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  • 内燃机工程
  • 2026年 第47卷 第2期
  • 出刊日期:2026-04-15
《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。

2026年第47卷第2期

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    • 目次
    • 运行工况对甲醇压燃发动机燃烧和排放的影响
      张钊,吴洋亦,金超,刘海峰,牛钊文,尧命发
      为了探索甲醇压燃发动机在不同运行工况的燃烧排放特性,基于一台压缩比21.5的7.7 L柴油机改装的甲醇压燃发动机,系统研究了150 ℃进气温度下运行工况对甲醇压燃发动机燃烧排放的影响。结果表明:有效热效率在中等负荷(0.8~1.2 MPa平均有效压力)最高,最高有效热效率为38.6%。有效热效率随转速增加而降低。随着负荷升高,NOx排放先升后降,CO排放先降后升。N2O、HC、未燃甲醇排放逐渐减少,碳烟排放迅速降低并趋于零。甲醛排放在低转速下先增后降并在中高转速下逐渐降低。随着转速提高,NOx排放明显减少,中高转速下的NOx排放差别不大。不同转速下碳烟、CO、HC、N2O、未燃甲醇、甲醛排放差异不大。
      2026  Vol.  47(2):    1-9    [摘要](57)    [PDF](14)
    • 基于组合聚类和马尔科夫链的矿井无轨胶轮柴油车发动机瞬态工况构建
      潘佳伟,蒋明亮,吴璟,刘维恒,刘增辉,李阳阳
      为了准确还原矿井下无轨胶轮柴油车井下实际的排放情况,提出一种基于组合聚类与马尔科夫链的瞬态工况构建方法,以解决标准行驶工况与井下复杂交通场景适配性不足的问题。首先,对控制器局域网络(controller area network, CAN)总线采集的数据进行数据预处理和运动学片段划分。随后,在传统K均值聚类框架中引入Silhouette系数与主成分分析法(principal component analysis, PCA),并用马尔科夫链法进行工况合成;将合成的工况与道路行驶发布工况、欧式距离合成工况进行比对。结果表明,马尔科夫链法下,踏板均值误差不到1%。马尔科夫法合成的创新性构建综合效能指数(comprehensive parameter value, CPV)比欧式距离合成工况低12.81个百分点,能更有效地体现井下行驶工况的综合程度。
      2026  Vol.  47(2):    10-17    [摘要](50)    [PDF](16)
    • 二次喷射对低负荷工况下汽油压燃燃烧影响的数值研究
      王春强,唐新华,莫海俊
      为解决汽油压燃在低负荷工况下稳定性问题,研究了低负荷条件下喷射策略参数对混合气分层、放热率和一氧化氮(NO)生成的影响。采用ANSYS FORTE软件对正辛烷喷雾缸内的燃烧进行了三维模拟。结果表明,在某些二次喷射情况下,当燃料分布有利于较浓混合气的完全氧化时,燃烧表现出快速而集中的特点,使得放热率的峰值从单次喷射的180 J/(°)增加到二次喷射的300 J/(°)。当二次喷射的喷油间隔时间为4.0°时,随着预喷射油量比例从10%增加到40%,p-V曲线下的积分面积也相应增大。当预喷油量为20%、喷油间隔时间为12.0°时,由于喷油过早而导致部分燃料损失。与单次喷射相比,二次喷射由于缸内温度升高,NO生成量增加,同时碳烟生成显著减少。
      2026  Vol.  47(2):    18-27    [摘要](41)    [PDF](16)
    • 大功率氢燃料电池高原性能
      何述超,陈慕伦,刘恩锦,雷基林,周杰,刘懿
      对质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cells, PEMFC)在高原环境下的性能衰减问题进行了系统性研究。通过在平原和高原不同海拔高度的试验场地进行对比试验,全面评估了燃料电池在不同环境条件下的性能表现。试验结果表明,平原环境中大气压力和氧气浓度较高原环境中低,平原环境中燃料电池的峰值功率较高原环境中显著下降,从114.92 kW降至85.17 kW;此外,空压机的寄生功率也显著增加,其电堆总功率占比由19.43%上升至22.05%,进一步导致系统净输出功率的下降。虽然高原环境对低负荷性能衰减的影响较为有限,但是对高负荷性能特别是峰值净输出功率的影响尤为明显,峰值净输出功率由平原92.57 kW下降至高原66.39 kW。造成峰值功率下降的主要原因是空气供应不足,导致燃料电池单体电池电压波动,部分单电池电压低于反极电压,进而引发反极现象。还探讨了高原环境下空压机进气参数的变化,结果表明,在高原环境中,空压机需要提供更高的压比和流量,这使得其工作范围更加贴近喘振区域。
      2026  Vol.  47(2):    28-36    [摘要](25)    [PDF](12)
    • 船舶柴油机突变工况转速自适应瞬态控制
      王亮,王兆文,张睿哲,孙伟
      通过循环间状态传递和瞬变积累建立了船舶柴油机瞬态仿真模型,并采用柴油机台架试验数据进行了模型标定,模型整体精度大于95%。针对剧烈海况,结合反向传播(back propagation, BP)神经网络和比例–积分–微分(proportional-integral-derivative, PID)控制,自主开发了一种自适应调速器。随后在三级突增、一级突卸的负载突变工况下,进行了不同排气背压下的柴油机瞬态变工况分析,对比研究了不同调速器控制下柴油机转速波动情况。结果表明,相比传统PID调速器,自适应调速器能够很好地满足船舶柴油机工况剧烈变化下的转速控制需求。采用自适应调速器时,柴油机瞬时调速率减小了37.94%,转速稳定时间减少了37.48%。基于学习率和动量项对调速器性能影响的研究表明,选择较小的学习率和较大的动量项可以提高自适应控制的鲁棒性,更适合负载频繁波动的船舶柴油机。
      2026  Vol.  47(2):    37-46    [摘要](28)    [PDF](12)
    • 基于多算法与XGBoost融合的柴油机瞬态排放预测
      王浩锦,何晓乐,严浩,陈鑫,周嘉豪,王满,曹荣雪,廖健雄
      针对单一算法存在的各种不足,提出了一种组合多种机器学习算法和分布式梯度提升库(extreme gradient boosting, XGBoost)的全新混合模型,用于柴油机瞬时排放特性预测。其中多种机器学习算法包括人工神经网络(artificial neural network, ANN)、支持向量机(support vector machine, SVM)、带有外部输入的非线性自回归神经网络(nonlinear autoregressive with exogenous inputs, NARX)、长短时记忆网络(long short-term memory networks, LSTM)、门控循环单元(gated recurrent unit, GRU)、Transformer及时序卷积神经网络(temporal convolutional network, TCN)。同时还使用随机森林算法对混合模型的输入变量进行了筛选,并使用粒子群优化(particle swarm optimization, PSO) 算法和遗传算法(genetic algorithm, GA)确定了混合模型的最优超参数。研究结果表明,多算法+XGBoost的混合模型综合了不同机器学习算法各自的优点,实现了更为精确的柴油机排放特性预测。在训练集和验证集上混合模型均表现出了较好的预测性能,其R2值分别高于0.980与0.967。在测试集上,混合模型的R2值则均高于0.930,展现出了极强的泛化能力。
      2026  Vol.  47(2):    47-57    [摘要](40)    [PDF](14)
    • 双级内燃机余热回收系统设计及试验
      左启尧,秦小刚,安维峥,刘鹏程,孟维佳,王轩,田华
      提出了一种双级废热回收系统来解决能量耗散问题,特别关注内燃机废热源的不同质量水平和温度/总热量含量的巨大变化。热力学模拟结果表明,该系统可使发动机热效率提高5.75%。试验验证的实际发电量为9.50 kW,实际热效率提升2.30%,而理想热效率提高4.10%。虽然试验结果与理论预测存在差异,但试验数据最终证明了该系统在回收多级内燃机余热方面的有效性。
      2026  Vol.  47(2):    58-64    [摘要](38)    [PDF](10)
    • 柴油/庚酸甲酯混合燃料颗粒物排放特性研究
      张鑫茹,张鹏,张书涵,陈昊,吉振华
      为探明柴油中混合高含氧量、来源广泛的清洁燃料庚酸甲酯对颗粒物排放的影响,基于一台四冲程高压共轨柴油机开展台架试验。庚酸甲酯分别按体积比0%、10%、20%与柴油进行掺混(燃料分别记为D100、MH10、MH20)燃烧,采用TSI公司生产的SMPS-3936颗粒物粒径谱仪进行颗粒物排放监测,探究不同负荷、废气再循环(exhaust gas recirculation, EGR)率、喷射策略下燃用D100、MH10、MH20 3种燃料的颗粒物数浓度和体积分数变化趋势。结果表明:中高负荷时颗粒物数浓度与体积分数显著高于低负荷,颗粒物粒径向大粒径偏移,且庚酸甲酯掺混比例越高,颗粒物数浓度与体积分数越低,且燃用D100、MH10、MH20 3种燃料时呈现依次递减的规律;EGR率增加导致积聚态颗粒数浓度上升、粒径增大,同时导致颗粒物体积分数变大。掺混庚酸甲酯能大幅度抑制颗粒物的增长。在EGR率为0 %和12 %时,MH10的颗粒数浓度较D100的颗粒数浓度分别降低74.4 %、75.7 %,MH20的颗粒数浓度较D100分别降低78.6 %、77.6 %;双喷模式下增大主预喷间隔角可有效降低颗粒物数浓度,积聚态颗粒降幅显著高于核态颗粒,且掺混庚酸甲酯能进一步减少排放;单次喷射时,随着喷油时刻的推迟,颗粒物总数先降后升,D100核态颗粒变化微弱,积聚态颗粒在上止点前4°最低;MH20在上止点前6°时排放控制最优,且颗粒物体积分数随喷油推迟整体呈下降趋势。研究表明,掺混庚酸甲酯能显著降低颗粒物排放水平。
      2026  Vol.  47(2):    65-75    [摘要](44)    [PDF](15)
    • 切向进气道几何参数对柴油机缸内涡流瞬态影响机制
      刘龙,刘浩宇,李史宇天,孟令超,王洋
      为揭示柴油机切向进气道几何结构对缸内瞬态涡流形成与演化的影响规律,通过三维瞬态数值仿真与特征能量解耦方法,系统探究进气道关键几何参数对缸内瞬态流动特性的作用机制。基于CONVERGE软件构建高精度瞬态仿真框架,通过Python语言开发涡流形成机制量化方法对三维结果进行二次处理。通过参数化设计方法调控进气道出口导向角、水平夹角、垂直段高度及凸台高径比,量化分析几何约束对涡流生成的影响机制。研究发现:严格控制流通截面的前提下,各参数对柴油机每循环充气量及扫气效率并无较大影响。减小垂直导向角可增强喉口处文丘里效应,使涡流比变化最大可达33%;调整水平导向作用可以避免壁面撞击导致的角动量耗散,引起涡流比变化最大可达56%,无导向作用结构引起涡流比变化仅达到10%。通过调整性能参数可以实现对缸内涡流比的控制,并得到涡流比维持在1.0~1.2之间的参数设置情况。此外,需要注意优化结构避免气道出口部分位置出现高流速区域,从而确保气道流通特性。
      2026  Vol.  47(2):    76-85    [摘要](55)    [PDF](14)
    • 考虑排气冲刷的对置二冲程柴油机气缸套流固耦合传热
      曹宝生,向建华,朱岩
      基于剪切应力传输(shear stress transport, SST) k-ω湍流模型并考虑排气口冲刷边界,开展了对置活塞二冲程柴油机冷却水–气缸套流固耦合传热仿真分析研究,获得了冷却水流动及气缸套温度分布特性。结果表明:排气口存在较强的排气冲刷,大部分区域的传热系数达到600 W/(m2·K);冷却水在水腔内流速整体分布较为均匀,而在排气口水道流速较高,最高为6.67 m/s;气缸套内壁面喷油孔附近和排气口区域温度较高,分别达到了665.7 K和637.5 K,且由燃烧室中心位置至两侧轴向呈两个波峰变化趋势。
      2026  Vol.  47(2):    86-91    [摘要](28)    [PDF](10)
    • 考虑磁滞效应的高速电磁阀驱动器静动态特性
      翁浩伦,李勇,玄东吉,吴明格,庞继红
      为了精准预测高速电磁阀驱动器的性能,在其数学模型基础上引入了磁滞方程。通过建立电–磁–机仿真模型,并代入实际磁性材料的非线性特性,探讨考虑磁滞效应时高速电磁阀驱动器的电磁力特性和响应特性,同时进行试验验证。结果表明:在试验中高速电磁阀驱动器的电磁力–位移特性的最大电磁力为13.28 N,存在0.61 N的最大滞回幅值,吸合响应时间为7.02 ms,复位响应时间为8.50 ms;在考虑磁滞效应的仿真模型中,电磁力–位移特性的最大电磁力为13.42 N,最大滞回幅值为0.78 N,吸合响应时间为7.00 ms,复位响应时间为7.80 ms,与试验结果基本吻合,相较于不考虑磁滞效应模型的仿真结果准确性更高。
      2026  Vol.  47(2):    92-98    [摘要](36)    [PDF](10)
    • 混合动力专用发动机曲轴扭转疲劳强度分析
      易云珠,雷基林,杨雄专,余明江,武红
      选取某4缸混合动力专用发动机曲轴作为研究对象,通过有限元模拟与扭转疲劳强度试验,结合静态、动态工况下的试验数据及应力应变信息,建立应力分析模型。分析各工况下的应力分布特征,发现应力与载荷幅值、频率呈正相关趋势;在应变速率5.15 s⁻¹条件下,动态工况应力水平低于静态。当曲轴应力幅值远低于疲劳极限且忽略外部因素影响时,理论上处于无限寿命区间。考虑切割加工对刚度的影响,对试验数据进行误差修正后,所有测点误差均控制在10%以内,验证了试验模型具有较高的可信度。
      2026  Vol.  47(2):    99-109    [摘要](29)    [PDF](1)
    • 发动机伺服配气转阀设计及性能分析
      刘京,赵永强,周晓宇,王博,刘昀枫,雷远航
      针对传统四冲程发动机机械配气系统结构复杂、零件数量多、容易产生振动和噪声等问题,设计了一种伺服电机直驱的新型转阀配气系统。通过伺服电机控制阀芯和阀芯套筒的协同旋转,实现通断控制及过流面积调节,以川崎KLX230发动机为基准,建立了伺服配气转阀的数学模型,对比分析了伺服旋转阀与柱塞阀的性能差异。结果表明:在3 000 r/min工况下,旋转阀可在曲轴转角40°~161°范围内保持62.5%的恒定容积效率,柱塞阀仅在曲轴转角107°时达到容积效率峰值,在曲轴转角小于107°和大于107°时容积效率随曲轴转角偏离107°程度下降;4 500 r/min时两者容积效率趋近。通过删减凸轮轴传动机构,降低了机械摩擦损失,提升了配气系统的动力性能,为设计宽范围可变气门正时系统和高压缩比发动机提供了新思路。
      2026  Vol.  47(2):    110-117    [摘要](30)    [PDF](1)
    • 基于共振浇注工艺的柴油机缸体微观组织与力学性能
      姜峰,李润泽,黄传刚,何强,杨胜锋,秦栋
      针对传统静态浇注下灰铸铁气缸体缩孔缩松、抗拉强度不均匀等问题,通过自主研发的共振浇注设备,以某6缸柴油机缸体为对象,进行共振浇注试验(共振转速5 000~5 200 r/min、共振时间15 min、共振加速度20~25 m/s²),并与静态浇注进行对比。结果表明:先浇后振方案的缸体材料综合性能最优。石墨形态达到100%为A型,其抗拉强度均值达308.4 MPa,较静态浇注提升38.3 MPa,均匀性提升70.14%;硬度均值提升至192.2 HB,较静态浇注提升11.9 HB。表面质量检测中,先浇后振缸体无缩孔、夹砂缺陷,而静态浇注与先振后浇存在表面夹砂、缩孔缩松缺陷,但先振后浇方案的缺陷由振动时机不当导致。共振浇注工艺能有效提升气缸体的抗拉强度均匀性,减少表面夹砂、缩孔缩松缺陷的产生。
      2026  Vol.  47(2):    118-124    [摘要](29)    [PDF](5)

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