2024年, 第0卷, 第1期　
刊出日期：2024-02-25

  

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  合金灰口铸铁气缸套组织形貌与耐磨性研究

  胡丰泽，郭俊宝，于静

  车用发动机. 2024, 0(1): 1-7.

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  针对5种成分和组织的灰口铸铁气缸套，包括2种贝氏体铸铁气缸套和3种珠光体铸铁气缸套，全面分析了其成分、相组成及硬度等材料特性，将喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套对磨，通过比较各配对副的摩擦磨损性能，获得了喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套的匹配规律。研究结果表明：5种气缸套材料均为由硬质相、基体和石墨构成的复合耐磨结构，各组分的性能、分布及其配比，是决定耐磨性的关键因素。珠光体基体气缸套的磨损量相对稳定，气缸套与活塞环的相对磨损量正常；铸态贝氏体气缸套磨损较轻，配对活塞环的磨损量比珠光体气缸套大；贝氏体气缸套和活塞环的磨损均量很小。
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  可控温电热塞辅助压燃甲醇发动机燃烧和排放研究

  刘向阳，朱建军，李志鑫，巩少鹏，龙涌，郑越明

  车用发动机. 2024, 0(1): 8-15.

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  为探明电热塞温度对甲醇发动机性能的影响，在一台压燃式甲醇发动机上，保持发动机转速不变，研究了不同负荷工况下电热塞温度对M100甲醇发动机燃烧及排放性能的影响规律。结果表明：随着电热塞温度升高，缸压及放热率峰值逐渐增大、燃烧始点前移、压力升高率上升、油耗降低、有效热效率升高。但在不同负荷工况下电热塞温度变化对燃烧及油耗的改善效果不同，20%负荷下效果最佳，随负荷增加，改善效果逐渐减弱。排放特性方面，随电热塞温度升高，NMHC排放减少，NO_x排放逐渐增多；在20%和50%负荷时CO和Soot排放呈下降趋势，最大降幅分别为22.92%和70%，80%负荷时略有增多；未燃甲醇及甲醛等非常规排放物均呈下降趋势，最大降幅分别可达47.64%和32.87%。
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  改善M100甲醇发动机低温起动性能的试验研究

  陈月春，李志杰，曾笑笑，史祥东，吴心波，李素婷

  车用发动机. 2024, 0(1): 16-20.

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  针对M100甲醇发动机低温环境下难以形成足够浓度可燃混合气而导致的起动困难问题，从改善M100甲醇燃料雾化及提升混合气温度两方面开展了研究。采用空气辅助喷射器降低甲醇燃料喷雾粒径，促进其形成可燃混合气；采用进气加热方式将起动阶段进入气缸的甲醇混合气加热，提高甲醇蒸发速度，加速低温下甲醇混合气浓度达到着火界限。试验结果表明：空气辅助喷射器对改善M100甲醇燃料发动机起动性能有利，比普通甲醇喷射器的极限起动温度降低10 ℃；进气加热可加速甲醇混合气形成；两种方案组合可实现环境温度5 ℃下缸内着火。
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  柴油机喷油器喷孔内流穴蚀风险分析

  郭勍，曹健，张翼，郑智锋，郑丹，马帅

  车用发动机. 2024, 0(1): 21.

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  针对柴油机喷油器喷孔内空化流动及穴蚀磨损问题，建立了孔内燃油流动的仿真三维模型，并且通过可视化试验验证了模型的准确性。在R_rs冲蚀风险预测模型的基础上，将微射流速度、水锤压力和侵蚀强度系数引入公式，建立了喷油器喷孔内流穴蚀风险预测模型，实现了穴蚀损伤位置的定量表征。采用该模型研究了喷孔不同当量入口圆角半径、不同喷孔倾角和不同当量表面粗糙度对喷油器喷孔穴蚀磨损的影响。计算结果表明，穴蚀磨损区域主要位于喷孔入口处和喷孔上侧表面，且当量入口圆角半径对穴蚀磨损的影响大于当量表面粗糙度和喷孔倾角，因此可以优先考虑增加喷孔入口圆角半径以减小穴蚀磨损，提升喷油器寿命。
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  冷却液物性参数对柴油机缸盖冷却性能的影响

  向红林，杜巍

  车用发动机. 2024, 0(1): 28-36.

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  为探索发动机冷却液各物性参数对发动机冷却性能的影响规律，针对某大功率柴油发动机气缸盖，在通过台架试验验证仿真计算的准确性和可靠性的基础上，利用数值模拟、相关性分析和回归分析确定了冷却液密度、比热容、导热系数和沸点对气缸盖水套表面最高温度、火力面最高温度、冷却液进出水口温差和缸盖内气体体积的影响规律、影响显著程度及拟合关系式，同时对比了50%体积浓度乙二醇水溶液和水的冷却效果。结果表明：水套表面最高温度、火力面最高温度均与密度、比热容、导热系数成正相关，与沸点成负相关，前者受沸点和导热系数影响较大，后者受沸点影响较大；进出水口温差与密度、比热容、沸点成负相关，与导热系数成正相关，且其受比热容影响较大；气体体积与4个物性参数均成负相关，其受比热容和沸点影响最大。由回归分析得出了水套表面最高温度、火力面最高温度、进出水口温差和气体体积关系式，各关系式误差分别在1%，0.5%，10%和30%以内。另外，在同等条件下，水的冷却效果比50%体积浓度的乙二醇水溶液的冷却效果好。
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  非均匀散热管对中冷器流动均匀性的影响

  张博峰，刘永涛，王征

  车用发动机. 2024, 0(1): 37-41.

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  为了解决中冷器内部气体流动均匀性差的问题，提出了非均匀散热管中冷器。基于非均匀散热管设计了非均匀散热管中冷器，采用计算流体力学（CFD）方法对非均匀散热管中冷器的内部流动均匀性进行了研究。结果表明：在不改变中冷器气室的情况下，使用非均匀散热管能有效提高中冷器内部流动均匀性；非均匀散热管中冷器与传统中冷器相比，均匀性系数提高2.45%~3.51%，中冷器整体压降增加约7%。
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  乙醇-氢气-空气混合燃气的层流燃烧速度测定

  苏傲成，姜根柱，王筱蓉，闫晨朝

  车用发动机. 2024, 0(1): 42-48.

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  为了研究乙醇的层流燃烧特性，在定容燃烧弹内，分别研究了初始压力为0.3 MPa，氢气比例为50%时，不同初始温度(370 K和450 K)和当量比(0.7～1.4)下，氢气-乙醇混合燃气的火焰传播规律。计算得到了混合燃气的层流燃烧速度和马克斯坦长度,分析了拉伸率对火焰传播速度的影响，同时将研究结果与文献数据进行了比较，验证了计算模型的可靠性。结果表明：随着初始温度的增加，混合燃气的层流燃烧速度也会随之提升；当量比的增加也会提升混合燃气的层流燃烧速度,在当量比为1.2时达到了峰值，随后开始降低。初始温度的增加会在一定条件下会导致火焰的不稳定；在初始温度370 K 下，马克斯坦长度始终大于0，火焰一直处于稳定状态；初始温度450 K、0.7～0.9当量比下的马克斯坦长度小于0，火焰出现了不稳定状态，因为较高的初始温度会产生强烈的对流和湍流效应，这些效应会使火焰的边界层受到扰动，造成火焰不稳定；不同初始温度下的马克斯坦长度都随当量比的增加而增加，火焰的稳定性不断提升。对计算得到的层流燃烧速度进行数据拟合,得到了计算乙醇-氢气-空气混合气层流燃烧速度的关系式。
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  高效低背压CDPF化剂技术研究

  张晓丽，齐俊学，王继铭，张汝晓，汪朝强，常仕英

  车用发动机. 2024, 0(1): 49-53.

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  背压和PN过滤效率是DPF载体和CDPF催化剂的关键性能指标，结合空白载体孔径和涂层负载两个方面开展研究，结果显示：孔径是影响DPF/CDPF背压和PN排放的关键，孔径越小，背压越大，PN过滤效率也越高。调低DPF载体孔径可提高PN过滤效率，但背压增率难以控制；通过涂层涂覆可有效调控孔径分布，实现向小孔径方向偏移，在提高PN过滤效率的同时可有效控制背压增率。基于此，协同载体技术和涂层涂覆技术，优选出中值孔径为11.5 μm的DPF载体，涂覆粒径D₉₀为3.5 μm、负载量为15 g/L的涂层，涂覆后背压增率为8.88%，PN排放为9.34×10¹⁰ 个/（kW·h），在满足国六排放法规的前提下，可同时兼顾高效的PN过滤效率和较低背压增率。
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  外部激励下增压器轴系振动规律研究

  李欣，郝晓静，吉建波，马磊，杨东旭

  车用发动机. 2024, 0(1): 54-60.

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  车辆行驶过程中路谱激励通过车轮和车身传递到发动机，加之发动机本身运作时产生的振动激励，最终传递到涡轮增压器上，统称为外部激励。外部激励作用在涡轮增压器壳体和轴承体上，经由两个浮环轴承传递到轴上，影响增压器轴系运动的稳定性。通过采用有限元的分析方法，建立了涡轮增压器总成多体动力学模型，在此基础上模拟增压器总成受到来自发动机的外部激励时轴系的振动响应。在激振试验台上模拟增压器总成受到外部激励时的响应情况，分别施加原始振动信号和该信号缩小至原来的0.5倍、0.25倍和0.125倍后的振动信号，轴系的振动响应也呈现出对应的线性规律，采用4种振动信号求得的传递函数也基本一致。通过激振台试验验证有限元模型仿真结果的准确性，发现在0~800 Hz频率段轴系振动的试验值与仿真值基本吻合，验证了有限元方法用于计算轴系振动响应的可行性，为解决增压器轴系振动问题提供了新的解决办法。
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  引入油门开度的汽车续航测试工况构建研究

  付志成，郭振昕，贾松霖，李国兴

  车用发动机. 2024, 0(1): 61-66.

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  现有的用于续航测试的车速时间汽车行驶工况未能考虑油门开度对油耗测试的影响，导致测定油耗相较于实际油耗偏差较大。引入油门开度构建汽车行驶工况可以综合考虑负荷与车速变化对行车油耗的影响。通过划分车速-油门开度行驶片段，利用主成分分析、聚类分析和相关性分析等方法筛选行驶片段，拼接行驶片段构建车速-油门开度-时间三维工况曲线。研究发现，相较于二维工况曲线，基于三维工况曲线测定油耗与实测油耗的偏差减少了12.673%。
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  基于HPO-LSTM的柴油机NO_x拟预测技术研究

  潘恒斌，官维，潘明章，梁科，文涛，姜淑君

  车用发动机. 2024, 0(1): 67-75.

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  在严格的排放法规面前，柴油机后处理系统发挥了不可估量的作用，而获取NO_x排放是后处理系统中SCR装置得以正常工作的前提之一。建立一种使用猎人猎物优化（HPO）算法优化长短期记忆（LSTM）网络的虚拟预测模型，实现对柴油机NO_x排放准确预测，以代替现有物理传感器或作为并行装置监控其运行。试验在柴油机测功机上进行，在高度瞬态的柴油机运行周期内，输入了若干种便于获取且与NO_x形成密切相关的参数至模型中，结果表明：该优化后的网络应用于测试集和全新的未知瞬态工况时，与未优化网络的预测结果相比，RMSE分别提高了29.1%和23.4%，R²分别大于和接近0.95，预测结果与传感器测量值呈现高度相同的变化趋势，满足了车载运用和准确性的需求，验证了该方法的可行性。
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  甲醇-柴油反应活性控制压燃发动机排放特性与经济性预测及优化

  黄粉莲，门炳翰，佘超杰，万明定，彭益源，申立忠

  车用发动机. 2024, 0(1): 76-85.

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  基于甲醇-柴油双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition，RCCI)发动机台架试验数据，建立了基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化BP神经网络的甲醇-柴油RCCI发动机排放特性、经济性预测智能模型，以发动机负荷、甲醇替代率、EGR率为输入参数，NO_x、烟度、CO、THC排放和当量有效燃油消耗率为输出，预测模型的决定系数(R²)分别为0.99,0.97,0.99,0.98和0.96，平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为6.46%,0.56%,3.12%,1.21%和0.3%，表明构建的PSO-BPNN模型能够有效预测甲醇-柴油RCCI发动机的NO_x、烟度、CO、THC排放和经济性。基于偏最小二乘回归（partial least squares regression,PLSR）分析了不同控制参数对发动机污染物排放和经济性的相关性，将PSO-BPNN预测模型与NSGA-Ⅱ算法相结合，以NO_x、烟度和当量有效燃油消耗率为目标对负荷、甲醇替代率和EGR率进行协同优化，将最优控制参数组合标定至双燃料发动机的控制系统进行试验验证。结果表明：优化后烟度变化不明显，NO_x排放平均降低39.6%，当量有效燃油消耗率平均降低2.6%。
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  基于MCKD-HED-CNN的连杆轴承故障诊断

  贾继德，沈杨，徐彩莲

  车用发动机. 2024, 0(1): 86-92.

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  针对强背景噪声干扰下连杆轴承故障诊断难的问题，提出了基于MCKD-HED-CNN的连杆轴承故障诊断方法。首先采用最大相关峭度解卷积（MCKD）对获取的信号进行降噪处理，增强信号中因故障引起的周期性冲击，其次通过Hilbert包络解调（HED）进一步增强周期性冲击，最后将故障特征通过对称点模式（SPD）映射到极坐标图上，并将SDP图像输入CNN网络进行训练，建立连杆轴承故障诊断模型。结果表明：该方法能有效诊断连杆轴承故障，CNN训练样本和测试样本的诊断准确率均为100%。