ISSN 1001-2222
CN 12-1466/TH
中文核心期刊
中国科技核心期刊
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基于一台14.8 L六缸增压柴油机，分析了分别采用CRB1.5和CRB2.0二冲程制动气门型线的制动性能。结果表明：采用CRB2.0气门型线且不带排气回流（BGR）相位时的制动功率最大。基于DoE方法，分别对CRB1.5和CRB2.0气门型线进行优化，结果表明不同发动机转速下存在最优气门型线，使得制动功率达到最大值。在高转速下，CRB1.5气门型线优化后的制动功率更大，在1 600，1 800，2 100 r/min工况下的制动功率分别达到378，476，581 kW，优化率分别为48.9%，61.0%和65.3%。CRB2.0气门型线优化后在3个转速下的制动功率分别达到402，469，528 kW，优化率分别为34.7%，30.6%和23.2%。
空压机作为燃料电池空气供应系统的核心部件，其响应时间、油蒸气含量和耐振性对燃料电池系统的动态变载、使用寿命以及运行可靠性具有重要影响。以某款气浮轴承离心式空压机为研究对象，制定了详细的试验方法，旨在深入研究这三个关键性能指标。结果表明：在响应时间方面，随着节气门开度的减小，压比增大，排气阻力增加，导致空压机启动响应和动态变载响应时间相应增加，不同背压条件对空压机的响应时间具有较大影响。在油蒸气含量方面，提出并实现了一种可操作性强、高效便捷的测试方法，试验表明：不同的气体介质导致含油量测试结果存在差异，因此在考虑空压机“无油指标”时需慎重考虑大气介质中的含油量。在机械负荷方面，致力于为燃料电池发动机用空压机运行可靠性和稳定性提供有效的振动冲击试验方法，结合空压机实际应用工况，开展了非运行、怠速和额定工况下的随机振动试验和非带载机械冲击试验，并对机械完整性、绝缘电阻性和输出性能进行综合评估，结果显示振动冲击试验未对空压机性能产生不利影响。
涡轮叶片高周疲劳（HCF）限制了涡轮增压器的使用寿命，在可变截面增压器中尤为明显。针对某0.6 L二冲程汽油机用增压器的可调导叶径流涡轮在运行中容易出现高周疲劳失效的问题，设计了一种扭曲结构的导叶叶型，采用数值模拟方法研究了扭曲导叶对涡轮流场和叶片激振的影响。研究结果表明：顺时针扭曲导叶可以减弱喷嘴导叶出口与涡轮叶片前缘之间的干涉效应，逆时针导叶会增强二者的干涉效应；相较于原对称叶型导叶，进入涡轮增压器的高温、高压气流在通过顺时针扭曲叶型导叶后，尾迹呈倾斜状，气流激振力被分散，对下游涡轮叶片前缘的影响减弱；同时，由于涡轮叶片间隙的压力梯度减小，间隙泄漏流强度降低，叶片高激励区的激励幅值也随之减小。研究综合考虑了涡轮机效率和叶片激振力的变化趋势，确定导叶扭曲角度为4°时最为合理，最优方案在不影响涡轮性能的前提下，叶片最大振动应力降低64%。
基于13 L国六重型柴油机，通过台架试验探究了机油泵、水泵以及空压机三种附件的优化对柴油机经济特性和排放特性的影响，并得出各附件的贡献度占比，为后续优化提供方向。结果表明：在原机的基础上，通过更换小流量机油泵、小流量水泵以及采用空压机节能模式或者拆除空压机，无论是在外特性工况点还是在最佳热效率工况点，燃油消耗率均有不同程度的降低，热效率得以提升。对于附件优化前后的排放，在外特性工况点和最佳热效率工况点，机油泵的优化使排温升高、NOx增加、Soot降低，而水泵和空压机的优化使排温降低、NOx降低、Soot升高。最佳热效率工况点下，三个优化附件中，水泵的优化对热效率提升贡献度最大，占比高达43.56%，而机油泵和空压机的优化贡献度相近，约为28%。
针对某柴电混合动力装置作为高机动地面无人平台动力的低噪声目标特征需求，开展了柴电混合动力装置噪声源识别与降噪研究。通过传声器直采测试，获取了原始状态噪声水平与各辐射面基本对比；进一步通过基于声波波束成形原理的非规则声阵列测试，完成了主要辐射面的噪声源识别与高贡献位置定位；在此基础上，通过声源包覆遮挡、复合涂层喷涂等降噪措施，最终实现了柴电混合动力装置表面声压级下降2.8～3.0 dB、声压下降27%～29%、声功率下降48%～50%的实际效果，证明了所述的噪声源识别方法与降噪措施的有效性。
选取10辆国六b阶段排放标准的不同动力类型轻型汽油车（插电式混合动力和传统单一汽油发动机），在昆明海拔1 914 m的高原轻型整车环境模拟排放实验室开展常温和低温环境下WLTC循环排放测试，研究分析高原环境下轻型汽油车NH3和PN（PN10和PN23）排放特性及影响因素。结果发现，尾气经TWC后NH3排放大幅增加，高原环境下国六b阶段不同类型轻型汽油车排放因子达到21.80~485.10 mg/km，显著高于《大气氨源排放清单编制技术指南》中轻型汽油车氨排放因子26 mg/km。插电式混合动力和传统汽油发动机的轻型汽油车NH3排放主要集中在低速段和中速段，低温环境下NH3排放更高。与PN23排放相比，插电式混合动力汽车和传统动力轻型汽油车PN10排放分别增加21.11%~50.21%和12.00%~38.47%。低温环境下PN10和PN23排放速率峰值分别为6.12×1011个/s和5.28×1011个/s，高出常温环境下相应PN排放速率约2个数量级。
以一款六缸发电机组柴油机为研究对象，基于AVL Fire软件建立该六缸机TCD燃烧系统的三维仿真模型，利用试验结果对仿真模型进行验证。基于验证后的仿真模型，进行TCD燃烧室结构优化及油束夹角匹配。利用灵敏度分析法，以指示功率为评价指标，得出了燃烧室直径、下室出口直径等主要结构参数对TCD燃烧系统燃烧性能的影响程度，根据影响程度由大到小依次优化各参数，并在改变结构参数的同时进行油束夹角匹配。燃烧系统优化匹配后，单缸指示功率提高了0.79 kW，该六缸柴油机发电工况的燃烧性能得到提升。通过分析不同燃烧室结构参数下的缸内油气当量比分布，发现匹配最佳参数后，缸内空气利用率较高，当量比分布较均匀，油气混合较好，故TCD燃烧系统表现出更好的燃烧性能。
为实现对商用车后处理系统消声能力的准确评估，满足对整车噪声日益严格的控制，基于流阻率这一重要参数，总结并推导了后处理系统中载体和颗粒捕集器的声学等效模型。其中载体使用复声速、复密度的方法模拟，颗粒捕集器使用等效流阻率下的DelanyBazleyMiki模型模拟，相比于纯空气属性，载体可大幅提高150 Hz以上的消声能力。利用Simcenter 3D仿真传递损失曲线与通过阻抗管设备测得的数据进行对比，数据在1 200 Hz内基本吻合，说明了等效方法可以有效应用于工程实践，对缩短整车开发周期，提升顾客感受有重要意义。
针对高原环境不同海拔地区工程机械柴油发动机NOx排放与实际运行工况之间的复杂非线性关系，提出了一种基于维度学习的狩猎(DLH)搜索策略改进GWO-神经网络的NOx排放预测模型。利用便携式排放测试系统(PEMS)对高原地区叉车进行不同海拔下的实际运行工况排放试验，并将试验数据作为数据集，通过随机森林算法完成预测模型的输入特征选择。结果表明：I-GWO-BP模型相对于BP和GWO-BP模型在评价指标RMSE和R2上表现更优，RMSE和R2分别为4.623 3 mg/s和0.925 1，该模型对高原地区不同海拔下工程机械NOx排放的预测精度更高。
