2023年, 第0卷, 第1期　
刊出日期：2023-02-25

  

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  选择性催化还原过滤器研究进展

  彭雪松，管斌，蒋涵，魏艳飞，林赫，黄震

  车用发动机. 2023, 0(1): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.001

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  选择性催化还原过滤器（Selective Catalytic Reduction Filter，SCRF）是具有很大发展潜力的发动机污染物处理手段，作为兼具SCR和DPF两部分功能的后处理装置，能够帮助减小后处理装置体积和费用，或者在不缩减体积的情况下获得更好的污染物处理效果。但SCRF内部多种组分构成的复杂的反应体系和较宽的工作温度窗口导致对系统污染物处理效果的预测难度提高很多。全面梳理了近年来SCRF在以下两个方面的研究成果：一是影响DeNO_x效率和被动再生效率的表观因素，一是SCRF微观化学反应与传质机制，有利于研究者开展微观机理和SCRF配套优化研究。
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  加载条件对柴油机瞬态响应的影响研究

  宋德祥，李志鹏，李睿，石志勇，商显赫，张付军

  车用发动机. 2023, 0(1): 6-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.002

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  应用GT-Power和Simulink软件建立了涡轮增压柴油机的动态模型和联合仿真平台，提出了“自然特性和恒转速”组合方式的测功机加载方式，对高原环境下柴油机瞬态过程进行模拟分析。通过不同的加载条件，分析了柴油机在加速过程中瞬态响应性差的影响因素，研究发现发动机转速和喷油量是影响涡轮增压器响应性的两个重要参数。先快速提升发动机转速，增加进气量，然后恒速加载能够克服增压器滞后现象，快速达到发动机的高负荷状态。应用这种仿真模拟方法，为车辆高原起步过程施加扭矩干预改变发动机运行工况，改善起步响应性提供依据。
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  内燃机连杆大端轴瓦微动磨损试验与计算研究

  黄日宁，崔毅，徐兆辉，邢明才，翟旭茂，王延瓒

  车用发动机. 2023, 0(1): 13-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.003

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  随着内燃机功率密度的提升和对轻量化设计要求的提高，连杆大端轴瓦在承受较大的交变载荷以及振动附加载荷后其过盈接触面容易发生微动磨损，严重影响内燃机使用寿命和可靠性。针对一款内燃机的连杆大端轴瓦，在实际的装配条件和载荷特征下开展微动磨损加速试验，并建立相应的微动计算模型进行应力及磨损分布规律研究。结果表明：模型和试验结果较好吻合，连杆杆身大端表面应力在最大压载下由中间向两侧衰减，最大拉载下分布相反；大端轴瓦微动磨损程度要大于大端盖轴瓦，轴瓦边缘部分磨损程度要高于中心部分。且磨损越严重，磨损后的表面粗糙度越大。
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  顺序增压切换阀高温蠕变规律仿真研究

  张博欣，贾建利，钟毅，王丽君，李圣辰，胥江

  车用发动机. 2023, 0(1): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.004

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  顺序增压切换阀在工作过程中需要承受高温和较高的压力，这会导致切换阀产生蠕变现象。在获取阀门材料310S不锈钢高温蠕变试验数据的基础上，获得了蠕变数学模型参数，建立了材料的Norton蠕变数学模型。采用ANSYS有限元仿真软件模拟分析了顺序增压切换阀18 000 h工况下的应力场、单轴蠕变应变规律；基于Cocks-Ashby多轴蠕变系数，仿真得到了阀门多轴蠕变应变分布规律。仿真结果表明：阀门蠕变较大部位平均蠕变应变为8%；在引入多轴蠕变系数后，阀门关键节点的多轴蠕变应变除少数结构突变点外均低于2%。
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  汽油掺混PODE_3-4对发动机燃烧和排放的影响

  胡际涛，肖合林，胡秀青，郭风云

  车用发动机. 2023, 0(1): 27-33. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.005

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  为了实现汽油在发动机上的压缩燃烧，在一台4缸四冲程压燃式发动机上使用不同掺混比的聚甲氧基二甲醚(PODE_3-4)汽油混合燃料，探究了在不同负荷下的燃烧和排放特性。结果表明：在小负荷工况 (0.13，0.38 MPa) 下，掺混PODE_3-4使缸内燃烧压力和放热率升高；在大负荷工况 (0.88，1.13 MPa) 下，放热率随掺混比增加逐渐降低；对于排放特性，随着负荷的增加，NO_x和Soot排放逐渐升高，当负荷大于0.38 MPa时，CO和HC排放均保持在较低水平；随着掺混比的增加，Soot、CO、HC、苯和甲醛等污染物排放呈现出降低的态势，而NO_x排放变化不大。
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  进气湿度对重型天然气发动机影响的试验研究

  张腾，韩文涛，纪常伟，田茂军，王怀宇，陈龙

  车用发动机. 2023, 0(1): 34-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.006

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  以满足国六排放标准的重型天然气发动机为研究对象，研究了进气湿度对天然气发动机性能和排放的影响。研究结果表明，进气湿度增加对天然气发动机性能和排放的影响体现在以下几个方面：燃烧恶化，缸内燃烧压力降低，CA50后移；发动机点火角需要提前以保证发动机正常运行；输出扭矩降低，气耗增加；NO_x排放下降，HC和CO排放呈现出上升趋势，但与HC和CO排放相比，对NO_x排放影响较大。
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  DPF不同累炭方式对比研究

  于津涛，邢博，高鑫磊

  车用发动机. 2023, 0(1): 39-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.007

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  研究了柴油车用颗粒物捕集器(DPF)采用不同累炭方式进行加载时，累炭速率、积炭分布和颗粒物排放随工况和炭载量的变化规律。试验结果表明：对于累炭速率曲线较为平缓的工况，更适合通过控制时间长度来制备不同累炭比例的DPF，对于累炭速率不稳定的工况，不适宜制备低比例累炭量的DPF； DPF内部颗粒物的分布与工况呈现很强的相关性，相似的稳态工况下，无论是用发动机台架试验还是整车试验，DPF内部颗粒物分布规律相似；稳态和瞬态累炭工况下，颗粒物数量和质量排放均随着炭载量的增加出现先高后低的变化规律。
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  基于SVR的汽油机过渡工况进气流量预测研究

  张五龙，李岳林，杨得志，谢清华，尹钰屹，陈侗

  车用发动机. 2023, 0(1): 44-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.008

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  针对目前汽油机进气流量预测精度不高的问题，分析支持向量回归机(SVR)应用在进气流量预测的可行性，提出一种基于SVR的进气流量预测模型。该模型通过结合支持向量回归机的结构优势，采用灰色关联分析法(GRA)对模型的特征向量进行提取，并利用遗传算法(GA)对模型参数进行寻优辨识，以提高模型的泛化性能和预测精度。运用汽油机过渡工况仿真试验数据对模型进行了训练和预测，并应用MATLAB/LIBSVM工具箱实现SVR模型的回归预测功能。结果表明：SVR模型的预测值与试验值的误差控制在2％范围之内，有效实现了过渡工况进气流量的预测；与常规的RBF神经网络预测模型、BP神经网络预测模型相比，SVR模型具有更高的预测精度，适用于汽油机过渡工况空燃比的精准控制。
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  基于改进NSGA-Ⅱ的汽油机标定优化研究

  康顺，李自胜，肖晓萍，陈杰，张楷，尚伟

  车用发动机. 2023, 0(1): 52-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.009

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  针对车用汽油机标定成本高、开发周期长等问题，提出一种车用汽油机的标定优化方法，以提高标定效率。建立发动机稳态工况的高斯过程回归模型，通过少量的试验数据预测燃油消耗率(BSFC)、氮氧化合物(NO_x)等发动机性能和排放参数，并引入决定系数(R²)评估模型质量。在非支配排序中加入了约束违反并引入混合交叉算子对NSGA-Ⅱ进行改进。将预测模型作为改进NSGA-Ⅱ的目标函数，进行发动机标定优化。采用一种平滑校准图自动生成的方法，根据校准图性能和平滑度，以自动方式选择最终校准图。结果表明：对于标准测试函数，改进NSGA-Ⅱ算法的分布性最高提升21.41%，应用于发动机标定优化，为决策者提供了更多的优选方案。将改进的NSGA-Ⅱ算法与平滑校准图自动生成方法结合，在WLTC循环工况下，标定结果相较于人工标定校准图，燃油消耗率降低了1%，NO_x排放降低了5%，为减少发动机标定工作量提供了参考。
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  基于BP神经网络和NSGA-Ⅱ的离心压气机机匣处理槽参数优化

  陈金萍，叶顺宏，李颂

  车用发动机. 2023, 0(1): 62-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.010

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  为获取离心压气机机匣处理槽的最优结构参数，针对某型离心压气机机匣处理的槽参数展开了优化工作，通过已有模拟数据建立BP神经网络预测模型，利用遗传算法（NSGA-Ⅱ）对槽的结构参数进行了多目标寻优工作。结果表明：优化后的结构参数为开槽宽度4 mm，槽中心位置为靠近叶轮前缘距离导风轮中段1.5 mm处。经过模拟分析，优化值对应的槽处理结构位置相对靠近叶轮前缘，使低速区域相对前移，改善了主通道内的流动情况，喘振边界在高转速下明显向小流量偏移，进一步拓宽了压气机稳定工作范围。
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  燃料电池空气系统非奇异滑模控制

  刘志恩，任志昂，周辉，卢炽华，杜常清

  车用发动机. 2023, 0(1): 69-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.011

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  为了提高燃料电池的效率和使用寿命，必须对其多个状态进行精确的控制。首先，建立了面向控制的燃料电池空气系统四阶非线性方程，并进行模型有效性验证。然后，针对空气供给系统压力和空气流量的非线性和强耦合性等特点，提出了一种基于全局反馈线性化理论的非奇异终端滑模控制策略。反馈线性化通过对空压机转速和背压阀开度的协同控制，将非线性模型转化为线性模型，实现对阴极压力和空气流量的解耦；考虑空气系统在复杂环境下受到不确定性扰动，设计比例积分观测器对扰动进行观测以减少环境影响；在此基础上，设计非奇异滑模控制器。仿真结果表明：非奇异滑模控制的阴极压力和过氧比各误差积分均小于传统滑模和反馈线性化控制，可显著提高燃料电池空气供给控制系统精度和鲁棒性，对今后研发高精度燃料电池阴极空气供给控制系统提供参考。
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  四轮驱动混合动力汽车模式切换协调控制

  李天景，王琨，陆从相，刘鸿远，林兆擎

  车用发动机. 2023, 0(1): 78-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.012

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  混合动力汽车通过发动机和电机两种动力源实现多种驱动模式，不同动力源的切换对整车动力性能和驾驶性能有着重要影响。在四轮驱动混合动力汽车的基础上，针对模式切换过程中不同动力源响应性差异造成驾驶性能变差的问题，以纯电动向混合驱动模式切换过程为研究对象，提出了以离合器、电机和发动机为控制对象的协调控制策略，通过控制离合器接合压力并结合电机定转矩补偿控制，同时对发动机转速进行PID闭环控制。台架和实车试验结果表明：该控制策略能够快速平稳地实现驱动模式切换，提高了整车驾驶性能。
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  基于蚱蜢算法优化变分模态分解的滚动轴承故障诊断

  薛彬，李英顺，郭占男，匡博琪

  车用发动机. 2023, 0(1): 84-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.01.013

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  针对变分模态分解(VMD)在处理实际信号无法预先掌握其分解参数(K，α)而限制其使用，以及包含故障信息的特征参数的选取问题，提出了自适应变分模态分解(AVMD)算法。该算法首先以所分解模态的平均包络信息熵和包络峭度两种指标融合作为目标函数，利用蚱蜢算法(GOA)寻优，获取VMD的分解参数(K_op，α_op)，接着对原始振动信号进行VMD分解，通过能量百分比的计算，选取能量90%及以上的敏感模态，对其多域联合的特征参数构建特征向量，最后利用支持向量机(SVM)对滚动轴承的四种状态进行识别。通过滚动轴承数据集分析表明，采用AVMD方法提取的故障特征比EMD、EEMD、传统VMD以及PSO-VMD等方法提取的故障诊断特征的故障模式识别准确率更高，在测试数据集上的准确率达到99.166 7%。