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- 内燃机工程
- 2024年 第45卷 第5期
- 出刊日期：2024-10-15
《内燃机工程》创刊于1979年，由中国内燃机学会主办，主管单位为中国科学技术协会。 《内燃机工程》是中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国核心学术期刊，国内外公开发行，目前为双月刊。
- 金属丝网强化余热回收烟气换热器的试验与数值研究
- 舒歌群,黄炎梅,田华,王轩,张洪飞,丁元勋
- 2024.45(5):1-10[摘要](402)[PDF](240)[HTML]
- 风冷柴油机高负荷轴流冷却风扇气动优化
- 任贵峰,王睿,刘正先,李孝检
- 2024.45(5):11-18[摘要](299)[PDF](187)[HTML]
- 基于深度学习的发动机声品质预测模型研究
- 林旭,梁兴雨,代鹏
- 2024.45(5):19-27[摘要](326)[PDF](190)[HTML]
- 基于流固耦合共轨高压油管振动特性研究
- 范立云,董伟杰,李屿明,卢港澳,王广泽
- 2024.45(5):28-36[摘要](321)[PDF](240)[HTML]
- 自集油涂层对凸轮–挺柱副限量润滑性能影响研究
- 李常腾,李书义,刘明海
- 2024.45(5):37-46[摘要](230)[PDF](134)[HTML]
- 空穴效应对连杆小头轴承润滑及动力学特性的影响
- 毕玉华,段磊磊,马雄,张国强,唐明超
- 2024.45(5):47-56[摘要](275)[PDF](169)[HTML]
- 阿特金森率协同废气再循环率对高效汽油机性能影响研究
- 王振,祖炳锋,徐玉梁,胡必谦,王军,庞凯
- 2024.45(5):57-64[摘要](291)[PDF](162)[HTML]
- 直喷米勒循环汽油机燃用甲醇/汽油燃料燃烧及排放特性分析
- 谭欣,刘宗发,夏铭,黎亮,谭虎
- 2024.45(5):65-71[摘要](338)[PDF](164)[HTML]
- 基于正交试验设计的载体结构对柴油机颗粒捕集器工作特性的影响研究
- 包广元,何超,李加强,肖应学,字天曦,黄立闩
- 2024.45(5):72-81[摘要](304)[PDF](156)[HTML]
- 喷油器控制阀微流道可视化试验与仿真研究
- 王晓康,张旭升,金立家,陈萍
- 2024.45(5):82-89[摘要](245)[PDF](157)[HTML]
- 基于空气辅助喷射不同温度航空煤油喷雾特性可视化研究
- 周述发,黄云龙,钟汶君,梁何龙,何志霞,王谦
- 2024.45(5):90-98[摘要](312)[PDF](302)[HTML]
- 基于国六商用车实际运行数据的行驶工况研究
- 王磊,袁晓磊,张帅帅,王军,白海康
- 2024.45(5):99-108[摘要](287)[PDF](156)[HTML]
目次
- 金属丝网强化余热回收烟气换热器的试验与数值研究
- 舒歌群,黄炎梅,田华,王轩,张洪飞,丁元勋
- 为探究金属丝网强化元件在余热回收烟气换热器中的应用可行性及其性能表现，对嵌有金属丝网的通道的流动与换热性能开展试验与数值研究。对嵌入不同孔隙率金属丝网的通道进行了试验研究，基于FLUENT软件进行了模拟计算和流场分析，并分析了丝网高度对流动和传热性能的影响。结果表明，相比于传统平直翅片，嵌入金属丝网后通道综合性能指标最大提高58%。综合性能随孔隙率的提高先增后减，0.945为最佳孔隙率。同时，使用高度与流道高度一致的金属丝网，可以获得最佳综合性能。在相同压力损失下，金属丝网通过均匀流体温度、破坏边界层可以比平直翅片通过增加传热面积获得更好的综合性能，证明了金属丝网作为烟气换热器强化元件的可行性。
- 2024 Vol. 45(5): 1-10
[摘要](402) [PDF](240) - 风冷柴油机高负荷轴流冷却风扇气动优化
- 任贵峰,王睿,刘正先,李孝检
- 针对某型风冷柴油机的具有负预旋前置导叶的冷却风扇，考虑导叶和转子的耦合效应，基于多项式代理模型和第二代非支配排序遗传算法实施了冷却风扇多目标气动优化。优化后的效率和全压在近失速工况分别提升1.19%、4.78%，在设计工况分别提高0.29%、3.16%。采用Sobol全局敏感性分析辨识了关键设计变量，结合优化前后流场变化，获得了风扇气动性能提升的流动机理：导叶叶根安装角的减小和转子叶根安装角的增大，共同减小了转子进口攻角，从而增大风扇等熵效率，并弥补了因欧拉功减小所致的全压降低；转子叶顶安装角减小，在削弱叶根与叶顶扩压不平衡度的同时补偿了全压的损失。
- 2024 Vol. 45(5): 11-18
[摘要](299) [PDF](187) - 基于深度学习的发动机声品质预测模型研究
- 林旭,梁兴雨,代鹏
- 为建立发动机辐射噪声品质深度学习预测模型，搭建试验台架采集发动机辐射噪声，计算噪声信号心理学客观参数并进行主观评价试验。采用卷积神经网络（convolution neural network， CNN）提取信号特征，引入长短期记忆网络（long short-term memory network， LSTM）模型捕获信号长期依赖信息，利用注意力 （Attention）机制使模型自动学习关键特征信息。以心理学客观参数为输入，主观评价得分为输出，建立CNN-LSTM-Attention声品质预测模型，引入改进麻雀搜索算法（improved sparrow search algorithm， ISSA）优化模型超参数，提高预测准确性。研究结果表明，ISSA-CNN-LSTM-Attention模型对发动机声品质具有良好的训练性能和预测能力，训练集和测试集的决定系数分别为0.988、0.981，训练集和测试集的平均绝对误差分别为0.204、0.241。该模型能够准确地反映客观评价参数与主观满意度之间的非线性映射关系，为发动机声品质预测提供了新的思路和方法。
- 2024 Vol. 45(5): 19-27
[摘要](326) [PDF](190) - 基于流固耦合共轨高压油管振动特性研究
- 范立云,董伟杰,李屿明,卢港澳,王广泽
- 为了研究流固耦合作用下共轨系统高压油管的振动特性，建立了高压油管的有限元模型。首先根据输液管道动力学方程，利用ANSYS软件分析管道附加流体质量下的湿模态特性；然后以均方根（root-mean-square）量化时程内的振动能量，研究流固耦合作用下管道不同弯头的振动响应，不同燃油脉动率、压力及激励频率对管道流致振动的影响，最后对比了共振频率下管道增设管夹前后的振动特性。结果表明：流固耦合下管道固有频率下降，在高阶模态下降率较明显，附加质量系数超0.13；不同弯头振动差异较大；振动能量与燃油脉动率呈正相关，与压力大小并无直接关系；接近自振频率下管道发生共振，振幅会急剧增大至超标；并且增设管夹后共振现象消失，振动能量下降率超90%。
- 2024 Vol. 45(5): 28-36
[摘要](321) [PDF](240) - 自集油涂层对凸轮–挺柱副限量润滑性能影响研究
- 李常腾,李书义,刘明海
- 设计制备了一种圆弧形疏油区与原始亲油区交替排列的图案化功能表面，实现少量润滑油的自动聚集，探索其对凸轮–挺柱副限量润滑性能的改善。结果表明，涂层功能表面使接触副表面产生润湿性梯度，限量润滑油在无外部力驱动情况下定向流动，改善了接触区供油进而实现改善润滑性能的目的。亲油轨道宽度对润滑油回流影响并非一致的，合适的宽度设计能够产生良好的集油效果；高黏度润滑油受到钉扎作用阻碍其挤压阶段的向外流动；供油量降低至0.5 μL时运动副已处于严重乏油状态，集油表面无法发挥改善润滑的作用。
- 2024 Vol. 45(5): 37-46
[摘要](230) [PDF](134) - 空穴效应对连杆小头轴承润滑及动力学特性的影响
- 毕玉华,段磊磊,马雄,张国强,唐明超
- 将热弹流理论与活塞连杆组柔性多体动力学分析结合，利用AVL EXCITE软件建立连杆小头轴承润滑模型，并以油膜压力、轴心轨迹及润滑油填充率确定连杆小头轴承空穴位置，研究空穴效应对连杆小头轴承润滑及动力学特性产生的影响。结果表明，在发动机整个循环工况中连杆小头轴承一直存在空穴现象。考虑空穴后平均峰值油膜压力降低了6.5 MPa，平均油膜厚度降低了1.35 μm，活塞销相对连杆小头轴承的速度及加速度分别增大了1.57 μm/s和0.25 μm/s2，连杆小头轴承润滑性能减弱，所受冲击增大。
- 2024 Vol. 45(5): 47-56
[摘要](275) [PDF](169) - 阿特金森率协同废气再循环率对高效汽油机性能影响研究
- 王振,祖炳锋,徐玉梁,胡必谦,王军,庞凯
- 为量化研究阿特金森（Atkinson， ATK）效应对高压缩比高效汽油机动力性和油耗的影响，提出一种综合考虑有效膨胀比和有效压缩比的ATK率（Ratk）定义，并在台架上开展了不同阿特金森循环方案对整机性能的影响研究。在较优方案基础上，基于最佳热效率（best thermal efficiency， BTE）工况，深入研究了不同ATK率协同外部冷却废气再循环（exhaust gas recirculation， EGR）率对油耗的影响规律。研究结果表明：随着Ratk的增加，标定点转矩呈先增大后快速降低趋势；BTE工况点油耗先快速下降，然后逐步趋缓；特征点油耗则呈现先增后快速降低的趋势。整体来看，方案最大Ratk从1.62提升至1.84，特征工况点油耗降低3.5 g/（kW·h），BTE点油耗降低2.5 g/（kW·h），标定点动力性下降3 N·m。此外，在BTE工况，ATK率与EGR率存在一定的协同关系，两者无法同时获得最大值，当ATK率处于中低位值时，可获得最佳的油耗表现。
- 2024 Vol. 45(5): 57-64
[摘要](291) [PDF](162) - 直喷米勒循环汽油机燃用甲醇/汽油燃料燃烧及排放特性分析
- 谭欣,刘宗发,夏铭,黎亮,谭虎
- 围绕高压缩比米勒循环发动机的热效率潜力及甲醇及甲醇/汽油混合燃料对燃烧过程和排放特性的影响进行了深入分析。通过试验对比分析，研究了不同压缩比下米勒循环与传统奥托循环的热效率，探究了甲醇燃料对发动机燃烧性能和排放影响的机理。结果表明，米勒循环在高速高负荷工况下相比奥托循环展现出更高的热效率潜力，同时能够提高对高压缩比的耐受性。试验所选2 000 r/min、总平均指示压力（global indicated mean effective pressure， GIMEP）为0.66 MPa工况下，采用米勒循环后在压缩比分别为11.5和14.5时，指示热效率可相对于奥托循环提升约0.6和0.8个百分点。燃用甲醇/汽油燃料能够在保持负荷不变的情况下使燃烧相位提前，有助于进一步提升发动机指示热效率水平。当燃用纯甲醇时，高负荷工况下可显著改善燃烧过程，相比于汽油燃料，缸内最大压力增加约30%，指示热效率增加7.2个百分点，NOx排放明显升高，增幅达80%。此外，燃用甲醇燃料时核模态颗粒物数量显著升高，同时积聚模态微粒数量减少，不同模态微粒峰值均向小粒径方向迁移。
- 2024 Vol. 45(5): 65-71
[摘要](338) [PDF](164) - 基于正交试验设计的载体结构对柴油机颗粒捕集器工作特性的影响研究
- 包广元,何超,李加强,肖应学,字天曦,黄立闩
- 为降低柴油机颗粒捕集器（diesel particulate filter， DPF）的压降并提高捕集效率，建立了DPF压降与捕集效率的数学模型，基于试验设计和多项式逼近算法，系统地研究了载体配比（x1）、壁厚（x2）及载体孔密度对DPF性能的影响。结果表明：载体配比和壁厚对压降与捕集效率影响效果显著，当载体配比和壁厚分别处于（1.40，1.53）和（0.249，0.267） mm区间时，DPF压降处于较低水平，而捕集效率相对较高，在载体配比为1.52、壁厚为0.264 mm时，压降达到最小值为4.2 kPa，捕集效率为90.28%。通过多项式逼近算法得到了压降模型和捕集效率模型的显示表达式：压降模型
；捕集效率模型 。DPF压降和捕集效率模型具有良好的预测精度和拟合度，压降和捕集效率的均方根误差分别为0.011 0、0.000 2，压降和捕集效率拟合优度分别为0.999 6、0.998 5。 - 2024 Vol. 45(5): 72-81
[摘要](304) [PDF](156) - 喷油器控制阀微流道可视化试验与仿真研究
- 王晓康,张旭升,金立家,陈萍
- 为了优化控制阀油路内空化导致燃油流动状态改变对喷油特性的偏差和局部结构的穴蚀破坏，对控制阀流道进行试验与数值模拟。试验通过提取喷油器控制阀流道的等效二维截面，在不同压差下开展了两个结构控制阀二维流道的流动可视化研究。结果表明，随着压差的增大，流道内流量变化趋势从线性的无空化段，逐步发展为流量稳定的强烈空化段。对于带有流道节流结构且球阀阀体圆柱边缘采用直角结构的A流道，空化初生压差范围为6.22~9.00 MPa。对于无流道节流结构且球阀阀体圆柱边缘采用圆角结构的B流道，空化初生压差范围为5.63~8.17 MPa。空化最先出现在流道最窄处的球阀侧，随后出现在密封锥面侧。控制阀的密封面处的局部结构对空化的发展会产生显著影响。计算流体动力学的仿真结果表明，k-ω剪切应力运输（shear stress transport， SST）湍流模型和Zwart-Gerber-Belamri（ZGB）空化模型的仿真结果与试验空化分布吻合更好，流道密封面处尺寸的微小改变及流道宽度对空化初生的位置影响显著。
- 2024 Vol. 45(5): 82-89
[摘要](245) [PDF](157) - 基于空气辅助喷射不同温度航空煤油喷雾特性可视化研究
- 周述发,黄云龙,钟汶君,梁何龙,何志霞,王谦
- 为了探明燃油温度和喷油脉宽对空气辅助航空煤油喷雾特性的影响，在定容燃烧弹上搭建空气辅助燃油喷射系统，利用高速阴影成像技术探究了不同燃油温度和不同喷油脉宽下航空煤油的喷雾特性。研究表明，当喷油脉宽为12 ms时，高温燃油液滴更倾向于沿着喷嘴径向运动，低温燃油液滴更倾向于沿着喷嘴轴向运动，燃油温度从40 ℃降低到-40 ℃时，平均索特平均直径增大了14.7%，小粒径的占比大幅度减少；燃油温度为-40 ℃时大喷油脉宽下出现的“两段喷雾”对喷雾前后期的贯穿距和面积有不同的影响，喷雾卷吸幅度和宽度增大，喷油脉宽从5 ms增加到14 ms时，平均索特平均直径增加了22.2%。因此低温冷起动大喷油脉宽时，适当提高燃油温度可有效促进发动机顺利起动。
- 2024 Vol. 45(5): 90-98
[摘要](312) [PDF](302) - 基于国六商用车实际运行数据的行驶工况研究
- 王磊,袁晓磊,张帅帅,王军,白海康
- 为提高基于行驶工况预测油耗的准确性，创新性地提出针对重型商用车细分市场构建行驶工况的研究思路。为验证此研究思路的必要性与合理性，以日用工业品市场为例，对国六商用车行驶工况进行大数据分析。依托车载天行健智能网联系统采集了该市场中3 000辆国六系列半挂牵引车的用户行驶数据，通过数据清洗、运动学片段切分、数据降维、工况合成等一系列步骤，构建了3条代表性工况。以此为基础，采用AVL Cruise软件构建仿真模型，基于所构建工况预测目标市场的用户油耗，并与基于中国重型商用车瞬态工况（China world transient vehicle cycle， C-WTVC）和中国重型半牵引车行驶工况（China heavy-duty commercial vehicle test cycle for tractor-trailer， CHTC-TT）的预测结果进行对比。结果表明，与同车型国家标准工况（C-WTVC和CHTC-TT）相比，构建的日用工业品细分市场工况与目标市场下大数据统计的实际运行特征更接近，特征参数平均相对误差分别减少32.97个百分点和18.67个百分点，且能够更精确地预测用户使用油耗，预测精度分别提高7%和4%。针对重型商用车细分市场构建行驶工况能更精确地刻画目标市场用户的车辆使用特征，提高了用户油耗的预测精度。
- 2024 Vol. 45(5): 99-108
[摘要](287) [PDF](156)
