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ZHANG Shuanlu,ZHAO Changlu,ZHAO Zhenfeng,ZHANG Fujun,ZHAO Ruina
摘要:
针对液压自由活塞柴油机的特点提出了共轨液压式柴油喷油系统,即利用液压自由活塞柴油机的高压油路替代供油系统的高压油泵。通过对共轨液压式喷油系统的原理分析,利用活塞式供油规律测试仪对其喷油规律展开离线研究,研究了不同驱动压力、不同喷射频率条件下的循环喷油量、喷油延迟时间的变化规律。为进一步研究发动机实际运行过程中气门控制油路等对喷油过程产生的影响,在线对循环喷油量进行了测量。结果表明:由于喷油器驱动油路和气门驱动油路连接在一起,气门驱动供油造成了喷油器驱动油路的压力波动,从而使得循环喷油量变动范围变大(-6.9%~9.5%),最终影响发动机稳定运行。对发动机气门及喷油驱动油路改进后进行连续运行试验,试验研究结果表明:循环喷油量的波动及实际喷油位置的变化都会影响液压自由活塞发动机连续稳定运行,要实现液压自由活塞发动机连续可靠稳定运行,必须减小循环喷油量波动和喷油延迟时间。
HUANG Yu,GE Yunshan,WANG Yongjun,WEI Piyong,LIU Xiaoping,MENG Yunxia
摘要:
建立了发动机3D模型,在发动机进气道上采用了一个滚流控制阀片,以控制发动机气流运动。通过计算流体力学(CFD)软件计算缸内流场随曲轴转角的演变和发展过程,评估了缸内的滚流运动和湍动能。模拟了在当量空燃比条件下缸内混合气的浓度场分布,分析了缸内燃烧过程。研究结果表明:采用滚流控制阀在2000r/min、0.2MPa和1750r/min全负荷工况下能够有效提升缸内滚流比,并且在压缩行程末期增强了湍动能,有助于提升燃烧速率,改善燃烧。通过设计特殊形式的活塞顶面,对喷雾进行引导,避免了燃油喷雾直接碰撞在缸壁。燃烧模拟的缸内压力曲线与实际发动机台架测试的结果吻合性较好。
SUN Mengting,CHENG Xiaobei,WANG Zhaowen,YANG Jin,WU Hui
摘要:
以正庚烷癸酸甲酯(MD)癸烯酸甲酯(MD9D)简化机理为基础,构建了生物柴油(大豆生物柴油SME)柴油混合燃料燃烧化学反应动力学机理。在单次喷射和主后喷射两种喷油方式下,将大豆生物柴油、纯柴油以30∶70和70∶30体积比掺混,将该化学反应机理与CFD计算软件耦合,研究后喷策略下生物柴油柴油混合燃料的低温燃烧特性和排放特性。数值计算结果表明:随着SME掺混比例增加,缸内燃烧温度峰值逐渐降低,缸内燃烧放热主要受OH自由基与燃料的脱氢反应速率影响,反应速率随温度升高而增大;NOx排放随掺混比例增加而逐渐降低,NOx排放主要受温度影响;单次喷射下,掺混比例越高,碳烟排放量越低;后喷射下,碳烟生成量受C2H2影响,随掺混比例增加而逐渐降低,OH在碳烟氧化过程中起主要作用,碳烟最终排放量受掺混比例影响不大。
ZENG Dequan,GUO Shuai,ZHANG Chi,ZHAO Fei,SUN Peng,MAO Lianlian
摘要:
对一台二冲程汽油自由活塞式内燃直线发电机(FPLG)的活塞动态特性、缸内压强、缸内温度和NOx排放进行了数值分析。针对FPLG特点,具体分析了其NOx污染物的来源及形成机理。借助于数值分析软件Matlab/Simulink,计算并分析了点火提前时间和燃烧持续时间对FPLG缸内压力、缸内温度和NOx排放的作用。计算结果表明:点火时刻在上止点前171°~126°而燃烧持续时间为36°~108°曲轴转角(点火提前时间相对上止点前为0~6ms,燃烧持续时间在4~12 ms)时,增大提前点火时间和缩短燃烧持续时间都会使缸内的压力和温度上升,相应的NOx的排放量也会急剧增大。
ZHENG Wei
摘要:
为探究降低柴油机微粒及多环芳香烃的有效排放控制措施,在一台燃用生物柴油的增压多缸柴油机上应用连续再生微粒捕集器系统,研究了柴油机燃用生物柴油及采用连续再生微粒捕集器系统后对柴油机微粒和多环芳香烃排放的影响。研究结果显示:柴油机微粒排放呈现核态与聚集态形式并且粒子粒径呈现多峰值化特征,燃用生物柴油对核态微粒粒径浓度影响不大,而聚集态微粒排放则有着较为明显的下降趋势,采用连续再生颗粒捕集器后最大下降幅度达到94.6%。柴油机微粒排放中核态粒子浓度占60%以上,燃用生物柴油后该值进一步提升,在试验工况下最大可达到95%。连续可再生微粒捕集器对聚集态粒子捕集效率高,最高可达到96%,试验用柴油机使用生物柴油后,由于核态颗粒数量浓度的提升致使捕集器系统效率有所下降。燃用生物柴油可有效降低绝大部分的多环芳香烃的排放,但测试结果显示:和苯芘蒽排放不降反升,与连续可再生微粒捕集器系统结合,能让菲、芘、苯芘等6种物质排放下降幅度更大。
MA Shuaiying,LIU Fangjie,WANG Xin,DU Huiyong,XU Bin
摘要:
为在保持柴油机动力性和经济性能的同时有效改善其排放性能,在一台4缸柴油机上针对6、12、24 mg循环喷油量的负荷工况(记作低、中、高负荷)对比研究了冷、热废气再循环(EGR)对性能、燃烧及排放特性的影响。结果表明:EGR的引入减少了新鲜进气量,整体上延长了滞燃期,减缓了燃烧放热速率,降低了压力升高率;热EGR提高了进气温度,使低负荷时的碳氢化合物(HC)排放显著降低,热效率提高,而高负荷高EGR率时由于过量空气系数偏低引起了热效率的明显降低,对最大压力升高率的降低作用也弱于冷EGR;随着EGR率的提高,三种负荷下的氮氧化物(NOx)排放均大幅度降低,碳烟排放在低、中负荷时较低,而在高负荷时则明显升高,NOx与碳烟排放之间出现此消彼长的矛盾趋势。冷的高EGR率下的碳烟排放升高幅度减小,有效地缓解了这种矛盾。综合分析低、中、高负荷下的热效率及排放,低负荷时为提高热效率宜采用热EGR,高负荷时为降低过高的压力升高率并兼顾热效率则更适合采用冷EGR。
LI Jun,LI Zhijun,TAO Hanguo,FENG Xi,SHEN Boxi
摘要:
为了建立选择性催化还原转化器(SCR)台架评价结果与欧洲稳态测试循环(ESC)工况条件下的减排效果之间的联系,进行了催化剂动态转化效率试验,绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口,得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析,研究了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征,提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法,分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比(NSR)控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测,依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。
MENG Zhongwei,CHEN Chao,LI Lu,WU Hui,YAN Yan
摘要:
基于外加热源再生性能测试台架,探索了柴油机颗粒捕集器(DPF)分区再生对再生性能的影响及其传热规律。试验结果表明:单区沉积再生时,Ⅰ区沉积和Ⅱ区沉积时容易出现较高的最高温度和最大温度梯度,同时再生效率也较高;沉积区域越偏离轴心,其再生效率越低。双区沉积再生时,沉积区域间距越小且越靠近轴心则越利于再生,再生效率也越高。多区沉积再生时,相比其他沉积情况,当Ⅱ区不沉积颗粒时,最高温度和最大温度梯度较低,同时具有较高的再生效率。DPF内部热量主要聚集在轴心末端位置,当DPF末端发生剧烈再生时热量具有向前传递的趋势。
WANG Jun,HE Tao,LI Chao,TANG Wei,WANG Xinghua
摘要:
建立双介质低温等离子体(NTP)反应器预氧化柴油机NO台架试验系统,研究了放电电压峰峰值Vp-p、放电频率、排气流量及负荷对NTP预氧化NO性能的影响。试验结果表明:2100r/min转速、0%负荷工况下,相同放电频率时,NO体积分数随Vp-p增大而先减小后增大,NO2体积分数随Vp-p增大而增大,NOx总量随Vp-p增大而先减小后增大;不同放电频率时均存在一个能使NO/NO2比例为1∶1的Vp-p临界值点。排气流量对NTP氧化NO性能影响不大。随着负荷的增大,NTP氧化NO的能力逐渐减弱,其中0%负荷和25%负荷时,NTP能使NO/NO2比例达到1∶1,协同选择性催化还原(SCR)系统可实现快速SCR反应,提高柴油机低温区间NOx的转化率。
ZHENG Guicong,YAN Chuanwu,LU Shengqi,XU Zhiqiang
摘要:
在发动机台架上,围绕进气节流阀和排气蝶阀对排气温度的影响开展试验研究。结果表明:稳态工况下,进气节流阀的升温效果好于排气蝶阀,采用进气节流阀最大温升可达46℃,而采用排气蝶阀仅25℃;排放循环过程中,进气节流阀或者排气蝶阀对原机氮氧化物(NOx)排放的影响较小,进气节流阀不仅升温效果好,而且油耗也稍低于排气蝶阀,采用进气节流阀平均温升可达60℃,而采用排气蝶阀仅28℃。
ZHAO Meng,WEI Mingshan,QIAO Jingli,ZHANG Haiyan,WANG Dengfeng
摘要:
为了降低散热器的设计成本并提高计算精度,利用PowerBuilder开发了汽车水散热器设计软件,其计算功能包括校核计算、翅片间距优化计算、翅片高度优化计算、管长优化计算及管排数优化计算。对比分析试验表明:计算结果具有较高的精度。计算分析翅片间距、开窗角度、风速及冷却液中乙二醇百分比对散热器性能的影响。研究表明:减小翅片间距及增大风速可提高换热性能;减小开窗角度可降低风侧阻力;增大乙二醇百分比可降低冷却液出口温度。
YANG Miao,WANG Zhiwei,XIN Xiaofei,QI Tian,WU Yifeng,LEI Tingzhou
摘要:
将正丁醇和柴油以一定比例进行调和,测定了燃料的运动黏度、馏程、密度、闭口闪点、十六烷值、热值等蒸发雾化特性,并根据试验数据及三维数值模拟,分析了燃料射流在内燃机燃烧室内的雾化液滴直径、喷雾穿透距离及射流的湍流动能和耗散率,并进行了雾化特性之间的相关性分析。研究结果表明:调和燃料的蒸馏特性中10%馏点出现大幅提前,95%馏点相差不大,密度、低热值与掺混比例呈现线性下降趋势,运动黏度、闭口闪点、十六烷值在掺入少量正丁醇时下降明显,随着掺混比增大下降趋势趋于平缓。雾化特性的雾化液滴直径和湍流动能随掺混比例增加呈现减小趋势,而射流的高速扩展区面积及平均耗散率增大。蒸发雾化特性中运动黏度、密度和50%蒸馏点对燃料的雾化结果影响较大,而雾化结果中的液滴直径受燃料特性的影响较大,闭口闪点、十六烷值、热值对雾化的影响相对较弱。
LU Chihua,WANG Zhiwen,ZHENG Hao,LIU Zhien,WU Haitao,TIAN Wei
摘要:
针对某单缸汽油发动机怠速工况异响噪声问题开展了噪声源识别及其控制等相关研究。通过综合应用声品质主观评价、噪声频谱分析及三维声强分析等方法,识别出该异响噪声源为怠速工况配气机构动力学性能异常引起的高频气门落座噪声。为提升配气机构动力学性能,采用6段5阶多项式表征气门升程曲线,并根据运动学关系获得凸轮型线数学表达式,继而采用直接搜索法对凸轮型线进行基于多体动力学模型的优化设计。仿真结果显示,凸轮型线优化后可将影响气门落座噪声的进、排气门弹簧振荡幅值分别削减88%和91%。根据优化方案制作凸轮轴样件,并进行发动机声学试验,发现怠速工况异响噪声消除,整机噪声降低约4.0dB(A)。研究结果表明:通过优化凸轮型线提升配气机构动力学性能可有效提升该单缸汽油发动机声品质。
SHI Qiang,GU Fengshou,WANG Tie,WEI Nasha,LI Guoxing,YANG Longjie
摘要:
利用声发射(AE)技术对摩擦润滑状态进行在线监测。采用小波多分辨率分析技术抑制由阀门开关和燃烧震荡引起的大幅值声发射AE信号,并采用阈值降噪的方法提取出由粘滞摩擦力引起的声发射信号。然后运用小波包络分析计算冲程中部的声发射信号幅值的平均值作为评价活塞环缸套系统润滑状态的指标。试验结果显示:冲程中部的声发射信号能够有效地表征活塞环缸套的摩擦润滑状态,并能够通过声发射指示标准区分不同类型的油品对系统润滑状态的影响。其中,声发射信号的幅值随着载荷的增大而小幅增大,且随着转速的增大而明显增大。研究结果充分证明了声发射监测技术在活塞环缸套摩擦润滑状态在线监测的有效性。
LI Shuqi,ZHUANG Li,HOU Linlin,LIU Chang,ZHANG Junyue
摘要:
以新建自动控制涡轮增压器试验台架为研究平台,以某新开发高压比离心压气机为原型,开展扩稳试验研究与分析。研究结果表明:消音挡板结构对压比≥3.5工况具有一定的扩稳效果,最大可使喘振流量减小6.4%,流量范围拓宽2个百分点;正向导叶结构在增压压比为2.0~4.5时具有一定的扩稳效果,可使喘振流量减小3.0%~6.6%;机匣处理导叶结构引起压气机效率降低,最大降低幅度为3个百分点;蜗壳A/R值减小,具有一定的扩稳作用,可使压气机压比≤4.5时的喘振流量减小,尤其是最高压比1.5~3.5工况,A/R值减小17%,喘振流量可减少10%以上;TRIM减小对压比≥2.5工况具有一定的扩稳效果,可使喘振流量减小,转速越高减小幅度越大,TRIM值由52减至48时,喘振流量最大减小12%,流量范围最高可拓宽4%。
ZHANG Yunqiang,ZHANG Peilin,WANG Huaiguang,YANG Yudong
摘要:
针对滑动轴承振动信号明显的非线性非平稳性及信号中摩擦信号微弱等特点,提出一种基于变分模式分解(VMD)的滑动轴承摩擦故障特征提取与状态识别方法。采用VMD对滑动轴承振动信号进行分解,将其自适应地分解为系统冲击信号、低频摩擦信号和高频摩擦信号3个分量,在此基础上定义并提取相对频谱能量矩特征参数,用于描述滑动轴承振动信号及其各分量的特征。对S195-2型柴油机曲轴轴承摩擦故障信号进行了分析,K-近邻分类器的平均识别精度达到93.3%。研究结果表明:基于VMD分解的相对频谱能量矩特征对滑动轴承的工作状态比较敏感,能有效识别其摩擦故障状态。
ZANG Zhicheng,WEI Jiaxing,LU Kai,GUO Guanqing,WU Yan
摘要:
根据某柴油机设计一款喷嘴集成式选择性催化还原(SCR)系统,使其排放满足国Ⅴ标准,结晶量小于3 g。首先研究穿孔管加混合器结构,结果表明这种结构的载体前端面蒸汽均匀性系数和尿素蒸发量不能满足设计要求,且在混合器上会形成大块结晶。随后提出一种新型混合腔结构,分析表明:载体前端面速度和蒸汽均匀性系数分别为0.95和0.98,载体能被充分利用;喷射系统采用三孔气助喷嘴,使得喷出的液滴直接撞向内筒圆管,在内筒圆管的高温作用下,液膜全部蒸发;此外尿素喷射轨迹会在底部形成2个较大旋涡,促进了液滴的雾化与混合。试验验证此结构SCR排放满足国Ⅴ标准,在低温工况下NOx转化效率明显高于其他结构,尿素结晶满足设计要求。
AN Xiao-dong,LIU Xing-hua,SUN Bai-gang and HU Xu-dong
摘要:
为了实现对高压双电磁阀喷油系统喷油开启压力的精确和高效控制,选择控制参数作为试验因子,采用正交试验设计和极差分析方法对开启压力变化进行台架试验。试验结果表明:喷油正时与供油正时凸轮转角差、喷油正时和曲轴转速对开启压力的影响程度依次减弱。开启压力随近似呈线性(斜率为k)增长,当喷油正时(以凸轮转角计)在61°~91°范围内,k随喷油正时的增大而增大;喷油正时在91°~101°范围内,k基本维持不变。开启压力随喷油正时增大到喷油临界正时(在分别为5°、10°和15°时,对应的喷油临界正时为71°、81°和91°)后,维持在小范围内波动。开启压力随曲轴转速的增加在小范围内波动,在曲轴临界转速 (喷油正时分别为61°、 81°和101°时,对应曲轴临界转速1800、 2000和1800r/min)时开始明显减小。
SHANG Haikun,DONG Changlong,LI Ping,HUANG Lirong,HUANG Miandun,ZOU Shiyu
摘要:
针对某型柴油机高原试验存在的海拔2500m以上最大转矩点喘振,海拔4500m时标定点增压器超速的问题,提出了采用双增压器的解决方案,采用GT-Power软件对新方案在不同海拔时的外特性进行了仿真预测,并与原机试验进行了对比。试验表明:所提出的双增压器的方案比较有效地解决了原机存在的问题;发动机平原特性能够满足原机要求;在海拔4500m时,1300r/min最大转矩点转矩达到1844N•m,比原机平原状态的试验值1980N•m下降了68%。2100r/min最大功率为248.5kW,比原机平原状态的试验值330kW下降了24.7%。
ZHU Zhongpan,LIN Rui,DU Aimin,ZHU Peipei,YUAN Zhengzheng
摘要:
针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量。研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比。研究结果表明:基于2D3C PIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内。通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小。
DU Qianying,NI Jimin,CHEN Qinqing,YUAN Yixi
摘要:
基于某款柴油机动态试验,以经典DMT模型为参照,研究HILOMOT模型超大样本数据拟合能力。研究结果表明:超大样本量时(75006样本点),针对柴油机排放指标(NOx、CO、THC及碳烟排放),HILOMOT建模误差平均降低了27.7%(最大降幅为45.6%),数学建模质量显著优于DMT模型。因此,在样本点数较多的发动机研究领域,HILOMOT模型具备一定的应用优势。
XIONG Xingwang,MA Fanhua,HUANG Yue
摘要:
进行了20%天然气掺氢(HCNG)发动机试验,根据空气和燃气的混合气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度等参数间的拟合关系,提出了预测混合气流量和进气歧管压力的经验公式,并得出在相同发动机转速条件下,进气歧管压力与有效效率之积(pmanηe)和进气歧管压力与转速之积(pman n)呈近似线性关系。建立了20%HCNG发动机平均值模型,分别进行了稳态工况和瞬态工况仿真验证,仿真数据与试验数据吻合较好。
ZHANG Bin,WU Shumei,HAN Feng,LI Wanyang
摘要:
基于某款欧Ⅵ重型柴油机和GT-Power软件搭建相应的虚拟发动机模型,并进行标定,进行性能预测并验证预测精度。根据自主开发软件和欧Ⅵ法规要求,计算排放区域并选择合理的工况点,进行试验设计(DoE)。利用虚拟发动机预测DoE点的性能及排放。基于Matlab软件的基于模型标定(MBC)工具箱,结合拟定的各排放点及排放循环的排放物控制范围,进行满足原机排放要求及经济性最优的虚拟标定。最终在完全脱离发动机试验的情况下获取优化的电控参数脉谱。
YANG Xiaotao,YAN Xiuping,XIE Wenqiang,MA Xiuzhen,LIU Long
摘要:
开展基于可调谐激光吸收光谱(tunable laser absorption spectroscopy, TLAS)的内燃机排放中气体组分浓度检测技术研究。选取NO气体作为试验室静态测试的目标气体,利用可调谐带间级联激光器(interband cascade lasers, ICL)作为探测光源,采用直接探测法及谐波探测法对4种不同浓度的标准NO气体进行测试,结果与标准气真实浓度吻合度较高。直接探测法中,探测相对误差均方根为2.6%,体积浓度的最大绝对误差为18.6×10-6,理论探测极限可达2×10-6;谐波探测相对误差均方根为1.4%,最大绝对误差为13×10-6,理论探测极限可达10-7。数据处理过程中引入温度修正算法,可实现温度波动下的准确测量。同时,对不同流速下的标准气体进行了在线测量,结果表明气体的流动性对测试结果并无影响。本研究表明:TLAS方法动态响应特性好,环境适应性强,可根据瞬态环境参数进行实时修正,可以在复杂的测试环境下实现高精度、高灵敏度瞬态测量。
WANG Jian,SUN Yongfu,XU Kang,ZENG Jinjin,LIU Shengji,ZHU Daoqing
摘要:
利用AVL Boost软件获得燃气温度、传热系数等热力学数据,采用AVL Excite Piston & Rings软件建立活塞和活塞环组的动力学仿真模型,通过试验实测柴油机的机油耗验证了模型的准确性。对仿真模型进行数值分析,得出活塞火力岸的刮油和蒸发是缸内机油耗的主要产生因素。通过对配缸间隙、环岸间隙和活塞销偏移量进行数值模拟分析得出最优方案。优化后模拟计算刮油量比原机降低了64.9%,试验实测整机机油耗降低了35.86%。
Contents
ZHANG Shuanlu,ZHAO Changlu,ZHAO Zhenfeng,ZHANG Fujun,ZHAO Ruina
摘要:
针对液压自由活塞柴油机的特点提出了共轨液压式柴油喷油系统,即利用液压自由活塞柴油机的高压油路替代供油系统的高压油泵。通过对共轨液压式喷油系统的原理分析,利用活塞式供油规律测试仪对其喷油规律展开离线研究,研究了不同驱动压力、不同喷射频率条件下的循环喷油量、喷油延迟时间的变化规律。为进一步研究发动机实际运行过程中气门控制油路等对喷油过程产生的影响,在线对循环喷油量进行了测量。结果表明:由于喷油器驱动油路和气门驱动油路连接在一起,气门驱动供油造成了喷油器驱动油路的压力波动,从而使得循环喷油量变动范围变大(-6.9%~9.5%),最终影响发动机稳定运行。对发动机气门及喷油驱动油路改进后进行连续运行试验,试验研究结果表明:循环喷油量的波动及实际喷油位置的变化都会影响液压自由活塞发动机连续稳定运行,要实现液压自由活塞发动机连续可靠稳定运行,必须减小循环喷油量波动和喷油延迟时间。
HUANG Yu,GE Yunshan,WANG Yongjun,WEI Piyong,LIU Xiaoping,MENG Yunxia
摘要:
建立了发动机3D模型,在发动机进气道上采用了一个滚流控制阀片,以控制发动机气流运动。通过计算流体力学(CFD)软件计算缸内流场随曲轴转角的演变和发展过程,评估了缸内的滚流运动和湍动能。模拟了在当量空燃比条件下缸内混合气的浓度场分布,分析了缸内燃烧过程。研究结果表明:采用滚流控制阀在2000r/min、0.2MPa和1750r/min全负荷工况下能够有效提升缸内滚流比,并且在压缩行程末期增强了湍动能,有助于提升燃烧速率,改善燃烧。通过设计特殊形式的活塞顶面,对喷雾进行引导,避免了燃油喷雾直接碰撞在缸壁。燃烧模拟的缸内压力曲线与实际发动机台架测试的结果吻合性较好。
SUN Mengting,CHENG Xiaobei,WANG Zhaowen,YANG Jin,WU Hui
摘要:
以正庚烷癸酸甲酯(MD)癸烯酸甲酯(MD9D)简化机理为基础,构建了生物柴油(大豆生物柴油SME)柴油混合燃料燃烧化学反应动力学机理。在单次喷射和主后喷射两种喷油方式下,将大豆生物柴油、纯柴油以30∶70和70∶30体积比掺混,将该化学反应机理与CFD计算软件耦合,研究后喷策略下生物柴油柴油混合燃料的低温燃烧特性和排放特性。数值计算结果表明:随着SME掺混比例增加,缸内燃烧温度峰值逐渐降低,缸内燃烧放热主要受OH自由基与燃料的脱氢反应速率影响,反应速率随温度升高而增大;NOx排放随掺混比例增加而逐渐降低,NOx排放主要受温度影响;单次喷射下,掺混比例越高,碳烟排放量越低;后喷射下,碳烟生成量受C2H2影响,随掺混比例增加而逐渐降低,OH在碳烟氧化过程中起主要作用,碳烟最终排放量受掺混比例影响不大。
ZENG Dequan,GUO Shuai,ZHANG Chi,ZHAO Fei,SUN Peng,MAO Lianlian
摘要:
对一台二冲程汽油自由活塞式内燃直线发电机(FPLG)的活塞动态特性、缸内压强、缸内温度和NOx排放进行了数值分析。针对FPLG特点,具体分析了其NOx污染物的来源及形成机理。借助于数值分析软件Matlab/Simulink,计算并分析了点火提前时间和燃烧持续时间对FPLG缸内压力、缸内温度和NOx排放的作用。计算结果表明:点火时刻在上止点前171°~126°而燃烧持续时间为36°~108°曲轴转角(点火提前时间相对上止点前为0~6ms,燃烧持续时间在4~12 ms)时,增大提前点火时间和缩短燃烧持续时间都会使缸内的压力和温度上升,相应的NOx的排放量也会急剧增大。
ZHENG Wei
摘要:
为探究降低柴油机微粒及多环芳香烃的有效排放控制措施,在一台燃用生物柴油的增压多缸柴油机上应用连续再生微粒捕集器系统,研究了柴油机燃用生物柴油及采用连续再生微粒捕集器系统后对柴油机微粒和多环芳香烃排放的影响。研究结果显示:柴油机微粒排放呈现核态与聚集态形式并且粒子粒径呈现多峰值化特征,燃用生物柴油对核态微粒粒径浓度影响不大,而聚集态微粒排放则有着较为明显的下降趋势,采用连续再生颗粒捕集器后最大下降幅度达到94.6%。柴油机微粒排放中核态粒子浓度占60%以上,燃用生物柴油后该值进一步提升,在试验工况下最大可达到95%。连续可再生微粒捕集器对聚集态粒子捕集效率高,最高可达到96%,试验用柴油机使用生物柴油后,由于核态颗粒数量浓度的提升致使捕集器系统效率有所下降。燃用生物柴油可有效降低绝大部分的多环芳香烃的排放,但测试结果显示:和苯芘蒽排放不降反升,与连续可再生微粒捕集器系统结合,能让菲、芘、苯芘等6种物质排放下降幅度更大。
MA Shuaiying,LIU Fangjie,WANG Xin,DU Huiyong,XU Bin
摘要:
为在保持柴油机动力性和经济性能的同时有效改善其排放性能,在一台4缸柴油机上针对6、12、24 mg循环喷油量的负荷工况(记作低、中、高负荷)对比研究了冷、热废气再循环(EGR)对性能、燃烧及排放特性的影响。结果表明:EGR的引入减少了新鲜进气量,整体上延长了滞燃期,减缓了燃烧放热速率,降低了压力升高率;热EGR提高了进气温度,使低负荷时的碳氢化合物(HC)排放显著降低,热效率提高,而高负荷高EGR率时由于过量空气系数偏低引起了热效率的明显降低,对最大压力升高率的降低作用也弱于冷EGR;随着EGR率的提高,三种负荷下的氮氧化物(NOx)排放均大幅度降低,碳烟排放在低、中负荷时较低,而在高负荷时则明显升高,NOx与碳烟排放之间出现此消彼长的矛盾趋势。冷的高EGR率下的碳烟排放升高幅度减小,有效地缓解了这种矛盾。综合分析低、中、高负荷下的热效率及排放,低负荷时为提高热效率宜采用热EGR,高负荷时为降低过高的压力升高率并兼顾热效率则更适合采用冷EGR。
LI Jun,LI Zhijun,TAO Hanguo,FENG Xi,SHEN Boxi
摘要:
为了建立选择性催化还原转化器(SCR)台架评价结果与欧洲稳态测试循环(ESC)工况条件下的减排效果之间的联系,进行了催化剂动态转化效率试验,绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口,得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析,研究了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征,提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法,分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比(NSR)控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测,依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。
MENG Zhongwei,CHEN Chao,LI Lu,WU Hui,YAN Yan
摘要:
基于外加热源再生性能测试台架,探索了柴油机颗粒捕集器(DPF)分区再生对再生性能的影响及其传热规律。试验结果表明:单区沉积再生时,Ⅰ区沉积和Ⅱ区沉积时容易出现较高的最高温度和最大温度梯度,同时再生效率也较高;沉积区域越偏离轴心,其再生效率越低。双区沉积再生时,沉积区域间距越小且越靠近轴心则越利于再生,再生效率也越高。多区沉积再生时,相比其他沉积情况,当Ⅱ区不沉积颗粒时,最高温度和最大温度梯度较低,同时具有较高的再生效率。DPF内部热量主要聚集在轴心末端位置,当DPF末端发生剧烈再生时热量具有向前传递的趋势。
WANG Jun,HE Tao,LI Chao,TANG Wei,WANG Xinghua
摘要:
建立双介质低温等离子体(NTP)反应器预氧化柴油机NO台架试验系统,研究了放电电压峰峰值Vp-p、放电频率、排气流量及负荷对NTP预氧化NO性能的影响。试验结果表明:2100r/min转速、0%负荷工况下,相同放电频率时,NO体积分数随Vp-p增大而先减小后增大,NO2体积分数随Vp-p增大而增大,NOx总量随Vp-p增大而先减小后增大;不同放电频率时均存在一个能使NO/NO2比例为1∶1的Vp-p临界值点。排气流量对NTP氧化NO性能影响不大。随着负荷的增大,NTP氧化NO的能力逐渐减弱,其中0%负荷和25%负荷时,NTP能使NO/NO2比例达到1∶1,协同选择性催化还原(SCR)系统可实现快速SCR反应,提高柴油机低温区间NOx的转化率。
ZHENG Guicong,YAN Chuanwu,LU Shengqi,XU Zhiqiang
摘要:
在发动机台架上,围绕进气节流阀和排气蝶阀对排气温度的影响开展试验研究。结果表明:稳态工况下,进气节流阀的升温效果好于排气蝶阀,采用进气节流阀最大温升可达46℃,而采用排气蝶阀仅25℃;排放循环过程中,进气节流阀或者排气蝶阀对原机氮氧化物(NOx)排放的影响较小,进气节流阀不仅升温效果好,而且油耗也稍低于排气蝶阀,采用进气节流阀平均温升可达60℃,而采用排气蝶阀仅28℃。
ZHAO Meng,WEI Mingshan,QIAO Jingli,ZHANG Haiyan,WANG Dengfeng
摘要:
为了降低散热器的设计成本并提高计算精度,利用PowerBuilder开发了汽车水散热器设计软件,其计算功能包括校核计算、翅片间距优化计算、翅片高度优化计算、管长优化计算及管排数优化计算。对比分析试验表明:计算结果具有较高的精度。计算分析翅片间距、开窗角度、风速及冷却液中乙二醇百分比对散热器性能的影响。研究表明:减小翅片间距及增大风速可提高换热性能;减小开窗角度可降低风侧阻力;增大乙二醇百分比可降低冷却液出口温度。
YANG Miao,WANG Zhiwei,XIN Xiaofei,QI Tian,WU Yifeng,LEI Tingzhou
摘要:
将正丁醇和柴油以一定比例进行调和,测定了燃料的运动黏度、馏程、密度、闭口闪点、十六烷值、热值等蒸发雾化特性,并根据试验数据及三维数值模拟,分析了燃料射流在内燃机燃烧室内的雾化液滴直径、喷雾穿透距离及射流的湍流动能和耗散率,并进行了雾化特性之间的相关性分析。研究结果表明:调和燃料的蒸馏特性中10%馏点出现大幅提前,95%馏点相差不大,密度、低热值与掺混比例呈现线性下降趋势,运动黏度、闭口闪点、十六烷值在掺入少量正丁醇时下降明显,随着掺混比增大下降趋势趋于平缓。雾化特性的雾化液滴直径和湍流动能随掺混比例增加呈现减小趋势,而射流的高速扩展区面积及平均耗散率增大。蒸发雾化特性中运动黏度、密度和50%蒸馏点对燃料的雾化结果影响较大,而雾化结果中的液滴直径受燃料特性的影响较大,闭口闪点、十六烷值、热值对雾化的影响相对较弱。
LU Chihua,WANG Zhiwen,ZHENG Hao,LIU Zhien,WU Haitao,TIAN Wei
摘要:
针对某单缸汽油发动机怠速工况异响噪声问题开展了噪声源识别及其控制等相关研究。通过综合应用声品质主观评价、噪声频谱分析及三维声强分析等方法,识别出该异响噪声源为怠速工况配气机构动力学性能异常引起的高频气门落座噪声。为提升配气机构动力学性能,采用6段5阶多项式表征气门升程曲线,并根据运动学关系获得凸轮型线数学表达式,继而采用直接搜索法对凸轮型线进行基于多体动力学模型的优化设计。仿真结果显示,凸轮型线优化后可将影响气门落座噪声的进、排气门弹簧振荡幅值分别削减88%和91%。根据优化方案制作凸轮轴样件,并进行发动机声学试验,发现怠速工况异响噪声消除,整机噪声降低约4.0dB(A)。研究结果表明:通过优化凸轮型线提升配气机构动力学性能可有效提升该单缸汽油发动机声品质。
SHI Qiang,GU Fengshou,WANG Tie,WEI Nasha,LI Guoxing,YANG Longjie
摘要:
利用声发射(AE)技术对摩擦润滑状态进行在线监测。采用小波多分辨率分析技术抑制由阀门开关和燃烧震荡引起的大幅值声发射AE信号,并采用阈值降噪的方法提取出由粘滞摩擦力引起的声发射信号。然后运用小波包络分析计算冲程中部的声发射信号幅值的平均值作为评价活塞环缸套系统润滑状态的指标。试验结果显示:冲程中部的声发射信号能够有效地表征活塞环缸套的摩擦润滑状态,并能够通过声发射指示标准区分不同类型的油品对系统润滑状态的影响。其中,声发射信号的幅值随着载荷的增大而小幅增大,且随着转速的增大而明显增大。研究结果充分证明了声发射监测技术在活塞环缸套摩擦润滑状态在线监测的有效性。
LI Shuqi,ZHUANG Li,HOU Linlin,LIU Chang,ZHANG Junyue
摘要:
以新建自动控制涡轮增压器试验台架为研究平台,以某新开发高压比离心压气机为原型,开展扩稳试验研究与分析。研究结果表明:消音挡板结构对压比≥3.5工况具有一定的扩稳效果,最大可使喘振流量减小6.4%,流量范围拓宽2个百分点;正向导叶结构在增压压比为2.0~4.5时具有一定的扩稳效果,可使喘振流量减小3.0%~6.6%;机匣处理导叶结构引起压气机效率降低,最大降低幅度为3个百分点;蜗壳A/R值减小,具有一定的扩稳作用,可使压气机压比≤4.5时的喘振流量减小,尤其是最高压比1.5~3.5工况,A/R值减小17%,喘振流量可减少10%以上;TRIM减小对压比≥2.5工况具有一定的扩稳效果,可使喘振流量减小,转速越高减小幅度越大,TRIM值由52减至48时,喘振流量最大减小12%,流量范围最高可拓宽4%。
ZHANG Yunqiang,ZHANG Peilin,WANG Huaiguang,YANG Yudong
摘要:
针对滑动轴承振动信号明显的非线性非平稳性及信号中摩擦信号微弱等特点,提出一种基于变分模式分解(VMD)的滑动轴承摩擦故障特征提取与状态识别方法。采用VMD对滑动轴承振动信号进行分解,将其自适应地分解为系统冲击信号、低频摩擦信号和高频摩擦信号3个分量,在此基础上定义并提取相对频谱能量矩特征参数,用于描述滑动轴承振动信号及其各分量的特征。对S195-2型柴油机曲轴轴承摩擦故障信号进行了分析,K-近邻分类器的平均识别精度达到93.3%。研究结果表明:基于VMD分解的相对频谱能量矩特征对滑动轴承的工作状态比较敏感,能有效识别其摩擦故障状态。
ZANG Zhicheng,WEI Jiaxing,LU Kai,GUO Guanqing,WU Yan
摘要:
根据某柴油机设计一款喷嘴集成式选择性催化还原(SCR)系统,使其排放满足国Ⅴ标准,结晶量小于3 g。首先研究穿孔管加混合器结构,结果表明这种结构的载体前端面蒸汽均匀性系数和尿素蒸发量不能满足设计要求,且在混合器上会形成大块结晶。随后提出一种新型混合腔结构,分析表明:载体前端面速度和蒸汽均匀性系数分别为0.95和0.98,载体能被充分利用;喷射系统采用三孔气助喷嘴,使得喷出的液滴直接撞向内筒圆管,在内筒圆管的高温作用下,液膜全部蒸发;此外尿素喷射轨迹会在底部形成2个较大旋涡,促进了液滴的雾化与混合。试验验证此结构SCR排放满足国Ⅴ标准,在低温工况下NOx转化效率明显高于其他结构,尿素结晶满足设计要求。
AN Xiao-dong,LIU Xing-hua,SUN Bai-gang and HU Xu-dong
摘要:
为了实现对高压双电磁阀喷油系统喷油开启压力的精确和高效控制,选择控制参数作为试验因子,采用正交试验设计和极差分析方法对开启压力变化进行台架试验。试验结果表明:喷油正时与供油正时凸轮转角差、喷油正时和曲轴转速对开启压力的影响程度依次减弱。开启压力随近似呈线性(斜率为k)增长,当喷油正时(以凸轮转角计)在61°~91°范围内,k随喷油正时的增大而增大;喷油正时在91°~101°范围内,k基本维持不变。开启压力随喷油正时增大到喷油临界正时(在分别为5°、10°和15°时,对应的喷油临界正时为71°、81°和91°)后,维持在小范围内波动。开启压力随曲轴转速的增加在小范围内波动,在曲轴临界转速 (喷油正时分别为61°、 81°和101°时,对应曲轴临界转速1800、 2000和1800r/min)时开始明显减小。
SHANG Haikun,DONG Changlong,LI Ping,HUANG Lirong,HUANG Miandun,ZOU Shiyu
摘要:
针对某型柴油机高原试验存在的海拔2500m以上最大转矩点喘振,海拔4500m时标定点增压器超速的问题,提出了采用双增压器的解决方案,采用GT-Power软件对新方案在不同海拔时的外特性进行了仿真预测,并与原机试验进行了对比。试验表明:所提出的双增压器的方案比较有效地解决了原机存在的问题;发动机平原特性能够满足原机要求;在海拔4500m时,1300r/min最大转矩点转矩达到1844N•m,比原机平原状态的试验值1980N•m下降了68%。2100r/min最大功率为248.5kW,比原机平原状态的试验值330kW下降了24.7%。
ZHU Zhongpan,LIN Rui,DU Aimin,ZHU Peipei,YUAN Zhengzheng
摘要:
针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量。研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比。研究结果表明:基于2D3C PIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内。通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小。
DU Qianying,NI Jimin,CHEN Qinqing,YUAN Yixi
摘要:
基于某款柴油机动态试验,以经典DMT模型为参照,研究HILOMOT模型超大样本数据拟合能力。研究结果表明:超大样本量时(75006样本点),针对柴油机排放指标(NOx、CO、THC及碳烟排放),HILOMOT建模误差平均降低了27.7%(最大降幅为45.6%),数学建模质量显著优于DMT模型。因此,在样本点数较多的发动机研究领域,HILOMOT模型具备一定的应用优势。
XIONG Xingwang,MA Fanhua,HUANG Yue
摘要:
进行了20%天然气掺氢(HCNG)发动机试验,根据空气和燃气的混合气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度等参数间的拟合关系,提出了预测混合气流量和进气歧管压力的经验公式,并得出在相同发动机转速条件下,进气歧管压力与有效效率之积(pmanηe)和进气歧管压力与转速之积(pman n)呈近似线性关系。建立了20%HCNG发动机平均值模型,分别进行了稳态工况和瞬态工况仿真验证,仿真数据与试验数据吻合较好。
ZHANG Bin,WU Shumei,HAN Feng,LI Wanyang
摘要:
基于某款欧Ⅵ重型柴油机和GT-Power软件搭建相应的虚拟发动机模型,并进行标定,进行性能预测并验证预测精度。根据自主开发软件和欧Ⅵ法规要求,计算排放区域并选择合理的工况点,进行试验设计(DoE)。利用虚拟发动机预测DoE点的性能及排放。基于Matlab软件的基于模型标定(MBC)工具箱,结合拟定的各排放点及排放循环的排放物控制范围,进行满足原机排放要求及经济性最优的虚拟标定。最终在完全脱离发动机试验的情况下获取优化的电控参数脉谱。
YANG Xiaotao,YAN Xiuping,XIE Wenqiang,MA Xiuzhen,LIU Long
摘要:
开展基于可调谐激光吸收光谱(tunable laser absorption spectroscopy, TLAS)的内燃机排放中气体组分浓度检测技术研究。选取NO气体作为试验室静态测试的目标气体,利用可调谐带间级联激光器(interband cascade lasers, ICL)作为探测光源,采用直接探测法及谐波探测法对4种不同浓度的标准NO气体进行测试,结果与标准气真实浓度吻合度较高。直接探测法中,探测相对误差均方根为2.6%,体积浓度的最大绝对误差为18.6×10-6,理论探测极限可达2×10-6;谐波探测相对误差均方根为1.4%,最大绝对误差为13×10-6,理论探测极限可达10-7。数据处理过程中引入温度修正算法,可实现温度波动下的准确测量。同时,对不同流速下的标准气体进行了在线测量,结果表明气体的流动性对测试结果并无影响。本研究表明:TLAS方法动态响应特性好,环境适应性强,可根据瞬态环境参数进行实时修正,可以在复杂的测试环境下实现高精度、高灵敏度瞬态测量。
WANG Jian,SUN Yongfu,XU Kang,ZENG Jinjin,LIU Shengji,ZHU Daoqing
摘要:
利用AVL Boost软件获得燃气温度、传热系数等热力学数据,采用AVL Excite Piston & Rings软件建立活塞和活塞环组的动力学仿真模型,通过试验实测柴油机的机油耗验证了模型的准确性。对仿真模型进行数值分析,得出活塞火力岸的刮油和蒸发是缸内机油耗的主要产生因素。通过对配缸间隙、环岸间隙和活塞销偏移量进行数值模拟分析得出最优方案。优化后模拟计算刮油量比原机降低了64.9%,试验实测整机机油耗降低了35.86%。
Contents
ZHANG Shuanlu,ZHAO Changlu,ZHAO Zhenfeng,ZHANG Fujun,ZHAO Ruina
摘要:
针对液压自由活塞柴油机的特点提出了共轨液压式柴油喷油系统,即利用液压自由活塞柴油机的高压油路替代供油系统的高压油泵。通过对共轨液压式喷油系统的原理分析,利用活塞式供油规律测试仪对其喷油规律展开离线研究,研究了不同驱动压力、不同喷射频率条件下的循环喷油量、喷油延迟时间的变化规律。为进一步研究发动机实际运行过程中气门控制油路等对喷油过程产生的影响,在线对循环喷油量进行了测量。结果表明:由于喷油器驱动油路和气门驱动油路连接在一起,气门驱动供油造成了喷油器驱动油路的压力波动,从而使得循环喷油量变动范围变大(-6.9%~9.5%),最终影响发动机稳定运行。对发动机气门及喷油驱动油路改进后进行连续运行试验,试验研究结果表明:循环喷油量的波动及实际喷油位置的变化都会影响液压自由活塞发动机连续稳定运行,要实现液压自由活塞发动机连续可靠稳定运行,必须减小循环喷油量波动和喷油延迟时间。
HUANG Yu,GE Yunshan,WANG Yongjun,WEI Piyong,LIU Xiaoping,MENG Yunxia
摘要:
建立了发动机3D模型,在发动机进气道上采用了一个滚流控制阀片,以控制发动机气流运动。通过计算流体力学(CFD)软件计算缸内流场随曲轴转角的演变和发展过程,评估了缸内的滚流运动和湍动能。模拟了在当量空燃比条件下缸内混合气的浓度场分布,分析了缸内燃烧过程。研究结果表明:采用滚流控制阀在2000r/min、0.2MPa和1750r/min全负荷工况下能够有效提升缸内滚流比,并且在压缩行程末期增强了湍动能,有助于提升燃烧速率,改善燃烧。通过设计特殊形式的活塞顶面,对喷雾进行引导,避免了燃油喷雾直接碰撞在缸壁。燃烧模拟的缸内压力曲线与实际发动机台架测试的结果吻合性较好。
SUN Mengting,CHENG Xiaobei,WANG Zhaowen,YANG Jin,WU Hui
摘要:
以正庚烷癸酸甲酯(MD)癸烯酸甲酯(MD9D)简化机理为基础,构建了生物柴油(大豆生物柴油SME)柴油混合燃料燃烧化学反应动力学机理。在单次喷射和主后喷射两种喷油方式下,将大豆生物柴油、纯柴油以30∶70和70∶30体积比掺混,将该化学反应机理与CFD计算软件耦合,研究后喷策略下生物柴油柴油混合燃料的低温燃烧特性和排放特性。数值计算结果表明:随着SME掺混比例增加,缸内燃烧温度峰值逐渐降低,缸内燃烧放热主要受OH自由基与燃料的脱氢反应速率影响,反应速率随温度升高而增大;NOx排放随掺混比例增加而逐渐降低,NOx排放主要受温度影响;单次喷射下,掺混比例越高,碳烟排放量越低;后喷射下,碳烟生成量受C2H2影响,随掺混比例增加而逐渐降低,OH在碳烟氧化过程中起主要作用,碳烟最终排放量受掺混比例影响不大。
ZENG Dequan,GUO Shuai,ZHANG Chi,ZHAO Fei,SUN Peng,MAO Lianlian
摘要:
对一台二冲程汽油自由活塞式内燃直线发电机(FPLG)的活塞动态特性、缸内压强、缸内温度和NOx排放进行了数值分析。针对FPLG特点,具体分析了其NOx污染物的来源及形成机理。借助于数值分析软件Matlab/Simulink,计算并分析了点火提前时间和燃烧持续时间对FPLG缸内压力、缸内温度和NOx排放的作用。计算结果表明:点火时刻在上止点前171°~126°而燃烧持续时间为36°~108°曲轴转角(点火提前时间相对上止点前为0~6ms,燃烧持续时间在4~12 ms)时,增大提前点火时间和缩短燃烧持续时间都会使缸内的压力和温度上升,相应的NOx的排放量也会急剧增大。
ZHENG Wei
摘要:
为探究降低柴油机微粒及多环芳香烃的有效排放控制措施,在一台燃用生物柴油的增压多缸柴油机上应用连续再生微粒捕集器系统,研究了柴油机燃用生物柴油及采用连续再生微粒捕集器系统后对柴油机微粒和多环芳香烃排放的影响。研究结果显示:柴油机微粒排放呈现核态与聚集态形式并且粒子粒径呈现多峰值化特征,燃用生物柴油对核态微粒粒径浓度影响不大,而聚集态微粒排放则有着较为明显的下降趋势,采用连续再生颗粒捕集器后最大下降幅度达到94.6%。柴油机微粒排放中核态粒子浓度占60%以上,燃用生物柴油后该值进一步提升,在试验工况下最大可达到95%。连续可再生微粒捕集器对聚集态粒子捕集效率高,最高可达到96%,试验用柴油机使用生物柴油后,由于核态颗粒数量浓度的提升致使捕集器系统效率有所下降。燃用生物柴油可有效降低绝大部分的多环芳香烃的排放,但测试结果显示:和苯芘蒽排放不降反升,与连续可再生微粒捕集器系统结合,能让菲、芘、苯芘等6种物质排放下降幅度更大。
MA Shuaiying,LIU Fangjie,WANG Xin,DU Huiyong,XU Bin
摘要:
为在保持柴油机动力性和经济性能的同时有效改善其排放性能,在一台4缸柴油机上针对6、12、24 mg循环喷油量的负荷工况(记作低、中、高负荷)对比研究了冷、热废气再循环(EGR)对性能、燃烧及排放特性的影响。结果表明:EGR的引入减少了新鲜进气量,整体上延长了滞燃期,减缓了燃烧放热速率,降低了压力升高率;热EGR提高了进气温度,使低负荷时的碳氢化合物(HC)排放显著降低,热效率提高,而高负荷高EGR率时由于过量空气系数偏低引起了热效率的明显降低,对最大压力升高率的降低作用也弱于冷EGR;随着EGR率的提高,三种负荷下的氮氧化物(NOx)排放均大幅度降低,碳烟排放在低、中负荷时较低,而在高负荷时则明显升高,NOx与碳烟排放之间出现此消彼长的矛盾趋势。冷的高EGR率下的碳烟排放升高幅度减小,有效地缓解了这种矛盾。综合分析低、中、高负荷下的热效率及排放,低负荷时为提高热效率宜采用热EGR,高负荷时为降低过高的压力升高率并兼顾热效率则更适合采用冷EGR。
LI Jun,LI Zhijun,TAO Hanguo,FENG Xi,SHEN Boxi
摘要:
为了建立选择性催化还原转化器(SCR)台架评价结果与欧洲稳态测试循环(ESC)工况条件下的减排效果之间的联系,进行了催化剂动态转化效率试验,绘制了基于反应平衡时间的SCR催化剂转化效率温度窗口,得到了不同反应温度下催化剂动态转化效率发展过程对反应平衡时间的依赖程度。基于ESC试验排放采样窗口期内发动机排气条件的特征分析,研究了ESC试验中催化剂动态转化效率发展特征,提出了基于该催化剂动态转化效率温度窗口表示方法,分析了温度窗口的试验评价条件和基于实际化学计量比(NSR)控制策略的窗口模拟计算调整方法。使用该温度窗口对ESC工况排放值进行预测,依据ESC名义转化效率温度窗口预测的ESC排放结果与实测值的偏差小于8%。
MENG Zhongwei,CHEN Chao,LI Lu,WU Hui,YAN Yan
摘要:
基于外加热源再生性能测试台架,探索了柴油机颗粒捕集器(DPF)分区再生对再生性能的影响及其传热规律。试验结果表明:单区沉积再生时,Ⅰ区沉积和Ⅱ区沉积时容易出现较高的最高温度和最大温度梯度,同时再生效率也较高;沉积区域越偏离轴心,其再生效率越低。双区沉积再生时,沉积区域间距越小且越靠近轴心则越利于再生,再生效率也越高。多区沉积再生时,相比其他沉积情况,当Ⅱ区不沉积颗粒时,最高温度和最大温度梯度较低,同时具有较高的再生效率。DPF内部热量主要聚集在轴心末端位置,当DPF末端发生剧烈再生时热量具有向前传递的趋势。
WANG Jun,HE Tao,LI Chao,TANG Wei,WANG Xinghua
摘要:
建立双介质低温等离子体(NTP)反应器预氧化柴油机NO台架试验系统,研究了放电电压峰峰值Vp-p、放电频率、排气流量及负荷对NTP预氧化NO性能的影响。试验结果表明:2100r/min转速、0%负荷工况下,相同放电频率时,NO体积分数随Vp-p增大而先减小后增大,NO2体积分数随Vp-p增大而增大,NOx总量随Vp-p增大而先减小后增大;不同放电频率时均存在一个能使NO/NO2比例为1∶1的Vp-p临界值点。排气流量对NTP氧化NO性能影响不大。随着负荷的增大,NTP氧化NO的能力逐渐减弱,其中0%负荷和25%负荷时,NTP能使NO/NO2比例达到1∶1,协同选择性催化还原(SCR)系统可实现快速SCR反应,提高柴油机低温区间NOx的转化率。
ZHENG Guicong,YAN Chuanwu,LU Shengqi,XU Zhiqiang
摘要:
在发动机台架上,围绕进气节流阀和排气蝶阀对排气温度的影响开展试验研究。结果表明:稳态工况下,进气节流阀的升温效果好于排气蝶阀,采用进气节流阀最大温升可达46℃,而采用排气蝶阀仅25℃;排放循环过程中,进气节流阀或者排气蝶阀对原机氮氧化物(NOx)排放的影响较小,进气节流阀不仅升温效果好,而且油耗也稍低于排气蝶阀,采用进气节流阀平均温升可达60℃,而采用排气蝶阀仅28℃。
ZHAO Meng,WEI Mingshan,QIAO Jingli,ZHANG Haiyan,WANG Dengfeng
摘要:
为了降低散热器的设计成本并提高计算精度,利用PowerBuilder开发了汽车水散热器设计软件,其计算功能包括校核计算、翅片间距优化计算、翅片高度优化计算、管长优化计算及管排数优化计算。对比分析试验表明:计算结果具有较高的精度。计算分析翅片间距、开窗角度、风速及冷却液中乙二醇百分比对散热器性能的影响。研究表明:减小翅片间距及增大风速可提高换热性能;减小开窗角度可降低风侧阻力;增大乙二醇百分比可降低冷却液出口温度。
YANG Miao,WANG Zhiwei,XIN Xiaofei,QI Tian,WU Yifeng,LEI Tingzhou
摘要:
将正丁醇和柴油以一定比例进行调和,测定了燃料的运动黏度、馏程、密度、闭口闪点、十六烷值、热值等蒸发雾化特性,并根据试验数据及三维数值模拟,分析了燃料射流在内燃机燃烧室内的雾化液滴直径、喷雾穿透距离及射流的湍流动能和耗散率,并进行了雾化特性之间的相关性分析。研究结果表明:调和燃料的蒸馏特性中10%馏点出现大幅提前,95%馏点相差不大,密度、低热值与掺混比例呈现线性下降趋势,运动黏度、闭口闪点、十六烷值在掺入少量正丁醇时下降明显,随着掺混比增大下降趋势趋于平缓。雾化特性的雾化液滴直径和湍流动能随掺混比例增加呈现减小趋势,而射流的高速扩展区面积及平均耗散率增大。蒸发雾化特性中运动黏度、密度和50%蒸馏点对燃料的雾化结果影响较大,而雾化结果中的液滴直径受燃料特性的影响较大,闭口闪点、十六烷值、热值对雾化的影响相对较弱。
LU Chihua,WANG Zhiwen,ZHENG Hao,LIU Zhien,WU Haitao,TIAN Wei
摘要:
针对某单缸汽油发动机怠速工况异响噪声问题开展了噪声源识别及其控制等相关研究。通过综合应用声品质主观评价、噪声频谱分析及三维声强分析等方法,识别出该异响噪声源为怠速工况配气机构动力学性能异常引起的高频气门落座噪声。为提升配气机构动力学性能,采用6段5阶多项式表征气门升程曲线,并根据运动学关系获得凸轮型线数学表达式,继而采用直接搜索法对凸轮型线进行基于多体动力学模型的优化设计。仿真结果显示,凸轮型线优化后可将影响气门落座噪声的进、排气门弹簧振荡幅值分别削减88%和91%。根据优化方案制作凸轮轴样件,并进行发动机声学试验,发现怠速工况异响噪声消除,整机噪声降低约4.0dB(A)。研究结果表明:通过优化凸轮型线提升配气机构动力学性能可有效提升该单缸汽油发动机声品质。
SHI Qiang,GU Fengshou,WANG Tie,WEI Nasha,LI Guoxing,YANG Longjie
摘要:
利用声发射(AE)技术对摩擦润滑状态进行在线监测。采用小波多分辨率分析技术抑制由阀门开关和燃烧震荡引起的大幅值声发射AE信号,并采用阈值降噪的方法提取出由粘滞摩擦力引起的声发射信号。然后运用小波包络分析计算冲程中部的声发射信号幅值的平均值作为评价活塞环缸套系统润滑状态的指标。试验结果显示:冲程中部的声发射信号能够有效地表征活塞环缸套的摩擦润滑状态,并能够通过声发射指示标准区分不同类型的油品对系统润滑状态的影响。其中,声发射信号的幅值随着载荷的增大而小幅增大,且随着转速的增大而明显增大。研究结果充分证明了声发射监测技术在活塞环缸套摩擦润滑状态在线监测的有效性。
LI Shuqi,ZHUANG Li,HOU Linlin,LIU Chang,ZHANG Junyue
摘要:
以新建自动控制涡轮增压器试验台架为研究平台,以某新开发高压比离心压气机为原型,开展扩稳试验研究与分析。研究结果表明:消音挡板结构对压比≥3.5工况具有一定的扩稳效果,最大可使喘振流量减小6.4%,流量范围拓宽2个百分点;正向导叶结构在增压压比为2.0~4.5时具有一定的扩稳效果,可使喘振流量减小3.0%~6.6%;机匣处理导叶结构引起压气机效率降低,最大降低幅度为3个百分点;蜗壳A/R值减小,具有一定的扩稳作用,可使压气机压比≤4.5时的喘振流量减小,尤其是最高压比1.5~3.5工况,A/R值减小17%,喘振流量可减少10%以上;TRIM减小对压比≥2.5工况具有一定的扩稳效果,可使喘振流量减小,转速越高减小幅度越大,TRIM值由52减至48时,喘振流量最大减小12%,流量范围最高可拓宽4%。
ZHANG Yunqiang,ZHANG Peilin,WANG Huaiguang,YANG Yudong
摘要:
针对滑动轴承振动信号明显的非线性非平稳性及信号中摩擦信号微弱等特点,提出一种基于变分模式分解(VMD)的滑动轴承摩擦故障特征提取与状态识别方法。采用VMD对滑动轴承振动信号进行分解,将其自适应地分解为系统冲击信号、低频摩擦信号和高频摩擦信号3个分量,在此基础上定义并提取相对频谱能量矩特征参数,用于描述滑动轴承振动信号及其各分量的特征。对S195-2型柴油机曲轴轴承摩擦故障信号进行了分析,K-近邻分类器的平均识别精度达到93.3%。研究结果表明:基于VMD分解的相对频谱能量矩特征对滑动轴承的工作状态比较敏感,能有效识别其摩擦故障状态。
ZANG Zhicheng,WEI Jiaxing,LU Kai,GUO Guanqing,WU Yan
摘要:
根据某柴油机设计一款喷嘴集成式选择性催化还原(SCR)系统,使其排放满足国Ⅴ标准,结晶量小于3 g。首先研究穿孔管加混合器结构,结果表明这种结构的载体前端面蒸汽均匀性系数和尿素蒸发量不能满足设计要求,且在混合器上会形成大块结晶。随后提出一种新型混合腔结构,分析表明:载体前端面速度和蒸汽均匀性系数分别为0.95和0.98,载体能被充分利用;喷射系统采用三孔气助喷嘴,使得喷出的液滴直接撞向内筒圆管,在内筒圆管的高温作用下,液膜全部蒸发;此外尿素喷射轨迹会在底部形成2个较大旋涡,促进了液滴的雾化与混合。试验验证此结构SCR排放满足国Ⅴ标准,在低温工况下NOx转化效率明显高于其他结构,尿素结晶满足设计要求。
AN Xiao-dong,LIU Xing-hua,SUN Bai-gang and HU Xu-dong
摘要:
为了实现对高压双电磁阀喷油系统喷油开启压力的精确和高效控制,选择控制参数作为试验因子,采用正交试验设计和极差分析方法对开启压力变化进行台架试验。试验结果表明:喷油正时与供油正时凸轮转角差、喷油正时和曲轴转速对开启压力的影响程度依次减弱。开启压力随近似呈线性(斜率为k)增长,当喷油正时(以凸轮转角计)在61°~91°范围内,k随喷油正时的增大而增大;喷油正时在91°~101°范围内,k基本维持不变。开启压力随喷油正时增大到喷油临界正时(在分别为5°、10°和15°时,对应的喷油临界正时为71°、81°和91°)后,维持在小范围内波动。开启压力随曲轴转速的增加在小范围内波动,在曲轴临界转速 (喷油正时分别为61°、 81°和101°时,对应曲轴临界转速1800、 2000和1800r/min)时开始明显减小。
SHANG Haikun,DONG Changlong,LI Ping,HUANG Lirong,HUANG Miandun,ZOU Shiyu
摘要:
针对某型柴油机高原试验存在的海拔2500m以上最大转矩点喘振,海拔4500m时标定点增压器超速的问题,提出了采用双增压器的解决方案,采用GT-Power软件对新方案在不同海拔时的外特性进行了仿真预测,并与原机试验进行了对比。试验表明:所提出的双增压器的方案比较有效地解决了原机存在的问题;发动机平原特性能够满足原机要求;在海拔4500m时,1300r/min最大转矩点转矩达到1844N•m,比原机平原状态的试验值1980N•m下降了68%。2100r/min最大功率为248.5kW,比原机平原状态的试验值330kW下降了24.7%。
ZHU Zhongpan,LIN Rui,DU Aimin,ZHU Peipei,YUAN Zhengzheng
摘要:
针对某3缸汽油机,搭建了粒子图像测速(PIV)可视化试验测试系统,并进行缸内流场测量。研究了通过不同流场切面进行滚流比计算的试验方法,并进行了试验与仿真结果的对比。研究结果表明:基于2D3C PIV试验测得的缸内横切面速度场与AVL FIRE软件仿真数据具有较好的一致性,试验与仿真计算的流量系数与滚流比随气门升程的变化趋势吻合,误差在合理范围内。通过2D2C PIV可以测得缸内不同切面的速度场来表征缸内三维的流场变化,其中气门轴对称切面很好地表征了滚流的运动状态,此外,通过一系列PIV测量得出的等间距轴向切面与旋转轴向切面可以拟合横切面的速度场,其速度分布与梯度变化趋势与2D3C测得的速度场相同,但测得滚流比计算值偏小。
DU Qianying,NI Jimin,CHEN Qinqing,YUAN Yixi
摘要:
基于某款柴油机动态试验,以经典DMT模型为参照,研究HILOMOT模型超大样本数据拟合能力。研究结果表明:超大样本量时(75006样本点),针对柴油机排放指标(NOx、CO、THC及碳烟排放),HILOMOT建模误差平均降低了27.7%(最大降幅为45.6%),数学建模质量显著优于DMT模型。因此,在样本点数较多的发动机研究领域,HILOMOT模型具备一定的应用优势。
XIONG Xingwang,MA Fanhua,HUANG Yue
摘要:
进行了20%天然气掺氢(HCNG)发动机试验,根据空气和燃气的混合气流量、进气歧管压力、转速、节气门开度等参数间的拟合关系,提出了预测混合气流量和进气歧管压力的经验公式,并得出在相同发动机转速条件下,进气歧管压力与有效效率之积(pmanηe)和进气歧管压力与转速之积(pman n)呈近似线性关系。建立了20%HCNG发动机平均值模型,分别进行了稳态工况和瞬态工况仿真验证,仿真数据与试验数据吻合较好。
ZHANG Bin,WU Shumei,HAN Feng,LI Wanyang
摘要:
基于某款欧Ⅵ重型柴油机和GT-Power软件搭建相应的虚拟发动机模型,并进行标定,进行性能预测并验证预测精度。根据自主开发软件和欧Ⅵ法规要求,计算排放区域并选择合理的工况点,进行试验设计(DoE)。利用虚拟发动机预测DoE点的性能及排放。基于Matlab软件的基于模型标定(MBC)工具箱,结合拟定的各排放点及排放循环的排放物控制范围,进行满足原机排放要求及经济性最优的虚拟标定。最终在完全脱离发动机试验的情况下获取优化的电控参数脉谱。
YANG Xiaotao,YAN Xiuping,XIE Wenqiang,MA Xiuzhen,LIU Long
摘要:
开展基于可调谐激光吸收光谱(tunable laser absorption spectroscopy, TLAS)的内燃机排放中气体组分浓度检测技术研究。选取NO气体作为试验室静态测试的目标气体,利用可调谐带间级联激光器(interband cascade lasers, ICL)作为探测光源,采用直接探测法及谐波探测法对4种不同浓度的标准NO气体进行测试,结果与标准气真实浓度吻合度较高。直接探测法中,探测相对误差均方根为2.6%,体积浓度的最大绝对误差为18.6×10-6,理论探测极限可达2×10-6;谐波探测相对误差均方根为1.4%,最大绝对误差为13×10-6,理论探测极限可达10-7。数据处理过程中引入温度修正算法,可实现温度波动下的准确测量。同时,对不同流速下的标准气体进行了在线测量,结果表明气体的流动性对测试结果并无影响。本研究表明:TLAS方法动态响应特性好,环境适应性强,可根据瞬态环境参数进行实时修正,可以在复杂的测试环境下实现高精度、高灵敏度瞬态测量。
WANG Jian,SUN Yongfu,XU Kang,ZENG Jinjin,LIU Shengji,ZHU Daoqing
摘要:
利用AVL Boost软件获得燃气温度、传热系数等热力学数据,采用AVL Excite Piston & Rings软件建立活塞和活塞环组的动力学仿真模型,通过试验实测柴油机的机油耗验证了模型的准确性。对仿真模型进行数值分析,得出活塞火力岸的刮油和蒸发是缸内机油耗的主要产生因素。通过对配缸间隙、环岸间隙和活塞销偏移量进行数值模拟分析得出最优方案。优化后模拟计算刮油量比原机降低了64.9%,试验实测整机机油耗降低了35.86%。