Contents
BU Jianguo,ZHOU Ming,WEN Haoyan,LI Yukuan,FENG Guangshuo
摘要:
柴油发动机电控燃油喷射系统一般采用Peak & Hold驱动方式实现不同阶段喷油电磁阀对电流变化快慢的要求。通过给出的雪崩和储能两种泄流双电源驱动电路,对其开启特性和关断特性进行了详细的理论分析,并对自行研发的电控单体泵进行了两种泄流驱动电路响应特性试验。试验结果表明:在高压值相同的情况下,储能泄流驱动电路开启速度比雪崩泄流驱动电路稍快;而关断时间前者主要由高压电源电压值决定,后者主要由金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)特性决定;同时,后者的MOSFET工作温度明显要高于前者。
ZHANG Jun,TANG Tao,CAO Dongxiao,SHUAI Shijin,HU Jing
摘要:
以柴油机氧化催化器(DOC)、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原催化器(SCR)及氨氧化催化器(ASC)为研究对象,利用发动机台架,对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NOx转化效率、NH3泄漏、N2O排放、颗粒(PM)排放、颗粒数(PN)排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明:两种构型方案下的PM及PN排放基本一致;DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NOx转化效率和颗粒物被动再生效果,该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO2 / NOx摩尔比起到调控作用,使其更有利于SCR的反应,同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量,SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大;而DOC-SCR-CDPF构型方案下,CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏,但会产生较高的NO2和N2O排放。
SUN Yongrui,WANG Yinyan,WANG Hechun,HU Song,HE Qinglin
摘要:
为解决相继增压柴油机在切换过程中碳烟排放急剧增加的问题,在TBD234型柴油机上建立了基于数据实时采集的压缩空气辅助试验系统,对采用喷气方法降低切换过程中碳烟排放进行了试验研究。研究结果表明:在燃气阀打开时开始喷气,喷气持续期为3 s是最佳喷气策略;喷气始点提前或延长喷气持续期不能明显改善碳烟排放;喷气始点延后或者缩短喷气持续期会减弱喷气效果;与原机相比,采用最佳喷气策略可以提高切换过程中的空燃比,改善缸内燃烧过程,使烟度值降低50.5%。
ZHANG Weifeng,WU Heng,YAO Guangtao,ZHANG Kaikai,ZI Xinyun
摘要:
根据柴油机颗粒过滤器(DPF)堵塞与泄漏故障型式开展了排气阻力试验和发动机台架试验,获取了排气流量、排气温度、排气压差等主要故障特征参数数据。通过与传统压降模型进行对比分析,将正交最小二乘方法应用于DPF的故障诊断,形成基于正交最小二乘模型拟合的DPF故障诊断方法,并用试验采集到的主要故障特征参数数据对模型拟合方法进行了可行性验证。通过定义一个错误系数向量,分析了广义故障空间中不同故障型式DPF所形成的故障区域,为DPF故障诊断技术的发展提供了理论依据。通过错误系数向量能够判断出故障程度及堵塞、泄漏等故障型式,基于该结果可以进行DPF故障诊断。
WANG Tiantian,YAN Fuwu,HU Jie,WEI Li
摘要:
改进了NH3吞吐速率计算方法,消除了现有方法因为忽视选择性催化还原(SCR)系统尿素结晶、副反应和上下游NOx浓度偏差及波动等因素导致的计算误差。在发动机试验台架上进行了稳态工况下不同添蓝供给量的排放试验,结合对排放测试设备和数据后处理方式的特性分析,确定了这一计算方法的主要误差来源:一是下游NOx浓度峰、谷值选择的不确定性,对储NH3量计算结果影响最大,可能导致20%以上的误差,但通过储NH3量和储NH3消耗量一致的原理可以对结果进行优化,使误差控制在5%以内;二是储NH3开始时刻和储NH3开始消耗时刻的不确定性,可导致储NH3量计算结果存在2.75%以上的误差,且不可避免;三是测量设备的滤波过程和响应时间的影响,主要影响储NH3状态开始变化瞬间的NH3吞吐速率计算值,对平均速率的影响很小。
LOU Diming, FANG Liang, HU Zhiyuan, TAN Piqiang
摘要:
在一台国Ⅴ排放高压共轨柴油机上燃用20%生物柴油-柴油混合燃料,通过调节共轨压力、主喷定时、预喷定时、预喷油量、后喷定时、后喷油量6个喷油控制参数研究生物柴油发动机的多因素多目标优化方法。采用混合试验设计方法分别针对低、中、高转速下的低、中、高负荷9个工况点设计试验方案,并进行台架试验采集发动机性能及排放数据。根据试验结果用混合径向基函数神经网络模型(Hybrid RBF)拟合发动机各项性能指标数学模型,设计优化方程并利用组合优化算法求解以比油耗(BSFC)最小和氮氧化物(NOx)排放最小为目标的全局多目标最优解,弥补了传统发动机优化标定方法单因素逐一优化的局限性。优化结果使得所选取的9个工况点的BSFC平均降幅为1.31%,同时NOx排放平均降幅高达24.59%。
CHEN Yuechang,SHI Yan,ZHU Lifeng,TAN Miao,GENG Pengfei
摘要:
研究了催化转化器对消声器插入损失计算结果的影响。研究发现,对应含有催化转化器的排气系统,随着催化器个数增加,无论使用何种声源阻抗模型,计算得到的消声器插入损失都很接近,即消声器的插入损失与带有催化转化器时的排气声源阻抗相关性很小。具体表现在插入损失的结果在中高频的重合度越来越高,低频的波动越来越小。虽然在低频段仍有差异,如要得到更为精确的结果仍需提取声源特性,但在工程应用上此差异可以忽略。根据该规律建立了消声器插入损失时域上的非线性仿真方法,新方法简化了消声器插入损失的计算模型,同时可以考虑温度和气流对插入损失的影响,具有较高精度。
ZHENG Qingping,ZHANG Panpan,MA Chunyan,LIU Jiaxin,BAI Feng
摘要:
针对某增压柴油机,使用有限元法研究了内冷油道对活塞温度分布、应力分布和变形分布的影响。为保证边界条件的合理性,通过计算流体力学(CFD)软件模拟计算得到内冷油道的边界条件。采用硬度塞法实测活塞若干点的温度值,验证了模拟计算结果的合理性。有限元计算结果表明:在活塞上加开内冷油道可以使其顶部温度降低约43 ℃;合理的内冷油道位置可以有效降低局部的高温和应力,当活塞内冷油道位置轴向移动5 mm时对活塞顶部温度影响最大,可使其温度变化幅度达10 ℃左右,最大应力值增加7~11 MPa。内冷油道位置的改变主要影响各部分变形的大小,对其分布规律影响不大。
ZHANG Wenjing,CHEN Wei,MEN Rixiu,LI Pei
摘要:
综合考虑温黏效应和热膨胀导致的半径间隙变化,结合动载作用下的非线性油膜力,考虑压力流和剪切流对摩擦力矩的共同影响,建立了更为精确的涡轮增压器浮环轴承系统温度预测模型。在涡轮增压器浮环轴承试验台上对回油温度进行实测,并对仿真结果进行对比分析。研究结果表明:仿真所得结果与试验所测结果有较好的吻合性,证明了温度预测模型的准确性;温度和转速变化关系接近线性,温升、黏度、环速比和轴承间隙等变化均在合理范围之内,浮环轴承工作状态良好。
SHANGGUAN Wenbin,MO Weibiao,SHU Hengtao,YU Ning,HE Pinyan,ZHU Feifei
摘要:
基于试验测试与计算流体动力学(CFD)分析的方法,研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响。首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验,对比分析了两者气动性能的差异。然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型,计算分析了试验的环形风扇的气动性能,并与试验结果进行了对比分析,对比结果验证了模型的正确性。使用建立的模型,分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响。分析结果表明:环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率;圆环的相对轴向尺寸参数对环形风扇的气动性能有较大的影响,每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳;而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小。
LING Jian,XIE Hui
摘要:
为了揭示柴油机高压共轨燃油喷射系统中瞬时轨压波动规律及其特征参数与喷油量的关系,提出了一种基于瞬时轨压波形特征参数的喷油量观测方法。将瞬时轨压波形划分成一系列典型片段,采用4个特征点和4个特征段来描述每缸瞬时轨压波动特征,并用10个特征参数来评价每缸喷油过程的瞬时轨压波动特征。对各稳态试验工况点瞬时轨压波动特征参数均值化处理后,建立了轨压波形群特征数据库,并揭示了不同工况下瞬时轨压波动规律。基于燃油连续性方程,构建了喷油量观测模型,利用轨压波形群特征数据库对喷油量观测模型进行参数辨识和离线验证。结果表明:该喷油量观测模型结构简单,观测精度高,为在电控单元中的应用奠定了基础。
HU Ruo,LIU Fushui,WANG Pei,SUN Baigang,ZHANG Zheng,GAO Yongli
摘要:
在电控单体泵试验台上进行了低速供油特性试验研究,分析了不同喷油持续期、凸轮轴转速条件下的喷油压力和针阀升程变化情况,并研究了低速时电控单体泵的喷油量循环变化规律。试验结果表明:电控单体泵低速工况时,电控单体泵喷油压力与针阀升程曲线存在明显波动,并随凸轮转速增加,波动变化减弱;在不同喷油持续期内,大持续期喷油压力与针阀升程曲线波动规律与小喷油持续期一致;低转速下小喷油持续期喷油量循环波动小于大持续期工况,且随凸轮转速增加,喷油量循环波动降低。
YAO Guangtao,LIU Hongwei,YANG Chunhao,LIU Wuquan
摘要:
对比分析航空煤油和车用柴油理化特性基础上,在某型电控高压共轨型军用柴油机上开展了分别燃用航空煤油和柴油的外特性和负荷特性台架试验研究。研究结果表明:与燃用柴油相比,高压共轨柴油机燃用航空煤油,动力性能未出现明显的下降,外特性下功率和转矩平均下降了0.89%;有效燃油消耗率在外特性下平均下降了0.62%,发动机有害物CO排放平均减少了6.8%,HC排放平均增加了40.5%,NOx排放平均减少了3.8%,PM排放最多下降40%,平均下降了15.6%。在负荷特性下(发动机转速分别为1 000、1 400、1 900 r/min),有效燃油消耗率分别平均下降了1.56%、2.54%、2.24%。
ZHANG Kongming,LIANG Shixi,JIN Zebing,ZHANG Fan,WANG Ke,LIU Jingping
摘要:
对一台增压、火花点燃液化天然气(LNG)发动机的进气系统加装一套补气装置并进行试验,连续记录补气过程中进气压力、空燃比、燃料质量流量和缸内动态压力等体现缸内燃烧及热功转化过程的瞬变参数。通过分析实测燃烧放热率(ROHR),揭示了瞬变状态下发动机空燃比、燃料质量流量和进气压力等运行参数对燃烧特征参数的影响,指出燃烧推迟、失火和平均指示压力(IMEP)波动等燃烧失常现象,并得出这些现象的产生原因。研究结果表明:无论是稳态工况还是瞬态工况,LNG发动机的燃烧过程主要由过量空气系数决定。
WANG Lei,MA Jian,YANG Zhigang,ZHANG Wenbo,HOU Eming
摘要:
针对国产重型商用车辆旋流式进气系统进行研究分析,了解其内部气流特性并使其可视化。模拟车辆行驶时驾驶室后侧流场,发现车体外侧压力区域稳定,内侧区域压力比外侧低,气流存在向内部流动的趋势;侧向进气管道主流道顶部直角设计会造成气流在此区域旋流,气流流动性差,进行圆角过渡设计后流动明显顺畅且无旋流产生;与四叶片相比,六叶片旋风筒的中心低压区域较大,其内部粒子运动趋势与管内压力分布基本一致,中心存在无粒子区,六叶片旋风筒内粒子旋转区域更靠近壁面且区域较薄;百叶窗在正面投影全封闭状态下阻隔粒子性能最好。
FENG Yan,YU Xiaoli,YIN Xu,CHEN Xiaoqiang,LIU Zhentao
摘要:
为研究机械约束和热状态对缸盖与缸垫间热弹性接触非线性问题的影响规律,以某4气门柴油机为研究对象,建立了缸盖-缸垫-机体-螺栓的四体接触关系简化模型。采用增广拉格朗日乘子法作为接触算法,在不同的螺栓预紧力和热状态下,计算了缸盖底板的受力变形,揭示了标定工况热态下机械约束对缸盖底板相关部位接触应力和节点位移的影响规律,及标定预紧力时不同热状态对结果的影响。研究表明:当预紧力为标定值时,施加最高燃烧压力后,标定工况热态下缸盖底板正对缸圈处及排气门侧螺孔处的接触应力与冷态时相近,节点位移有所减小,不同热状态下螺孔处节点位移及正对缸圈处接触应力和节点位移的变化幅值均小于2%;除少数情况外,缸盖底板各相关部位的接触应力和节点位移随预紧力增大而增大。上述研究结果也说明:目前采用常温条件进行缸垫密封性试验基本上能够代表实用状态。
JING Guoxi,ZHANG Xiaoliang,WANG Bin,XU Chunguang,WANG Xiaohui,ZHAO Zhiqiang
摘要:
为评估某航空星形活塞发动机主连杆结构强度,建立曲柄连杆机构运动学和动力学分析模型,得到主连杆载荷特性。建立了考虑结构接触非线性因素的主连杆应力计算有限元模型,通过由模拟装置得到的实测应力数据对模型进行了标定,进而计算得到整个工作循环内的动态应力场。结果表明:副连杆引起的附加弯矩是影响主连杆杆身危险部位应力过高的主导因素。在此基础上,考虑结构表面工艺状态等因素的影响,基于临界平面法对主连杆多轴疲劳强度进行了校核。结果表明:该连杆杆身与大头过渡区域处疲劳安全系数较低,计算危险点与实际疲劳裂纹位置一致。
Contents
BU Jianguo,ZHOU Ming,WEN Haoyan,LI Yukuan,FENG Guangshuo
摘要:
柴油发动机电控燃油喷射系统一般采用Peak & Hold驱动方式实现不同阶段喷油电磁阀对电流变化快慢的要求。通过给出的雪崩和储能两种泄流双电源驱动电路,对其开启特性和关断特性进行了详细的理论分析,并对自行研发的电控单体泵进行了两种泄流驱动电路响应特性试验。试验结果表明:在高压值相同的情况下,储能泄流驱动电路开启速度比雪崩泄流驱动电路稍快;而关断时间前者主要由高压电源电压值决定,后者主要由金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)特性决定;同时,后者的MOSFET工作温度明显要高于前者。
ZHANG Jun,TANG Tao,CAO Dongxiao,SHUAI Shijin,HU Jing
摘要:
以柴油机氧化催化器(DOC)、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原催化器(SCR)及氨氧化催化器(ASC)为研究对象,利用发动机台架,对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NOx转化效率、NH3泄漏、N2O排放、颗粒(PM)排放、颗粒数(PN)排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明:两种构型方案下的PM及PN排放基本一致;DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NOx转化效率和颗粒物被动再生效果,该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO2 / NOx摩尔比起到调控作用,使其更有利于SCR的反应,同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量,SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大;而DOC-SCR-CDPF构型方案下,CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏,但会产生较高的NO2和N2O排放。
SUN Yongrui,WANG Yinyan,WANG Hechun,HU Song,HE Qinglin
摘要:
为解决相继增压柴油机在切换过程中碳烟排放急剧增加的问题,在TBD234型柴油机上建立了基于数据实时采集的压缩空气辅助试验系统,对采用喷气方法降低切换过程中碳烟排放进行了试验研究。研究结果表明:在燃气阀打开时开始喷气,喷气持续期为3 s是最佳喷气策略;喷气始点提前或延长喷气持续期不能明显改善碳烟排放;喷气始点延后或者缩短喷气持续期会减弱喷气效果;与原机相比,采用最佳喷气策略可以提高切换过程中的空燃比,改善缸内燃烧过程,使烟度值降低50.5%。
ZHANG Weifeng,WU Heng,YAO Guangtao,ZHANG Kaikai,ZI Xinyun
摘要:
根据柴油机颗粒过滤器(DPF)堵塞与泄漏故障型式开展了排气阻力试验和发动机台架试验,获取了排气流量、排气温度、排气压差等主要故障特征参数数据。通过与传统压降模型进行对比分析,将正交最小二乘方法应用于DPF的故障诊断,形成基于正交最小二乘模型拟合的DPF故障诊断方法,并用试验采集到的主要故障特征参数数据对模型拟合方法进行了可行性验证。通过定义一个错误系数向量,分析了广义故障空间中不同故障型式DPF所形成的故障区域,为DPF故障诊断技术的发展提供了理论依据。通过错误系数向量能够判断出故障程度及堵塞、泄漏等故障型式,基于该结果可以进行DPF故障诊断。
WANG Tiantian,YAN Fuwu,HU Jie,WEI Li
摘要:
改进了NH3吞吐速率计算方法,消除了现有方法因为忽视选择性催化还原(SCR)系统尿素结晶、副反应和上下游NOx浓度偏差及波动等因素导致的计算误差。在发动机试验台架上进行了稳态工况下不同添蓝供给量的排放试验,结合对排放测试设备和数据后处理方式的特性分析,确定了这一计算方法的主要误差来源:一是下游NOx浓度峰、谷值选择的不确定性,对储NH3量计算结果影响最大,可能导致20%以上的误差,但通过储NH3量和储NH3消耗量一致的原理可以对结果进行优化,使误差控制在5%以内;二是储NH3开始时刻和储NH3开始消耗时刻的不确定性,可导致储NH3量计算结果存在2.75%以上的误差,且不可避免;三是测量设备的滤波过程和响应时间的影响,主要影响储NH3状态开始变化瞬间的NH3吞吐速率计算值,对平均速率的影响很小。
LOU Diming, FANG Liang, HU Zhiyuan, TAN Piqiang
摘要:
在一台国Ⅴ排放高压共轨柴油机上燃用20%生物柴油-柴油混合燃料,通过调节共轨压力、主喷定时、预喷定时、预喷油量、后喷定时、后喷油量6个喷油控制参数研究生物柴油发动机的多因素多目标优化方法。采用混合试验设计方法分别针对低、中、高转速下的低、中、高负荷9个工况点设计试验方案,并进行台架试验采集发动机性能及排放数据。根据试验结果用混合径向基函数神经网络模型(Hybrid RBF)拟合发动机各项性能指标数学模型,设计优化方程并利用组合优化算法求解以比油耗(BSFC)最小和氮氧化物(NOx)排放最小为目标的全局多目标最优解,弥补了传统发动机优化标定方法单因素逐一优化的局限性。优化结果使得所选取的9个工况点的BSFC平均降幅为1.31%,同时NOx排放平均降幅高达24.59%。
CHEN Yuechang,SHI Yan,ZHU Lifeng,TAN Miao,GENG Pengfei
摘要:
研究了催化转化器对消声器插入损失计算结果的影响。研究发现,对应含有催化转化器的排气系统,随着催化器个数增加,无论使用何种声源阻抗模型,计算得到的消声器插入损失都很接近,即消声器的插入损失与带有催化转化器时的排气声源阻抗相关性很小。具体表现在插入损失的结果在中高频的重合度越来越高,低频的波动越来越小。虽然在低频段仍有差异,如要得到更为精确的结果仍需提取声源特性,但在工程应用上此差异可以忽略。根据该规律建立了消声器插入损失时域上的非线性仿真方法,新方法简化了消声器插入损失的计算模型,同时可以考虑温度和气流对插入损失的影响,具有较高精度。
ZHENG Qingping,ZHANG Panpan,MA Chunyan,LIU Jiaxin,BAI Feng
摘要:
针对某增压柴油机,使用有限元法研究了内冷油道对活塞温度分布、应力分布和变形分布的影响。为保证边界条件的合理性,通过计算流体力学(CFD)软件模拟计算得到内冷油道的边界条件。采用硬度塞法实测活塞若干点的温度值,验证了模拟计算结果的合理性。有限元计算结果表明:在活塞上加开内冷油道可以使其顶部温度降低约43 ℃;合理的内冷油道位置可以有效降低局部的高温和应力,当活塞内冷油道位置轴向移动5 mm时对活塞顶部温度影响最大,可使其温度变化幅度达10 ℃左右,最大应力值增加7~11 MPa。内冷油道位置的改变主要影响各部分变形的大小,对其分布规律影响不大。
ZHANG Wenjing,CHEN Wei,MEN Rixiu,LI Pei
摘要:
综合考虑温黏效应和热膨胀导致的半径间隙变化,结合动载作用下的非线性油膜力,考虑压力流和剪切流对摩擦力矩的共同影响,建立了更为精确的涡轮增压器浮环轴承系统温度预测模型。在涡轮增压器浮环轴承试验台上对回油温度进行实测,并对仿真结果进行对比分析。研究结果表明:仿真所得结果与试验所测结果有较好的吻合性,证明了温度预测模型的准确性;温度和转速变化关系接近线性,温升、黏度、环速比和轴承间隙等变化均在合理范围之内,浮环轴承工作状态良好。
SHANGGUAN Wenbin,MO Weibiao,SHU Hengtao,YU Ning,HE Pinyan,ZHU Feifei
摘要:
基于试验测试与计算流体动力学(CFD)分析的方法,研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响。首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验,对比分析了两者气动性能的差异。然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型,计算分析了试验的环形风扇的气动性能,并与试验结果进行了对比分析,对比结果验证了模型的正确性。使用建立的模型,分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响。分析结果表明:环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率;圆环的相对轴向尺寸参数对环形风扇的气动性能有较大的影响,每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳;而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小。
LING Jian,XIE Hui
摘要:
为了揭示柴油机高压共轨燃油喷射系统中瞬时轨压波动规律及其特征参数与喷油量的关系,提出了一种基于瞬时轨压波形特征参数的喷油量观测方法。将瞬时轨压波形划分成一系列典型片段,采用4个特征点和4个特征段来描述每缸瞬时轨压波动特征,并用10个特征参数来评价每缸喷油过程的瞬时轨压波动特征。对各稳态试验工况点瞬时轨压波动特征参数均值化处理后,建立了轨压波形群特征数据库,并揭示了不同工况下瞬时轨压波动规律。基于燃油连续性方程,构建了喷油量观测模型,利用轨压波形群特征数据库对喷油量观测模型进行参数辨识和离线验证。结果表明:该喷油量观测模型结构简单,观测精度高,为在电控单元中的应用奠定了基础。
HU Ruo,LIU Fushui,WANG Pei,SUN Baigang,ZHANG Zheng,GAO Yongli
摘要:
在电控单体泵试验台上进行了低速供油特性试验研究,分析了不同喷油持续期、凸轮轴转速条件下的喷油压力和针阀升程变化情况,并研究了低速时电控单体泵的喷油量循环变化规律。试验结果表明:电控单体泵低速工况时,电控单体泵喷油压力与针阀升程曲线存在明显波动,并随凸轮转速增加,波动变化减弱;在不同喷油持续期内,大持续期喷油压力与针阀升程曲线波动规律与小喷油持续期一致;低转速下小喷油持续期喷油量循环波动小于大持续期工况,且随凸轮转速增加,喷油量循环波动降低。
YAO Guangtao,LIU Hongwei,YANG Chunhao,LIU Wuquan
摘要:
对比分析航空煤油和车用柴油理化特性基础上,在某型电控高压共轨型军用柴油机上开展了分别燃用航空煤油和柴油的外特性和负荷特性台架试验研究。研究结果表明:与燃用柴油相比,高压共轨柴油机燃用航空煤油,动力性能未出现明显的下降,外特性下功率和转矩平均下降了0.89%;有效燃油消耗率在外特性下平均下降了0.62%,发动机有害物CO排放平均减少了6.8%,HC排放平均增加了40.5%,NOx排放平均减少了3.8%,PM排放最多下降40%,平均下降了15.6%。在负荷特性下(发动机转速分别为1 000、1 400、1 900 r/min),有效燃油消耗率分别平均下降了1.56%、2.54%、2.24%。
ZHANG Kongming,LIANG Shixi,JIN Zebing,ZHANG Fan,WANG Ke,LIU Jingping
摘要:
对一台增压、火花点燃液化天然气(LNG)发动机的进气系统加装一套补气装置并进行试验,连续记录补气过程中进气压力、空燃比、燃料质量流量和缸内动态压力等体现缸内燃烧及热功转化过程的瞬变参数。通过分析实测燃烧放热率(ROHR),揭示了瞬变状态下发动机空燃比、燃料质量流量和进气压力等运行参数对燃烧特征参数的影响,指出燃烧推迟、失火和平均指示压力(IMEP)波动等燃烧失常现象,并得出这些现象的产生原因。研究结果表明:无论是稳态工况还是瞬态工况,LNG发动机的燃烧过程主要由过量空气系数决定。
WANG Lei,MA Jian,YANG Zhigang,ZHANG Wenbo,HOU Eming
摘要:
针对国产重型商用车辆旋流式进气系统进行研究分析,了解其内部气流特性并使其可视化。模拟车辆行驶时驾驶室后侧流场,发现车体外侧压力区域稳定,内侧区域压力比外侧低,气流存在向内部流动的趋势;侧向进气管道主流道顶部直角设计会造成气流在此区域旋流,气流流动性差,进行圆角过渡设计后流动明显顺畅且无旋流产生;与四叶片相比,六叶片旋风筒的中心低压区域较大,其内部粒子运动趋势与管内压力分布基本一致,中心存在无粒子区,六叶片旋风筒内粒子旋转区域更靠近壁面且区域较薄;百叶窗在正面投影全封闭状态下阻隔粒子性能最好。
FENG Yan,YU Xiaoli,YIN Xu,CHEN Xiaoqiang,LIU Zhentao
摘要:
为研究机械约束和热状态对缸盖与缸垫间热弹性接触非线性问题的影响规律,以某4气门柴油机为研究对象,建立了缸盖-缸垫-机体-螺栓的四体接触关系简化模型。采用增广拉格朗日乘子法作为接触算法,在不同的螺栓预紧力和热状态下,计算了缸盖底板的受力变形,揭示了标定工况热态下机械约束对缸盖底板相关部位接触应力和节点位移的影响规律,及标定预紧力时不同热状态对结果的影响。研究表明:当预紧力为标定值时,施加最高燃烧压力后,标定工况热态下缸盖底板正对缸圈处及排气门侧螺孔处的接触应力与冷态时相近,节点位移有所减小,不同热状态下螺孔处节点位移及正对缸圈处接触应力和节点位移的变化幅值均小于2%;除少数情况外,缸盖底板各相关部位的接触应力和节点位移随预紧力增大而增大。上述研究结果也说明:目前采用常温条件进行缸垫密封性试验基本上能够代表实用状态。
JING Guoxi,ZHANG Xiaoliang,WANG Bin,XU Chunguang,WANG Xiaohui,ZHAO Zhiqiang
摘要:
为评估某航空星形活塞发动机主连杆结构强度,建立曲柄连杆机构运动学和动力学分析模型,得到主连杆载荷特性。建立了考虑结构接触非线性因素的主连杆应力计算有限元模型,通过由模拟装置得到的实测应力数据对模型进行了标定,进而计算得到整个工作循环内的动态应力场。结果表明:副连杆引起的附加弯矩是影响主连杆杆身危险部位应力过高的主导因素。在此基础上,考虑结构表面工艺状态等因素的影响,基于临界平面法对主连杆多轴疲劳强度进行了校核。结果表明:该连杆杆身与大头过渡区域处疲劳安全系数较低,计算危险点与实际疲劳裂纹位置一致。
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BU Jianguo,ZHOU Ming,WEN Haoyan,LI Yukuan,FENG Guangshuo
摘要:
柴油发动机电控燃油喷射系统一般采用Peak & Hold驱动方式实现不同阶段喷油电磁阀对电流变化快慢的要求。通过给出的雪崩和储能两种泄流双电源驱动电路,对其开启特性和关断特性进行了详细的理论分析,并对自行研发的电控单体泵进行了两种泄流驱动电路响应特性试验。试验结果表明:在高压值相同的情况下,储能泄流驱动电路开启速度比雪崩泄流驱动电路稍快;而关断时间前者主要由高压电源电压值决定,后者主要由金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)特性决定;同时,后者的MOSFET工作温度明显要高于前者。
ZHANG Jun,TANG Tao,CAO Dongxiao,SHUAI Shijin,HU Jing
摘要:
以柴油机氧化催化器(DOC)、催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原催化器(SCR)及氨氧化催化器(ASC)为研究对象,利用发动机台架,对DOC-CDPF-SCR-ASC和DOC-SCR-CDPF两种不同的后处理系统构型方案在不同测试循环下的NOx转化效率、NH3泄漏、N2O排放、颗粒(PM)排放、颗粒数(PN)排放及CDPF的被动再生效果进行了对比研究。研究表明:两种构型方案下的PM及PN排放基本一致;DOC-CDPF-SCR-ASC构型方案具有更高的NOx转化效率和颗粒物被动再生效果,该构型方案下CDPF对SCR催化器入口处的NO2 / NOx摩尔比起到调控作用,使其更有利于SCR的反应,同时由于CDPF中的被动再生及NO氧化反应会释放热量,SCR催化器平均温度与DOC-SCR-CDPF构型方案下差别不大;而DOC-SCR-CDPF构型方案下,CDPF可以起到ASC的作用且具有更低的氨泄漏,但会产生较高的NO2和N2O排放。
SUN Yongrui,WANG Yinyan,WANG Hechun,HU Song,HE Qinglin
摘要:
为解决相继增压柴油机在切换过程中碳烟排放急剧增加的问题,在TBD234型柴油机上建立了基于数据实时采集的压缩空气辅助试验系统,对采用喷气方法降低切换过程中碳烟排放进行了试验研究。研究结果表明:在燃气阀打开时开始喷气,喷气持续期为3 s是最佳喷气策略;喷气始点提前或延长喷气持续期不能明显改善碳烟排放;喷气始点延后或者缩短喷气持续期会减弱喷气效果;与原机相比,采用最佳喷气策略可以提高切换过程中的空燃比,改善缸内燃烧过程,使烟度值降低50.5%。
ZHANG Weifeng,WU Heng,YAO Guangtao,ZHANG Kaikai,ZI Xinyun
摘要:
根据柴油机颗粒过滤器(DPF)堵塞与泄漏故障型式开展了排气阻力试验和发动机台架试验,获取了排气流量、排气温度、排气压差等主要故障特征参数数据。通过与传统压降模型进行对比分析,将正交最小二乘方法应用于DPF的故障诊断,形成基于正交最小二乘模型拟合的DPF故障诊断方法,并用试验采集到的主要故障特征参数数据对模型拟合方法进行了可行性验证。通过定义一个错误系数向量,分析了广义故障空间中不同故障型式DPF所形成的故障区域,为DPF故障诊断技术的发展提供了理论依据。通过错误系数向量能够判断出故障程度及堵塞、泄漏等故障型式,基于该结果可以进行DPF故障诊断。
WANG Tiantian,YAN Fuwu,HU Jie,WEI Li
摘要:
改进了NH3吞吐速率计算方法,消除了现有方法因为忽视选择性催化还原(SCR)系统尿素结晶、副反应和上下游NOx浓度偏差及波动等因素导致的计算误差。在发动机试验台架上进行了稳态工况下不同添蓝供给量的排放试验,结合对排放测试设备和数据后处理方式的特性分析,确定了这一计算方法的主要误差来源:一是下游NOx浓度峰、谷值选择的不确定性,对储NH3量计算结果影响最大,可能导致20%以上的误差,但通过储NH3量和储NH3消耗量一致的原理可以对结果进行优化,使误差控制在5%以内;二是储NH3开始时刻和储NH3开始消耗时刻的不确定性,可导致储NH3量计算结果存在2.75%以上的误差,且不可避免;三是测量设备的滤波过程和响应时间的影响,主要影响储NH3状态开始变化瞬间的NH3吞吐速率计算值,对平均速率的影响很小。
LOU Diming, FANG Liang, HU Zhiyuan, TAN Piqiang
摘要:
在一台国Ⅴ排放高压共轨柴油机上燃用20%生物柴油-柴油混合燃料,通过调节共轨压力、主喷定时、预喷定时、预喷油量、后喷定时、后喷油量6个喷油控制参数研究生物柴油发动机的多因素多目标优化方法。采用混合试验设计方法分别针对低、中、高转速下的低、中、高负荷9个工况点设计试验方案,并进行台架试验采集发动机性能及排放数据。根据试验结果用混合径向基函数神经网络模型(Hybrid RBF)拟合发动机各项性能指标数学模型,设计优化方程并利用组合优化算法求解以比油耗(BSFC)最小和氮氧化物(NOx)排放最小为目标的全局多目标最优解,弥补了传统发动机优化标定方法单因素逐一优化的局限性。优化结果使得所选取的9个工况点的BSFC平均降幅为1.31%,同时NOx排放平均降幅高达24.59%。
CHEN Yuechang,SHI Yan,ZHU Lifeng,TAN Miao,GENG Pengfei
摘要:
研究了催化转化器对消声器插入损失计算结果的影响。研究发现,对应含有催化转化器的排气系统,随着催化器个数增加,无论使用何种声源阻抗模型,计算得到的消声器插入损失都很接近,即消声器的插入损失与带有催化转化器时的排气声源阻抗相关性很小。具体表现在插入损失的结果在中高频的重合度越来越高,低频的波动越来越小。虽然在低频段仍有差异,如要得到更为精确的结果仍需提取声源特性,但在工程应用上此差异可以忽略。根据该规律建立了消声器插入损失时域上的非线性仿真方法,新方法简化了消声器插入损失的计算模型,同时可以考虑温度和气流对插入损失的影响,具有较高精度。
ZHENG Qingping,ZHANG Panpan,MA Chunyan,LIU Jiaxin,BAI Feng
摘要:
针对某增压柴油机,使用有限元法研究了内冷油道对活塞温度分布、应力分布和变形分布的影响。为保证边界条件的合理性,通过计算流体力学(CFD)软件模拟计算得到内冷油道的边界条件。采用硬度塞法实测活塞若干点的温度值,验证了模拟计算结果的合理性。有限元计算结果表明:在活塞上加开内冷油道可以使其顶部温度降低约43 ℃;合理的内冷油道位置可以有效降低局部的高温和应力,当活塞内冷油道位置轴向移动5 mm时对活塞顶部温度影响最大,可使其温度变化幅度达10 ℃左右,最大应力值增加7~11 MPa。内冷油道位置的改变主要影响各部分变形的大小,对其分布规律影响不大。
ZHANG Wenjing,CHEN Wei,MEN Rixiu,LI Pei
摘要:
综合考虑温黏效应和热膨胀导致的半径间隙变化,结合动载作用下的非线性油膜力,考虑压力流和剪切流对摩擦力矩的共同影响,建立了更为精确的涡轮增压器浮环轴承系统温度预测模型。在涡轮增压器浮环轴承试验台上对回油温度进行实测,并对仿真结果进行对比分析。研究结果表明:仿真所得结果与试验所测结果有较好的吻合性,证明了温度预测模型的准确性;温度和转速变化关系接近线性,温升、黏度、环速比和轴承间隙等变化均在合理范围之内,浮环轴承工作状态良好。
SHANGGUAN Wenbin,MO Weibiao,SHU Hengtao,YU Ning,HE Pinyan,ZHU Feifei
摘要:
基于试验测试与计算流体动力学(CFD)分析的方法,研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响。首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验,对比分析了两者气动性能的差异。然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型,计算分析了试验的环形风扇的气动性能,并与试验结果进行了对比分析,对比结果验证了模型的正确性。使用建立的模型,分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响。分析结果表明:环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率;圆环的相对轴向尺寸参数对环形风扇的气动性能有较大的影响,每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳;而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小。
LING Jian,XIE Hui
摘要:
为了揭示柴油机高压共轨燃油喷射系统中瞬时轨压波动规律及其特征参数与喷油量的关系,提出了一种基于瞬时轨压波形特征参数的喷油量观测方法。将瞬时轨压波形划分成一系列典型片段,采用4个特征点和4个特征段来描述每缸瞬时轨压波动特征,并用10个特征参数来评价每缸喷油过程的瞬时轨压波动特征。对各稳态试验工况点瞬时轨压波动特征参数均值化处理后,建立了轨压波形群特征数据库,并揭示了不同工况下瞬时轨压波动规律。基于燃油连续性方程,构建了喷油量观测模型,利用轨压波形群特征数据库对喷油量观测模型进行参数辨识和离线验证。结果表明:该喷油量观测模型结构简单,观测精度高,为在电控单元中的应用奠定了基础。
HU Ruo,LIU Fushui,WANG Pei,SUN Baigang,ZHANG Zheng,GAO Yongli
摘要:
在电控单体泵试验台上进行了低速供油特性试验研究,分析了不同喷油持续期、凸轮轴转速条件下的喷油压力和针阀升程变化情况,并研究了低速时电控单体泵的喷油量循环变化规律。试验结果表明:电控单体泵低速工况时,电控单体泵喷油压力与针阀升程曲线存在明显波动,并随凸轮转速增加,波动变化减弱;在不同喷油持续期内,大持续期喷油压力与针阀升程曲线波动规律与小喷油持续期一致;低转速下小喷油持续期喷油量循环波动小于大持续期工况,且随凸轮转速增加,喷油量循环波动降低。
YAO Guangtao,LIU Hongwei,YANG Chunhao,LIU Wuquan
摘要:
对比分析航空煤油和车用柴油理化特性基础上,在某型电控高压共轨型军用柴油机上开展了分别燃用航空煤油和柴油的外特性和负荷特性台架试验研究。研究结果表明:与燃用柴油相比,高压共轨柴油机燃用航空煤油,动力性能未出现明显的下降,外特性下功率和转矩平均下降了0.89%;有效燃油消耗率在外特性下平均下降了0.62%,发动机有害物CO排放平均减少了6.8%,HC排放平均增加了40.5%,NOx排放平均减少了3.8%,PM排放最多下降40%,平均下降了15.6%。在负荷特性下(发动机转速分别为1 000、1 400、1 900 r/min),有效燃油消耗率分别平均下降了1.56%、2.54%、2.24%。
ZHANG Kongming,LIANG Shixi,JIN Zebing,ZHANG Fan,WANG Ke,LIU Jingping
摘要:
对一台增压、火花点燃液化天然气(LNG)发动机的进气系统加装一套补气装置并进行试验,连续记录补气过程中进气压力、空燃比、燃料质量流量和缸内动态压力等体现缸内燃烧及热功转化过程的瞬变参数。通过分析实测燃烧放热率(ROHR),揭示了瞬变状态下发动机空燃比、燃料质量流量和进气压力等运行参数对燃烧特征参数的影响,指出燃烧推迟、失火和平均指示压力(IMEP)波动等燃烧失常现象,并得出这些现象的产生原因。研究结果表明:无论是稳态工况还是瞬态工况,LNG发动机的燃烧过程主要由过量空气系数决定。
WANG Lei,MA Jian,YANG Zhigang,ZHANG Wenbo,HOU Eming
摘要:
针对国产重型商用车辆旋流式进气系统进行研究分析,了解其内部气流特性并使其可视化。模拟车辆行驶时驾驶室后侧流场,发现车体外侧压力区域稳定,内侧区域压力比外侧低,气流存在向内部流动的趋势;侧向进气管道主流道顶部直角设计会造成气流在此区域旋流,气流流动性差,进行圆角过渡设计后流动明显顺畅且无旋流产生;与四叶片相比,六叶片旋风筒的中心低压区域较大,其内部粒子运动趋势与管内压力分布基本一致,中心存在无粒子区,六叶片旋风筒内粒子旋转区域更靠近壁面且区域较薄;百叶窗在正面投影全封闭状态下阻隔粒子性能最好。
FENG Yan,YU Xiaoli,YIN Xu,CHEN Xiaoqiang,LIU Zhentao
摘要:
为研究机械约束和热状态对缸盖与缸垫间热弹性接触非线性问题的影响规律,以某4气门柴油机为研究对象,建立了缸盖-缸垫-机体-螺栓的四体接触关系简化模型。采用增广拉格朗日乘子法作为接触算法,在不同的螺栓预紧力和热状态下,计算了缸盖底板的受力变形,揭示了标定工况热态下机械约束对缸盖底板相关部位接触应力和节点位移的影响规律,及标定预紧力时不同热状态对结果的影响。研究表明:当预紧力为标定值时,施加最高燃烧压力后,标定工况热态下缸盖底板正对缸圈处及排气门侧螺孔处的接触应力与冷态时相近,节点位移有所减小,不同热状态下螺孔处节点位移及正对缸圈处接触应力和节点位移的变化幅值均小于2%;除少数情况外,缸盖底板各相关部位的接触应力和节点位移随预紧力增大而增大。上述研究结果也说明:目前采用常温条件进行缸垫密封性试验基本上能够代表实用状态。
JING Guoxi,ZHANG Xiaoliang,WANG Bin,XU Chunguang,WANG Xiaohui,ZHAO Zhiqiang
摘要:
为评估某航空星形活塞发动机主连杆结构强度,建立曲柄连杆机构运动学和动力学分析模型,得到主连杆载荷特性。建立了考虑结构接触非线性因素的主连杆应力计算有限元模型,通过由模拟装置得到的实测应力数据对模型进行了标定,进而计算得到整个工作循环内的动态应力场。结果表明:副连杆引起的附加弯矩是影响主连杆杆身危险部位应力过高的主导因素。在此基础上,考虑结构表面工艺状态等因素的影响,基于临界平面法对主连杆多轴疲劳强度进行了校核。结果表明:该连杆杆身与大头过渡区域处疲劳安全系数较低,计算危险点与实际疲劳裂纹位置一致。