2022年, 第0卷, 第6期　
刊出日期：2022-12-25

  

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  电动复合增压系统模式切换过程研究

  张泽，张晶，柴华，崔涛

  车用发动机. 2022, 0(6): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.001

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  电动复合增压技术可有效解决涡轮增压柴油机低速性能恶化的问题，使柴油机低速段的稳态、瞬态性能得到良好提升。应用GT-Power仿真软件建立了某型废气涡轮增压柴油机的电动复合增压模型，然后在Simulink软件中建立了电机、旁通阀模型和对应的控制模型。通过GT-Power与Simulink联合仿真，分析了在电动复合增压系统模式切换过程中旁通阀与电机转速之间的耦合关系，研究了旁通阀开闭时刻与开闭速率对柴油机进气系统的影响，并提出了在模式切换过程中避免产生进气压力、流量波动的方法。研究表明：对于电动增压器切入工作过程，当旁通阀流量近似等于0时，快速关闭旁通阀对发动机进气流量、压力波动影响最小；对于电动增压器切出工作过程，当旁通阀进出口压力近似相等时，开启旁通阀对发动机进气流量、压力波动影响最小。
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  炭载量对缸内直喷汽油机颗粒捕集器性能的影响

  楼狄明，余玉麒，房亮，张允华，杨小东

  车用发动机. 2022, 0(6): 9-14. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.002

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  基于发动机试验台架研究了增压直喷式汽油机在稳态工况下不同炭载量对汽油机颗粒捕集器（GPF）捕集特性的影响。结果表明：GPF背压随炭载量增大不断升高，升高趋势由快趋缓，并且GPF背压与发动机运行工况密切相关，高转速和大负荷时，GPF背压上升趋势变快；不同炭载量下，GPF对于核态颗粒过滤效果优于积聚态颗粒，GPF炭载量低于再生限值时，GPF总过滤效率保持在98.71%以上。适中的GPF炭载量有助于提升其颗粒过滤效率，但炭载量过大反而会造成GPF颗粒过滤效率下降，对发动机动力性和燃油经济性不利。
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  预燃室参数对射流点火甲醇发动机起动着火性能的影响

  龚世华，张雨生，刘丰年，龚英利，刘昌文，卫海桥

  车用发动机. 2022, 0(6): 15-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.003

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  针对点燃式甲醇发动机存在的冷起动困难问题，采用预燃室射流点火技术提高甲醇发动机的火焰传播速度和燃烧稳定性。基于单缸发动机台架试验，研究了射流孔孔径、预燃室燃油喷时刻以及预燃室燃油喷射量等参数对射流点火甲醇发动机冷机着火性能的影响。试验结果表明：预热室射流点火甲醇发动机在进气歧管开始喷油的数个循环之后才会出现第一个成功点火循环，并且从首次成功点火循环到发动机进入稳定燃烧状态之间存在成功点火与失火交替出现的过渡状态，表现为平均指示压力（IMEP）的大幅度振荡；射流孔的总流通面积与发动机的冷机着火性能关系密切，单孔2 mm预燃室由于射流孔的总流通面积过小、换气困难，废气无法有效排出，使得发动机长时间处于成功点火与失火交替出现的过渡状态；而单孔4 mm、单孔6 mm及三孔2.3 mm预燃室，由于总流通面积增大，冷机着火性能明显提升；在冷机状态下，预燃室喷射时刻对射流点火甲醇发动机的冷机着火性能影响不大,而提高预燃室喷油量可以明显提前成功着火循环出现的时刻，能有效改善射流点火甲醇发动机的冷起动性能。
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  国六重型车用柴油机温室气体排放研究

  关敏，黄强炜，王明达，郑建，毛赛龙

  车用发动机. 2022, 0(6): 22-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.004

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  将277台国六重型车用柴油机分别进行WHSC循环和WHTC循环试验，分析稳态工况和瞬态工况下CO₂排放水平分布情况，以及发动机排量和发动机功率对CO₂排放水平的影响。基于N₂O的生成机理，分析46台国六重型车用柴油机的WHSC循环和WHTC循环试验结果，对比EGR路线和发动机排量对N₂O排放水平的影响。根据3台国六重型车用柴油机在不同海拔下的CO₂与N₂O排放浓度、循环比排放量的差异，分析了高海拔对温室气体排放的影响。研究结果表明：试验样本整体排放水平可作为CO₂排放限值和N₂O排放限值拟定基准；发动机排量对CO₂和N₂O限值划分与实际应用有较大影响；CO₂排放监管可忽略高海拔因素，而N₂O排放监管则需考虑其影响。
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  活塞冷却喷射对高压缩比汽油机性能影响的试验研究

  楼狄明，赵彬皓，范本正，李相超，房亮，张允华

  车用发动机. 2022, 0(6): 28-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.005

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  利用活塞冷却喷嘴（Piston Cooling Jets,PCJ）提升活塞寿命和整机性能已成为高热效率发动机的关键技术之一。利用1台1.5 L增压直喷汽油机，试验研究了不同压缩比的振荡冷却活塞的PCJ开闭对发动机燃烧和排放性能的影响。结果表明：不同工况下，压缩比为12.5∶1时，开启PCJ使得发动机摩擦损失FMEP（Friction Mean Effective Pressure）平均升高8%，燃烧重心提前，缸内最大燃烧压力升高，中大负荷下发动机燃油消耗率受燃烧性能与摩擦损失变化共同影响而有所改善；排放方面，PCJ开启使得HC和NO_x排放有所升高，对CO排放的影响与工况有关，但变化幅度极小。中速中负荷工况下，相比压缩比为15∶1，压缩比为12.5∶1时PCJ开启对燃烧性能的改善效果更好，油耗降幅更大，HC排放增幅更大，NO_x排放增幅更小。
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  不同海拔下EGR对轻型柴油机性能和排放的影响

  王俊，申立中，毕玉华，雷基林

  车用发动机. 2022, 0(6): 35-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.006

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  为进一步研究高原环境下柴油机使用排气再循环（EGR）技术的运行状况，采用海拔高度模拟装置，研究了不同海拔下（0 m，1 000 m，1 960 m）EGR对某轻型车用柴油机性能和排放的影响。结果表明：与平原地区相比，高原地区EGR率的容忍能力更低；不同海拔下，随着EGR率的升高，柴油机动力性下降，经济性恶化；与经济性相比，高原地区EGR对动力性的影响更为显著；EGR能够有效降低不同海拔下的NO_x排放，随着EGR率的升高，不同海拔下的CO比排放和烟度均随之升高；与平原地区相比，高原环境下CO比排放和烟度对EGR更为敏感。
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  联合多维模型的发动机可变进气谐振系统性能分析

  张袁元，许晨瑞，韦思航，任春玲

  车用发动机. 2022, 0(6): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.007

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  基于一维计算流体动力学建立单缸四冲程发动机系统数值模型，利用试验外特性性能曲线对模型可靠性进行了验证。在此基础上针对发动机进气系统建立谐振箱模型，研究谐振箱结构参数对发动机充气效率的影响，获得全工况下谐振系统相应最优结构参数，进而建立三维CFD模型，对发动机工作过程的进气系统非稳态工况下动态流动进行解析，分析了谐振箱对进气流动的影响，进一步提升不同谐振箱结构参数下充气效率的预测精度。
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  发动机缸体用铝基SiC复合材料的制备及性能研究

  冯松，祖润青

  车用发动机. 2022, 0(6): 47-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.008

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  以某型国产汽车发动机为研究对象，设计了用于其缸体的新型铸铝铝基SiC复合材料配方，并分析了制备工艺对复合材料性能的影响规律。结果表明：当搅拌温度为730 ℃，SiC添加量为17.5%时，所制备的样品性能较佳，其抗拉强度为352 MPa，屈服强度334 MPa，断裂延伸率为0.52%，维氏硬度为1 724.8 N/mm²，线性磨损量为0.016 mm，导热系数为121 W/(m·K)。搅拌温度对复合材料强度影响显著，SiC添加量对复合材料断裂延伸率、维氏硬度值、耐磨性以及导热性能影响较大。物相组成分析结果表明，最佳样品的相组成为Al，SiC以及Si相，显微结构显示铝合金基体材料呈连续网状分布，这种显微结构有利于复合材料的力学性能提高，其良好的综合性能更适合于复杂载荷下的缸体材料。
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  饱和呋喃类生物燃料化学反应机理的开发

  梁一飞，邓晓容，李晶，吴少华

  车用发动机. 2022, 0(6): 51-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.009

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  构建了一个包含四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2-MTHF)和2-丁基四氢呋喃(2-BTHF)三种饱和呋喃类燃料的骨架机理，该机理包括133个组分和582个基元反应；描述了多环芳烃(PAH)形成并生长至芘(A4)、形成炭烟的化学反应过程。在较宽的试验条件下将不同子机理着火延迟时间、层流火焰速度和组分摩尔浓度等基础燃烧特性的试验数据与模拟结果进行对比，结果表明，该骨架机理可以较好地再现燃料的燃烧特性。此外，在汽油-柴油RCCI发动机中研究了直喷柴油掺混呋喃燃料对发动机炭烟排放的影响，结果再现了掺混饱和呋喃燃料可降低发动机炭烟排放的现象，验证了机理对炭烟排放结果预测的可靠性。
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  基于优化模糊控制的混动汽车能量管理策略研究

  代国强，李捷辉，赵国良，张维真，孙天硕

  车用发动机. 2022, 0(6): 59-64.

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  模糊控制应用于混动汽车能量管理策略具有可靠性高、实时性好以及鲁棒性好等优点，针对模糊控制能量管理策略存在的主观依赖性强、车速跟随效果差等问题，以研究先进混动控制技术与智能优化算法为目标，提出一种基于优化模糊控制的并联式混合动力系统能量管理策略。依据混合动力系统中发动机和电机的转速、转矩和效率等特性，制定基于模糊规则的混合动力系统的能量控制策略。然后针对模糊逻辑参数调整的局限性，引入等效油耗的概念，以整车等效油耗最优为优化目标，结合麻雀搜索群智能算法进一步对模糊控制器的隶属度函数进行优化。最后，运用Matlab/Simulink搭建控制策略模型，并联合Simcenter/AMESim搭建的车辆物理模型进行仿真试验，结果表明：在CHTC-D循环工况下，基于优化模糊控制的混合动力汽车控制策略与模糊控制策略相比，SOC波动量降低了7.02%，燃油经济性提高了5.93%，为混合动力汽车控制策略制定提供了可靠依据。
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  基于多信息源融合的国六重型柴油车OBD-Ⅲ系统设计

  俞妍，庞海龙，卜建国，雷威，张衡

  车用发动机. 2022, 0(6): 65-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.011

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  依据《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》规定，国六车辆应装备远程数据采集系统，即OBD-Ⅲ系统。基于目前OBD-Ⅲ系统数据有限，缺少对车辆的全面了解的情况，设计并研制了基于多信息源融合的国六重型柴油车OBD-Ⅲ系统，采取多源信息融合的方法采集传感器节点、发动机动力CAN、车辆OBD诊断接口的数据，信息更加全面。通过滑动平均法对数据样本进行预处理，处理后的数据与便携式排放测试系统(Portable Emission Measurement System，PEMS) 实测数据结果基本一致，对管理部门监测车辆排放更具有现实意义。
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  基于NARX神经网络的车用锂离子电池SOH时间序列预测

  徐东辉，石本改，徐丽琴，叶雪强，王丽娜

  车用发动机. 2022, 0(6): 71-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.012

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  锂离子电池模型参数具有慢时变特性，因而准确预测锂离子电池健康状态(state of health,SOH)存在较大的难题。利用非线性自回归（Nonlinear AutoRegressive with eXogenous input，NARX）神经网络建立了SOH时间序列预测模型，通过重构技术将预测模型的一维输入时间序列重构成多维状态空间，并且采用重构后的时间序列数据对NARX神经网络对进行训练，然后利用训练后的NARX神经网络进行预测得到最终的SOH时间序列预测值；试验结果显示，预测模型比RBF神经网络的均方误差提高了近6个百分点，收敛速度提高了近30 s，表明了基于NARX的SOH时间序列预测模型的预测精度及响应速度都较好。
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  基于深度学习的柴油机部分失火故障诊断

  宋业栋，王彦军，张振京，高文志，张攀，庞皓乾

  车用发动机. 2022, 0(6): 76-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.013

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  针对现有的失火诊断算法存在人工提取特征过程复杂，特征提取准则不确定等缺点，提出了利用缸盖振动信号结合深度学习算法实现柴油机部分失火故障的诊断方法。在不同的负荷及转速工况下进行柴油机的失火故障试验，并将采集到的缸盖振动信号归一化处理后作为训练深度学习算法的数据集。先后设计了卷积神经网络和更深层的残差网络，通过试验对比，发现具有更多层的残差网络可以更好地实现柴油机部分失火故障诊断，达到了较高的故障诊断准确率，并具有良好的泛化性能，可以在较宽的工况范围内有较好的诊断性能。
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  基于改进方差法的压气机喘振在线检测

  陈明，张志强

  车用发动机. 2022, 0(6): 84-89. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2022.06.014

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  对涡轮增压器压气机喘振在线检测进行了研究，利用压气机出口动态压力信号，在时域和频域分析了稳态工况到喘振工况过程的特征；通过小波变换模极大值和李普希兹指数判别信号中的突变点，同时对信号进行小波滤波，在此基础上采用一种改进方差法实时检测喘振。结果表明，该方法可在半个喘振周期内检测出压气机的喘振现象，与方差法相比信噪比提高了20.5%，且对不同型号或不同工况下的涡轮增压器压气机喘振检测具有良好的通用性。