电路的高压共轨喷油器驱动电路设计与优化

  谢宏斌，高崴，蒋兆杰，张爱云，张美娟，吴至锦，丁丹彤

  车用发动机. 2020, 0(5): 73-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.012

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  设计了一种基于BOOST电路的驱动电路，该电路在喷油器驱动过程中，利用喷油器电磁阀电感上调制的振荡电流对驱动高压源充电，快速补充驱动高压源驱动过程中损失的能量；该电路采用了一种阈值灵活设定的电流调理电路以及高端电流采样电路，很容易实现振荡电流峰值和谷值的调制；理论分析了振荡电流峰值和谷值对驱动电路充电效率的影响，并通过试验验证了该新型电路的有效性以及振荡电流峰值和谷值的优化试验方法。应用该电路可以确保每次喷射时驱动高压的一致性，有效支持多次喷射，满足发动机复杂控制策略的需求；也可以简化大型柴油机电控单元中BOOST模块的设计，降低电感技术参数的要求；还可以缩小PCB板的面积，降低电控单元的设计成本。
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  重型车Pems试验工况与中国工况对比研究

  于津涛，熊兴旺，刘嘉伟，张凡，李梁

  车用发动机. 2020, 0(5): 80-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.013

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  针对一辆城市客车和一辆非城市货车进行了Pems试验，对比了Pems试验工况与中国工况的速度分布、加速度分布。结果表明：Pems客车试验工况中，速度分布存在4个峰值区间，加速度分布存在2个峰值区间；CHTC-B工况中，速度分布存在1个峰值区间，加速度分布存在1个峰值区间。Pems货车试验工况中，速度分布存在4个峰值区间，加速度分布存在2个峰值区间；CHTC-HT工况中，速度分布存在1个峰值区间，加速度分布存在3个峰值区间。对比功率计算式的系数进行了标定，并对比了Pems试验工况和中国工况的比功率分布。结果表明，在比功率［-2.7,2.7］区间内，Pems客车试验工况比功率分布为双峰曲线，CHTC-B工况为单峰曲线；Pems货车试验工况比功率分布为双峰曲线，CHTC-HT工况为单峰曲线。
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  SCR和EGR联合控制下NO^_x减排效果分析

  彭美春，陈越，邹康聪，黄文伟

  车用发动机. 2020, 0(5): 87-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2020.05.014

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  为研究重型柴油货车实际运行状态下EGR、SCR控制技术对NO_x排放的影响，开展了车辆RDE试验研究。设计了单EGR、SCR+EGR与无排放控制技术3种配置的车载试验方案。测试车辆沿市区、市郊与高速路况行驶,测试瞬时NO_x排放、车速、排气温度、EGR率、发动机转速与负荷等。分析了NO_x排放与车速、发动机工况、EGR率、排气温度的关系，比较不同排放控制方案下NO_x排放的异同。结果表明：无排放控制技术时，NO_x排放随车速增加而增加；配置EGR+SCR时，NO_x排放随车速增加呈下降趋势，高速区NO_x排气体积分数低于低速区。分析表明，排气温度升高，SCR对NO_x的净化效率提高，EGR率增大NO_x排放降低，低速工况下EGR率最高。EGR、SCR、EGR+SCR 3种控制技术对NO_x的减排率分别在16%，51%，92%以上。