2021年, 第0卷, 第2期　
刊出日期：2021-04-25

  

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  基于协变量自适应的混合动力车辆能量管理控制策略

  胡苏楠，朱明亮，吴晓东，许敏

  车用发动机. 2021, 0(2): 1-12.

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  提出了一种基于协变量自适应的车辆能量管理控制策略，其目标是实时改善燃油经济性。协变量自适应的原则和目标是发动机工作高效，即发动机高效区间对协变量进行选择。策略分为三步实现：首先，预测未来道路需求能量，将其简化为需求能量级别的预测，建立一个模糊控制器对车辆需求能量进行分级。然后，利用预测的需求能量级别调整高效区间范围，同时调整所设计的SOC软约束范围。最后，在SOC软约束范围内，协变量依据高效原则自适应调整，否则协变量由SOC来调整。轻混车辆仿真平台计算结果表明，此方法无论是在优化动力分配上还是控制SOC范围上都表现出良好的效果。
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  基于遗传算法和支持向量机的汽车行驶工况识别

  董小瑞，武雅文，张志文，李晓杰

  车用发动机. 2021, 0(2): 13-17.

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  为了提高支持向量机算法应用在行驶工况识别上的准确率，提出一种基于遗传算法优化策略。基于主成分分析理论对实车采集的4种典型城市工况载荷谱数据提取特征参数，并以此作为识别模型的输入参数，然后通过网格搜索法确定参数寻优空间，再由遗传算法在此范围内精确寻优。仿真试验结果显示，运用这种基于遗传算法优化支持向量机建立的识别模型分类识别精确度比之前提高了3.44%。
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  车用跨声速离心压气机高原适应性改进设计

  佟鼎，刘贵升，林森，宋志伟，王宪磊，贾晓亮，马锦荣

  车用发动机. 2021, 0(2): 18-24.

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  针对某增压器原机高原适应性不足的问题,开展了一维初始目标设计和详细的三维流动仿真分析，对车用跨声速离心压气机进行了高原适应性改进设计。通过降低叶片后弯角、增加叶片数进而增加叶轮做功能力来提升压比。通过叶片细节设计，包括分流叶片前掠和出口曲线掠型进一步优化压气机性能，最终通过了试验验证，在原机的基础上成功优化设计了高压比离心压气机，满足了发动机的使用需求。
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  离心压气机叶轮多场载荷与应力分析

  董洪祯，张虹，洪舟振森，吴新涛

  车用发动机. 2021, 0(2): 25-31.

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  建立了流固耦合计算模型，研究了离心压气机叶轮的离心载荷、热载荷、气动载荷及相应的应力。针对有蜗壳的整周离心压气机模型，采用单向稳态流固耦合的方法，分析了气动载荷、热载荷和相应的应力在周向上的不均匀性,讨论了柱坐标系下叶轮各部位主要的应力分量以及应力形成机理，定量分析了各场应力的占比，最后对比了多工况下各场应力比例关系。结果表明：气动载荷及应力在周向上的不均匀性较大，压力面正对蜗舌的叶片气动应力较大，且沿逆旋转方向叶片的气动应力不断减小；不同载荷作用下，叶轮各部位的主要应力分量有所不同；不同工况下，各场应力占比基本一致，离心应力均占据主导地位，其次为热应力，气动载荷的影响最小。
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  润滑油灰分对GPF过滤效率影响的试验研究

  汤东，刘胜，华伦

  车用发动机. 2021, 0(2): 32-37.

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  基于润滑油掺烧快速老化方法，在发动机台架上研究灰分对GPF背压和发动机动力性的影响；基于世界统一的轻型车测试循（WLTC）整车试验和实际道路测试（RDE）研究了灰分对GPF过滤效率的影响。结果表明：灰分沉积会提高发动机的排气背压，降低发动机的动力性，60 g灰分量时背压最大升高8.8 kPa，扭矩下降3.7 N·m；WLTC工况第一阶段PN排放贡献率大于90%，且WLTC和RDE工况少量灰分即可显著提高GPF对PN的过滤效率，3 g灰分量下过滤效率可达96.6%；过滤效率随着灰分量的增加而增大，60 g灰分样件的PN过滤效率达到99.6%。
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  纳米铜润滑油添加剂对柴油机颗粒排放的影响

  王梁，张雪峰，赵世龙，孟昭

  车用发动机. 2021, 0(2): 38-42.

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  采用热重-质谱联用技术（TG-MS）和台架试验方法，研究了纳米铜颗粒对柴油机炭烟颗粒的燃烧催化作用。研究发现，纳米铜对炭烟颗粒燃烧具有优异的催化能力，其可使碳的完全氧化燃烧温度从580 ℃降低到520 ℃。柴油机台架试验表明，纳米铜润滑油添加剂使颗粒物(PM)、CO 和HC排放量分别减少了99.0%，81.3%，33.3%。研究结果表明，纳米铜颗粒可促进碳化合物的完全燃烧，有效减少燃料中PM、CO和HC的排放，抑制并逐步消除发动机燃烧室中的积碳。
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  基于CEEMDAN-SVR模型的柴油车氮氧化物瞬态排放预测

  喻洋，王艳艳，李加强，刘学渊，何超，魏恒，吉江林

  车用发动机. 2021, 0(2): 43-48.

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  柴油机具有更高的燃油热效率，但过高的氮氧化物（NO_x）排放限制了其发展，准确预测柴油车在实际道路上工作的排放状态，有助于柴油机的开发和设计。瞬态NO_x排放序列具有非线性、非平稳性和非正态分布的特点，直接使用机器学习算法进行预测变得困难。为准确预测柴油机瞬时NO_x排放，本研究将自适应噪声完备集合经验模态分解（CEEMDAN）应用到柴油NO_x瞬态排放模型中，结合支持向量回归机（SVR）对复杂时间序列的高效建模能力，提出一种柴油机NO_x瞬态预测模型CEEMDAN-SVR。运用CEEMDAN对NO_x排放序列进行分解，获取不同采样频率下的子序列，对各个子序列使用SVR建模预测，然后通过集成各个子序列的预测值获得最终的预测结果。结果表明：CEEMDAN算法能有效降低NO_x序列的非平稳性，通过SVR机器学习模型更容易提取出数据局部特征信息，具有更低的预测误差。
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  国六柴油机双旋流SCR混合器试验研究

  张晓丽，王霞，荣超，石代龙，安邦，王东升，杨永春

  车用发动机. 2021, 0(2): 49-55.

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  为解决国Ⅵ柴油机SCR后处理系统在低排温、低负荷工况下存在的尿素结晶问题，采用CFD和试验研究相结合的方法，对某重型国Ⅵ柴油机后处理SCR单旋流混合器进行结构优化，设计出了一种双旋流混合器。对双旋流混合器进行NO_x单点转化效率试验、瞬态WHTC排放试验以及10 h发动机台架尿素结晶验证试验。模拟结果表明：双旋流混合器能够产生更强的旋流效果，促使尿素喷雾和尾气充分混合、蒸发分解，且使氨分布均匀性指数提高了15.19%。试验结果表明：相较于单旋流混合器，双旋流混合器在氨氮比为0.7，0.9和1.2时的NO_x转化率分别提高1.58%，1.78%和0.38%，NO_x排放显著降低，混合器壁面未出现尿素结晶，解决了低温、低负荷工况下的尿素结晶问题。
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  柴油机氧化催化器喷油助燃特性研究

  万川，邹笔锋，吴星，孟强

  车用发动机. 2021, 0(2): 56-63.

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  基于发动机台架开展了柴油机氧化催化转化器（DOC）喷油助燃特性试验，研究分析了尾管喷油时DOC温升及对尾气后处理系统排放特性的影响。研究结果表明：尾管喷油能够使DOC在100 s内迅速升温，温升幅度随转速的升高而降低，并且来流温度越高、转速越高，温升速度就越快。为保证柴油机颗粒捕集器（DPF）前有足够高的温度，应对排气温度、空速、喷油脉宽进行合理的控制。在柴油喷射前，总碳氢（THC）排放浓度均接近零，在柴油喷射的瞬间，THC浓度飙升，高排气温度、低空速、小喷油量有利于控制碳氢泄漏，同时柴油喷射会降低NO₂产率。
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  活塞敲击引起的缸套振动响应对缸套水侧空化的影响研究

  刘东，黄国龙，孙世磊，李国兴，王铁，魏健龙

  车用发动机. 2021, 0(2): 64-70.

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  为研究活塞侧击引起的缸套振动响应对柴油机缸套水侧空化状况的影响，以某国Ⅵ水冷柴油机为研究对象，结合结构动力学与计算流体力学，对缸套表面振动与其水侧流体动力学行为进行耦合分析。基于柴油机试验台架实测了缸套壁面振动，对应建立了柴油机气缸总成瞬态动力学模型，结合仿真与实测振动响应研究了活塞侧击作用下的缸套振动特性。然后，将瞬态动力学计算结果以动网格的形式输入二维冷却水套模型中进行数值模拟，研究了缸套振动形式、水套厚度和出口压力等因素对空化的影响。结果表明，缸套在活塞侧向力作用下的高频振动与其结构固有模态有关，缸套的高频模态振动和冷却水套厚度对缸套水侧的空化现象影响显著。提高冷却水套出口压力可小幅削减空化强度，而增加水套厚度对缸套水侧空化的抑制作用更为明显。
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  基于RDE验的车用发动机工作状态和排放浅析

  张帅，宋铁兵，谷家鑫，李向飞，缪曙霞，白宝国，谭建松

  车用发动机. 2021, 0(2): 71-75.

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  在北京、重庆和昆明地区开展了轻型汽油车RDE试验，在满足当前法规RDE 要求的前提下，研究了驾驶行为对轻型汽油车发动机工作载荷和真实道路排放的影响。研究结果表明：与WLTC工况下发动机的工作载荷相比，RDE试验发动机工作载荷区域更宽；RDE试验过程中激烈驾驶会引起燃油保护加浓，燃油保护加浓会导致CO排放随着激烈程度的增大非线性升高；基于平原WLTC循环的CO₂特性曲线在高原地区开展RDE试验时，RDE试验窗口的正常性难以通过；冷起动阶段的排放远高于起动后的排放，起动阶段的排放物应纳于标准检测范围并予以规范。
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  SCR系统尿素沉积物重要组分试验研究

  莫春兰，龙华林，莫益涛，邱崇桓，江明儒，黄福川

  车用发动机. 2021, 0(2): 76-81.

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  为减少柴油机SCR系统尿素喷射沉积物的生成，对尿素沉积物成分、含量及生成进行了升温速率为10 ℃/min的热重试验研究。结果表明，尿素沉积物主要由缩二脲、三聚氰酸及其同系物组成，尿素热解过程生成的异氰酸引发各沉积物的生成，异氰酸未充分水解是尿素沉积物生成的的重要条件；尿素或缩二脲发生副反应都可生成三聚氰酸及其同系物，其中缩二脲是关键物质；三聚氰酸在热解过程中产生少量副产物，三聚氰酸一酰胺及三聚氰酸二酰胺是生成耐高温产物的主要反应物。尿素沉积物中缩二脲质量占比约20%，三聚氰酸质量占比约60%，三聚氰酸同系物质量占比约20%。本试验结果可为尿素沉积物的生成反应动力学机理完善及其生成预测提供参考依据。
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  一种重型车监控平台与OBD数据延时修正方法

  熊兴旺，杨妍妍，甄凯，刘保献

  车用发动机. 2021, 0(2): 82-87.

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  在重型车远程车载终端数据一致性试验中，利用计算互相关函数极大值的方法，对重型车在线监控平台接收的数据序列与OBD采集的数据序列进行延时修正。平台接收到的车速、发动机转速、进气流量、燃油流量和NO_x等数据项，与对应的OBD数据项间的延时，大小并不完全相同，延时修正后的数据序列间相关系数R²均大于0.9。将原始平台接收的数据加入信噪比SNR为-10 dB的噪声信号，同加入噪声前相比，加入噪声后各平台接收的数据项与对应OBD数据项之间的延时完全相同。
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  柴油机后盖板总成异响特性识别研究

  孟浩东，展杰，王勇，张忠，程用科，戴旭东

  车用发动机. 2021, 0(2): 88-92.

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  针对某单缸柴油机在标定工况下正面产生异响问题，融合近场声压阵面法、同步压缩交叉小波变换法及模态分析法的优势，识别其异响特性。首先，在标定工况下采用近场声压阵面法定位了导致异响的铸铁后盖板总成辐射部件；然后，采用同步压缩-交叉小波变换法提取了后盖板总成异响与其激励响应的时频相关特征，结合频响函数法获得了铸铁后盖板总成结构共振是导致异响的关键结论；在此基础上，再基于有限元计算模态分析法比较了铸铁与铸铝后盖板总成的约束模态特性，找到了导致铸铁后盖板结构共振异响的薄弱环节；最后，采取托架板与加强筋设计措施提高了薄弱结构刚度，避开了共振频率区间。