基于进气节流耦合后喷策略的柴油机排气热管理

为研究柴油机颗粒物捕集器(diesel particulate filter,DPF)再生升温过程中排气热管理策略对柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst,DOC)入口温度、发动机性能及污染物排放的影响,该研究分别选取低速低负荷、低速中负荷及中速低负荷工况,通过试验研究进气节流和喷油控制参数对DOC入口温度、燃油经济性及排放性能的影响。试验结果表明:通过进气节流、推迟后喷正时和增大后喷油量能够有效提高DOC入口温度,主喷正时和喷油压力对DOC入口温度的影响较小。基于Box-Behnken试验设计与响应曲面法对低速低负荷工况下进气节流耦合后喷策略的排气热管理策略进行多目标优化,以进气量、后喷正时和后喷油量为因子,DOC入口温度、有效燃油消耗率(brake specific fuel consumption,BSFC)、氮氧化合物(nitrogen oxides,NOx)和烟度排放为优化目标。响应曲面分析结果表明:各因素对DOC入口温度的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时;对BSFC和NOx排放的影响程度从大到小为后喷油量、后喷正时、进气量;对烟度排放的影响程度从大到小为进气量、后喷油量、后喷正时。当后喷正时为上止点后30℃A、进气量为87 kg/h、后喷油量为6 mg时,DOC入口温度达到最高,此时BSFC为275.4 g/(kW·h),NOx及烟度排放分别为7.38 g/(kW·h)和1.85 mg/m^(3)。优化后最佳进气量、后喷正时和后喷油量分别为87 kg/h、29℃A和5.4 mg,与优化前相比,DOC入口温度提升43.9℃,BSFC增加31.8 g/(kW·h),NOx和烟度排放分别降低18%和29%。研究结果可为DOC入口温度优化控制提供参考。

不同海拔下甲醇替代率和主喷正时对RCCI发动机性能的影响

为探究不同海拔条件下甲醇/柴油反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition, RCCI)发动机的运行特性,该研究基于甲醇/柴油双燃料发动机试验台架,试验研究1 800 r/min、100%负荷和3 200 r/min、100%负荷下不同甲醇替代率、柴油喷射正时对发动机燃烧与排放性能的影响规律。结果表明:不同海拔条件下随着甲醇替代率的增加,缸压和瞬时放热率峰值逐渐升高,燃烧始点和燃烧中心前移,当量有效燃油消耗率(equivalent brake specific fuel consumption, ESFC)降低,有效热效率升高,NO_x和碳烟排放大幅降低,THC(total hydrocarbons)和CO排放增加。1 800 r/min、100%负荷工况下,甲醇替代率由0增至20%,0、1 000、2 000 m海拔下最大缸压平均增加1.72 MPa,瞬时放热率峰值平均升高25.08 J/(°),ESFC平均降低4.67%,有效热效率平均升高4.90%,NO_x和碳烟排放分别平均降低16.63%和50%,THC和CO排放量分别平均增加142.03、388.18 mg/kg。3 200 r/min下甲醇替代率由0增至7%,不同海拔高度下ESFC平均降低1.76%,有效热效率平均升高1.79%,NO_x和碳烟排放量分别平均降低8.17%和20.70%。海拔高度由0升至2 000 m,1 800 r/min、20%甲醇替代率与3 200 r/min、7%甲醇替代率下,瞬时放热率峰值分别降低4.80和8.08 J/(°),燃烧中心分别推迟1.44°和1.43°,有效热效率分别降低0.82%和0.68%,ESFC分别升高2.10%和1.99%,NO_(x)排放量分别减少10.61%和7.35%,碳烟排放分别增加26.54%和32.12%,THC排放分别升高29.88%和15.45%,CO排放量分别增加22.42%和18.15%。固定甲醇替代率后,随着柴油主喷正时提前,不同海拔条件下缸压和放热率峰值逐渐升高,燃烧中心向上止点靠近,ESFC逐渐降低,有效热效率升高,碳烟排放减少,NO_(x)、THC和CO排放增加。1 800 r/min、15%甲醇替代率下,主喷正时从-1.5°提前至-7.5°,不同海拔高度下ESFC平均降低8.27%,有效热效率平均升高9.08%,碳烟排放平均减少90.94%。为提升高海拔条件下甲醇/柴油RCCI发动机的热效率和燃油经济性,可以适当增大柴油主喷正时。研究结果可为不同海拔环境下甲醇/柴油RCCI发动机燃烧与污染物排放控制优化提供参考。

甲醇-柴油反应活性控制压燃发动机排放特性与经济性预测及优化

基于甲醇-柴油双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机台架试验数据,建立了基于粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)优化BP神经网络的甲醇-柴油RCCI发动机排放特性、经济性预测智能模型,以发动机负荷、甲醇替代率、EGR率为输入参数,NO_(x)、烟度、CO、THC排放和当量有效燃油消耗率为输出,预测模型的决定系数(R^(2))分别为0.99,0.97,0.99,0.98和0.96,平均绝对百分比误差(mean absolute percentage error,MAPE)为6.46%,0.56%,3.12%,1.21%和0.3%,表明构建的PSO-BPNN模型能够有效预测甲醇-柴油RCCI发动机的NO_(x)、烟度、CO、THC排放和经济性。基于偏最小二乘回归(partial least squares regression,PLSR)分析了不同控制参数对发动机污染物排放和经济性的相关性,将PSO-BPNN预测模型与NSGA-Ⅱ算法相结合,以NO_(x)、烟度和当量有效燃油消耗率为目标对负荷、甲醇替代率和EGR率进行协同优化,将最优控制参数组合标定至双燃料发动机的控制系统进行试验验证。结果表明:优化后烟度变化不明显,NO_(x)排放平均降低39.6%,当量有效燃油消耗率平均降低2.6%。

连杆小头摩擦副间隙形状对活塞销润滑及冲击特性的影响

为改善柴油机全浮式活塞销与连杆小头间的润滑与冲击特性,基于弹流润滑理论和粗糙峰接触理论,采用测试与仿真分析方法,运用AVL Power Unit建立活塞连杆组柔性多体动力学模型,研究不同抛物型线和三角型线方案连杆小头衬套对连杆小头轴承润滑与活塞销冲击特性的影响。结果表明:在润滑与冲击特性方面,效果最好的是抛物型线衬套,而三角型线衬套由于平均间隙较大,不能形成有效的润滑,润滑与冲击特性相对较差,其中抛物型线相比直线型线最小油膜厚度最小值平均增加了0.104μm,峰值油膜压力最大值平均降低了8.29 MPa,峰值油膜压力平均值平均增加了7.62 MPa,峰值粗糙接触压力最大值平均降低了77.19 MPa。综合连杆小头轴承润滑与活塞销冲击特性,采用最大径向切削量为12μm的抛物型线衬套是最优的连杆小头衬套型线方案,对连杆小头轴承润滑与活塞销的冲击性能改善较大,其中最小油膜厚度的最小值增加了0.170μm,峰值油膜压力最大值减小了8.28 MPa,峰值粗糙接触压力最大值降低了119.49 MPa,进气冲程前期和排气冲程后期活塞销加速运动阶段相对于连杆小头的纵向加速度峰值分别减小了0.33 mm/s~2和0.24 mm/s~2。

不同海拔下柴油机瞬态排放试验

为研究海拔对柴油机瞬态排放的影响及变化规律,试验了0、1.0、2.0和2.4 km海拔下柴油机恒转速增转矩瞬态模式时NO_(x)体积分数、烟度和颗粒数(PN)排放变化规律.同时,通过全球统一瞬态试验循环(WHTC)分析了不同海拔下柴油机NO_(x)、颗粒物(PM)和PN排放变化.结果表明:当增压压力、过量空气系数和废气再循环(EGR)率趋于稳定前,NO_(x)体积分数随海拔升高逐渐增大;当增压压力、过量空气系数和EGR率均趋于稳定后,NO_(x)体积分数随海拔升高而降低.不同海拔下,瞬态过程中烟度和PN均出现峰值,随着油门100%开度响应时间缩短和海拔升高,烟度和PN峰值逐渐增大.WHTC结果显示:随着海拔升高,NO_(x)、PM和PN排放均增大;与0 km海拔相比,1.0、2.0和2.4 km海拔下的NO_(x)排放分别增大了7.17%、12.69%和16.90%,PM排放分别增大了3.78%、13.64%和24.88%,PN排放分别增大了21.49%、48.86%和58.70%.

甲醇替代率对柴油/甲醇反应活性控制压燃发动机性能的影响

对某4缸高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了柴油/甲醇双燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,系统地研究了甲醇替代率对发动机经济性和污染物排放的影响规律。结果表明:最大转矩转速1600 r/min下,负荷率25%~50%范围内甲醇替代率为10%时发动机经济性最佳;50%~100%负荷率范围内随甲醇替代率增大,有效热效率升高,有效当量燃油消耗率降低;100%负荷、30%替代率时,与原机相比,有效热效率提高9.4%,有效当量燃油消耗率降低6.2%。不同负荷工况下,最大甲醇替代率受爆震、失火现象、不完全燃烧及发动机热负荷极限和机械设计强度限制。100%负荷下,随节气门开度减小,最大甲醇替代率从30%提升到36%;甲醇替代率为34%时,有效当量燃油消耗率较原机降低6.5%;高负荷工况下,适当关小节气门开度,减少进气流量,降低缸内最高燃烧压力,可有效提高最大甲醇替代率。外特性工况下,随发动机转速增加,未燃甲醇、非甲烷碳氢化合物、CO_(2)排放降低,甲醛排放先略减少后逐渐增多。同一转速下,随甲醇替代率增加,未燃甲醇和甲醛排放量增加,非甲烷碳氢化合物和CO_(2)排放降低。低碳甲醇/柴油RCCI燃烧模式有利于降低CO_(2)排放。

过量空气系数对柴油/甲醇RCCI发动机非常规排放特性的影响

为探究柴油/甲醇反应活性控制压燃(Reactivity Controlled Compression Ignition,RCCI)发动机非常规排放特性及影响机理,该研究对某高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了柴油/甲醇双燃料RCCI发动机专用试验台架,系统研究了不同甲醇替代率、过量空气系数对发动机非常规排放物的影响规律。结果表明:最大转矩转速(2 000 r/min)、不同负荷工况下,随甲醇替代率增大,柴油/甲醇RCCI发动机甲醇、甲醛、芳香烃碳氢化合物和SO_2排放量升高,非甲烷总烃、CO_(2)排放降低;25%负荷、甲醇替代率从0%增加到15%,CO_(2)排放量降低4.5%;100%负荷、30%甲醇替代率时,CO_(2)排放量较纯柴油模式减少6.8%。随过量空气系数减小,未燃甲醇、甲醛、非甲烷总烃和SO_2排放量降低,CO_(2)排放升高;25%负荷下,过量空气系数从3.48减小到3.05,5%、10%、15%替代率下甲醇排放量分别降低16.9%、12.7%和14.5%,甲醛排放量分别降低8.8%、10.8%和10.5%,非甲烷总烃排放量平均下降75%;100%负荷下,过量空气系数从1.6减小到1.38,10%、20%、30%替代率下甲醇排放量分别降低45.6%、45.9%和43.9%,非甲烷总烃排放分别降低18.2%、27.3%和60%,甲醛排放量平均减少34.4%;高负荷下芳香烃碳氢化合物随过量空气系数的减小而升高,低负荷下变化不明显;RCCI模式下,碳氢化合物的主要成分是未燃甲醇和甲醛,适当关小节气门开度,减小过量空气系数,对降低非常规污染物排放有利。外特性工况下,随发动机转速增加,未燃甲醇、非甲烷总烃、二氧化碳排放降低,甲醛排放增多;不同转速下随着甲醇替代率增加,非甲烷总烃和二氧化碳排放降低,未燃甲醇和甲醛排放量增加。研究结果可为柴油/甲醇双燃料RCCI发动机非常规排放物控制奠定理论基础。

过量空气系数对甲醇/柴油反应活性控制压燃发动机性能的影响

对某高压共轨柴油机进气歧管进行改造,搭建了甲醇/柴油二元燃料反应活性控制压燃(reactivity controlled compression ignition,RCCI)发动机专用试验台架,系统地研究了最大转矩转速(1 600 r/min)、不同负荷下甲醇替代率和过量空气系数对发动机经济性与排放性能的影响规律。结果表明:中、低负荷下,随着甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率先降低后略微升高,有效热效率先增加后略微降低,排气温度降低;中高、高负荷时,随甲醇替代率增大,有效当量燃油消耗率和排气温度降低,有效热效率升高;负荷率75%下,甲醇替代率为30%时,有效当量燃油消耗率较纯柴油模式平均降低3.8%,有效热效率则平均升高6.7%。不同负荷工况下,随甲醇替代率增大,NO;排放和烟度大幅降低,CO;排放量减少,CO、甲醇和甲醛排放量增加。中、低负荷下,烯烃排放量随甲醇替代率升高而增加,中高、高负荷下则随替代率升高而降低。不同负荷、不同甲醇替代率下,随着过量空气系数减小,CO;排放量和烟度增加,NO;和CO排放变化不明显,甲醇排放量减少;高负荷下,随过量空气系数的减小,烯烃排放升高,甲醛排放降低;低负荷下,随过量空气系数减小,烯烃排放降低,甲醛排放变化不明显。采用甲醇/柴油RCCI燃烧策略有助于降低CO;、NO;排放和烟度,双燃料模式下适当关小节气门开度,减小过量空气系数,对降低甲醇、甲醛非常规污染物排放有利。

面向车辆工程专业的“工程流体力学”课程思政探索与实践

立德树人是高校立身之本,课程是人才培养的核心要素,课程思政是落实立德树人根本任务的关键。文章以"工程流体力学"课程的教学为例,以知识、能力、素质深度融合为目标,从重构教学体系、优化教学内容与教学活动、强化能力素质培养等方面对工程流体力学课程教学进行思想政治育人改革,深入发掘课程内容和教学模式中蕴含的德育内涵和德育元素,突出培育爱国、敬业的精神追求,引领创新、担当的价值理念,注重把自然辩证法思维贯穿渗透到教学全过程,强化学生人与自然和谐共生的生态意识,明确人类共同发展进步的责任和担当,实现价值引领和知识传授的统一。

烟度限制策略对柴油机瞬态性能的影响研究

针对柴油机瞬态工况出现冒烟的问题,设计了一种基于扭矩协调的烟度限制控制策略,实现了柴油机瞬态工况下烟度的控制,系统研究了不同过量空气系数(Ф_(a))限值对柴油机瞬态工况下动力性能和排放的影响。结果表明:Ф_(a)限值可以限制柴油机瞬态过程中的循环喷油量,保证期望的过量空气系数,从而限制炭烟的排放。Ф_(a)限值为1.51时,烟度较低,与Ф_(a)限值1.01对比,1200 r/min和3200 r/min转速下烟度峰值降幅分别达到85%和88%;Ф_(a)限值为1.51时,瞬态动力响应较慢,与Ф_(a)限值1.01对比,1200 r/min和3200 r/min转速下瞬态响应分别延迟了58%和57%。为了确保柴油机满足瞬态工况下的动力性需求,防止瞬态过程过量空气系数过小而导致过高的烟度,应该标定合适的Ф_(a)限值。

不同海拔下VGT对含氧燃料柴油机性能的影响

利用大气压力模拟装置,试验研究了可变几何截面涡轮增压器(VGT)对高压共轨柴油机分别燃用纯柴油和生物柴油-乙醇-柴油(BED)含氧燃料的经济性、排放特性及燃烧特性的影响。结果表明:随着海拔的升高,柴油机经济性恶化,氮氧化物(NO_x)排放降低,而一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)排放及烟度升高。燃用纯柴油与含氧燃料,随着VGT喷嘴环开度的增大,柴油机的经济性均有不同程度的恶化,而CO、HC排放及排气烟度也都有不同程度的升高。在高海拔地区,燃用纯柴油的经济性优于含氧燃料,但使用含氧燃料有助于改善柴油机的CO、HC排放及烟度。在中等负荷工况下,NO_x排放随着VGT喷嘴环开度的增大呈现先减小后增大的趋势;在高负荷工况下,放热率峰值和最高气缸压力均随着VGT喷嘴环开度的增大而降低,从而降低了NO_x排放。

可变喷嘴涡轮增压共轨柴油机控制参数及性能不同海拔特性研究

针对高原环境下柴油机功率下降、经济性恶化等问题,采用大气压力模拟系统及发动机台架,以柴油机动力性为目标,在0 m、1000 m、2000 m和2400 m海拔下对柴油机增压压力、喷油提前角、轨压和喷油量进行了协调控制标定。结果表明:在增压器转速、缸内压力、排气温度和烟度限值等限制条件下,通过控制目标增压压力、提前喷油正时、提高共轨压力及减小喷油量综合控制,能够较大程度恢复高原环境下柴油机动力输出。与0 m相比,1000 m、2000 m、2400 m海拔下的最大转矩分别降低2.71%、6.67%、11.16%;最大功率分别降低0.57%、3.24%、10.09%;最低比油耗分别增加2.13%、4.62%、5.62%;最大功率对应比油耗分别增加0.51%、1.74%、2.29%。NO_(x)排放随海拔的变化与柴油机工况相关,当转速低于2000 r/min时,NO_(x)排放随着海拔升高而降低,而转速高于2000 r/min时,NO_(x)排放明显增大。随着海拔升高,柴油机烟度逐渐增大,尤其低速时更为明显。

公路系统档案管理中存在的问题及对策研究

十八届三中全会以来,改革开放不断深入发展,社会各项事业日臻完善,许多新的领域方兴未艾。虽然四平市公路系统自2005年起,就把档案工作纳入重要日程,将其放到了与其它业务工作同等重要的地位,档案管理的组织机构、队伍建设以及硬件建设均实现了规范化、标准化、系统化。同时档案管理也在系统建设中发挥了重要作用,但面临新的改革形势,或多或少还存在一些亟待解决和改进的问题。

高原环境下柴油机微粒捕集器加载过程载体内部的碳烟分布特性

本研究利用AVL FIRE软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)三维仿真模型,采用DPF加载试验对模型进行验证。通过单因素仿真揭示4个关键因素对捕集过程中DPF内部的轴向和径向碳烟沉积量变化和分布特性。研究结果表明:当加载到400 s时,轴向碳烟呈现“碗形”分布;轴向微粒分布的均匀性随着孔目数的增大而显著降低,径向微粒分布的均匀性随着扩张管锥角的增大而明显变小。应用正交试验设计方法研究了DPF扩张管锥角、孔目数和排气流量三个因素对碳烟加载分布均匀性的影响权重,按照对轴向微粒均匀性的影响程度从大到小依次为孔目数、排气流量和扩张管锥角。