2023交通能源与智能动力大会
基本信息
2023-11-10
2023-11-12
中国内燃机学会
内燃动力智能技术分会;燃料与润滑油分会;汽油机气体机分会;航空内燃机分会
会议论文集/摘要集
1. 船用甲醇/柴油双直喷发动机喷油器参数优化研究
摘要： 本研究针对船用甲醇/柴油双燃料缸内直喷发动机的喷油器参数进行深入优化，分别探究了甲醇和柴油喷油器相对位置以及多层喷孔结构下的甲醇喷油器结构参数对发动机燃烧和排放特性的影响机制。研究结果表明：甲醇喷油器喷孔位置相对于柴油喷油器喷孔位置对甲醇/柴油双直喷发动机的影响更加显著。当甲醇喷油器喷孔位置位于缸盖下2.0 mm-4.0 mm时柴油预混火焰对甲醇喷雾的引燃效果较好，发动机具有综合较优的燃油经济性和排放性能。进一步针对多层喷孔甲醇喷油器的应用效果进行分析，结果表明采用两层喷孔甲醇喷油器时喷孔层间距过高不利于柴油引燃甲醇，采用三层喷孔甲醇喷油器时被引燃的中间层喷孔中的甲醇喷雾能够提供后续甲醇扩散燃烧的着火点，使得甲醇燃烧过程改善从而提高发动机经济性。
发布时间：2024-07-06
2. 内燃机循环燃料能量“质-量”历程分析及应用
摘要： 为揭示内燃机燃料化学能通过工质热力学能转化为机械能整个循环中能量品质损降和数量耗散的根源，本文从循环历程的P-V和 T-S 图出发，利用热力学第一定律和热力学第二定律得出循环工质焓变情况，构建内燃机循环燃料能量“质-量”历程，分析影响内燃机动力性能的因素主要为燃烧做功情况和排气损失。并通过稀薄燃烧与自然吸气内燃机的对比分析，验证通过内燃机循环燃料能量“质-量”历程分析工质能量流向的直观性与可行性，为分析内燃机热效率提供一种新的直观的从根源上分析的途径。
发布时间：2024-07-06
3. 基于C链分布的乙醇汽油PN排放特性分析
摘要： 随着双碳政策推行，节能减排仍是当前之重。乙醇燃料在中期减排替代过程中承担着举足轻重的地位。乙醇燃料组分对于GDI发动机的PN排放的影响重大。基于一款国六发动机（未配备GPF）对不同组分的乙醇燃油进行测试分析，结果表明：气态排放中的THC排放与PN排放呈现正相关，这主要是由于未燃HC是冷凝易形成核态颗粒物，从而导致PN排放的增加；乙醇汽油中降低C7及以下碳数的链烷烃将有助减少PN排放，而C7+的链烷烃是有助于燃料燃烧和降低PN排放；降低乙醇汽油中C8+芳烃的占比将有效减少PN排放。
发布时间：2024-07-06
4. 船用低速二冲程氢/柴油发动机数值模拟分析
摘要： 氢气作为零碳燃料是尽快使国际航运的温室气体（GHG）排放量达到峰值的最现实可行途径。论文以6EX340EF型超长冲程大功率低速船用柴油机为基础机型，设计得到预燃室射流点火的氢/柴油双燃料机，针对不同压缩比、引燃柴油量和有效压缩比对发动机进行三维数值模拟。结果表明：在喷油压力为100MPa，过量空气系数为2.5时，随着压缩比的升高，NOx排放和热效率增加；引燃柴油量增加，NOx排放增加，但指示热效率呈现先增加后降低的趋势；增加有效压缩比时，指示热效率增加，NOx降低，缸内温度降低。最终得到氢气机压缩比为13.5，引燃柴油量为1.5%时，NOx排放为0.74 g/kWh，单缸有效功率是原柴油机的87.4%，指示热效率为49.5%。
发布时间：2024-07-06
5. 二硝酰胺铵液滴微爆特性的试验研究
摘要： 绿色无毒航天推进剂二硝酰胺铵(ADN)在燃烧室内会发生微爆效应，从而使得发动机具有较好的燃烧效率和较低的排放污染物。本文以ADN液滴为研究对象，搭建了挂滴式试验系统，给出了ADN液滴在微爆过程中的形态变化及微爆特性表征参数；在此基础上，开展了环境温度和液滴初始直径对液滴微爆特性的影响规律研究。研究结果表明，ADN液滴微爆延迟时间不会随环境温度的增加而缩短；液滴微爆强度和液滴微爆持续时间均会随着环境温度的不断升高而逐渐减小；液滴微爆持续时间所占液滴生存时间的百分比与环境温度并不存在负相关关系；液滴当量蒸发速率会随着环境温度的升高而不断增加，但增加速率会越来越小；液滴着火时刻会随环境温度的升高而提前。ADN液滴微爆发生的次数与液滴初始直径的相关性不强；微爆过程中液滴的最大直径与液滴初始直径存在正相关关系；液滴微爆延迟时间会随着液滴初始直径的增大而增加；液滴微爆强度、液滴微爆持续时间和液滴当量蒸发速率与液滴初始直径均不存在正相关关系；液滴着火时刻会随着液滴初始直径的增大而不断延迟，但延迟趋势越来越小。通过本文研究，有利于加深对ADN液滴微爆影响因素及其影响规律的理解，从而为实现控制AND液滴微爆过程提供重要依据。
发布时间：2024-07-06
6. 使用FT-IR光谱和化学计量学预测车用柴油十六烷值
摘要： 车用柴油常用作柴油发动机的燃料，而CN是衡量柴油在压燃式发动机中发火性能的重要指标，也是车用柴油出厂时的关键质量指标之一。本研究利用FTIR光谱和化学计量学方法建立车用柴油十六烷值的核偏最小二乘法定量分析模型，相关系数R为0.97 ，均偏差为0.05，标准差0.05，说明模型建立的方法较好。进一步对模型进行验证和评价，验证集的20个样品的十六烷值相关系数R为0.945，预测均方差（RMSEP）为0.437。 说明模型的预测效果很好，能满足生产中车用柴油检测精度基本要求，所建的数学模型具有良好的预测能力可以达到常规分析方法的精度要求。
发布时间：2024-07-06
7. 商用车变速箱润滑技术研究与应用
摘要： 本文通过大量的试验数据展示了变速箱润滑油对变速箱可靠性、传动效率、低温换挡性能、保养里程及润滑系统对变速箱总成传动效率，给出了重型商用车变速箱润滑油选择的一般要求及通过润滑系统设计改善变速箱传动效率的措施。
发布时间：2024-07-06
8. 柴油机节能润滑油的试验研究
摘要： 选定东风龙擎某柴油机，针对不同黏度级别和配方体系的润滑油，在同一台发动机上进行WHTC和C-WTVC循环试验，计算得出循环总体燃油消耗率BSFC。分别对比C-WTVC和WHTC两种循环下，不同配方润滑油的节能效果差异，同时分析了同一种润滑油在不同循环试验下节能效果差异的原因。C-WTVC循环下，节能油较基准油有0.78~1.4%的经济性提升；WHTC循环下，节能油较基准油有1~1.84%的经济性提升。本文也结合了稳态工况下的燃油消耗率差异与反拖功数据对以上结论进行佐证。
发布时间：2024-07-06
9. 气缸润滑油自燃诱发低速二冲程氢气发动机早燃实验研究
摘要： 气缸润滑油自燃被认为是低速二冲程氢气发动机早燃发生的主要原因。基于快速压缩机（RCM）在低速二冲程氢气发动机缸内工况下进行了实验研究。验证了在类似发动机的热力学条件下，单油滴的自燃可以诱导氢气早燃。与天然气发动机相比，氢气发动机的早燃发生时刻更早、最大燃烧压力更高、火焰传播速度更快。并且早燃通常伴随着发动机爆震。过量空气系数(λ)的减小促进了早燃的发生，并伴有不同程度的发动机爆震。在满足热效率的条件下，为避免早燃时产生爆震，过量空气系数为2.5~3.0为宜。这些研究结果有助于进一步掌握气缸油自燃引发氢气机早燃机理。
发布时间：2024-07-06
10. 电控空压机节油策略及测试方法研究
摘要： 为满足第四阶段油耗法规（FE4）的要求，挖掘发动机的空压机电子化节油潜力；本论文分别采用发动机台架油耗循环工况测试方法和整车转毂油耗循环工况测试方法，获得了电控空压机不同控制策略下的节油效率；为空压机电子化的开发提供了技术支持。
发布时间：2024-07-06
11. 掺氢对乙醇喷雾点火和燃烧特性的影响研究
摘要： 基于定容燃烧装置探究了在不同点火时刻、喷射压力和氢气掺混当量比下，乙醇喷雾非均质燃料的点火和燃烧特性。实验工况为353 K，标准大气压，点火时刻（喷射开始后0-50 ms）、喷射压力（5、15、25MPa）和氢气预混当量比（0.05、0.1、0.2）。结果显示，乙醇直喷联合掺氢能够在超稀燃（全局当量比0.15，67%乙醇/33%氢）工况下实现点火。此外，随着点火时刻的延迟，点火成功率先上升后下降；随着喷射压力和氢比例的增加，点火成功率提高。然而，在高喷射压力下，液体喷雾具有更好的蒸发效果，使得混合燃料更加均匀，因而导致在极贫区域的不完全燃烧。氢气掺混不仅能够稳定点火过程，还可以改善整体的燃烧特性。在较早的点火时刻（2-3 ms）、喷射压力适中（15 MPa）、最小全局当量比为0.2（50%乙醇/50%氢气）的条件下，可以实现稳定的点火和燃烧。
发布时间：2024-07-06
12. 中国商用车发动机油自主规格油品开发
摘要： 昆仑润滑作为发动机润滑油中国标准开发创新联盟的组长单位之一，在国内率先开展了一些自主规格油品的研究工作。在加氢基础油体系，采用独特的添加剂选配技术，解决了柴油机油在全功率工况条件下的高温清净性和抗氧化性等要求；解决了柴油机油在高烟炱及交变负荷工况条件下的高温清净性和分散性等要求；解决了柴油机油在高烟炱、低速大扭矩工况条件下的抗磨损性、抗氧化性和低温泵送性等要求；解决了柴油机油在燃油稀释及交变负荷工况条件下的高温清净和抗磨损性等要求。拟采用集成优化技术，解决燃气发动机油清净性和抗氧化性等要求。
发布时间：2024-07-06
13. 某汽油机润滑系统联合仿真
摘要： 对某三缸汽油机润滑系统进行试验测试时，发现实测主油道压力比采用Flomaster仿真的结果在低转速下都高， 且在1500rpm时存在最大压力差约25%。此时发动机活塞冷却喷嘴尚未开启，主要泄漏量为轴承。因此为提高发动机 润滑系统仿真精度，确认轴承泄漏量对系统的影响，通过AVL EXCITE建立曲轴连杆动力学模型，计算出不同转速、 间隙、机油粘度及压力下的轴承流量特性。后导入Flomaster中进行整机润滑系统仿真，并与单体仿真结果及整机实 测结果进行对比。发现采用联合仿真的方式主油道压力与实测结果差距在7%以内，为后续其他整机润滑系统性能预测 提供了新的解决方案。
发布时间：2024-07-06
14. 不同水含量对润滑油性能的影响研究
摘要： 车用发动机润滑油的劣化、变质，可以造成被润滑零件表面磨损及损伤、腐蚀，从而使发动机发生故障、可靠性降低、使用寿命缩短，而乳化是润滑油最常见的失效形式。本文主要简述了润滑油乳化的原理及其严重性，并通过添加不同水含量到润滑油里，研究不同水含量对润滑油性能的影响程度，结果表明：4%水含量时对润滑油的理化数据和抗磨损性能影响最小，并对润滑油乳化的原因进行了分析，为后续润滑油性能升级积累了数据。
发布时间：2024-07-06
15. 基于大涡模拟的液氨喷雾雾化与相变特性模拟
摘要： 当前在能量转换装置中，由于液氨燃烧不会产生温室气体的排放，因此液氨作为燃料展示出了非常有吸引力的前景。然而，由于其独特的物理性质，液氨的雾化和相变特性与普通碳氢燃料有很大不同，这使得使用流行的欧拉-拉格朗日框架来精确模拟广泛环境条件下的氨喷雾非常具有挑战性。为此，首先考虑液滴的非球形效应模拟氨喷雾液滴的阻力和相变特性，因为氨喷雾液滴具有低表面张力。其次，建立了一个新的雾化模型来预测闪沸引起的热破碎，其中液滴内气泡的成核和生长用最新的理论来模拟。采用大涡模拟(LES)的湍流闭合模型进行了模拟，并与典型的非闪蒸和闪蒸条件下的实验数据进行了验证。结果表明，新模型与非闪蒸和闪蒸条件下的测量结果吻合较好。
发布时间：2024-07-06
16. 超高能点火对重型点燃式甲醇发动机性能、排放影响的试验研究
摘要： 对于火花点燃式内燃机，提高点火能量可以提高燃烧速度，扩展稀薄燃烧运行极限。基于一台点燃式进气道喷射V型8缸甲醇机，分析了超高能点火对1000r/min和1500r/min两种转速、不同负荷下性能和排放特性的差异。结果表明：不同发动机转速和负荷下，超高能点火对甲醇机性能与排放的改善效果不同。在同等转速下，超高能点火在小负荷工况时能有效提高燃油经济性，但由于受缸内充量密度变化的影响，点火能量增加对燃油经济性的改善作用随着负荷的增大而减弱。燃烧分析表明，超高能点火可以缩短滞燃期并使放热重心相位（AI50）提前，点火能量改变对于燃烧持续期后半段几乎无影响。随着转速的增加，点火能量提高能够对燃烧相位产生明显改善的负荷逐渐减小。超高能点火对排放的影响是：点火能量提高的条件下，除1500r/min小负荷工况以外，NOx排放升高，而CO排放在低转速下升高，高转速下降低，HC排放变化无明显规律。
发布时间：2024-07-06
17. 不同烃族组分柴油对压燃式内燃机燃烧和排放的影响
摘要： 油品的体积燃油消耗率最低，相比于-20#油品最大降幅为1.3%；第二部分，B5#油品的质量燃油消耗率最低，最大降幅为1.7%，体积燃油消耗率方面是0#油品最低。WHSC测试循环下，B5#和B6#有效燃油消耗率较低，相比于0#柴油降幅分别为0.49%和0.19%，排放方面，B4#和B6#的加权NOx排放较低，最大降幅为9.62%，B5#油品的碳烟排放数值较小，相比于0#油品降幅为22.73%；恒定转速测试循环下， B5#和B6#有效燃油消耗率较低，最大降幅为1.39%，B5#和B6#的加权NOx排放较低，最大降幅为8.09%，B1#和B4#油品的加权碳烟排放较低，降幅分别为34.64%和36.36%。
发布时间：2024-07-06
18. 气液同轴旋流式喷嘴喷雾特性实验研究
摘要： 以软化水为工质，对一种气液同轴旋流式喷嘴开展了实验研究，首先分析宏观雾化特性，探讨喷雾流量和雾化锥角随供水压力和供气压气的变化规律；然后分析二次雾化粒子特性，探讨粒径分布和液滴速度的分布规律。结果表明，喷嘴流量随水压上升而上升，而气路的压力变化不会明显影响喷嘴的流量；随供气压力的上升，雾化锥角开始收缩，气体压力不变时，随着供水压力的上升，雾化液锥向外扩张，当供水压力达到一定值后，随着供水压力的上升，雾化锥角增长缓慢。距离喷嘴出口一定距离后，喷雾破碎成二次雾化粒子，粒径在径向上的分布规律为双峰分布，在轴向50mm位置的液滴速度在径向上呈三峰分布，轴向100mm位置的液滴速度沿径向逐渐增加。
发布时间：2024-07-06
19. 船用中速柴油机冷启动工况下缸壁燃油附壁研究
摘要： 目前缺少对柴油机冷启动工况下燃油液滴附着在缸壁过程研究及机理分析，研究针对某型船用中速柴油机活塞火力岸存在的烧蚀现象，采用多维计算流体力学（CFD）软件解释了活塞火力岸烧蚀区域对应的缸壁位置附着燃油的机理。结果表明，在低转速冷启动工况下，由于大量柴油液滴撞壁导致缸内燃烧区域集中在燃烧室壁面附近及喷孔位置附近，喷油路径中间区域形成了低温区域，喷油阶段后期喷射的柴油主要位于低温区域导致雾化效果较差，这部分未蒸发完全的漂浮液态油滴在缸内涡流带动下在燃烧阶段后期附着在缸壁。柴油机在冷启动工况下经过多循环运转后，缸壁附壁油膜质量及气环顶面积累燃油质量增多，油膜分布区域与涡流方向、涡流强度有关。
发布时间：2024-07-06
20. 纳米氧气泡对燃料喷射喷雾过程影响的分子动力学模拟研究
摘要： 为了探究气泡对泡状流燃料喷油过程的影响，本文采用了分子动力学模拟方法对纳米氧气泡燃料从油箱经过高压油轨，并最终通过喷油器喷孔喷出的过程进行了仿真研究。结果表明：常温常压条件下燃料中纳米氧气泡的稳定性取决于添加的氧气分子数量，添加的氧气分子越多，气泡越稳定；当泡状流燃料进入高压油轨后，受到外界高压条件的影响，先前能稳定在燃料中存在的纳米气泡迅速溶解消失；当燃料通过喷油器喷孔喷出时，由于外界温度升高和压力降低，先前溶解在燃料中的氧分子在首先燃料中析出形成气泡，随后气泡逐渐扩大，最终破裂并逸出，这个过程有助于燃料的破碎并能使燃料周围的氧浓度升高，有利于燃料的雾化及后续的燃烧。
发布时间：2024-07-06
21. 稀薄燃烧对汽油/氨和乙醇/氨发动机燃烧及排放的影响
摘要： 本文在一台四缸四冲程火花点火发动机中研究了汽油掺氨和乙醇掺氨的燃烧和氮基污染物排放特性。结果表明：相比乙醇，汽油掺氨在发动机动力性和经济性方面更具优势，使用汽油/氨和乙醇/氨的氮基污染物排放规律相近；掺氨导致NOx排放大幅增加，受燃料型NOx温度正相关性、压力负相关影响，在λ = 1.0时NOx随点火提前而降低，而稀燃工况下温度对燃料型NOx的控制力有所增强，在λ = 1.2和1.4时NOx随点火提前而升高；NH3排放受狭隙效应和体积淬熄效应控制，且体积淬熄效应的影响随λ增加而增强； N2O排放受NH3低温氧化路径控制，随点火推迟和λ增加而增加。掺氨后，TWC在化学计量比下的NOx转化率降低，CO的转化率升高，高效区小幅向富燃区偏移。
发布时间：2024-07-06
22. 高压缩比氨/醇火花点火发动机燃烧排放特性研究
摘要： 氨、乙醇和甲醇都是未来具有碳中和潜力的燃料，在发动机上利用醇类燃料增强氨的燃烧性能值得研究。本文分别选取乙醇、甲醇作为主燃料，与进气道喷射的氨气掺混燃烧，研究不同负荷下氨醇燃料在高压缩比条件下点燃式发动机中的燃烧排放特性。结果表明，小负荷、大掺氨比例工况下，得益于甲醇的高含氧率，氨-甲醇模式显示出较佳的燃烧持续期，实现了比氨-乙醇模式更高的指示热效率。使用乙醇、甲醇替代汽油在相近的NOx排放条件下，能显著降低温室气体排放，无论汽油还是醇类燃料，在大负荷、大掺氨比例工况下降低温室气体排放较小负荷工况更显著。
发布时间：2024-07-06
23. 氢、水存在下润滑油基础油性能变化研究
摘要： 随着氢燃料在汽车领域的研发进展，氢内燃机润滑油也将是行业内需要攻克的一个新方向。润滑油在氢燃烧后产生的大量水、余氢的混入下，抗磨性能受到影响。研究氢、水存在下润滑油基础油抗磨性能变化，刨析变化产生的原因，对氢内燃机油研究具有重要意义。本文重点研究了酯类基础油在不同氢、水含量下的抗磨性能，通过多种评价手段，得出了酯类基础油在一定氢气含量下抗磨性能有提高的初步结论。
发布时间：2024-07-06
24. 柴油机油高温清净性台架的建立及研究
摘要： 文章修改采用ASTMD7549-21试验方法，研究调制了一种国产燃油代替了方法推荐燃油。解决长期依赖进口的瓶颈，同时自主建立柴油机油性能的评定CaterpillarC13法，具有良好的再现性和区分性，满足柴油机油性能的评定CaterpillarC13法试验要求，通过评价活塞沉积物、2环沉积物、活塞环粘结以及机油耗来确定发动机油性能，用于评价柴油机油高温清净性能。
发布时间：2024-07-06
25. 某欧系轻负荷商用车柴油机油的开发及应用
摘要： 随着发动机油的质量规格的发展,ACEA-2021轻型发动机机油序列在不断改善润滑油性能的过程中扮演着非常重要的角色,文章介绍了一种柴油发动机专用油在满足C2 5W-30的基础上，进行耐久性试验上的应用研究，实验结果表明：这款欧系轻负荷商用车柴油机专用油除了满足相应等级水平的要求，高温下抗氧化性能极为优越。
发布时间：2024-07-06
26. CN98品牌汽油的特性研究
摘要： 本文介绍了CN98品牌汽油的特性研究。通过开展实验室模拟测试、发动机台架测试及车辆转毂测试，结果表明含有汽油清净剂的CN98品牌汽油，具有良好的防锈性和喷嘴清净性，在台架测试中能够提供良好的发动机沉积物清净性，在实车测试中可有效降低车辆的油耗与尾气污染物排放。
发布时间：2024-07-06
27. 甲烷掺氢诱导末端混合气电离一维机理模型研究
摘要： 天然气由于有较高热效率和较少的污染排放，被普遍认为是一种汽油的替代燃料。但其燃烧会产生排放大量的 CO2，难以满足低碳要求。氢气是无污染燃烧的理想燃料，然而氢气的体积热值较低，大规模使用氢气的技术并不成熟。在天然气中掺杂氢气将成为化石能源利用向氢能利用过渡的最可行的解决方案之一，本文为了更准确的和从更本质的角度研究碳氢火焰中离子电流的形成机理，基于MATLAB平台开发了一维火焰/电磁多物理场耦合的瞬态反应流求解器，对不同掺氢比下甲烷末端混合气燃烧的过程进行了仿真。
发布时间：2024-07-06
28. “双碳”背景下船用新能源发展趋势及滑油性能要求
摘要： 国际海事组织提出了降碳减排战略要求，尽管业内尚未对低碳发展路径达成共识，但是已有多种新型清洁能源开展了船舶应用的研究与实践。介绍了天然气、甲醇、氨、氢几种新型清洁能源特点及市场应用情况，船舶发动机设计及运行特点。结合发动机运行工况，对新型船用低碳发动机润滑油性能要求做了梳理。
发布时间：2024-07-06
29. 氨氢燃料激光点火特性实验和模型研究
摘要： 基于定容燃烧平台，对不同掺氢比(0~20%)、不同当量比(0.6~1.4)及不同初始压力(0.1~0.4MPa)的氨氢混合气进行了激光点火实验，对不同条件下的火焰发展状态、点火成功率及最小点火能量的变化进行了分析，同时提出了能直接预测不同工况混合气的最小点火能量优化模型。结果表明：提高掺氢比和初始压力均能明显提高火焰稳定性及降低最小点火能量，在掺氢比为10%或初始压力为0.2MPa时，降低效果最明显，但继续提高掺氢比或压力，降低幅度会逐渐减小；当量比对火焰稳定性和最小点火能量的影响均呈现非单调变化，当量比为0.8时，最小点火能量达到最小值；优化后的模型在各工况下，均能较好地预测最小点火能量，但其预测结果的精确性仍然受函数性质的影响。
发布时间：2024-07-06
30. 面向动力需求的汽油机性能与油品组分关联性分析
摘要： 为探究影响内燃机动力性能的因素和影响途径，基于全参数可控特种发动机试验平台开展了稳态工况下的发动机性能试验，提出基于BP神经网络的发动机动力性能参数关联性研究。确定以燃烧相位、燃烧持续期、累计放热量、平均指示压力等典型的燃烧过程参数为中间层因变量，将指标进行归一化处理，建立基于BP神经网络的输入层（发动机控制参数、油品）-中间层（燃烧过程参数）-输出层（发动机输出功率）的关联性分析模型，以相关系数评价各指标参数间的相关性。研究表明，与发动机性能相关性最强的输入层自变量为点火提前角，相关系数为0.946；五种油品与发动机性能的相关系数均小于0.2，具有极弱的相关性。
发布时间：2024-07-06
31. 预喷射策略对氨/柴油双燃料发动机低负荷燃烧和排放特性影响的试验研究
摘要： 随着碳中和概念的兴起，无碳燃料氨正受到内燃机研究人员的广泛关注。氨/柴油双燃料发动机能够有效的克服氨在发动机上着火难的问题，是降低碳排放的有效措施。基于一台单缸柴油机，在1200 r•min-1以及30%负荷的条件下进行了柴油引燃氨模式试验，系统研究了氨预混比、预喷射比例和预喷射正时对氨/柴油双燃料发动机燃烧过程、性能和排放特性的影响规律。研究发现，预喷射策略能够提高氨预混比例上限，降低循环变异系数，放热率由单级高温放热转为双级高温放热。随着氨预混比增加，两种喷射策略的NOx排放均下降而CO排放均增加。其中NOx排放的降低可能是由于缸内温度的降低，导致热NOx和燃料NOx生成减少。在35%氨预混比例下，研究了预喷比例的作用。随着预喷比例增加，平均指示有效压力(indicated mean effective pressure, IMEP)先增加后降低，有效膨胀比EER持续增加。中低预喷比例能够提高发动机的IMEP，这可能是由于当预喷比例超过35%时，有效膨胀效率EEE增幅低于传热损失增幅。当预喷比例为35%时，IMEP最高且CO和NOx排放分别比单喷策略降低23%和20%。对预喷射正时的研究表明，较小的喷射间隔可以增加氨/柴油双燃料发动机的IMEP，并降低CO和NOx排放。
发布时间：2024-07-06
32. 基于喷射策略的氨柴双燃料发动机燃烧和排放优化研究
摘要： 本文在一台重型柴油发动机试验平台的基础上改造氨柴双燃料发动机，加装了一套电控喷氨系统，采用氨气进气道喷射，柴油缸内直喷方式，通过柴油喷射策略的变化，在中高负荷，50%氨能占比的工况下，开展了氨柴双燃料发动机的燃烧和排放特性优化研究。试验结果表明：柴油单次喷射的放热曲线呈现双峰放热曲线，通过采用柴油双喷策略，能够将双峰放热曲线融合成单峰放热，能够减低未燃氨排放，将氨燃烧效率提升10%；在双喷策略下，热效率随预喷量的增加呈现先增大后减小的倒“U”型曲线，在本文试验工况下，20%~30%预喷油量的策略，能到达最高49.1%的指示热效率。
发布时间：2024-07-06
33. 高热效率重型柴油机燃烧系统优化研究
摘要： 为提高柴油机热效率，对柴油机燃烧系统进行优化，分别从燃烧室型线优化和油嘴参数优化两个方面改善柴油机热效率。基于数值模拟指导燃烧室与喷油器优化匹配，设计了5种深度，2种类型，3种压缩比燃烧室型线，配合不同正时、喷射夹角进行DOE仿真，并推荐较优方案进行试制加工和试验验证。计算结果表明：在爆压设计边界250bar内，高压缩比对IMEP改善较为明显；喷油器的喷射夹角设计为150°比原机147°时IMEP有改善；冷EGR燃烧系统方案设计中，双卷流类型燃烧室综合表现较好。对3种推荐型线方案进行试验验证，结果表明：计算预测的燃烧室形状、油嘴夹角的影响与试验趋势基本吻合。
发布时间：2024-07-06
34. 闪沸条件下激波交互及其对射流间相互作用的影响
摘要： 多孔直喷汽油机（GDI）的闪沸射流在某些工况条件下会产生喷雾坍塌现象，最近该现象被认为是由于射流的膨胀不足引起的，但目前对于影响激波交互的关键因素的研究较少。本研究采用高速显微纹影技术拍摄到了闪沸正己烷射流的近场激波交互的结构。测试是在一个恒体积容器中进行的，环境压力（Pamb）为10至300 kPa，燃料温度（Tfuel）为30至170℃，喷射压力（Pinj）为2至10 MPa。对交互激波的宽度和长度两个方面对激波结构进行了仔细的分析。一般来说，交互激波的宽度和长度都随着Pamb的增加而减小，随着Tfuel的增加而增大。在相同热力学条件下增加油压，由于燃料流量的增加，会产生更大的激波尺寸。当激波发生交互后，会在次级胞格的下方出现新油束。新油束会对附近的低速燃料产生夹带作用，导致喷雾坍塌。此外，在强烈激波交互相互作用条件下原始激波结构会发生改变，较大的次级胞格会减少射流的径向膨胀作用并促进喷雾坍塌。实验的结果充分说明了影响激波间相互作用的因素，及其对喷雾坍塌中的重要作用。
发布时间：2024-07-06
35. 正时策略对进气道喷射氢气发动机混合气形成、性能与排放的影响
摘要： 为了研究影响进气道喷射氢气发动机性能与排放的因素，利用一维软件GT-POWER建立四缸进气道喷射氢气发动机模型，分析了不同过量空气系数与正时策略（进气门开启正时、喷射正时以及点火正时）对氢气发动机混合气形成、性能与排放的影响。结果表明：基于五十铃JE4N28的氢气发动机稀燃极限在过量空气系数2.0-2.5之间；提前20℃A打开进气门有利于提升氢气发动机热效率、减少NOx排放，最高减幅可达20.6%，且提前打开进气门可以减弱喷氢正时对氢气发动机性能的影响。氢气发动机缸外/内混合气形成的时间与性能成正比、NOx排放成反比，缸外混合时间对热效率的影响更大，而缸内混合时间对NOx排放的影响更大。喷氢正时、点火正时、进气门开启正时对氢气发动机性能与排放的影响依次降低。
发布时间：2024-07-06
36. NH3/H2/DME三元燃料层流预混火焰特性的化学动力学研究
摘要： 氨作为一种新型能源载体和清洁零碳燃料，其应用对动力装置实现碳中和具有重要战略意义。但氨燃烧存在火焰稳定性低、反应活性低、自燃着火温度高及NOx排放高等缺点。针对以上问题，基于化学动力学对H2/DME助燃氨燃烧的三元燃料层流预混火焰基础燃烧特性开展相关研究。构建并验证了NH3/H2/DME三元燃料化学反应机理，探究了常温常压下H2/DME掺混对氨燃料复合燃烧层流火焰特性的影响机制。研究结果表明H2侧重提高复合燃烧层流火焰锋面OH浓度，而DME侧重提高内火焰面CH2O浓度，进而提高火焰稳定性。H2可缩短复合燃烧过程的滞燃期而DME可降低复合燃烧的自燃着火温度，NH3/H2/DME三元燃料可实现氨复合燃烧层流火焰稳定性、滞燃期及自燃着火温度的综合改善。此外，结合反应流分析发现抑制氨复合燃烧过程中NOX生成的关键是调控NH和HNO的浓度与反应方向。
发布时间：2024-07-06
37. 射流点火氨氢发动机燃烧和排放特性研究
摘要： 本文在不同压缩比条件下研究了掺氨率、过量空气系数和点火时刻对氨氢射流点火发动机燃烧和排放特性的影响。结果表明，随着掺氨率的提高，发动机的燃烧相位推迟，燃烧持续期延长，峰值缸压和峰值放热速率降低。低压缩比条件下，随着掺氨率的提高，发动机的NOx排放降低，而未燃氨排放升高，并且在80%掺氨率条件下发动机取得最高的指示热效率。在高压缩比条件下，氢气主动射流可稳定引燃纯氨气。氨混合气浓度较低时，混合气燃烧速度变慢，并且发动机未燃氨排放升高，氨气燃烧效率降低，并导致发动机指示热效率降低。
发布时间：2024-07-06
38. 高压缩比主动射流点火氨氢发动机燃烧特性研究
摘要： 本文通过数值模拟研究了主动/被动射流点火模式、发动机压缩比、主动喷射压力和掺氢率对射流点火氨氢发动机燃烧特性的影响。结果表明，高掺氨率和被动射流点火模式下，提高发动机压缩比对缸内混合气燃烧速度的影响较小。相比于被动射流，主动射流点火可以明显提高发动机在高掺氨率条件下的点火能力和混合气燃烧速度。增大主动喷射压力，能够加快缸内混合气燃烧速度，缩短燃烧持续期，但主动喷射压力过高会导致缸内氢气局部过浓，氢气燃烧效率降低。提高进气道混合气的掺氢率，可以提高氨氢的燃烧效率，提高射流火焰强度，加速缸内燃烧。在相同工况下，高压缩比氨氢主动射流点火发动机较低压缩比可提升指示热效率3.1个百分点。
发布时间：2024-07-06
39. 粗糙壁面上纳米液滴的蒸发特性
摘要： 为了更好地解决内燃机燃油湿壁问题，对燃油撞壁后的蒸发过程进行主动控制，采用分子动力学方法研究了壁面温度、润湿性及粗糙结构对液滴蒸发过程的影响规律。结果表明：液滴在具有不同温度及微结构表面上的蒸发过程中，其形态变化较复杂。随着固液作用系数的降低，固液界面的热阻增加，由液相转变为气相的液滴分子的数量明显减少。在较大的固液作用系数条件下，随着壁面温度的升高，液滴分子总能量增加。随着固液作用系数的降低，壁面温度对液滴分子与壁面原子间能量的影响减弱。当固液作用系数较低时，在具有不同微结构的壁面上的液滴分子的总能量的排序为：光滑壁面>凹坑状壁面>网格状壁面>凸台状壁面>二级凸台状壁面。
发布时间：2024-07-06
40. 非道路国四柴油机控制系统开发与试验
摘要： 基于高性能的32位单片机SPC57平台，开发出基于一种改进的氮氧化物(NOx)排放预测算法的非道路国四柴油机控制系统软件。此算法作为 NOx排放预测模型建立的基础，通过自适应改变步长以应对不同空速下，考虑对流项、外加源项以及耗散项对广义连续方程的影响，在MCU的时间片内，实现对整个SCR后处理催化器的计算预测。主控策略设计引入了国际通用的V模式开发方式，基于TargetLink代码生成工具开发完成。基于编译平台完成系统软件的集成工作。整个软件控制系统匹配一拖公司非道路国四电控柴油机样机，以此完成了功能验证。经过台架测试，原排及尾排的NRSC和NRTC结果符合目标要求，与国外某ECU效果相当，SCR催化器后NOx浓度为140ppm，SCR催化器前NOx浓度为1600 ppm，转化效率达到91.3%，且几乎没有NH3泄漏。本自主研发的非道路国四ECU，发动机的原排/尾排的NRSC和NRTC结果符合目标要求，与国外某型ECU的效果相当。主要性能和油耗达到优化燃油经济性的目标要求。经过标定测试，行车再生和驻车再生的T4温度、T5温度控制和其它指标满足功能需要。
发布时间：2024-07-06
41. 喷氢正时及喷氢脉宽对于缸内直喷氢气发动机混合气形成及燃烧特性的影响
摘要： 为研究喷氢策略对于缸内直喷氢气发动机燃烧特性的影响，利用三维仿真软件建立了氢气发动机单缸仿真模型，不同喷氢脉宽、喷氢正时对于缸内混合气形成以及燃烧的影响。结果表明：随着喷氢脉宽的增长，缸内峰值压力逐渐上升，但同时其缸内湍动能也会有所上升，更易发生异常燃烧现象，当喷氢脉宽从65℃A延长至85℃A时，平均每延长5℃A，缸内峰值压力提高11.2%，同时，发动机在80℃A喷氢脉宽下有着较好的燃烧特性；当喷氢正时较早时，气缸内易产生爆震等异常燃烧现象，当喷氢正时在-130℃A~-55℃A时，能产生较大缸内峰值压力且无异常燃烧现象，最大缸内峰值压力为5.9MPa；当喷氢正时提前时，点火时刻的缸内气体运动集中在燃烧室外，在140℃A及之前喷氢，缸内气体混合不够均匀，影响燃烧稳定性。
发布时间：2024-07-06
42. 基于NSGA-Ⅲ的船用柴油机模型自适应修正方法研究
摘要： 船用柴油机长期使用中由于故障和零部件老化造成的性能衰退会使柴油机模型与真实柴油机性能不匹配，从而严重影响柴油机的性能寻优控制，为解决此问题提出了一种柴油机模型自适应修正方法，首先通过在GT-POWER软件中搭建的柴油机预测模型得到的数据建立了二阶响应面模型，然后利用第三代非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅲ）对二阶响应面模型的输入参数进行修正，使二阶响应面模型的输出性能能够与柴油机预测模型状态变化后的输出性能相匹配。验证结果表明，NSGA-Ⅲ算法不仅能对二阶响应面模型的输入参数变化准确识别和修正，而且自适应修正后得到的最优解中各性能参数偏移误差都在0.9%以内。实现了二阶响应面模型的自适应修正，证明了所提修正方法的可行性。
发布时间：2024-07-06
43. 模块化动力系统功率流滚动优化控制策略
摘要： 为提高动力系统的实时工作性能，提出了一种由动力模组、储能单元以及能量转换组成的模块化动力系统。以实现动力系统实时工作效率最优为目标开展了动力系统的控制方法研究，获得了基于规则为主的动力系统功率流控制策略进而实现了动力系统的合理功率分配以及效率提升。针对功率流控制的动力单元工作时间占比分配不均的问题，提出了滚动优化控制策略，分别开展了基于固定位次的顺序滚动优化控制策略以及基于累计工作时间的排序滚动优化控制策略研究。研究结果表明，应用上述两种滚动优化策略均能实现动力单元的工作时间均匀化从而提升动力系统的耐久性，且基于累计工作时间的排序滚动优化策略的优化效果更好。
发布时间：2024-07-06
44. D180-16柴油机用两级涡轮增压器研制
摘要： 针对大功率高速D180-16型柴油机，开发了DTR21-H/L型两级增压器。介绍了两级增压器的性能、结构、试验等研制过程。目前，DTR21-H/L型增压器通过了平台试验和配机试验，满足D180-16型柴油机的性能要求。
发布时间：2024-07-06
45. 四旋翼无人机模型预测控制能量管理研究
摘要： 随着环境污染和能源短缺问题的日益加剧，提高能源效率已成为当前迫切需要解决的问题。本文针对串联式混合动力四旋翼无人机设计了模糊控制和模型预测控制（MPC）两种能量管理策略，所提策略在结合发动机理想操作线的基础上实时分配发动机系统和电池的功率输出，其中理想操作线用于控制发动机始终工作在最优工作点，以提高系统的油耗经济性。在无人机典型任务需求功率下进行了能量管理策略仿真验证，以动态规划算法结果作为对比基准，结果表明考虑发动机理想操作线的模糊控制策略能够达到最优油耗的87.35%，而进一步考虑电池最佳SOC轨迹的MPC策略能够达到最优油耗的92.09%。仿真结果验证了所提策略的可行性。
发布时间：2024-07-06
46. 正庚烷掺混氨/甲醇混合燃料的自燃特性研究
摘要： 采用快速压缩机在790-1112K，1.5-3.05MPa工况下开展了较少正庚烷（2%摩尔分数）引燃氨/甲醇混合燃料的自燃特性研究，甲醇含量为0-98%，当量比为0.5、1.0和2.0。结果表明，滞燃期（IDT）受到燃料混合比例和当量比的综合影响，浓度为5%的甲醇混合燃料，当量比为1时IDT最短，随着甲醇含量升高，IDT随当量比的增大而缩短。此外，修改了Dong等人的机理，提高了对实验混合物的预测性能。化学反应动力学分析表明，甲醇与氨对于燃烧反应的影响更大，二者的脱氢反应存在HO2等关键自由基的竞争关系从而抑制系统氧化过程。HO2从甲醇中提取H生成H2O2反应敏感性系数很高，是促进燃烧的重要反应。
发布时间：2024-07-06
47. 基于SA-GA算法的船舶多目标航速优化研究
摘要： 航速优化是船舶节能减排的重要手段，现航速优化以单目标进行导致能效和时间中权衡选择难以得到满足，针对此问题，本文提出了一种以能效和时间进行多目标航速优化的方法。首先推导了主机油耗-航速模型和能效-航速模型，油耗模型和能效模型的平均相对误差分别为0.0332%和0.0409%。然后提出了以遗传算法(Genetic Algorithm，GA)全局搜索和模拟退火算法(SimulatedAnnealing，SA)局部优化的SA-GA算法，分别以油耗和时间、能效和时间进行多目标航速优化。结果显示，在航行时间增加约4.6%时，燃油消耗量降低7.90%，能效营运指标(Energy Efficiency Operation Index，EEOI)降低8.03%。本研究达到了降低油耗、提高能效与航行时间之间的权衡选择的效果，为船舶智能能效管理提供技术支撑。
发布时间：2024-07-06
48. 基于交通流信息融合的汽车车速预测模型研究
摘要： 汽车行业的发展受到资源短缺的影响，同时也会带来严重的环境问题。我国提出2030年前达到碳达峰；2060年前达到碳中和的双碳目标，逐步推进能源发展绿色低碳转型。发展新能源汽车是我国在汽车行业实现能源结构转型的重要途径。HEV作为汽车能源转型的过渡型产品，它同时拥有内燃机汽车和电动汽车的优点，既能够在一定程度上改善内燃机汽车的排放问题，也能够改善电动汽车行驶里程短的问题，目前对于HEV的研究中重要的环节之一为整车能量管理策略的设计，基于模型预测控制是当下最为主流的能量管理策略之一，它的优化效果主要受制于模型预测精度的影响，本研究通过仿真手段搭建了局部路段的ITS环境，通过融合本车历史信息、前车车速、车距、信号灯状态、距离和剩余时间等多元信息有效提高了车速预测模型的预测精度，进而构建了基于信息融合的PHEV能量管理策略，以期在ITS环境得到局部覆盖后为改善PHEV整车经济性提供切实可行的解决方案。
发布时间：2024-07-06
49. 船用柴油机实时缸压的混合建模研究
摘要： 实时缸压数据是实现柴油机循环控制的重要参数，直接通过压力传感器测量成本过高。模型估计法和间接测量法是获取缸内压力数据的两种常见方式，但这两种方法是在牺牲实时性的前提下保证其准确性。为了获取实时准确的缸内压力，提出基于数据驱动模型与动力学模型的船用柴油机混合建模方法。首先，通过历史运行缸压数据对韦伯燃烧参数进行标定并构建运行参数与韦伯燃烧参数非线性关系的柴油机数据驱动模型。接着，通过分析曲轴连杆系统的动力学特性，构建一个基于瞬时转速重构缸压的柴油机动力学模型。最后，利用加权平均法对数据驱动模型和动力学模型进行混合建模。结果表明，在不损失实时性的前提下，采用混合建模方法可获取更准确的缸压数据。
发布时间：2024-07-06
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