汽油机喷油嘴快速积碳方法及特征表征研究

基于吉利JLE-4G18TDB型1.8T汽油机,利用台架和光学三维轮廓测量仪对缸内直喷汽油机的积碳过程和喷油嘴积碳特征进行了探索,从积碳加速剂、长期燃油脉宽修正系数(LTFT)、汽油机循环工况3个方面着手,实现了接近实际道路情况的快速积碳,在汽油机不停机的状态下掌握了喷油嘴积碳情况,结合光学手段对喷油嘴积碳特征进行表征,在喷油嘴表面积碳不被破坏的情况下得到了积碳前后喷油嘴的体积数据、三维图像及积碳体积分布图,对燃油清净剂和燃油清净增效剂的评价起到了重要作用。

重型车底盘测功机油耗的测试和统计

为实施国Ⅳ油耗标准对重型车的策略,针对中国内地目前重型车的油耗水平,研究了车辆轻量化对100 kmt体积油耗的影响。统计分析了1408辆满足国Ⅲ油耗标准重型车的底盘测功机认证数据,采用100 kmt体积油耗来衡量重型车的燃油经济性。结果表明:半挂牵引车的平均油耗与国Ⅳ限值之间的偏差最大,约为8.0%;货车的平均油耗与国Ⅳ限值之间的偏差为3.0%;对于最大设计总质量(GVM)超过20 t的货车,城市工况是油耗优化的主要策略。车辆100 kmt体积油耗与载质量成负相关;随着GVM的增加,货车和自卸汽车的100 kmt体积油耗呈下降趋势;半挂牵引车的100 kmt体积油耗基本不变,约为1.0 L。因而,采用车辆轻量化技术有利于降低100 kmt体积油耗。

国六非城市在用柴油车实际运行工况与氮氧化物排放特征研究

非城市柴油车在柴油车市场中占据了较大的份额,开展国六非城市在用柴油车实际运行工况与氮氧化物(NO_(x))排放特征分析,对于下一阶段实际道路排放测试方法的升级以及降低NO_(x)排放具有重要意义。利用在用柴油车远程监控数据,系统研究了国六N_(2)和N_(3)类非城市在用柴油车实际运行工况与NO_(x)排放特征,并与便携式排放测试系统(PEMS)测试结果进行对比。结果表明,在市区和市郊工况下,国六非城市在用柴油车实际运行时间占比和NO_(x)排放贡献率均低于PEMS测试,而在高速工况下的实际运行时间占比和NO_(x)排放贡献率均高于PEMS测试。建议在后续标准的修订中,应进一步优化PEMS测试中非城市车辆的行驶工况构成比例,以便更真实地反映其实际NO_(x)排放水平。此外,国六非城市柴油车NO_(x)比排放随车速和发动机负荷的提高呈下降趋势。高速工况下,N_(2)和N_(3)类非城市在用柴油车的NO_(x)比排放较于市区工况分别降低了72.1%和64.7%。值得注意的是,约13%的N_(2)类非城市在用柴油车在市区工况下表现出选择性催化还原(SCR)入口排气温度较低,导致SCR装置处于低转化效率状态。因此,应提高SCR装置低温转化效率,以降低市区行驶工况下的NO_(x)实际排放量。

重型车下阶段排放法规基本思路与发展趋势

在机动车污染治理不断加强和车辆动力持续电动化的趋势和背景下,近年来,世界多国正在讨论“禁燃令”,同时更严苛的排放法规陆续出台,这甚至已经关系到传统内燃机(ICE)动力的存亡问题。然而,由于运力和行驶距离需求,内燃机将仍然是重型商用车的主要动力形式。目前,欧盟、美国加利福尼亚州空气资源委员会(CARB)和美国环境保护署(EPA)均发布了新的重型车排放法规,中国也已经启动国七排放标准的研究工作。该文从尾气排放、实际道路测试、温室气体排放、车载诊断(OBD)和远程监控、非尾气排放以及耐久要求等6个方面对比分析了目前欧美重型车和发动机下阶段排放法规的最新进展和发展趋势,阐明了各标准的具体要求,并指出了可能的技术路线,旨在为重型车和发动机行业及时应对排放标准升级和相关前瞻性研究提供借鉴。研究表明,重型车未来排放标准具有5大发展趋势:尾气排放测试向多种污染物超低排放发展,在有可能成为最终一代排放法规的情况下,下阶段排放法规需要考虑长期减排方案;更加注重车辆实际道路、低负荷、怠速和冷启动排放;加强温室气体和常规气体排放协同控制;通过远程大数据的方式实现在用车排放的高效监控;增加制动和轮胎磨损等非尾气排放的考核。总之,重型车下阶段排放标准将在排放物种类、排放测试方法及排放监控手段等方面融入新方法新理念,以不断推动重型车向清洁环保高效的目标发展。

智能船舶状态感知设备布局优化研究

针对传统状态感知设备布局方案无法满足智能船舶实现全方位状态感知及故障隔离的问题,本文提出了一种以双因果键合图建模为基础的方法。通过对其因果路径进行分析,得到了系统故障特征矩阵(FSM),并基于该矩阵实现了智能船舶状态感知设备布局的优化。以典型的智能船舶系统———船舶主机供油单元系统为例,建立了该系统的双因果键合图模型,并实现了船舶主机供油单元的状态感知设备布局优化。经验证,该方法能够有效满足智能船舶全方位状态感知和故障隔离的要求。

柴油车尿素溶液品质在线检测方法研究

选择性催化还原(SCR)是目前满足柴油机排放法规的主流后处理技术。在SCR系统中,尿素水溶液被用作将NOX转化为N2的还原剂,以确保发动机排放达到法规标准。为了实现发动机排放的实时监测,保证尿素品质满足要求,提出了一种基于车载诊断(OBD)系统数据的柴油车尿素溶液品质检测方法。通过对国六柴油车SCR系统工作原理和尿素喷射量计算方法的深入分析,提出了基于NH3影响偏差因子的尿素品质检测方法。通过对一辆柴油车添加三种不同浓度尿素溶液进行实际道路行驶测试,验证了该方法的可行性。结果表明,所提方法能够有效检测尿素品质,并为发动机排放的实时控制提供了可靠的数据支持。

基于键合图的船舶管路系统建模研究

面向船舶智能化背景下船舶管路系统建模的精细化要求,提出了一种基于键合图的船舶管路系统建模方法。根据船舶管路系统的类型划分以及运行特点,分析了影响管路系统建模准确性的因素,并按照不同的运行状况及建模需求对管路系统的键合图模型层次进行了划分,确定以船舶海水管路系统为实例,建立了海水管路系统的试验台。在仿真环境中验证了海水管路试验台键合图模型的准确性和有效性,为船舶管路系统的建模仿真提供了一种新思路。

虎杖对注射无乳链球菌红罗非鱼肝脏酶活性的影响

为探究虎杖粗提物和白藜芦醇对注射无乳链球菌红罗非鱼肝脏酶活的影响,在本实验中将红罗非鱼随机分为24组,12组投喂基础日粮,为不加药组,另外12组投喂添加了虎杖粗提物和白藜芦醇的基础日粮,为加药组。在加药组与不加药组中各选取3小组鱼分别注射3个浓度梯度的无乳链球菌菌液,同时设置不注射菌液的对照组,连续观察21 d并记录死亡数量。21 d后检测活鱼肝脏组织中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、丙二醛(MDA)、酸性磷酸酶(ACP)、碱性磷酸酶(AKP)和溶菌酶(LZM)的活性。结果显示,当受到低浓度(7×10^(3)CFU/mL)无乳链球菌胁迫时,虎杖粗提物和白藜芦醇可通过增强红罗非鱼鱼体的抗氧化能力来降低链球菌对机体的损害;当受到高浓度(7×10^(5)CFU/mL)无乳链球菌胁迫时,虎杖粗提物和白藜芦醇则通过诱导肝脏中磷酸酶的活性来提高鱼体的抗病力。同时,虎杖粗提物和白藜芦醇在投喂12 d后可使注射无乳链球菌红罗非鱼的死亡率不再增加。该实验表明高、低浓度无乳链球菌胁迫时,虎杖粗提物和白藜芦醇可降低链球菌对鱼体的损害,且控制死亡率。

基于地标点法的不同黄河鲤群体形态鉴别

为了解黄河鲤谱系进化过程中不同群体形态差异,利用地标点法对20世纪70年代标本黄河鲤和现有山东、河南黄河鲤群体形态进行比较。选取19个地标点,通过最小平方和法进行回归分析,回归系数为0.998,证明地标点选取有效。通过地标点的重叠效果以及对平均形进行矢量化、网格化处理,形态差异主要体现在背鳍基部和腹鳍。相对扭曲主成分分析在不同黄河鲤群体中共提取34个主成分,通过第1、2主成分绘制散点图,标本黄河鲤群体与其他2个群体无重叠且较集中,河南和山东黄河鲤群体重叠且分散。聚类分析表明,河南、山东群体聚为一支,标本黄河鲤为单独一支。前5个主成分累积贡献率为93.03%,解释了主要形态变异,对前5个相对扭曲主成分得分建立Bayes判别函数,结果显示100%的标本黄河鲤能准确识别。背鳍基部和腹鳍2个位置靠近鱼类传统测量中体高特征值,标本黄河鲤与河南、山东黄河鲤形态差异极显著。综上,标本黄河鲤与河南、山东黄河鲤形态差异较大,主要体现在体高/体长比,而河南和山东黄河鲤形态无明显差异,为探究不同群体黄河鲤谱系在种质利用过程中分化和遗传渐渗时间奠定了基础。

重型柴油城市车辆实际道路冷启动排放特性研究

为研究车辆实际道路车载尾气检测设备(PEMS)测试排放评估方法,选取了1辆重型柴油城市车辆,分别进行3次不同载荷的实际道路PEMS测试。试验结果表明,以冷却液温度到达30℃、70℃界定发动机冷启动和热态,从累计排放量上看,虽然冷启动时长占比最大仅为6.8%,但是NOx排放在冷启动阶段达23.7%~82.4%,其排放不可忽略;分析冷启动阶段的窗口功率比、比排放和选择性催化还原技术(SCR)前温度的关系,提出基于国六b阶段的功基窗口法排放计算方法,冷启动阶段取所有窗口中的最大比排放值,热态以10%功率阈值以上为有效窗口,取有效窗口比排放的90%分位值作为热态排放,冷、热态分别设置权重系数为0.14和0.86,加权求和得到车辆实际道路行驶比排放。通过不同排放水平的3组试验结果分析,相比现行重型国六排放标准采用的设置功率阈值的功基窗口法,NOx比排放升高25%以上,所以将冷启动纳入计算的新的排放评价方法会加大排放测试的通过难度。

我国重型车排放标准执行情况研究

我国已于2021年7月全面实施了重型柴油车国Ⅵ排放标准,距2000年9月实施重型车国Ⅰ排放标准起,至今已历经了23年。主要研究重型车排放标准的执行情况,从重型车排放标准实施时间、新车型式核准及型式检验方面研究了我国重型车排放标准的实施情况,并分析了我国重型车生产一致性抽查数据和部分地区遥感检测的达标情况。研究发现我国重型车国Ⅳ排放标准实施时间推迟的现象较为严重,且柴油发动机生产一致性达标情况不太理想,环保部门应采取更为有效的措施加强重型车生产一致性的监管。

不同运行模式及测试循环下重型混合动力汽车排放特性试验研究

以一台重型混合动力自卸车为研究对象,采用底盘测功机和便携式排放测试系统(PEMS)开展了不同运行模式(纯发动机模式和混合动力模式)和不同测试循环(C-WTVC和CHTC)下车辆排放特性试验研究,结合工况特征参数分析了车辆的排放表现。结果表明:相同的测试循环时,试验车辆混合动力模式下NOx排放量较纯发动机模式高,而CO排放量较纯发动机模式低;相同的运行模式时,纯发动机模式下,CHTC工况NOx排放量较C-WTVC工况高,而混合动力模式下,C-WTVC工况NOx排放量较CHTC工况高,纯发动机模式下,CO排放集中于低速小负荷工况,而混合动力模式下,CO排放集中于高速大负荷工况。

重型混合动力汽车能耗及排放测试方法研究

梳理了国内外重型混合动力汽车能耗及排放标准的发展现状,对比了不同能耗及排放测试方法。目前,重型混合动力汽车的能耗及排放测试方法主要包括发动机台架测试法、动力总成测试法、HILS测试法以及整车转鼓测试法。发动机台架测试法无法实现制动能量回收,且测试循环与整车实际行驶工况脱离。动力总成测试法可以实现制动能量回收,但台架安装复杂,测试费用较高。HILS测试法解决了发动机测试循环与整车实际运行工况脱离的问题,能有效控制测试成本,但需花费精力监管HILS模拟输入参数且需开展整车验证。整车转鼓测试法可以很好地反映车辆的实际运行工况,但是测试费用较高。

基于RLS和BO算法的重型车载重估算研究

针对重型车实际使用过程中载重估算精度低、成本高等问题,提出基于递归最小二乘法(RLS)和贝叶斯优化(BO)算法的内燃机重型车辆载重估算方法。该方法提出了基于数据滤波的车辆加速度和道路坡度计算方法,使用控制器局域网络(CAN)总线和全球定位系统(GPS)高程数据,基于车辆纵向动力学和RLS进行重型车载重估算。采用BO算法对12组训练数据建模,对车辆载重估算模型中的多变量滤波参数进行寻优配置,并利用测试数据进行模型估算性能评价。结果表明,该方法具有良好的载重估算精度,估算误差在6%以内。

船用二冲程柴油机扫气过程流场仿真研究

利用三维计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真软件,用数值模拟的方法研究了某型二冲程船用柴油机在不同扫气口仰角与径向倾角下的扫气过程,得到了扫气过程中各时刻气缸内气体的速度矢量图与废气浓度分布图,分析了不同扫气口径向倾角与仰角对扫气过程效果的影响。结果表明:扫气口径向倾角增大时,涡流比增大,气缸中心处废气清扫效果变差,而缸壁附近处废气清扫效果变好;径向倾角较小时情况则与之相反。扫气口仰角增大时,涡流比基本不变,吹扫活塞凹坑处废气效果变差,但整体扫气效率升高。

运行模式对重型混动车污染物及碳排放的影响

在试验室重型转毂台架上,采用CHTC-D测试循环,对一辆重型柴油混动车开展了混动模式和纯发动机模式的整车排放特性研究。研究表明:混动模式下,发动机频繁起动导致排气温度波动变化,尤其在低速段,排气温度存在阶跃性突变。相比于纯发动机模式,混动模式的CO排放较低,其综合比排放量约降低了50.9%,尤其在低速段下降较为明显,降幅达78.0%,但NO x和PN排放均明显增加,其中NO x综合比排放量约增加2.0倍,且高速段增加明显,PN综合比排放量约增加4.4倍,尤其在低速段PN比排放量增加明显,约12.4倍。混动模式较纯发动机模式降碳优势明显,碳排放总量约降低了70.1%。

汽车发动机排气颗粒物测量技术进展

汽车发动机排气颗粒物是大气污染的主要来源之一,排放浓度高,对环境伤害大,颗粒物的准确测量是发动机排放检测与后处理评价的重要前提。排放标准促进了发动机排放控制技术的不断创新和应用,也推动了排气颗粒物测量技术的发展。目前,对发动机排气的颗粒物测量已经由过去较为粗略的烟度测量转向更为精准的颗粒物(PM)质量以及粒子数量(PN)的测量,欧七提案中更是对10 nm超细粒子数量的测量提出了要求;测量方式也由定点、定量测量向在线连续测量发展的趋势。文章综述了汽车发动机排气颗粒物测量技术的发展,从烟度、颗粒物质量和粒子数量等方面重点介绍了主要发展的几种测量技术仪器的原理、特点和应用状况,并展望了未来非尾气排放颗粒物测量技术发展。

船用低速柴油机扫气口结构对涡流比影响数值模拟与试验研究

船用二冲程柴油机扫气过程中的缸内流场直接影响着燃油的雾化情况,进而也对燃烧过程与排放水平有所影响,涡流比是评价缸内流场湍流强度的一项重要指标。本文首先用数值模拟的方法对某型二冲程船用柴油机进行建模,计算得到不同扫气口结构下的扫气过程的涡流比数据。随后,参考相关测试方法,结合相似准则,设计并进行了扫气口稳流试验。试验结果表明,试验能有效评估不同结构扫气口产生缸内流场涡流的能力,且试验结果与数值模拟结果在趋势上符合程度较好。

山谷风对太原市污染物质量浓度的影响

为揭示山谷风对太原城区局地风和污染物输送、扩散的重要作用,利用太原市2014年12月至2017年11月地面风场和同期PM_(10)、PM_(2.5)和O_(3)质量浓度逐时及日平均资料,分析山谷风对污染物浓度的影响。结果表明:(1)受山地—平原的共同作用,太原市城区实测风表现出明显的山谷风特征,白天以偏南风为主,夜间以偏北风为主,风向转换的时间在日出日落前后。(2)2014年12月至2017年11月期间太原市有山谷风日520天,占总天数的48%,春夏季的较少,秋冬季的较多。(3)山谷风与实测风风速分布及昼夜变化相近,无山谷风日风速日变化幅度较小,其他类型天气风速较大,受局地环流影响较小。(4)PM_(10)和PM_(2.5)质量浓度山谷风日的最高,无山谷风日的次之,其他类型的最低。(5)个例研究表明,山谷风对污染物浓度及其分布有重要影响,污染物浓度随山谷风环流呈现明显的日变化。

驻车再生DPF的周期排放测试及评价方法研究

基于一款通过驻车电加热进行再生的DPF和相关污染物采样及排放测试设备,建立了驻车再生DPF再生期间排气污染物采样系统和周期排放测试及评价方法,并基于发动机台架试验验证了该系统和方法。结果表明,驻车电加热再生DPF再生期间会产生大量的CO,CO再生因子可达1.02;尽管再生过程中产生了一定量的NOx、THC和PM,但对于发动机周期排放的影响并不显著。满足国五排放标准并加装电加热再生DPF的车用柴油机,考虑再生期间排放后的加权排放仍能满足国五排放标准要求。