车用发动机

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• 多元燃料低温喷雾特性预测模型构建及仿真分析

  黎一锴，陈佳森，孙成瀚，杨子明，潘家营

  为探究低温工况下醇类掺混对柴油喷雾特性的影响，明晰多元燃料物性与喷雾特性的联系，利用高速摄影技术进行了柴油与丙醇、己醇混合燃料（醇类掺混比分别为0%，20%，40%）低温工况喷雾试验，基于掺混燃料各组分物性进行了Higgins液相贯穿距预测模型修正以及CONVERGE仿真破碎模型参数修正，并进一步通过仿真探究了醇类掺混对柴油喷雾温度及当量比分布特性的影响。结果表明：在低温工况下，醇类的蒸发性远好于柴油，在喷雾发展过程中醇类先于柴油蒸发，高汽化潜热引发了喷雾核心区域温度降低，进而抑制了柴油液滴的破碎与蒸发过程，最终导致了喷雾液相贯穿距的延长，且随着掺混比的增大，抑制作用更加明显。

• 排气门正时对高比例甲醇-汽油混合燃料燃烧和排放的影响研究

  宫艳峰，钱丁超，马赫阳，刘铭礼，解方喜，孟祥龙

  采用自行开发的可变气门机构，在高压缩比点燃式发动机上进行了试验，研究了排气门正时对高甲醇掺烧比甲醇-汽油发动机燃烧和性能的影响。结果发现：提前排气门正时会使燃烧开始时刻（CA5）滞后，燃烧持续期延长，结合点火正时后，燃烧相位得到改善；在排气门正时结合最佳点火正时下，等效有效比油耗（be）和NOx排放都得到明显改善，在最佳点火正时下，排气门正时前移可以使M50，M75和M100的最佳be分别降低7.39%，11.06%和18.72%，NOx排放量分别降低34.5%,19.6%和23.9%；提高甲醇添加量可以提高经济性，降低HC排放量。

• 基于余热循环利用的混合动力汽车发动机-动力电池预热研究

  丁鹏，张美娟，顾骁勇，张鹏博，高粱

  针对混合动力汽车动力电池低温性能差、发动机起动困难的问题，提出了基于动力电池和发动机冷却余热耦合利用方法。利用发动机废热通过相变材料组成的中间换热器加热电池冷却液，动力电池冷却液流入发动机水套直接预热发动机。探讨了电池和发动机冷却液传热规律，构建了余热回收模型，搭建了基于废热循环利用的双向预热模型，利用ANSYS进行了模拟仿真；设计了基于多级串联换热器的双向预热装置，实现了余热双向自动预热功能。开展了混合动力汽车的低温预热试验，结果表明：经电池废热预热后的发动机缸体温度保持在40 ℃，发动机冷却余热则可将电池内部温度保持在30 ℃，有效改善了其工作环境；同时发动机低温起动过程中，HC和CO排放量减少了40%以上，验证了所提方法的优越性。

• 压端与涡端旁通对Soot排放差异的影响研究

  李宣陶，吴怡，闫妍，左子农，韩志强，王健

  针对WP12重型柴油机，试验研究了两级增压系统中压端与涡端旁通引起的滞燃期、峰值缸温、燃氧当量比差异导致的Soot排放差异。结果表明，两种不同的旁通方式可以达到近乎相同的进气压力，在本试验工况下，压端旁通Soot排放要明显高于涡端旁通Soot排放，其Soot排放差异随进气压力的增大先增加后减少。涡端旁通滞燃期比压端旁通滞燃期更长，但滞燃期差异变化很小，且与Soot排放差异相关系数较低，为0.35。压端旁通峰值缸温要明显高于涡端旁通峰值缸温，在高进气压力下，峰值缸温差异对Soot排放差异作用更显著，且峰值缸温差异与Soot排放差异相关系数最大，为0.95。压端旁通燃氧当量比要高于涡端旁通燃氧当量比，说明涡端旁通可以拥有更大的进气流量，在低进气压力下，燃氧当量比差异对Soot排放差异作用更显著，且燃氧当量比差异与Soot排放差异相关系数较大，为0.75。

• 柴油机颗粒捕集器降怠速再生可靠性试验研究

  董光雷，孙楠楠，南征，张秋实，刘海涛，华伦

  柴油机颗粒捕集器（DPF）在实际使用过程中会频繁怠速再生，这种不正常再生是导致DPF高温烧裂的主要原因，导致DPF可靠性降低。针对这一问题，通过搭建燃烧器台架对堇青石DPF进行重复性降怠速（DTI）测试，探究了相同碳载量及再生工况下DPF再生的一致性，通过DPF载体内部的温度分布、PN排放特性以及最终CT扫描结果，评估了DPF的耐久性及坚固性。结果表明：30次DTI测试中，DPF内部温度分布不均匀，峰值温度出现在靠近载体出口端，DPF从中心到边缘位置温度逐渐降低，载体边缘处出现较大的温度梯度；30次DTI后载体PN排放未见明显升高，距国六限值仍有较大裕量；CT扫描未见明显裂痕。

• 基于多健康因子和IPSO-LSTM模型的锂电池健康估计

  李珺，陈小然，徐亮

  提出了一种基于多健康因子的改进粒子群优化算法（IPSO）优化长短期记忆（LSTM）模型的锂离子电池健康状态（SOH）估计方法。从在线测量的电压、电流、温度曲线中提取13个备选健康因子，利用皮尔逊相关系数分析最终获得4个健康因子作为IPSO-LSTM模型的输入，通过试验验证所选健康因子的适应性，实现SOH准确预测。取每个电池样本的50%，60%，70%数据作为训练集，其余作为测试集，与PSO-LSTM，LSTM方法作对比，试验结果表明，SOH估计的MAE，RMSE，MAPE均保持在1%以内，模型具有较强的泛化性及有效性。

• 浇注工艺对重力铸造铝硅合金机体组织的影响

  毛郭灵，刁占英，王根全，林杰威，王韬，何晓东

  利用模拟指导大型复杂结构零件的工艺优化能节约大量的人力和物力。采用模拟的方法研究了浇注工艺（浇注时间和温度）对重力铸造铝硅合金机体组织（二次枝晶间距）的影响。结果表明：材料级阶梯样件和重力铸造铝硅合金机体的模拟结果和试验结果具有较好的对应关系，模拟结果的偏差较小。浇注时间一定时，随着浇注温度升高，二次枝晶间距先减小后增大，最佳浇注温度为695 ℃；浇注温度一定时，随着浇注时间增加，二次枝晶间距先减小后增大，最佳浇注时间为60 s；浇注时间一定时，随着浇注温度升高，凝固时间先减少后增加；浇注温度一定时，随着浇注时间增加，凝固时间先减少后增加。

• 基于加工工艺的活塞环质量损失特性预测研究

  程桃桃，刘新田，王进钢

  针对传统加工中质量损失检测延迟的问题，希望通过检测次品来减少损失，但发现次品时已经产生了损失，难以实现实时质量控制的目标。为解决这一问题，提出了一种基于加工过程的质量特性损失函数模型。以活塞环氮化过程为例，首先采用主成分分析法分析了影响氮化过程的主要因素，然后将其与非对称质量损失函数进行耦合，得到质量特性损失模型。此外，考虑到加工误差造成公差范围内的隐性质量损失,引入隐性质量损失?生产成本来计算并比较其固有可靠性。提出的损失模型能够提前预测到加工过程对质量的影响，有望实现实时性质量损失最小的控制目标。

• 基于非线性谐波法的离心压气机动静干涉流动特性研究

  朱伟，张岩，郭敏，付雪青，曹晓琳，刘欣源

  针对高负荷、小尺寸离心压气机叶轮与扩压器之间存在强烈的非定常扰动问题，采用Numeca软件对带叶片扩压器的跨声速离心压气机进行数值分析，基于非线性谐波法开展动静干涉非定常流动特性研究，探讨动静干涉非定常流动机理。通过试验结果验证数值设置的合理性，对比定常计算与非线性谐波法计算结果，探讨压气机内部流场差异，选取典型工况点对压气机叶轮和有叶扩压器的内部流动及动静干涉非定常流动进行详细分析。研究结果表明：非线性谐波法与定常计算结果在近失速点附近性能差别较大；叶轮与扩压器之间均存在显著的相互干涉作用，包括叶轮与扩压器之间的相互势干扰，以及叶轮尾迹对扩压器流动产生的显著非定常影响；随着工况恶化，叶轮出口周向速度变大，无叶区内出现高速环流甚至封闭水环的现象，对叶轮和扩压器通道流动产生严重堵塞。

• 基于疲劳强度分布的双过渡P-S-N曲线研究

  景国玺，苏越，陶帅，宋雅丽，屠丹红，孙腾腾

  以往研究发现，不同金属材料的疲劳寿命分布随着载荷水平的变化往往有不同的分布类型，而不同寿命对应的疲劳强度一般近似服从同一分布。基于“等效疲劳强度”概念可以合并不同疲劳寿命下的数据，在假定总体样本的疲劳强度服从正态分布的前提下，采用极大似然法进行参数估计。一些经典的模型如Strohmeyer模型，采用上述方法时往往在中周到高周或中周到低周的过渡段拟合效果不佳。对此，构建了一种含两个过渡段的中高周S-N曲线并给出了适用于工程设计的P-S-N曲线。对ZL101A铝合金和BSM590结构钢两种材料分别开展含两个过渡区的中高周疲劳试验，对比Strohmeyer等模型发现：新提出的“双过渡”S-N曲线在中小样本量下的拟合优度更好；相较采用升降法计算得到的疲劳极限，采用基于疲劳强度分布拟合得到的疲劳极限偏差均在3%以内，而采用新提出的S-N曲线的计算偏差均小于1%；在中周到高周区的过渡段对比Dixon-mood方法计算得到的结果，采用提出的S-N曲线在过渡段精度分别达到92.2%和99.9%。