我国汽车环境适应性标定立体试验场研究

针对传统道路整车标定试验场开展三高标定试验的不足之处,分析了在云南地区开展道路整车三高标定试验的气候、地形、海拔和交通等环境条件,并重点考察了云南省元江、香格里拉两个地域满足三高标定的环境条件优势。通过多个车型的三高标定试验和市场验证研究表明:云南地区是一个适合中国国情的完整的三高标定立体试验场,其复杂极端环境条件能够更好地考核整车的环境适应性能,以云南为整车标定试验场开展标定试验,能够比传统的三高标定试验场节省2/5的时间,节约1/3的路程,降低了人力与运输成本。

柴油机加装柴油机氧化催化器和催化型颗粒捕集器装置性能评定试验研究

为了研究加装柴油机氧化催化器(DOC)和催化型颗粒捕集器(CDPF)装置的柴油机性能,探讨DOC与CDPF的净化效率和再生特性随试验循环数的变化规律,搭建了柴油机高原试验台,并按13试验循环进行了性能评定试验。结果显示,在全负荷工况下,随着试验循环数的增加,发动机的进气量、转矩、功率和油耗均比未装DOC和CDPF的原机略有下降。同时,在排气后处理装置的后端,烟度和CO排放均趋向零,而NO2排放增加,NO排放减少。将第1试验循环与第13试验循环进行比较后可以发现,DOC和CDPF的前端温度均比后端低,而排气后处理装置经13试验循环后仍具有较高的净化效率。与原机相比,加装排气后处理装置的发动机,经性能评定试验后的外特性有所下降,但在排气后处理装置后端的烟度和CO排放趋近于零,而NO2/NO比例随发动机转速增加先升后降。此外,DOC和CDPF的后端温度低速时上升明显,后随转速升高而降低,直至趋于稳定,而CDPF的压差随转速增加先升后降。此时,捕集效率和再生效率仍保持较高水平。

VNT与EGR耦合对不同气压下燃用含氧燃料柴油机性能的影响

将废气再循环(exhaust gas recirculation,EGR)、可变喷嘴涡轮增压器(variable nozzle turbocharger,VNT)与含氧燃料掺烧技术结合,可拓宽EGR的适用工况,提高空燃比,既有助于解决氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)与微粒(particulate matter,PM)排放的矛盾,也有利于减小海拔上升导致的柴油机性能恶化的程度。选择EGR与VNT耦合的高压共轨柴油机作为研究机型,将生物柴油和生物乙醇按一定比例与柴油混合成生物乙醇柴油(biodiesel-ethanol-diesel,BED)燃料,利用大气模拟系统,在100和80 k Pa的环境下,试验研究VNT与EGR对含氧燃料柴油机动力性、经济性、排放特性的影响规律。结果表明:含氧燃料柴油机的动力性和经济性随着VNT开度和EGR率的增大以及大气压力的降低而变差,在大气压力为80 k Pa、转速为2 200 r/min工况下,VNT开度从22%增大到28%扭矩平均降低3.8 N·m,比油耗平均增加4.2 g/(k W·h),EGR率每增大5%扭矩平均降低0.8 N·m,比油耗平均增加1.5 g/(k W·h),大气压力从100降低至80 k Pa时扭矩平均降低3.4 N·m,比油耗平均增加4.9 g/(k W·h);VNT开度从22%增大到28%时NOx平均减小15%,EGR率每增大5%时NOx排放平均降低12%,大气压力从80增大到100 k Pa时NOx排放平均增加11%;VNT开度从22%增大到28%烟度的平均增幅为175.3%,EGR率每增大5%烟度的平均增幅为331.9%,大气压力从100降低至80 k Pa时烟度的平均增幅为96.6%。

进气道螺旋段关键结构参数多目标优化设计

采用气道稳流试验、CFD稳态模拟,结合多目标优化设计手段,研究YN柴油机单螺旋进气道螺旋段的最小截面积、蜗壳内半径、蜗壳外半径和螺旋室高度4个关键结构参数对气道流动特性的影响。结果表明:通过回归分析获得的近似数学模型,可实现气道结构参数与气道性能的正向定量研究;通过对原机气道螺旋段结构参数的多目标优化,可实现在流量系数小幅降低(0~3.98%)的条件下,涡流比的明显提高(9.3%~14.34%)。

柴油/DMF双燃料简化化学动力学模型的构建

首先基于2,5-二甲基呋喃（2,5-dimethylfuran,DMF）详细机理,运用峰值浓度分析法、反应路径分析法、敏感性分析法和反应速率分析法进行机理简化,构建了包含95种组分和352个反应的DMF简化动力学机理,并对激波管滞燃期和重要燃烧产物浓度进行验证。在此基础上,采用“解耦”思想耦合了柴油多组分替代物（正庚烷/甲苯/正己烯）简化机理,最终构建了一个包含123种组分和394个反应的柴油/DMF双燃料简化机理。研究结果表明：在较宽的当量比（0.5～2.0）和初始压力（0.1～8.0MPa）边界条件下,双燃料简化机理对滞燃期、射流搅拌反应器中物种摩尔分数、层流火焰速度等基础燃烧数据及零维单区内燃机模型组分生成规律吻合性较好。

柴油机进气门结构优化对燃烧特性的影响

采用气道稳流试验、CFD数值模拟的方法,研究了YN单螺旋进气道柴油机进气门的气门锥角α、气门背锥角β和气门背面圆弧半径R对进气性能的影响,并通过正交试验方法优化了原机气门结构,分析了优化模型对缸内气流运动及燃烧特性的影响。结果表明:气门锥角对进气性能的影响最大,其次是气门背锥角和气门背面圆弧;对于正交试验得到的优化模型(α为35°,β为27°,R为16 mm),在缸内进气量小幅提升的情况下,涡流比有明显的增加,能有效组织缸内气流运动,促进油气的充分混合,改善了缸内燃烧和排放;缸内瞬时放热率和累计放热量增加,Soot排放减少,NO_(x)排放略有增加。

基于正交试验设计的DPF再生特性影响因素研究

在柴油机微粒捕集器(DPF)的再生过程中,要保证DPF内压降损失、温度峰值及温度梯度不超过安全阈值.基于AVLFIRE软件建立DPF三维仿真模型,模型验证后对再生过程中DPF内部的轴向和径向碳烟沉积量变化和温度分布特性进行数值模拟研究;并应用正交试验设计方法,研究DPF入口温度、排气氧含量和初始碳烟量对再生特性的影响.研究表明:轴向越靠近后端剩余微粒沉积量越少,径向越靠近边缘剩余微粒沉积量越多;再生时,越靠近轴向后端壁面温度越高,越靠近径向边缘壁面温度越低;对DPF壁面温度峰值和剩余微粒沉积量影响程度最大的是入口温度,对压降损失峰值影响最大的是初始碳烟量.

非道路高压共轨柴油机干式缸套预紧变形研究

通过建立缸盖-缸垫-机体-干式缸套装配耦合模型,在预紧工况下进行装配模型的静力分析,利用V-INCOMETER轮廓测量仪对柴油机缸套预紧变形进行测试,验证有限元模型的准确性;采用仿真分析与傅里叶分析方法,研究了不同螺栓预紧力对缸套径向和轴向变形的影响.研究表明:在相同预紧力作用下,最大变形位置出现在1、4缸缸套上部,1、4缸的预紧变形量大于2、3缸预紧变形量,1至4缸的变形图呈对称分布.在主推力面和次推力面方向受力均匀,缸套变形量较小;对缸套变形贡献较大的是4阶、6阶变形,缸套2阶以上最大变形幅值为5μm, 2阶变形主要影响缸套中部,4阶变形主要影响缸套上部;随着预紧力的增加,不会改变缸套的变形特征,但会增加缸套的收缩变形;预紧力的大小主要影响傅里叶1、3、6阶变形幅值.