特约专稿

• 汽车燃油消耗预测模型的研究进展

  关鹏;任烁今;沈义涛;赵健福;

  为准确预测车辆在不同工况下的油耗，帮助研发人员深入了解发动机的油耗变化规律并进一步优化发动机性能，全面总结和分析现有的油耗预测模型，将其分为传统油耗预测模型和基于数据驱动的机器学习油耗预测模型两大类，并将基于数据驱动的机器学习油耗预测模型进一步细分为多元回归、浅层机器学习、深度学习和混合式油耗预测模型四类，分析各种模型的预测方法及其变体的应用现状、优势与局限性。明确各类模型的最佳应用场景，指出当前研究中存在的主要问题和挑战。数据驱动的机器学习类预测模型中，多元回归方法对线性相关性强的数据具有很好的表现，且模型透明度高，易于理解；机器学习能够有效应对复杂的非线性关系，特别是深度学习，可以充分挖掘数据中的特征，实现燃油消耗的精准预测，但对数据质量要求较高，模型相对复杂。根据不同模型的特点与应用，对油耗预测未来的发展进行展望。

  2025年02期 v.42;No.206 1-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 1217K]
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设计开发

• 小功率非道路柴油机电控喷油系统控制策略

  习志等;胡世纪;马志豪;曾科;

  为开发具有完全自主知识产权并满足现行排放标准要求的柴油机电控系统，实现高压共轨柴油机控制系统的完全国产化，基于国产芯片开发并优化小功率非道路国四高压共轨柴油机电控喷油系统控制策略。燃油喷射模块依据发动机转速和内部需求转矩得到基本喷油量，并根据喷射控制器得到多次喷射的喷射组合、脉宽以及喷油正时；调速模块通过设置高、低怠速限值将发动机转速控制在目标怠速区间内，并采用主动阻尼控制策略抑制发动机转速波动；轨压控制模块采用前馈和双比例积分微分(proportional integral derivative, PID)闭环控制相结合的控制策略；将控制程序下载到自主开发的电子控制单元中，并在1台4缸高压共轨柴油机上进行台架试验。试验结果表明：设计的控制策略能够满足功率不超过37 kW的非道路用柴油机的控制需求；发动机在2.2 s内顺利起动，并从起动状态平稳运行至怠速状态；各工况下，发动机轨压和转速波动较小；外界负荷突变过程中，发动机转速能够在较短时间内恢复至目标转速并稳定；各污染物的比排放均满足非道路柴油机国四排放标准要求。

  2025年02期 v.42;No.206 16-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 1960K]
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• 天然气发动机燃气喷射部件总成自动测试平台设计

  宋君花;宋元;杨萍;

  为自动检测天然气发动机燃气喷射部件总成的气密性，开发燃气喷射部件总成自动测试平台。确定测试平台的主要功能和测试参数；完成包括电源电路、喷嘴驱动电路、通信电路、信号采集电路在内的硬件采集板电路模块设计；基于LabVIEW,开发平台的软件系统，采用多线程、C++混合编程的方法设计监测界面，并在某燃气喷射部件生产车间进行实际应用验证。实际应用结果表明：自动测试平台能够有效测试多个不同喷嘴数的燃气喷射部件总成的气密性，可以快速、直观地显示测试过程，实时采集喷嘴测试中的信息，准确判断各个喷嘴及传感器的工作状态，具有良好的实用性及可靠性，可提高燃气部件总成的生产效率，降低生产成本。

  2025年02期 v.42;No.206 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1327K]
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• 基于遗传算法优化模糊控制器的电动汽车复合电源能量管理策略

  朱峰;王朋波;刘永辉;

  为了合理分配电动汽车动力电池和超级电容器的实际输出功率并延长电池寿命，基于MATLAB/Simulink仿真对比新欧洲驾驶循环(new European driving cycle, NEDC)工况下，逻辑门限控制策略、模糊控制策略、遗传算法(genetic algorithm, GA)优化模糊控制策略下的复合能量管理系统和整车行驶性能。仿真结果表明：GA优化模糊控制策略有效减小动力电池荷电状态下降速度及动力电池温度上升速度，提高车辆续驶里程；相比模糊控制策略，优化后电动汽车续驶里程增大12.1 km,最大爬坡性能提高0.3%,最高车速提高0.2 km/h;相比逻辑门限控制策略，优化后电动汽车续驶里程增大18.8 km,最大爬坡度提高0.6%,最高车速提高0.6 km/h。

  2025年02期 v.42;No.206 32-37+44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1084K]
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性能研究

• 柴油机机体振动信号时域特征值分析

  潘驰;盖永田;安国;马鑫;王金勇;纪少波;

  为研究内燃机运行状态及主轴承间隙对机体表面振动信号的影响，搭建某六缸柴油机试验台架，以机体表面振动加速度的峰峰值、整流平均值、方差、标准差及方根幅值为时域特征值，分析在发动机不同转速、输出转矩、机油温度及主轴承间隙条件下对振动信号时域特征值及柴油机最大燃烧压力的影响。试验结果表明：时域特征值及最大燃烧压力随着发动机转速、输出转矩及主轴承间隙增加而增大，并随着机油温度的升高而减小。

  2025年02期 v.42;No.206 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1269K]
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• 船用气道喷射式甲醇发动机喷射参数对整机性能的影响

  许晓颖;游凯;颜鲁;迟昊;沈富超;方桦;陈宁;

  为研究由某船用天然气发动机改装的船用甲醇发动机的整机性能，采用Converge软件进行三维流体仿真，分析喷孔参数、甲醇轨压对甲醇雾化的影响，采用GT-Power软件进行一维仿真，分析配气相位对发动机进、排气性能的影响，并选取最佳仿真选型设计，结合台架试验进行最佳喷射结束角选型及整机性能验证。结果表明：喷孔数为16,喷孔直径为0.27 mm,轨压为600 kPa,进气门开启、进气门关闭、排气门开启、排气门关闭时曲轴转角(上止点后)分别为344°、570°、104°、409°,为最佳喷射系统仿真选型设计；最佳选型设计下进气门最大升程为12.0 mm,排气门最大升程为13.5 mm;喷射结束时曲轴转角为330°时，该发动机不同用途下标定工况对应的最小甲醇消耗率台架试验结果分别为433.2、426.5 g/(kW·h),满足此机型产品开发中最小甲醇消耗率小于440 g/(kW·h)的目标要求。

  2025年02期 v.42;No.206 45-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 1371K]
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• 天然气发动机缸温闭环控制策略

  徐凯峰;

  针对空燃比闭环控制天然气发动机的氧传感器故障率高、发动机控制不稳定的问题，以某V型20缸天然气发动机为研究对象，设计一种不受氧传感器制约的新的缸温闭环控制策略。分析缸温控制结构，设计缸温闭环控制模型和控制策略，标定优化发动机控制参数，并进行发动机实际运行试验验证。试验结果表明：开启缸温闭环控制后，在点火提前角相同的条件下，发动机标定功率达到1 900 kW,各缸平均排温由630℃降低至623℃,功率为1 900 kW时的热效率由41.60%提高到42.15%,缸温闭环控制策略有效，提高了天然气发动机控制的稳定性，且整机性能有所提高。

  2025年02期 v.42;No.206 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1318K]
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• 二冲程航空活塞发动机连杆可靠性分析

  李义;

  为研究某二冲程航空活塞发动机连杆在循环载荷作用下的可靠性寿命，利用有限元软建立连杆组分析模型，合理设置连杆组件内部零件之间的接触类型；基于连杆装配工况、最大压缩工况和最大拉伸工况进行应力分布计算；采用材料应力-寿命曲线与Gerber平均应力修正模型对连杆进行高周疲劳特性评价，得到连杆在不同载荷下的安全系数，并对装配该连杆的发动机整机进行150 h耐久试验。应力及高周疲劳计算结果表明：连杆在3种工况下的静强度均符合设计要求，接触应力能保证内部零件之间的连接可靠；在由3种典型工况组成的一个工作循环内，连杆最小疲劳安全系数为1.33,疲劳安全系数满足设计要求。耐久试验后拆机检查结果表明：零件无裂纹，摩擦表面的磨损、光亮、划痕等缺陷均符合评价标准，连杆关键尺寸与形位公差均符合设计要求。

  2025年02期 v.42;No.206 60-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1235K]
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• 尿素喷射策略对柴油机排放性能影响的试验研究

  彭滔;余道广;崔员萦;张革成;孙柯;白书战;

  为提高NO_x转化效率、减少氨泄漏，对采用选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR)技术的柴油机排气后处理系统开展试验，研究不同空速和温度下的尿素不均匀喷射对NO_x转换效率、氨储存和氨泄漏的影响。试验结果表明：在固定的空速下，氨泄漏的程度与温度的变化有关，温度升高，催化还原反应加快，氨泄漏减小；温度对催化还原反应速率的影响较大，当空速为10 000 h~(-1)时，高温工况下SCR内的反应速率远高于低温工况；空速对催化还原反应速率的影响较小，相同温度下，当空速由10 000 h~(-1)增大为40 000 h~(-1)时，SCR内的平均反应速率基本不变；但提高空速加剧氨泄漏，抵消NO_x转化效率提高获得的效益。

  2025年02期 v.42;No.206 67-72+85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1125K]
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• 汽油机排气门碰撞活塞失效分析及优化

  马京卫;常雪嵩;于鹏飞;王晨曦;刘鲁平;王晋林;

  为解决某出口发动机运行中排气门碰撞活塞导致的发动机失火故障，通过对气门导管和排气门杆的化学成分及金相组织、气门弹簧受力、整车排温、驾驶习惯对发动机热负荷的影响等进行多维分析，确定故障原因为发动机出现急加速与急减速等激烈工况且持续时间较长，气门导管热负荷增大，气门导管间隙减小，造成气门卡滞撞击活塞，导致发动机失火。采用增大气门导管包裹面积的方案进行优化，仿真结果表明：优化后导管最高温度由245.3℃降为208.5℃,气门导管最大收缩量由0.026 1 mm减小为0.014 3 mm。将气门导管下端杆径由5.948 mm减小为5.943 mm,对优化后的发动机进行300 h急加速与急减速台架试验，发动机正常运行，未出现气门撞击活塞故障。

  2025年02期 v.42;No.206 73-77+85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1180K]
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排放与噪声

• 基于远程监控的重型柴油车实际道路排放特征分析

  刘加昂;刘宗昊;杨保华;张妮;刘树成;

  为研究重型柴油车实际道路工况下的排放特征，基于远程监控云平台采集相关数据，分析在微观行驶工况下重型柴油车的NO_x排放特征；基于功基窗口法，分析选择性催化还原反应剂消耗正常、消耗固定，以及行驶在不同道路时重型柴油车的实际NO_x排放特征。结果表明：样本车辆行驶道路以市区、市郊为主，加速度和机动车比功率区间相对集中；微观行驶工况下，在相同速度区间内，NO_x排放速率与加速度、机动车比功率呈正相关，车辆减速工况时NO_x排放速率明显低于加速时；不同速度区间内，NO_x排放速率随加速度、机动车比功率增大呈先升后降趋势；基于功基窗口法，在32辆反应剂消耗正常的车辆中，NO_x比排放差异明显，比排放合格(标准限值为4 g·kW~(-1)·h~(-1))车辆的占比为40.6%,10辆反应剂消耗固定车辆的NO_x比排放均超出标准限值，最大NO_x比排放是标准限值的3.4倍；不同道路行驶的车辆比排放分析结果表明，市区、郊区、高速路况车辆的平均NO_x比排放分别为6.08、8.06、3.43 g/(kW·h),差异显著。

  2025年02期 v.42;No.206 78-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1066K]
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• 国六LNG与柴油重卡经济性及排放特性的对比分析

  杨保华;李源;李园;方艳林;吴昊明;刘树成;

  为研究不同燃料国六重型卡车的经济性和实际排放特性，以国内重卡中占比最高的液化天然气(liquefied natural gas, LNG)重卡和柴油重卡为研究对象，深入调研两种重卡的购买、使用及维修保养等成本，对比分析两种重卡的经济性；对新生产和在用的40辆国六LNG、柴油重卡进行实际道路排放试验，对具有代表性的LNG、柴油重卡发动机进行原始排放测试，分析两种重卡整车道路实际排放和发动机原始排放。结果表明：在年运行里程为20万km的情况下，LNG重卡首年综合经济效益比柴油重卡高122 800元；新生产LNG重卡的实际道路NO_x比排放低于柴油重卡，但在用LNG重卡的实际道路NO_x比排放高于柴油重卡，LNG重卡的实际道路CO比排放始终高于柴油重卡；LNG发动机的NO_x、THC、CO原始排放均明显高于柴油发动机，其中CO排放的差异尤为显著。

  2025年02期 v.42;No.206 86-90+96页 [查看摘要][在线阅读][下载 848K]
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• 氮氧传感器性能自动检测装置设计

  王川川;张振刚;王聪;高伟;孙后瑞;唐忠刚;

  为解决氮氧传感器在检测尾气中NO_x、O_2体积分数时“测不全”“测不快”“测不准”的问题，分析氮氧传感器结构组成、工作原理及控制过程，结合当前检测技术现状，设计一种氮氧传感器性能自动检测装置，该装置通过动态配气法、自动化结构检测模块及数据处理模块优化，解决“测不全”“测不快”的问题，但还应提高检测结果的精确度和系统的稳定性。

  2025年02期 v.42;No.206 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1141K]
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