2021年, 第0卷, 第1期　
刊出日期：2021-02-25

  

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  增程式电动车自适应工况辨识策略研究

  顾琰浩，吴晓东，许敏

  车用发动机. 2021, 0(1): 1. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.001

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  为提高增程式电动车的自适应能量管理策略中工况辨识的准确性，通过分析样本特征参数与庞特里亚金极小值原理最优协态变量的相关性，选择有效特征参数，经过主成分分析后，建立样本数据库。对车辆进行在线工况辨识，将辨识的最优协态变量经过电池SOC修正后作为车辆当前协态变量，实现对车辆能量管理策略的自适应优化。结果表明，相比当前工况辨识策略，所设计的自适应PMP能量管理策略可使油耗降低、SOC变化更加稳定、动力电池寿命延长。
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  燃料电池空气供应系统非线性鲁棒控制

  马彦，朱添麟

  车用发动机. 2021, 0(1): 9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.002

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  提出了一种质子交换膜燃料电池空气供应系统非线性鲁棒控制方法。控制目标是在阶跃负载电流条件下过氧比和电堆阴极压力调整到期望值，避免燃料电池空气供应系统出现氧气不足的现象，获得最大净功率。建立了面向控制的空气供应系统多输入多输出模型，针对空气供应系统模型中电堆阴极压力不能直接测量和模型具有非线性程度高、耦合性强、参数的不确定性大等特点，设计了非线性鲁棒控制方法，该方法包括微分观测器和基于反馈线性化的非线性鲁棒控制器。进行了仿真试验，验证了模型精度，并在负载电流阶跃变化和系统参数不确定的条件下，验证了微分观测器和燃料电池空气供应系统非线性鲁棒控制方法的鲁棒性和有效性。
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  基于屈曲分析的连杆截面参数优化

  郭旭阳，陈宇，徐琳，韦静思，占文锋

  车用发动机. 2021, 0(1): 18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.003

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  连杆截面设计对轻量化和抗屈曲能力影响大，以经验设计为主，难以获得最优设计，针对这一问题，提出了基于敏感性分析获得优化参数，并通过基于NLPQL优化算法的Isight参数优化获得最优设计方案的优化方法。采用试验设计（DOE）方法确定样本点，获取对屈曲应力和面积贡献度较大的参数；对选取的参数构造优化模型，以截面积最小为目标，以屈曲安全系数不小于1.1为约束条件，得到最优解，保证增重最小情况下截面屈曲安全系数达到1.1。采用有限元Risk法计算连杆抗屈曲所能承受的燃烧压力，进行优化前后结果对比，结果表明，优化后屈服压力提升了14%，极限压力提高了16%，证明了优化方法的有效性。
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  基于Taguchi算法的OP2S柴油机气口结构参数优化

  马少杰，樊文欣，杨伟，张盛棕，程必良

  车用发动机. 2021, 0(1): 24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.004

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  采用GT-Power以等效二冲程方法建立对置二冲程（OP2S）柴油机一维仿真模型，以进气口高度、排气口高度、进气口宽度圆周比、排气口宽度圆周比为试验参数，设计正交试验，并以平均指示压力、给气比、扫气效率为评价指标，利用Taguchi算法分析仿真结果的信噪比，优化试验参数，得到了各参数对OP2S柴油机换气效果的影响程度顺序与最优气口结构。结果表明，利用Taguchi算法可得到OP2S柴油机气口的最优参数组合，从而有效提高OP2S柴油机的换气性能。
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  汽油机进气歧管均匀性影响因素分析及结构参数优选

  李楠，朱晨虹，黄英铭，陈良，吴广权，占文锋

  车用发动机. 2021, 0(1): 28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.005

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  基于一款增压三缸汽油机进气歧管，采用CFD分析方法研究了稳压腔-支气道过渡圆角、节气门安装角、进气歧管总管长度等参数对进气均匀性的影响。结果表明：增大稳压腔与气道之间过渡圆角，可以降低压损、增大相应支气道的进气流量；节气门布置的角度会对进气歧管内的流场产生影响,从而影响进气均匀性；节气门后总管长度对进气歧管流场分布有较大影响，总管长度越长，稳流距离越长，流场越顺畅，进气均匀性越好。最后采用以上规律结合布置空间优选进气歧管结构参数，使得进气均匀性指标达标，并在气道稳流试验台上得到了验证。
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  基于多目标函数的加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料性能设计

  梅德纯，张起，左磊

  车用发动机. 2021, 0(1): 34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.006

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  基于燃料的着火性能、挥发性能、低温性能和流动性能构建多目标优化模型，对加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的混合比例进行优化设计。通过三元燃料的十六烷值、95%馏程、凝点和运动黏度的试验值构建着火性能、挥发性能、低温性能和流动性能的特征方程，以及不同性能趋向的多目标评价函数，分析不同性能趋向下的合理权重系数。根据各性能趋向评价函数结果和相关法规，确定加氢生物柴油乙醇的最佳混合比例应不大于10%。该研究为优化多元燃料的掺混比例提供了一个切实可行的思路。
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  燃烧模拟在国六柴油机燃烧系统开发中的应用

  李军成，李明星，曾丽丽，张志雄

  车用发动机. 2021, 0(1): 40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.007

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  在某国六柴油机燃烧系统开发中，基于数值模拟指导燃烧室与喷油器优化匹配，3个燃烧室分别与4种喷油器匹配。燃烧模拟研究表明：随着油嘴凸高增大炭烟排放显著改善，指示燃油消耗率也降低，但不同工况的最佳油嘴凸高不同；流量为900 mL/min的喷油器综合性能优于流量为860 mL/min的喷油器；各燃烧室均有与之匹配较优的喷油器。对3种优选方案进行试验验证，结果表明：计算预测的油嘴凸高和喷油器流量对油耗、炭烟的影响与试验趋势吻合，燃烧室形状的影响与试验趋势基本吻合。
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  四连杆连续可变气门驱动机构的结构设计和试验分析

  屈小贞

  车用发动机. 2021, 0(1): 45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.008

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  提出了一种机械式四连杆连续可变气门驱动机构，并完成了结构布置设计和第二凸轮型线设计。针对该连续可变气门驱动（CVVA）机构样机进行了试制安装，并在试验台上成功地运转到7 200 r/min，通过对不同控制轴转角下的气门升程和加速度进行测量分析，结果表明该CVVA机构能达到预期的设计目标。
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  发动机VVT叶片式相位器响应速度影响因素相关性分析

  蒋状，曾东建，何冬，谯晗，吕高全，邓猛

  车用发动机. 2021, 0(1): 51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.009

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  利用AMESim建立了发动机可变凸轮相位器响应速度数值仿真模型，结合试验设计和相关性分析，验证了仿真模型的可靠性并研究了相位器的各个关键参数对其响应速度的影响机理。研究发现：对相位器响应速度影响显著的一次因素为叶片力臂、叶片厚度、预加载荷；在全平面工况内，二次因素对相位器响应速度的影响呈复杂的非线性；叶片力臂较大时，叶片厚度对相位器响应速度影响较小；当叶片力臂和叶片厚度增大时，相位器响应速度随预加载荷的增加没有明显变化。
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  电气化冷却系统与发动机匹配试验与分析

  阳焱屏，林承伯，王延昭，郭迁，叶文临

  车用发动机. 2021, 0(1): 58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.010

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  某发动机采用了电子水泵及温控模块等先进电气化热管理技术，完成电子水泵选型及温控模块控制逻辑设计后，利用发动机台架开展匹配试验研究。结果表明：电子水泵布置保持出水口朝上，补水口位置降低至与水泵入口平齐，有利于水泵水室内气体排空，保证水泵正常工作；电子水泵性能满足发动机冷却需求，但水套隔板泄漏导致缸体缸盖流量分配偏离设计值，缸体排气侧水温异常高，需优化水套隔板强度；降低电子水泵流量可减少冷却液带走的热量，改变燃烧室附近的换热，有利于热效率提升；温控模块圆弧形球阀开口设计使得各支路开启或关闭时发生流量突变，而水滴形球阀开口实现了流通面积缓慢增加，流量平缓过渡。
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  亚/超临界环境正十二烷液滴相变过程分析

  唐纯逸，王忠，李瑞娜，刘帅，李立琳

  车用发动机. 2021, 0(1): 63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.011

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  依据内燃机碳氢燃料的特性，建立了正十二烷（C₁₂H₂₆）液滴在亚/超临界N₂氛围下相变的分子动力学模型。将液滴温度与已有研究进行对比，验证了仿真模型的可靠性。在此基础上，对超临界环境下C₁₂H₂₆液滴的气液界面厚度、液滴直径的平方、均方位移（MSD）、扩散系数等参数随环境压力、温度和时间的变化规律进行分析。结果表明：当环境温度、压力高于C₁₂H₂₆的临界温度和压力时，随着时间的增加，C₁₂H₂₆液滴直径的平方与时间的关系不成正比，液滴界面厚度由18.43Å增加至23.25Å，MSD线性增加，由3.4×10⁴ Ų增加至6.5×10⁴Ų，扩散系数由2.8×10^－3 cm²/s转变至4.37×10^－3 cm²/s，液滴相变不再遵从d²定律，液滴由表面蒸发向以扩散为主的混合互溶过程转变。
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  应对国六排放的柴油机尾气NO_x催化转化剂的试制研究

  韦夏夏，谭宗勇，陈梦寅，刘来君，唐富顺，孙强，刘光文

  车用发动机. 2021, 0(1): 69. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.012

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  研究了活性组分负载方式对V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂SCR性能的影响，通过调变助剂组分改善其低温窗口特性，并在稳态工况条件下考察了制备的蜂窝催化剂样品低温SCR催化性能。结果表明，活性组分的负载方式对V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂SCR性能影响较大，共浸法制备的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂，WO_x物种和VO_x物种在载体表面分散均匀，具有较优的SCR活性，同时通过CeO₂和SnO₂组分的调变，其低温SCR性能显著改善。稳态工况试验表明，共浸渍法制备的CeO₂、SnO₂调变型V₂O₅-WO₃/TiO₂蜂窝催化剂样品具有稳定优异的低温SCR催化性能，具有潜在的满足国六排放柴油发动机尾气NO_x转化的商业价值。
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  高增压柴油机进气流动理论研究

  文明，李玉峰，贾孟秋，鲁祯，王天友

  车用发动机. 2021, 0(1): 75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.013

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  柴油机增压比大幅度提高以后，进气压差和空气密度将显著增大。针对一台高增压单缸柴油机，通过仿真方法分析了两个典型转速下不同增压比对进气射流和缸内流动的影响规律，并对高增压柴油机进气流动进行了理论分析。研究发现：高增压柴油机在相同转速下的进气射流速度及其分布几乎不随增压比的增加而变化，缸内涡流比、湍动能等宏观和微观速度场特征参数也几乎不随增压比的提高而变化，原因是进气流动速度受限于平均活塞运动速度，进气质量的增加主要源自于空气密度的增加。
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  柴油机工况参数对离子电流影响的试验研究

  张志强，康哲，胡宗杰

  车用发动机. 2021, 0(1): 82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.014

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  在1台改装的4缸高压共轨柴油机上，结合自行开发的柴油机离子电流检测系统，研究了EGR率、转速、冷却水温度等工况参数对柴油机离子电流特性的影响。研究结果表明：柴油机离子电流的峰值和积分值随着EGR率和转速的增大而降低，并随着冷却水温度的升高而上升；不同工况参数下，离子电流相位CA_I50总是滞后于燃烧相位CA₅₀，同时离子电流相位CA_I50和燃烧相位CA₅₀的变化规律一致，证明了离子电流信号能够可靠地反映缸内的燃烧状态。
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  基于简易瞬态工况法的在用汽油车排放特性试验研究

  高冬冬，罗马吉，刘成

  车用发动机. 2021, 0(1): 87. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2021.01.015

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  以2009年捷达车1.6 L自然吸气汽油机为研究对象，搭建汽车尾气测试转鼓试验台架，安装自主研发的EGR系统和市售的三元催化器控制装置，结合GB 18285—2018 《汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》中简易瞬态工况法进行排放试验，综合评价了以上排放控制技术对在用轻型汽油车排放特性的影响。结果表明：发动机引入EGR气体后，NO_x排放明显下降，随着EGR阀开度不断增大，NO_x排放下降幅度也逐渐增加，CO和HC排放呈现先降低后升高趋势；更换三元催化器后，有害排放污染物中CO、HC和NO_x明显降低，CO排放近乎零排放，催化转化效果极其明显；三元催化器结合EGR系统后，有害污染物排放均有所降低，在EGR阀开度2%~10%范围内，随着EGR阀开度增大，NO_x排放明显减低，CO和HC排放略有上升的负面效果因三元催化器净化而抵消。