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期刊信息/Journal information
内燃机学报
内燃机学报

苏万华

双月刊

1000-0909

editor@transcsice.org.cn

022-27406812

300072

天津市卫津路92号

内燃机学报/Journal Transactions of CsiceCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊主要刊载内燃机方面有较高水平的研究论文和阶段性研究报告，或重要学术问题的评述性文章，也包括产品结构性能改进、设计计算新方法、测试新技术与设备、新工艺与新材料等方面有较高参考价值和实用价值的文章。
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    重型柴油机排气电加热NOx排放控制技术研究

    谢昱卓刘庚非邬斌扬苏万华...
    289-298页
    查看更多>>摘要：为解决重型柴油机在冷起动工况下的 NOx排放恶化问题,基于重型柴油机冷起动试验平台,自主设计了排气电加热系统,并研究了不同电加热功率对后处理后的NOx排放和每度电可处理的NOx排放的影响.结果表明:随着电加热功率从 2kW升高至 8 kW,NOx排放逐渐降低,每度电可处理的NOx排放逐渐升高;电加热功率固定为 8kW 时,NOx排放达到最低(140.3 mg/(kW·h)),相比原机减少了 51.55%;电加热功率固定为 2kW 时,每度电可处理的 NOx排放最多为 1900.8 mg.基于此,通过仿真进行排气电加热器控制策略的开发,控制策略引入NOx转化效率和燃油消耗量作为判据,每度电可处理的 NOx排放增加了 19.27%.此时,仅消耗 0.21 kW·h 电能,即可将后处理后的NOx排放从274.76 mg/(kW·h)降低至231.42 mg/(kW·h).

    重型柴油机排气电加热系统NOx排放冷起动NOx转化效率燃油消耗量

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    燃油喷雾撞壁与油膜蒸发特性研究

    黎一锴蔡畅王东方杨子明...
    299-307页
    查看更多>>摘要：构建了一维非稳态燃油喷雾撞壁模型,综合考虑了液滴蒸发、油膜铺展和油膜温度等影响因素.针对燃油喷雾撞壁过程进行分阶段建模:在自由贯穿阶段,基于射流喷雾液相贯穿距离预测模型和液滴蒸发模型描述自由贯穿阶段,并确定喷雾撞壁时刻.在撞壁阶段,燃油喷雾被离散为液滴微元撞击壁面的过程.耦合自由液滴蒸发模型、油膜表面温度模型和油膜蒸发模型,以油膜铺展半径为特征参数构建了附壁油膜在撞壁阶段、附壁油膜铺展阶段和油膜蒸发阶段的一维非稳态归一化模型.讨论了环境温度、压力、喷油压力和初始油膜厚度对喷雾内液滴直径、液滴蒸发质量和油膜蒸发速率的影响.结果表明:阶段化、离散化的一维非稳态撞壁喷雾模型能够准确地预测在宽范围环境温度工况下的喷雾贯穿、近壁面铺展、燃油附壁以及蒸发过程.提高环境温度、降低环境压力能够提高附壁油膜表面最高温度,增大油膜的蒸发速率.

    喷雾撞壁油膜蒸发预测模型

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    基于OH*的NH3-H2-DME高温自着火特性

    褚祥林马志豪李新王鑫...
    308-316页
    查看更多>>摘要：氨(NH3)作为一种十分有前景的零碳替代燃料,其低反应性限制了它的发展和应用,而掺混与其特性互补的其他低碳或零碳燃料,可明显改善其燃烧特性.基于此,在激波管试验平台上利用反射激波和燃料激发态羟基(OH*)的自发光特性,测量了温度T为 1300～2000 K、压力p为 0.14 MPa与 1.00 MPa且当量比φ为 0.5、1.0 和2.0 条件下,NH3-氢(H2)-二甲醚(DME)三元燃料与空气混合燃料的着火延迟期(IDT),并研究了 H2+DME 作为二元活性剂,其比例在各工况下对纯 NH3 混合燃料着火延迟期缩短率的影响.结果表明:活性组分比例会影响活性剂的着火促进效果,活性剂 H2+DME(摩尔分数比为 1∶1)相比同比例下的单一活性剂可以降低混合燃料更多的活化能.三元混合燃料的着火特性随活性剂比例、反应条件不同,有截然不同的特点,其中,在稀燃条件下,H2+DME(摩尔分数比为2∶1)着火促进效果更好,而在富燃条件下,H2+DME(摩尔分数比为1∶2)活性更高.

    激波管氨氢二甲醚着火延迟期

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    SCR系统压力旋流式喷嘴结构对近场喷雾特性的影响

    王翀何志霞张亮钟汶君...
    317-324页
    查看更多>>摘要：选择性催化还原(SCR)系统是柴油机脱除尾气 NOx的核心,喷嘴的雾化性能直接影响 NOx转化率及尿素结晶,压力旋流式喷嘴比直流式喷嘴更有性能优势.以新设计的一款压力旋流式喷嘴为对象,结合试验数据,基于流体体积函数(VOF)法,耦合喷嘴内旋流与喷嘴外近场喷雾开展三维数值模拟,精准获取旋流液膜厚度、液膜锥角.基于喷孔内部流场与索特平均直径(SMD)的关系模型,实现喷嘴结构对喷雾雾化性能的直接耦合研究,进而获得了旋流室长度、旋流室直径、出口段长度和出口段孔径等压力旋流式喷嘴关键结构参数对喷雾性能的影响特性,结果表明:喷嘴几何参数调整需由气核生长情况判断;当气/液两相分界面呈多级阶梯型时,减小旋流室长径比、出口段长径比均可有效降低喷雾粒径,增强雾化效果.该新设计的压力旋流式喷嘴具备 SMD 小于 30µm 的潜力.

    柴油机SCR系统压力旋流式喷嘴喷雾

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    电动可变配气系统输出协方差控制策略

    张俊玮刘波澜刘凡硕张付军...
    325-333页
    查看更多>>摘要：提出一种针对连续可变气门正时(VVT)的新型电动可变配气系统且基于模型的闭环控制,以提高系统调节速度和控制精度.首先,使用基于新息的自适应卡尔曼滤波参数辨识对电机系统参数进行辨识,利用辨识的参数建立了可变配气系统的控制模型.其次,设计了基于模型的电动可变配气系统控制算法,即输出协方差约束(OCC)算法.最后,验证了该算法的效果,在仿真中对比了 OCC 算法与比例-积分-微分(PID)算法、线性二次型跟踪(LQT)算法,在台架试验中对比了 OCC 控制器与 PID 控制器的控制效果,结果表明:对不同转速下目标相位调节进行仿真,PID算法在转速为 1000、3000 和 4000 r/min下稳态误差均大于OCC算法,LQT算法在转速为 3000 r/min和 4000 r/min下调节速度小于OCC算法,且在变转速下OCC算法相位保持更好,相位偏差更小,说明OCC算法相比PID算法和LQT算法具有更好的转速适应能力.台架试验中,在相位角向上调节时,OCC算法比PID算法响应时间降低了42.8%;在相位角向下调节时,OCC算法比PID算法响应时间降低了75.0%.

    电动可变配气输出协方差控制仿真分析

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    基于Q-POD的脉动背压下压气机流场特性

    陈雪康施新胡晨星
    334-342页
    查看更多>>摘要：针对一台自由活塞发动机(FPEG)匹配的电动压气机,研究了脉动背压条件下压气机的瞬态特性,并将脉动背压和稳定背压工况进行对比,揭示了压气机内部不同形成机理的非定常特征.采用四重本征正交模态分解(Q-POD)法,对压气机非定常流场进行了降阶重构.基于局部熵产率,对分解后的四重流场结构逐一分析,量化并定位了压气机非定常流动中的不可逆损失.结果表明:有/无脉动背压的熵产差异在叶轮中接近 17%,在压壳中仅为 1%.叶轮中的大尺度结构扰动耗散熵产占主导,扩压器中直接湍流耗散熵产占比超过 92%.脉动背压通过改变压气机中大尺度相干结构进而影响瞬时流场结构.大尺度涡结构在环形通道内周向发展是造成扩压器中不可逆损失的主要因素.

    压气机脉动背压四重本征正交模态分解不可逆损失熵产

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    基于可调叶高扩压器的离心压气机构型流动机理研究

    李紫良赵江彬卢新根朱俊强...
    343-350页
    查看更多>>摘要：离心叶轮/扩压器匹配关系恶化直接限制了离心压气机的稳定工作范围.以 Radiver 离心压气机为研究对象,借助经过校核的数值模拟方法开展了基于可调叶高扩压器的离心压气机叶轮/扩压器匹配关系及流动机理研究.结果表明:通过建立能够指导扩压器叶高调节方向和量值的"压气机工作流量-扩压器最佳叶高"正相关对应关系,即可在压气机近失稳点等小流量点主动降低扩压器叶高以改善压气机稳定工作裕度.在设计转速下,引入可调叶高扩压器能够使离心压气机的稳定裕度提升 18.8%、流量范围拓宽 385%且峰值效率提高 0.45%;随着压气机工作点向小流量工况偏移,降低扩压器叶高可以抑制扩压器来流正攻角,优化重构其通道内部涡系结构,减小扩压器吸力面和压力面/轮毂角区的低速区,进而改善叶轮/扩压器匹配关系,抑制扩压器内部流动失稳发生,提升离心压气机稳定裕度和效率指标.

    离心压气机可调叶高扩压器叶轮/扩压器匹配流动机理

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    混动专用发动机内置曲轴扭转减振器开发与研究

    易敬华吴广权杨江何炎迎...
    351-357页
    查看更多>>摘要：利用AVL-Excite仿真软件建立内置曲轴扭转减振器(TVD)计算模型并进行了试验验证,利用模型对曲轴前端扭转角位移、橡胶变形率、耗散功和橡胶温度进行了仿真计算.橡胶温度和橡胶变形率能显著影响扭转减振器橡胶寿命,在发动机台架上对不同曲轴材料方案和橡胶厚度方案的橡胶温度进行测试;利用专用试验台架进行扭转疲劳试验,建立了曲轴扭转减振器不同温度下的橡胶变形率-疲劳寿命曲线.结果表明:相对曲轴 QT850 方案,在各转速工况下曲轴 38MnVS6 方案的橡胶变形率和温度整体要低;在不同发动机转速工况和曲轴扭转减振器全频率范围内,采用曲轴 38MnVS6 方案的扭转减振器橡胶温度整体低于 130℃;在转速为 6000 r/min 标定功率耐久试验工况下,38MnVS6方案疲劳寿命为QT850方案的1.62倍,完成耐久试验后橡胶老化程度可接受.

    内置曲轴扭转减振器橡胶变形率橡胶温度疲劳寿命

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    颗粒冲蚀使径流涡轮机性能劣化的数值仿真

    马超王宁宁郭姗姗王任信...
    358-366页
    查看更多>>摘要：涡轮增压器径流涡轮机作为车用柴油机提升性能和控制排放的关键零部件,长期受到尾气颗粒的高速冲蚀,会造成流道壁面粗糙度增加以及性能劣化.以某 65K 径流涡轮机为研究对象,基于两相流数值仿真方法,研究了流道壁面冲蚀特性的形成机理,并且基于牵引商用车的实际路谱研究了冲蚀对其性能劣化的影响规律.结果表明:流道壁面的局部冲蚀强度与蜗壳几何结构的非对称性密切相关,并在蜗舌位置表现出最高的冲蚀率;在运行时长为 50000 h 内,涡轮机整机效率和相似流量相对变化率仿真预测值分别为-3.5%和 1.1%,其中前 10000 h内的劣化率分别占总劣化率的 56%和 70%;基于牵引车实际路谱的计算结果,发展了涡轮机性能劣化随时间增长的经验公式.

    涡轮增压器径流涡轮机颗粒冲蚀两相流

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    蜗壳喉口射流对径流涡轮叶片激振力的影响与抑制

    李延昭于效顺马敏司英杰...
    367-375页
    查看更多>>摘要：涡轮增压器的涡轮叶片在转动过程中受到周期性的气动激励作用,过高的气动激励可能导致涡轮叶片发生高周疲劳(HCF).在无叶蜗壳中,气动激励主要来自蜗舌位置处的压力波动.为了降低涡轮叶片的激振力,笔者从激励产生的来源出发,提出了一种通过喉口射流孔把蜗壳进口段高压气体引流到蜗舌上游低静压区域的压力波动抑制措施,并利用非定常流场数值模拟方法,研究了通过射流孔引入蜗壳进口段高压气体到低静压区对涡轮叶片激振力的改善效果,以及射流孔对涡轮机整机性能的影响.结果表明,该措施可以明显弱化径流涡轮叶片激振力,叶片高振幅区的测点激励幅值最高降低34%,射流孔在弱化激振力的同时,对涡轮机效率的影响可忽略.

    涡轮增压器激振力蜗壳喉口射流压力波动非定常流动

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