2025年, 第0卷, 第4期　
刊出日期：2025-08-25

  

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  超高压喷射下柴油雾化与着火特性研究

  何旭, 于华宏, 刘亚龙, 赵晋

  车用发动机. 2025, 0(4): 1-9.

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  新型高功率密度柴油机通常采用高转速、高增压、超高喷射压力的技术手段，但是目前针对超高压喷射条件下柴油雾化与着火特性的研究较为缺乏。本研究基于定容燃烧弹试验平台，研究了超高压喷射条件下不同喷射压力（150~250 MPa）、环境压力（4~6 MPa）和环境温度（800~900 K）对柴油喷雾和着火特性的影响。研究结果表明：在超高压喷射条件下，提高喷射压力会促进液相和气相贯穿距的增加，使高温滞燃期缩短，着火点距喷孔轴向距离增大；环境压力的提高会减小液相和气相贯穿距，缩短高温滞燃期和着火点轴向距离；环境温度的提高会使液相贯穿距减小，但对气相贯穿距影响不大，同时也会缩短高温滞燃期和着火点轴向距离。
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  车用柴油机油气分离器分离特性试验研究

  孙秀秀, 郑贺, 景国玺, 胡茂爽, 于会超, 董长龙

  车用发动机. 2025, 0(4): 10-14.

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  为探究主动油气分离器、复式油气分离器和迷宫式油气分离器的性能，进行了压力损失和分离效率试验。通过搭建油气分离器试验台，研究了3种类型油气分离器在不同边界条件下压力损失和分离效率特性。试验结果表明：窜气量越大压力损失越大，与油气分离器类型无关，主动式油气分离器压力损失最低；且在不同窜气量、机油温度以及气泵压力下，主动式油气分离器分离效率最高，迷宫式油气分离器效率最低。转速为12 000 r/min、窜气量为180 L/min时，主动离心式油气分离器分离效率为98.82%，迷宫式油气分离器分离效率为66.30%，复式油气分离器分离效率为87.34%。窜气量小于100 L/min或油滴粒径较小时，主动式油气分离器分离效率低于90%。研究成果为油气分离器性能研究及优化设计提供方向。
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  柴油机NH₃-SCR脱硝系统瞬态工况运行的仿真研究

  陈泽涛, 宁文菲, 陈泽佳, 张守俊, 谭树煌, 邓帮林

  车用发动机. 2025, 0(4): 15-22.

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  为了厘清复杂工况下影响柴油机氨选择性催化还原（NH₃-SCR）系统脱硝的关键因素，以指导SCR系统开发及运行，基于某柴油机在世界统一瞬态循环（WHTC）工况下的台架试验数据，构建了GT-Power模型并进行了验证，通过耦合气体动力学和化学反应机理，分析SCR脱硝过程的规律和关键影响因素。仿真结果表明：冷起动工况下NH₃-SCR系统的NO_x还原效率随排气温度的升高而明显提高，温度高于210 ℃后反应逐渐趋于稳定，600 s后平均还原效率高达99.88%；热起动工况下NO_x还原反应迅速开启，600 s后平均还原效率为99.54%；此外，尿素喷射量对NO_x还原有较大影响，当尿素喷射量过多造成过剩，会导致氨逃逸。
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  基于远程监控的重型车实际行驶冷起动特征

  任烁今, 李月华, 仝畅, 李腾腾, 钟祥麟, 于全顺

  车用发动机. 2025, 0(4): 23-28.

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  为了应对未来重型车国七排放标准对实际道路测试冷起动排放的考核，研究了重型车实际道路行驶工况下的冷起动特征，对8个型号的36台在用重型车，共计16 629.4 h的远程监控排放数据进行分析研究。结果表明，对于相同用途的车辆，平均行程时长和平均行程做功随着最大总质量的增长而升高。所有样车的平均冷起动时长为912.4 s，冷起动占行程时长的平均比例为38.58%，平均冷起动做功的世界统一瞬态循环（WHTC）循环功倍数为0.25。对于实际驾驶工况，由于环境温度较低、频繁起停或长怠速的影响，车辆有可能运行较长时间仍无法完成热机。重型车的冷起动排放优化将是应对未来排放标准升级的挑战之一。
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  脉冲进气参数对非对称涡轮非稳态特性的影响

  王智慧, 刘湘, 王宏波

  车用发动机. 2025, 0(4): 29-35.

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  为了更好地了解脉冲进气参数对非对称双通道涡轮（asymmetrical twinscroll turbine，ATST）性能的影响，应用ANSYS CFX软件对不同脉冲进气条件下的ATST进行了非稳态数值计算，探究了进气脉冲频率和幅值对ATST性能的影响，并进一步分析了脉冲频率和幅值对蜗壳出口参数、转子进口参数及内部流场的影响。研究结果表明：脉冲频率不同使得涡轮性能参数发生了一定的相移，但是对其周期内的平均性能影响较小；脉冲幅值对ATST的瞬态和平均性能都有较大影响，较大脉冲幅值对应的平均流量参数和效率分别下降了5.69%和0.48%，且转子进口入射角和蜗壳出口总压损失系数明显升高。
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  燃料电池氢气循环泵工作性能试验研究

  云天灯, 李剑铮, 陆永卷, 李昌煜

  车用发动机. 2025, 0(4): 36-41.

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  当前，燃料电池氢气循环泵（简称“氢泵”）的主要工作性能（流量压升、功耗）测试所用的气体介质多数为氮气或空气，与实际工作时的气体成分及状态差异较大，导致测试结果的偏差也较大。为了进一步探究氢泵的实际工作性能，通过模拟真实气体组分和状态，试验研究了其工作性能及主要影响因素。结果表明：同压升下，氮气和体积比为9∶1的氢氮混合气的流量差值大于10%；入口气体压差为50 kPa时，流量和功耗的差值大于10%；低转速、低压升时，气体温度为25 ℃和60 ℃时的流量差值大于10%；高转速、高压升时，气体相对湿度为80%和未加湿时的流量差值大于10%；供电电压为650 V和450 V时，功耗的差值大于10%。
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  基于速度预测的双电机耦合PHEV能量管理策略研究

  潘明章, 周敬承, 叶年业, 覃海峰, 满兴家, 王国栋

  车用发动机. 2025, 0(4): 42-49.

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  混合动力汽车作为我国新能源战略的重要发展方向，如何优化整车能量分配以提升动力性和燃油经济性是研究热点。本研究针对插电式混合动力汽车（PHEV）的能量管理策略（EMS），在随机模型预测控制（SMPC）框架下，构建了基于卷积神经网络与长短期记忆网络（CNN-LSTM）的车速预测模型，并通过蜜獾算法（HBA）优化其隐藏单元数、最大训练周期和初始学习率。试验表明，HBA-CNN-LSTM模型的各评价指标均优于对照方法。随后，以PHEV动力系统为研究对象建立仿真模型，将HBA-CNN-LSTM与SMPC结合，利用动态规划（DP）以发动机油耗最小为目标进行优化。仿真结果显示，在5个用户工况下，所提出策略相较于CDCS策略油耗降低0.240 8 L（10.491%），与DP策略的差距仅为0.087 3 L（3.802%）。
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  基于道路工况动态规划策略的混动能量管理优化

  王宝森, 秦炜, 杨建军, 赵凌霄, 邱子桢, 马凯

  车用发动机. 2025, 0(4): 50-57.

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  能量管理策略作为混合动力汽车（hybrid electric vehicle, HEV)的控制核心，其性能优劣直接影响整车在道路工况下的燃油经济性。首先，选取了相对立方速度和正动能作为特征参数表征道路工况。其次，建立了混合动力汽车的动力学模型，包括车辆纵向动力学模型、发动机模型、驱动电机模型和动力电池模型。然后，通过工况相似度分析选取了代表性的循环工况，并提取了工况的特征参数来评价混合动力汽车的能耗。同时，根据参数近似程度选取CLTC低中速部分作为道路工况的代表性循环工况。最后，基于动态规划构建的最优策略模型指导HEV规则能量管理策略的优化。仿真计算结果表明，在实际道路工况下，优化后的能量管理策略相比原策略油耗降低1.6%~3%。
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  质子交换膜燃料电池系统阳极控制策略研究

  邵杰, 梁月明, 杜常清, 吴友华, 邱鹏

  车用发动机. 2025, 0(4): 58-65.

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  稳定的氢气供给有助于提高燃料电池系统的效率、寿命和稳定性，针对100 kW燃料电池系统，进行了阳极控制策略的开发研究，采用一种基于前馈的PI控制器控制阳极氢气入堆压力，在此基础上设计了循环泵和尾排阀的控制策略。仿真结果表明，前馈PI控制相比传统PI控制具有更快的响应速度和更高的稳定性。台架试验结果表明：阳极压力控制精度达到98.93%，功率跟随控制精度达98.78%；燃料电池电堆最高效率达到72.06%，燃料电池发电系统最高效率达到57.85%，该阳极控制策略有效实现了燃料电池氢气供给系统的稳定控制。
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  基于FLC-ASMC的燃料电池控制模型研究

  范思遐, 徐书琪

  车用发动机. 2025, 0(4): 66-73.

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  提出了一种基于反馈线性化的自适应滑模控制器（FLC-ASMC）来解决车用质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统中阴阳极气体流量与压力的协同控制问题。考虑到PEMFC系统的非线性和强耦合特点，采用反馈线性化方法解耦流量与压力的关系，从而控制阴阳极压差在合理范围内。研究结果表明，传统PID控制精度约为85%，SMC控制精度为90%~92%，而FLC-ASMC的控制精度达到95%以上，表现出最佳性能。试验验证了该控制器能够有效控制压差，提升系统的鲁棒性和使用寿命。
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  轻型柴油机选择性催化还原颗粒捕集器怠速再生控制策略及其验证

  马标, 张方戈, 张波, 滕勤

  车用发动机. 2025, 0(4): 74-78.

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  为了满足国6b轻型车排放法规对氮氧化物和颗粒物排放的要求，开发了某轻型柴油机选择性催化还原颗粒捕集器（SDPF）。当车辆在交通拥挤、红绿灯较多的城市状况下运行时，SDPF再生效率低，导致SDPF堵塞甚至烧蚀，为了解决这一问题，构建车辆怠速工况和怠速与城市工况之间转换的识别逻辑，基于压差流阻的碳载量模型计算碳载量作为再生触发条件，建立SDPF怠速再生控制策略。通过实车测试，在车辆减速至怠速、怠速、怠速转换至行车状态下，验证SDPF怠速再生控制策略。结果表明，SDPF再生效率显著提升，证明了SDPF怠速再生控制策略的有效性，提高了SDPF运行的安全性。
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  基于极限学习机的柴油机失火故障诊断

  幸文婷, 王晓政, 韩雨婷, 王忠巍

  车用发动机. 2025, 0(4): 79-86.

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  针对实际应用中数据样本较少时柴油机失火故障无法准确诊断的问题，提出一种基于极限学习机（extreme learning machine，ELM）的失火故障诊断方法，并通过SC5S122D柴油机瞬时转速信号对其进行了验证。首先将采集的瞬时转速信号进行时频域特征提取，然后根据皮尔森相关系数进行特征选择，并将筛选出的特征组成特征参数集合用于柴油机失火故障诊断，最终将小样本数据集划分为4种情况并分别用于训练ELM，以此评估该方法在数据样本较少时的诊断效果。同时，对小样本数据进行扩展，并采用ELM在扩展数据集上进行柴油机的失火故障诊断。试验结果分析表明，ELM的失火故障诊断准确性、精确性、召回率和F₁值与概率神经网络（probabilistic neural network，PNN）和反向传播神经网络（back propagation neural network，BPNN）相比具有一定优越性。因此，ELM能够在数据样本不充足时对柴油机失火故障进行准确有效的诊断。
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  基于IPOA-VMD和神经网络的滚动轴承故障诊断方法

  阎羿凡, 李英顺, 佟维妍, 于浚豪

  车用发动机. 2025, 0(4): 87-94.

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  针对滚动轴承在复杂背景下难以实现信号降噪并进行故障诊断的问题，提出了一种基于改进的鹈鹕优化算法（IPOA）优化变分模态分解（VMD）和神经网络的故障诊断模型。首先，为了提高算法的效率，引入自适应惯性权重和非线性收敛因子对鹈鹕优化算法进行改进和优化，利用改进后的算法优化得到VMD的关键参数K和α；其次，使用得到的参数对原始信号进行VMD分解，对得到的K个IMF进行时频域的特征提取；最后，利用CNN-BiLSTM网络对滚动轴承的不同状态进行识别。滚动轴承数据集试验表明，采用IPOAVMD方法提取的特征数据，相较于使用POA-VMD，PSO-VMD，VMD方法提取的特征数据，经过CNN-BiLSTM网络进行故障诊断时，在大基数的条件下，准确率仍有所提升，在测试集数据集上的平均准确率达到了99.867%。