2025年, 第0卷, 第3期　
刊出日期：2025-06-25

  

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  基于流场结构特征识别的高膨胀比径流涡轮流动损失分析及参数化优化

  徐冬, 刘瑞, 杨名洋, 张慰, 丁占铭

  车用发动机. 2025, 0(3): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.001

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  涡轮负荷增加会强化激波结构，进而致使涡轮内部流动损失显著增加。探明高膨胀比涡轮内部激波导致的流动损失机制和规律对涡轮性能优化设计至关重要。开展高膨胀比涡轮内部关键流动结构损失定量分析的熵产识别方法研究，并基于该方法探讨某型自主开发高效增压器的高膨胀比涡轮流动损失分布特征和流动机理。研究表明，设计点工况下喷嘴内激波诱导二次流损失占涡轮总损失的80%，其中泄漏流和其他主要二次流结构在各工况下均为主导损失。膨胀比从2.8增加至4.0，泄漏流损失降低至38%，但激波损失占比从0.4%急剧增加至12.4%。基于上述损失规律与机制，结合涡轮性能的响应面代理模型，构建了高膨胀比涡轮局部参数化模型并实现参数化优化设计。结果表明，优化后的涡轮激波强度与诱导损失明显降低，涡轮效率相对提升了1.88%。
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  热流体参数对润滑油预热性能规律的影响

  许永继, 杜巍, 郭俊宝, 张昊

  车用发动机. 2025, 0(3): 9-15. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.002

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  为了提升换热器的预热性能、缩短发动机冷起动时间，以机油箱中的竖置螺旋盘管换热器为研究对象，基于台架试验验证的仿真计算模型，开展了一系列低温润滑油预热模拟研究，分析了管内热流体介质的流量和温度对预热性能的影响。结果表明：与介质温度相比，管内介质流量对高温油液体积变化的影响较小，介质流量从10 L/min增至20 L/min时，预热1 800 s后温度达到303.15 K的油液体积占比从20.76%增至25.52%，预热3 600 s后高温油液体积占比从52.21%增至55.91%；管内介质温度越高，高温油液体积增长速率越快，介质温度从333.15 K增至363.15 K时，预热1 800 s后温度达到303.15 K的油液体积占比从20.76%增至54.51%，预热3 600 s后体积占比从52.21%增至78.76%。
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  超高速无油空压机转子动力学性能研究

  朱晨虹, 孙云龙, 陈良, 吴广权, 占文锋

  车用发动机. 2025, 0(3): 16-21. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.003

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  燃料电池发动机用超高速无油空压机的转子动力学分析是该零件的核心课题之一，对空压机轴系进行准确的理论设计及仿真是缩短验证周期、降低开发成本的关键环节。通过对一款燃料电池空压机的轴系进行合理的设计，并对其临界转速、不平衡响应以及稳定性进行分析，同时对样件进行试验跟踪，对比了面向工程化的dyrobes软件仿真结果和工程试验的结果，论证该款空压机轴系设计的合理性，并研究其性能规律。本研究对燃料电池空压机等同类型超高速旋转机械轴系的设计及计算具有一定的指导意义。
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  电控硅油风扇转速波动抑制方法研究

  冯春涛, 田月, 程市, 张宗英, 殷月祥

  车用发动机. 2025, 0(3): 23-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.004

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  匹配柔性风扇，降低功率消耗，是目前车用发动机节能降耗的一个重要手段。电控硅油风扇相比于传统的刚性直连风扇、三速电磁风扇，具有较宽的转速调制范围。为了更为精准地控制风扇转速，尽可能降低功率消耗，当前基于风扇转速的PID闭环控制越来越多地被应用到硅油风扇的控制上。但是由于硅油离合器内部簧片弹性特性、硅油黏度特性、电磁阀占空比驱动特性、全啮合脱开特性等因素影响，在实际应用中经常会出现部分转速区间很难控制或者无法稳定等现象。提出了一种硅油风扇转速波动抑制方法，通过传统PID闭环控制加动态积分冻结技术，实现风扇转速的平稳控制，极大解决了风扇控制死区内的转速波动问题。在某款挖掘机上开展定点稳态试验和瞬态变速试验，结果表明该技术能够有效消除风扇死区工况点转速波动现象，转速波动工况百分比由18.3%降低为0%。
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  混动总成咕咕音机理分析及控制技术研究

  黎谦, 王田修, 高辉, 黄元毅, 罗德洋

  车用发动机. 2025, 0(3): 32-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.005

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  混动总成在怠速充电工况下有疑似咕咕音，进行数据采集和分析后，确定该异响为具有发动机半阶次特征的咕咕音。根据其产生机理分析确定了混合动力总成咕咕音源于轴系扭转振动高谐次分量激励，并由混合动力总成弯扭模态和EGR模态耦合放大产生。由此提出了更换柔性飞轮、增加DHT连接支架、增加EGR螺栓支撑点三个优化方案，最终解决了咕咕音异响问题。针对咕咕音的分析和应对方法对于解决该类问题有较强的参考作用。
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  排气热管理方案对发动机性能及排放特性的影响

  刘汉辉, 王辉, 赵令猛, 叶宇, 王晓辉, 刘林

  车用发动机. 2025, 0(3): 40-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.006

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  为了研究不同排气热管理方案对柴油机性能和排放特性的影响，针对不同工况选择满足DPF再生温度需求且性能更优的热管理方案。以柴油机及后处理系统为研究对象，研究了1 200 r/min中低负荷工况及800~1 000 r/min低怠速工况下排气节流、进气节流及后喷对车用柴油机排气温度、燃油消耗率及排放污染物等的影响。结果表明：1 200 r/min中低负荷下仅采用进/排气节流方案，排气温度就能满足DPF主动再生目标温度要求；而低怠速工况需采用进/排气节流结合缸内后喷方案才能满足DPF主动再生目标温度要求；最低怠速800 r/min工况采用排气节流结合缸内后喷方案，最高排气温度可提升到254 ℃。相同排气温度下，1 200 r/min中负荷下排气节流方案在燃油消耗率及NOx排放方面表现更优，随着负荷率降低，进/排气节流方案在燃油消耗率及NOx排放方面逐渐接近；1 200 r/min低负荷下进气节流方案在燃油消耗率及NOx排放方面表现更优，相比排气节流方案燃油消耗率降低12%以上，NOx比排放降低32%，但在烟度、THC排放控制方面处于劣势；怠速工况，相同排气温度下进气节流加缸内后喷方案的THC排放是排气节流加缸内后喷方案的2倍左右，且随着后喷油量的增加，排气节流方案较进气节流方案在烟度和THC方面的优势更加显著。各试验工况下，相同排气温度时排气节流方案的过量空气系数及进气歧管压力更优。
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  柴油机燃用生物柴油-异丙醇-2-EHN混合燃料的燃烧和排放特性

  罗林, 肖合林, 胡际涛

  车用发动机. 2025, 0(3): 46-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.007

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  为了缓解温室效应及减少化石能源消耗，从改善生物柴油燃烧性能的角度出发，通过台架试验研究了不同负荷和EGR率下生物柴油-异丙醇-2-EHN混合燃料在柴油机中的燃烧与排放性能。结果表明：掺混异丙醇和2-EHN能有效改善生物柴油的雾化性能，增加滞燃期内形成的可燃混合气，提升中低负荷下的缸内压力和放热峰值，并显著降低CO，HC，碳烟和NOx排放；低负荷时燃用混合燃料的燃油消耗率偏高，热效率较生物柴油下降约5%，但随负荷增加，其燃料经济性与生物柴油差距明显缩短；此外，采用8%以下的EGR率有助于实现混合燃料的低温燃烧，在高效降低NOx排放的同时，其动力性与经济性均优于纯生物柴油。
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  高原环境下轻型汽车污染物排放特性研究

  王计广, 于红秀, 杨熙, 李加强, 顾王文, 王丽

  车用发动机. 2025, 0(3): 54-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.008

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  选取10辆符合国六b阶段排放标准的不同燃料和动力类型的轻型汽车（包括插电式混动汽车、增程式混动汽车、汽油车、柴油车和天然气车）作为研究对象，在宁波和昆明轻型整车环境模拟排放实验室开展平原与高原、常温环境下WLTC工况排放测试，研究高原环境下轻型汽车污染物排放特性及影响因素。研究结果表明：以插电式混合动力汽车为例，与标定前相比，完成高原排放标定后其在电量保持（CD）模式下的各项污染物排放呈现不同程度的下降，且能满足GB 18352.6—2016 b阶段限值要求；插电式混合动力汽车和增程式混合动力汽车的各污染物排放普遍低于轻型汽油车、柴油车和天然气车，且电量保持阶段REESS电量的变化影响整车污染物排放；不同燃料和动力类型轻型汽车的CO，CO2，THC，NOx，PN排放主要集中在冷起动阶段，而CO2排放与车辆运行状态直接相关，WLTC工况中各加速阶段CO2排放均呈增加状态。
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  甲醇发动机润滑稀释条件下的缸套-活塞环织构界面摩擦特性研究

  李直, 赵雨鹏, 陈岩, 张喜清, 张宏

  车用发动机. 2025, 0(3): 60-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.009

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  甲醇发动机在运行过程中易发生甲醇稀释现象，严重影响缸套-活塞环摩擦副的润滑性能。以某改装甲醇发动机为研究对象，基于平均雷诺方程构建了织构化缸套-活塞环摩擦副的数值润滑模型。利用MATLAB软件对模型进行求解，通过调整凹坑织构参数，分析了其对润滑稀释条件下缸套活塞环摩擦副润滑性能的影响。研究结果表明：甲醇稀释会导致润滑油黏度发生变化，破坏摩擦副的油膜生成能力，进而劣化润滑环境，而在活塞环表面设计合理的表面织构可以有效缓解这种负面影响，在特定织构参数下，如凹坑半径为100 μm和凹坑深度为5 μm时，润滑油平均流体摩擦力最小。
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  基于实际驾驶工况的电动客车性能研究

  陆杰, 陈鑫尧, 狄亚格, 莫天德, 李煜, 孙松

  车用发动机. 2025, 0(3): 68-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.010

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  为了准确评估电动客车在特定公交路线上运营的可行性，基于香港53路公交路谱数据，采用速度加速度概率分布统计的方法构建了时长为1 800 s的驾驶循环，以此为基础在Matlab/Simulink环境下对电动客车开展了性能仿真研究，并与实测结果对比，最终确认本研究方法和结果的合理性。结果显示，车辆在自定义驾驶循环下的行驶里程较C-WTVC循环工况长约22.6 km，而百公里电耗少了20.8 kW·h。实测结果与自定义工况下的仿真结果偏差小于4.2%，而与C-WTVC工况下的结果偏差大于13.0%，说明自定义循环下电动汽车的性能与实际路试结果有着更高的吻合度。本研究所开发的研究方法，能为新能源电动汽车在不同环境下的道路适应性研究，尤其是对于目标出口地区的路况，提供重要的理论支撑。
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  基于改进Sehitoglu模型的铸铝合金热机疲劳寿命预测

  付亚飞, 陶帅, 景国玺, 于会超, 董长龙, 黄立荣

  车用发动机. 2025, 0(3): 74-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.011

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  为解决A356-T6铸铝合金气缸盖热机疲劳寿命预测问题，开展了发动机气缸盖本体取样下的拉伸性能测试、低周疲劳测试、蠕变测试和热机疲劳试验，得到了Sehitoglu模型计算中所需的材料参数，并通过考虑平均应力和温度对材料性能的影响，提出了基于改进Sehitoglu模型的热机疲劳寿命预测模型。通过和Sehitoglu模型预测结果进行对比，本研究提出的改进Sehitoglu模型预测寿命均在三倍误差带内，更适用于发动机气缸盖的热机疲劳寿命预测。
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  前后轴双电机纯电动汽车制动能量回收策略研究

  曹龙龙, 钟勇, 范周慧, 郜建行

  车用发动机. 2025, 0(3): 81-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.012

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  在双电机纯电动汽车进行制动能量回收时，为协调控制电液制动、提升整车经济性，提出了两种不同的能量回收策略。一种是基于模糊控制算法，根据制动强度、车辆速度和SOC进行模糊推理，确定电机制动力所占比例；另一种是基于电机制动功率最优原则，通过寻优方式得到不同工况下的前后电机制动力矩分配系数。利用AVL-Cruise-Simulink软件搭建整车模型和能量回收控制策略，并在WLTC和CLTC工况下进行联合仿真。结果表明：基于电机制动功率最优能量回收策略在提升整车经济性方面效果较好，在能耗、续驶里程以及能量回收率方面均优于模糊控制算法，特别是在能耗方面，WLTC和CLTC工况下，该策略的百公里能耗值比模糊控制算法分别低22%和32%，具有良好的节能效果。
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  基于运行工况识别的混动车辆发电系统控制方法研究

  王琳, 闫斌, 潘金鑫, 刘涛, 陈鹏飞

  车用发动机. 2025, 0(3): 89-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1001-2222.2025.03.013

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  串联混合动力车辆可以将气体发动机、甲醇发动机等低碳发动机与电驱动结合，有效减少碳排放，是当前道路卡车的重要发展方向。串联混合动力系统主要由发电系统、电池和驱动系统组成，通过发电系统与电池共同供电满足车辆运行中的电耗需求。寻求电池和发电系统的最佳功率分配是混合动力节能的关键。针对一种串联气电混合卡车，充分利用电池和发电系统的效率差异，结合道路的负载特性，提出一种全新的混合动力控制方法，可有效提升供电系统的效率，相对于基于规则的控制方法，经济性提升可达10.6%。