2023年, 第0卷, 第4期　
刊出日期：2023-08-25

  

• 全选
  |

栏目
• Select
  基于多种光学诊断的汽油直喷喷油器喷雾特性试验研究

  姚博炜，黄勇，邱舒怿，刘高领，尹曦林，李雪松

  车用发动机. 2023, 0(4): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.001

  摘要 ( )   可视化   收藏

  缸内直喷汽油机的喷雾特性在很大程度上决定了后续的混合气形成、燃烧及排放性能，利用光学诊断对汽油喷雾进行系统测试，可以获得喷雾一系列宏观和微观特征，对于优化燃烧、降低排放具有重要意义。对一款商用5孔GDI喷油器进行了系统的光学诊断，利用高速背光摄影、平面Mie散射高速摄影、相位多普勒干涉仪分别测量了喷雾形态、落点和粒径，并分析多种复杂的热力学边界条件（燃油喷射压力、环境背压和喷油脉宽）对喷雾特性的影响。研究表明：增加燃油喷射压力，喷雾落点分布更集中，更早发生喷雾干涉，喷雾贯穿距也随之增大，喷油锥角在喷雾初期增加较多，在喷雾后期几乎没有变化，粒径10 μm以下的颗粒数量占比更大，雾化更好；增大背压，喷雾落点分布更分散，喷雾发生干涉的时刻更晚，喷雾粒径增大，粒径10 μm以下的颗粒数量占比更小，雾化更差；喷油压力和背压的变化对粒径60 μm以内的喷雾颗粒数量影响不大；增加喷油脉宽，喷雾落点分布更集中，更早发生喷雾干涉。
• Select
  燃烧室形状对国六柴油机性能的影响

  殷志雄，孟令群，陈员娥，袁经煌，陈静，汪晓健

  车用发动机. 2023, 0(4): 9-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.002

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为满足国六b排放法规要求，基于同一台国六柴油机，在相同压缩比下对3种不同形状特征的ω型燃烧室进行了对比研究。使用仿真模拟及台架测试的方法，研究了不同燃烧室特征对柴油机经济性及排放的影响。研究表明：深坑、大凹坑半径的燃烧室燃油消耗率较差，但烟度较好；浅坑、小凹坑半径的燃烧室烟度较差，但燃油消耗率较好；而凹坑深度及凹坑半径适中的燃烧室燃油消耗率及烟度均较优，按此燃烧室特征设计开发的国六柴油机具有良好的经济性及排放表现。
• Select
  压气机气动噪声影响规律试验研究

  曹晓琳，丁占铭，王浩宇，李欣，马磊，张岩

  车用发动机. 2023, 0(4): 16-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.003

  摘要 ( )   可视化   收藏

  涡轮增压器广泛应用于汽车、轮船等领域，随着增压器工作转速不断提高，增压器压气机气动噪声问题日益突出。针对某车用涡轮增压器搭建了增压器噪声测试试验台架，在增压器加速和稳态工况下开展了噪声测试试验研究。试验结果表明：在中高流量区域，转速低于80 000 r/min时，压气机进口气动噪声中随机噪声占主导地位，相同转速下随着流量增加，叶片通过频率噪声与总体噪声均先减小后增大；转速高于80 000 r/min时，压气机进口气动噪声主要由叶片通过频率噪声与锯齿噪声主导，相同转速下随着流量增加，叶片通过频率噪声先增大后减小，总体噪声减小；接近喘振点的小流量高压比区域，叶尖间隙噪声与随机噪声占主导地位。
• Select
  叶片前缘前掠对离心压气机性能的影响

  王宪磊，刘欣源，张强，佟鼎，王依宁，赵洋

  车用发动机. 2023, 0(4): 21-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.004

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为了研究叶片前缘倾掠对离心压气机性能及稳定工况范围的影响，在叶片前缘处沿子午面弦长方向进行前缘前掠，前掠角分别为5°，10°和15°，实现了3种不同前掠角的叶片前缘前掠叶形。仿真后处理分析表明：前缘前掠叶形可提高压气机最高等熵效率和压比，并且可提高其流量范围；在前缘前掠的基础上进行自由掠叶形设计，自由掠叶形表现出更高的等熵效率和压比，且自由掠叶形可降低叶轮进口处的激波强度，减少激波损失。经过台架试验验证后发现，自由掠叶形与无掠叶形相比等熵效率和压比均得到有效提升，且流量范围也得到了提升。
• Select
  MOFs衍生复合氧化物载体上Pd组分分散性与NGVs尾气催化净化性能

  杨佳豪，岳焮羽，廖万年，刘来君，唐富顺

  车用发动机. 2023, 0(4): 29-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.005

  摘要 ( )   可视化   收藏

  通过CeZr-BTC和CeNi-BTC双金属MOFs材料为前驱体制备了多孔CeNiO_x和CeZrO_x复合金属氧化物，并考察了对Pd组分的分散热稳定性及天然气燃料汽车（NGVs）三效催化性能改善的构效关系。试验结果表明，制备的负载型1%Pd/CeNiO_x和1%Pd/CeZrO_x催化剂上Pd组分分散度可分别达到约46.3%和39.9%，经800 ℃和8 h空气气氛下老化后Pd物种粒子大小分别约为5.7 nm和7.3 nm，仍表现出较好的分散粒度和储氧性能。相对地，Pd/CeNiO_x催化剂上Pd物种粒子稳定性更佳，催化剂的储氧量也更高，老化后的模拟NGVs尾气三效净化催化低温活性更佳，尤其是NO和CH₄催化转化性能更优，CO，NO和CH₄的转化温度T₅₀分别可达120，206，370 ℃，T₉₀别可达180，330，480 ℃，但CH₄的转化温度仍偏高。通过具有丰富孔道结构的MOFs材料来衍生制备复合金属氧化物载体，可以适度改善Pd组分的分散热稳定性，并提供更多的可吸附位点和氧空位，从而改善NGVs三效催化性能。
• Select
  涂覆方式对DOC催化剂起燃特性的影响

  陈宁，刘伟达，李俊普，杨起，李嵩，孙志江

  车用发动机. 2023, 0(4): 37-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.006

  摘要 ( )   可视化   收藏

  以中型柴油机为平台，以现行国六排放法规为依据，研究柴油氧化催化剂（DOC）起燃特性的影响因素。针对DOC催化剂不同的涂覆方式及贵金属不同比例，设计了3种不同涂覆方式的DOC催化剂，记为方案A、方案B、方案C，3种方案的贵金属总含量相同，方案A和方案B中前后区的贵金属Pt和Pd比例不同，方案C中提高了Pt的比例。进行了两个阶段的老化试验，研究了在不同工况条件下3种涂覆方式DOC的起燃特性。结果表明：A、B、C 3种涂覆方式的DOC催化剂都能满足起燃性能，B、C两个涂覆方案的HC转化效率较高，催化剂起燃性能较好，对于保证起燃以及对HC泄漏的控制有一定的优势。
• Select
  基于国六标准工况的甲醇增程式发动机N2O和NH3排放特性研究

  刘冰，吴滴，张超，熊卫东，闫少锋

  车用发动机. 2023, 0(4): 42-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.007

  摘要 ( )   可视化   收藏

  以一台国六甲醇增程式发动机为研究对象，搭建排放测试系统，进行了重型车国六阶冷热态WHTC循环试验，研究了标准循环工况下N₂O和NH₃的排放特性。研究表明：甲醇发动机原机排放中N₂O和NH₃排放极低，但使用三元催化后处理系统后，N₂O和NH₃的排放量会大幅增加；WHTC循环中，N₂O排放较高的区域集中在排气温度为400 ℃左右的低温段，且从高转速变化为低转速时会形成N₂O排放值，而在高温阶段几乎没有N₂O排放；WHTC循环中，NH₃排放主要集中在排温500~550 ℃区间内，在低于500 ℃的低温段和高于550 ℃的高温段排放量极低，且循环平均NH₃排放热态明显高于冷态。
• Select
  运行模式对重型混动车污染物及碳排放的影响

  景晓军，许丹丹，李腾腾，高东志，赵健福

  车用发动机. 2023, 0(4): 47-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.008

  摘要 ( )   可视化   收藏

  在试验室重型转毂台架上，采用CHTC-D测试循环，对一辆重型柴油混动车开展了混动模式和纯发动机模式的整车排放特性研究。研究表明：混动模式下，发动机频繁起动导致排气温度波动变化，尤其在低速段，排气温度存在阶跃性突变。相比于纯发动机模式，混动模式的CO排放较低，其综合比排放量约降低了50.9%，尤其在低速段下降较为明显，降幅达78.0%，但NO_x和PN排放均明显增加，其中NO_x综合比排放量约增加2.0倍，且高速段增加明显，PN综合比排放量约增加4.4倍，尤其在低速段PN比排放量增加明显，约12.4倍。混动模式较纯发动机模式降碳优势明显，碳排放总量约降低了70.1%。
• Select
  开阀喷射对PFI发动机PN排放性能的影响

  刘卫昌，杨殿钊

  车用发动机. 2023, 0(4): 53-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.009

  摘要 ( )   可视化   收藏

  进气道喷射汽油发动机喷射模式分为开阀喷射（Open Valve Injection,OVI）和闭阀喷射，而OVI技术在一定条件下可降低发动机排放的颗粒数量（Particle Number,PN）。阐述了OVI技术改善PN排放的原理与OVI系统的开发流程，提出了一种OVI系统的控制逻辑和标定方法，研究了喷射时刻对PN排放特性的影响，试验验证了该控制逻辑下的OVI技术在改善PN排放方面的有效性与OVI系统的可靠性。
• Select
  麻疯树油甲酯喷雾特性试验

  姜熠豪，姜根柱，张衍

  车用发动机. 2023, 0(4): 58-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.010

  摘要 ( )   可视化   收藏

  基于高压可视化定容燃烧弹试验台，利用高速相机和光学系统在高压环境条件下对麻疯树油甲酯（JME）燃料的雾化特性进行研究，分析了不同试验条件下气相喷雾贯穿距和喷雾锥角的影响规律。结果表明：随着喷射时间的增加，JME燃料的喷雾贯穿距离呈现先增大后趋于稳定的趋势，且环境密度对其影响最大；喷雾锥角最大值出现在环境温度为823 K，环境密度为21 kg/m³，氧质量分数为15%的条件下。
• Select
  基于蜗壳进气结构优化的径流涡轮叶片激振力弱化研究

  于效顺，李延昭，张晓林，张金明，信效芬

  车用发动机. 2023, 0(4): 64-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.011

  摘要 ( )   可视化   收藏

  为研究涡轮增压器蜗壳进气结构对涡轮叶片激振力的影响，建立了涡轮机非定常流场模型进行计算分析，重点分析蜗壳非对称流场对涡轮叶片压力的干扰特性和激励来源，在此基础上提出了基于蜗壳进气结构优化的激振力弱化方案并进行了验证，分析了涡轮转子叶片表面压力波动的时域与频域特征。结果表明：蜗壳的非轴对称性和蜗舌的封闭作用影响蜗壳流场压力沿周向的分布，蜗舌后方的高静压区域是涡轮叶片激振的主要原因；蜗壳进气结构可以影响高静压区的压力峰值；提出的4种进气结构优化方案都能在几乎不影响涡轮机性能的前提下降低涡轮叶片的激振力，其中方案4叶片激振幅值减小了18.8%，为最优方案。
• Select
  水冷燃料电池空气供给系统控制策略研究

  解同辰，肖铎

  车用发动机. 2023, 0(4): 72-79. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.012

  摘要 ( )   可视化   收藏

  针对水冷质子交换膜燃料电池空气供给系统多参数多变量的控制特性，提出一种基于反馈线性化的滑模自抗扰控制策略。建立面向控制的空气供给系统四阶非线性状态空间模型，利用反馈线性化将系统模型解耦为阴极压力通道和过氧比通道两个独立线性模型，针对两个通道设计滑模自抗扰控制器。进行Matlab仿真，结果表明：提出的控制策略在负载电流变化条件下对电堆阴极压力和过氧比期望值实现准确跟踪，相比于传统控制策略阴极压力调节时间缩短30%以上，阴极压力超调量减少47%以上，过氧比调节时间缩短67%以上。

   

• Select
  对置活塞二冲程柴油机燃油系统设计研究

  张子英，杨贵春，董雪飞

  车用发动机. 2023, 0(4): 80-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.013

  摘要 ( )   可视化   收藏

  基于对置活塞二冲程（OP2S）柴油机的特殊结构，开发了高压共轨燃油系统，利用喷射试验获取的共轨压力、喷油脉宽对应的喷油量图谱,实现了对循环喷油量的精确控制，通过燃油单次喷射试验验证了该高压共轨燃油系统的可行性。为进一步考察燃油系统中喷油器雾束形态对柴油机性能的影响，利用单次喷射的喷油速率曲线及三维CFD仿真模型对喷油器喷射雾束夹角进行了研究。结果表明：适当增大喷油雾束角将有利于燃油与缸内气体的混合，从而提高OP2S柴油机的循环热效率；但当喷射雾束夹角过大时则会出现雾束碰壁现象，不利于油气混合及燃油燃烧；另一方面，为避免对置二冲程柴油机燃烧粗暴的隐患，可以通过调节喷射雾束夹角得以改善。
• Select
  双燃料发动机温室气体排放预测和影响因素分析

  陈晖，官维，黄豪中

  车用发动机. 2023, 0(4): 86-92. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2023.04.014

  摘要 ( )   可视化   收藏

  基于柴油天然气双燃料发动机测试台架中等转速（1 500 r/min）下400，800，1 200，1 600 N·m 4个扭矩工况的试验数据，以发动机扭矩、喷油正时、喷油压力和天然气替代率为模型输入参数，以温室气体CO₂和CH₄排放值为模型输出参数，构建了基于粒子群算法优化的BP神经网络的温室气体排放预测模型。模型的预测结果显示：在测试集上CO₂和CH₄排放预测值的决定系数（R₂）分别为0.997 62和0.998 09，平均绝对百分比误差（MAPE）分别为0.97%和3.85%，模型具有良好的泛化能力和预测精度。基于构建的排放预测模型，采用平均影响值（MIV）算法分析了发动机在中等转速工况下扭矩、喷油正时、喷油压力和天然气替代率对CO₂和CH₄排放的影响，结果显示发动机扭矩对CO₂和CH4排放的影响占主导地位，贡献率分别达到了71.8%和50.8%；当模型中发动机扭矩设定在小负荷工况，天然气替代率对CO₂和CH₄排放的影响权重最大。