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端基对固态电解质离子传输和传热性能的影响

工程热物理学报 2024年第5期45卷 1464-1469页

作者：王家歧樊林浩李伟卓焦魁杜青天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300350

本文研究了不同端基聚合物下聚环氧乙烷(PEO)和双(三氟甲磺酰亚胺)锂盐(LiTFSI)固体聚合物电解质的离子扩散系数和热导率,并对其结构性质进行了分析,以研究离子输运和热传导机理。结果表明,以端甲氧基聚环氧乙烷为基体电解质具有较好的... 详细信息

本文研究了不同端基聚合物下聚环氧乙烷(PEO)和双(三氟甲磺酰亚胺)锂盐(LiTFSI)固体聚合物电解质的离子扩散系数和热导率,并对其结构性质进行了分析,以研究离子输运和热传导机理。结果表明,以端甲氧基聚环氧乙烷为基体电解质具有较好的离子传输性能,因为更多的自由锂离子能够传输。然而,其导热性质更差,因为声子谱转移到更高的频率,这表明高频声子散射的增强导致热导率降低。这些结论对PEO-LiTFSI电解质设计有着很好的指导意义。

关键词：固体聚合物电解质分子动力学离子传输热导率

铁基分子筛SCR反应组分沿催化剂轴向分布的数值模拟

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内燃机学报 2024年第3期42卷 245-252页

作者：吕志华苏庆运佟德辉张学敏李宁李凌志潍柴动力股份有限公司内燃机与动力系统全国重点实验室山东潍坊261061 大连理工大学内燃机研究所辽宁大连116024 潍柴动力空气净化科技有限公司山东潍坊261061

建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中... 详细信息

建立铁基分子筛催化剂NH_(3)-SCR催化反应动力学模型,用来预测催化剂的NO_(x)还原性能和研究SCR反应组分的轴向分布,该模型包括NH_(3)吸附与脱附、NH_(3)氧化、NO氧化、NO_(x)还原及N_(2)O生成反应.结果表明:模型能较好地预测SCR反应中各组分浓度在催化剂轴向空间的变化规律;Fe基分子筛催化剂对物质的量n(NO_(2))/n(NO_(x))较为敏感,最佳n(NO_(2))/n(NO_(x))为0.5;受NH_(3)抑制效应影响,当温度低于300℃时SCR反应活性较低,但是当温度高于400℃时SCR反应活性较好.此外,发现Fe基分子筛催化剂SCR反应主要集中在催化剂的入口段和中间段,300℃、空速为60000 h^(-1)时在催化剂的前半段内可实现高达90%的NO_(x)转化率,催化剂出口段的利用率较低.最后,对模型的瞬态性能进行了考察,发现随着温度升高Fe基分子筛催化剂的瞬态响应可以得到改善.

关键词：柴油机分子筛催化剂选择性催化还原轴向分布数值模拟

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

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农业工程学报 2024年第5期40卷 71-81页

作者：黄粉莲佘超杰万明定杨仕臣雷基林申立忠昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500

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... 详细信息

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。

关键词：甲醇柴油机反应活性控制压燃主喷正时海拔

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基于强化层次模糊熵的柴油机故障诊断方法

振动．测试与诊断 2024年第4期44卷 814-820,834页

作者：宋业栋马光伟朱小龙张俊红内燃机可靠性国家重点实验室潍坊261061 潍柴动力股份有限公司潍坊261061 天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072

针对多尺度模糊熵(multi-scale fuzzy entropy,简称MFE)算法中多尺度化过程采用滑动均值滤波器导致原始信号高频信息丢失的问题,提出强化层次模糊熵方法(enhanced hierarchical fuzzy entropy,简称EHFE),用于表征原始信号中富含的高低... 详细信息

针对多尺度模糊熵(multi-scale fuzzy entropy,简称MFE)算法中多尺度化过程采用滑动均值滤波器导致原始信号高频信息丢失的问题,提出强化层次模糊熵方法(enhanced hierarchical fuzzy entropy,简称EHFE),用于表征原始信号中富含的高低频故障模式信息。结合萤火虫算法优化支持向量机(firefly algorithm optimized support vector machine,简称FAOSVM),提出一种基于EHFE和FAOSVM的柴油机故障诊断方法。柴油机试验数据对比分析表明:相比于现有方法,所提出方法能够充分表征柴油机故障信号富含的模式信息,并且能够有效识别柴油机正时齿轮故障,识别精度达到99.6%,在极小样本下也能达到较好的识别精度。

关键词：强化层次模糊熵柴油机正时齿轮故障诊断萤火虫算法优化支持向量机

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连杆轴承润滑空化过程动态仿真与抑制

内燃机学报 2024年第1期42卷 87-95页

作者：尹晓青杨康博徐菁菁李渴忻杜祥宁黄钰期潍柴动力股份有限公司内燃机可靠性国家重点实验室山东潍坊261061 浙江大学动力机械及车辆工程研究所浙江杭州310027

以某重型柴油机的连杆轴承为研究对象,引入运动边界和动网格smoothing网格光顺方法来探究不同入口条件对油膜空化现象的影响,研究了用于抑制轴承润滑空化现象的轴瓦开槽方法,对比开槽数量、深度及开槽形式对抑制油膜空化现象的影响.研... 详细信息

以某重型柴油机的连杆轴承为研究对象,引入运动边界和动网格smoothing网格光顺方法来探究不同入口条件对油膜空化现象的影响,研究了用于抑制轴承润滑空化现象的轴瓦开槽方法,对比开槽数量、深度及开槽形式对抑制油膜空化现象的影响.研究发现,润滑空化的范围和程度是一个动态变化的过程,引起空蚀的并非在空化形成阶段,而在空化溃灭的过程中.因而如果空化现象频繁发生和溃灭,相比持续存在的稳定空化状态,将更易破坏轴瓦表面,引发明显空蚀现象.由于重型柴油机的连杆轴承润滑油来自于主轴承,连杆轴承润滑油入口压力存在显著波动,导致空化程度波动剧烈,进一步恶化空蚀现象,这也解释了重型柴油机连杆轴承穴蚀损伤往往更甚于主轴承.通过轴瓦开槽可以有效缓解空化,从而达到抑制空蚀的效果;增加开槽数目和深度都可以强化抑制效果,但提升的程度有限.相比全槽模型,半槽模型可以强化油膜的轴向流动,对空化的抑制效果更好,可将油膜的气相体积分数最高值从0.94(未开槽)降至0.39.考虑到轴瓦的厚度与强度需求,选择适当槽深的半环单槽即可有效地抑制轴承运动过程中油膜的空化现象.

关键词：柴油机连杆轴承空化现象油槽

低黏度润滑油对重型商用柴油机节能减排和可靠性的影响研究

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汽车工程 2024年第5期46卷 935-944,922页

作者：崔永刘军王超王意宝刘建卫张林川内燃机与动力系统全国重点实验室潍坊261061 潍柴动力股份有限公司潍坊261061

从摩擦损失和泵送功耗两个方向论证了低黏度润滑油的有效性;从仿真计算和摩擦学试验两个手段探测了低黏度润滑油的可行性;从经济性、排放性、可靠性3个维度验证了低黏度润滑油对重型商用柴油机的影响。经济性主要通过倒拖摩擦功和万有... 详细信息

从摩擦损失和泵送功耗两个方向论证了低黏度润滑油的有效性;从仿真计算和摩擦学试验两个手段探测了低黏度润滑油的可行性;从经济性、排放性、可靠性3个维度验证了低黏度润滑油对重型商用柴油机的影响。经济性主要通过倒拖摩擦功和万有油耗进行对比评价;排放性主要通过WHTC排放循环和机油耗进行对比评价;可靠性主要通过台架耐久和路试验证进行对比评价。结果表明:摩擦功可降低3.6%~12.5%;燃油经济性受负荷影响显著,常用工况区可节油(1~2)g/(kW·h);NO_(x)和PM排放几无影响;24 h机油耗影响差异在5%以内;耐久过程中机油压力及漏气量波动率符合限值要求、油液监测数据正常;耐久后关键摩擦副表观正常,磨损变化量小,在可靠性接受范围内;市场验证节油效果在6.41%左右,且换油期未受影响。研究结论对于双碳目标的完成和低黏度润滑油的推介应用尤其是在售成熟机型切换提供了数据依据。

关键词：低黏度润滑油摩擦损失燃油经济性可靠性

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发动机预混压燃研究现状

内燃机与配件 2024年第6期 143-145页

作者：李明顺张保红天津内燃机研究所天津300072

预混压燃作为一种新型的燃烧方式,可以有效的降低内燃机的有害排放物。系统地介绍了喷油策略、废气再循环率和燃料特性这三个方面对预混压燃的影响。合理的控制喷油策略、优化其与燃烧室的匹配,是降低预混压燃排放物的关键,并且可以有... 详细信息

预混压燃作为一种新型的燃烧方式,可以有效的降低内燃机的有害排放物。系统地介绍了喷油策略、废气再循环率和燃料特性这三个方面对预混压燃的影响。合理的控制喷油策略、优化其与燃烧室的匹配,是降低预混压燃排放物的关键,并且可以有效的提高预混压燃的负荷范围。在不同负荷下,优化废气再循环率,是降低氮氧化物与碳烟折中排放的关键。低馏出温度和低十六烷值的燃料更适合于预混压燃。采用新型燃料实现预混压燃将是以后研究的重点。

关键词：预混压燃喷油策略废气再循环率燃料特性

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复合碰撞模型在液滴碰撞和栓式喷雾下的应用

工程热物理学报 2024年第2期45卷 437-445页

作者：部竞琦钟生辉廖锡峰刘卓昕韩宁焦魁张帆杜青天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300350 北京航空航天大学杭州创新研究院(余杭) 杭州310023

目前主流CFD计算软件中基于拉格朗日框架的碰撞模型不够准确,难以对液液栓式喷雾的宏观特性进行仿真。故本文基于开源软件OpenFOAM植入了复合碰撞模型,考虑了卫星液滴和四种不同的碰撞模式:聚合(Ⅰ,Ⅲ)、反弹(Ⅱ)、自反分离(Ⅳ)和拉伸分... 详细信息

目前主流CFD计算软件中基于拉格朗日框架的碰撞模型不够准确,难以对液液栓式喷雾的宏观特性进行仿真。故本文基于开源软件OpenFOAM植入了复合碰撞模型,考虑了卫星液滴和四种不同的碰撞模式:聚合(Ⅰ,Ⅲ)、反弹(Ⅱ)、自反分离(Ⅳ)和拉伸分离(Ⅴ),修正了反弹模式中液滴的速度方向;通过纯轨迹法(改进的Nordin模型)检测液滴碰撞。该碰撞模型在不同模式的液滴碰撞和栓式喷雾上都与实验吻合较好,如液滴的运动过程、喷雾分布和喷雾锥角等。不同工况下对比表明,复合碰撞模型能合理地将液滴碰撞动力学应用于栓式喷雾,预示结果明显优于CFD软件中的O’Rourke碰撞模型,准确预示出喷雾锥角随有效动量比的变化趋势以及径向液柱、轴向液膜的混合分布。

关键词：复合碰撞模型碰撞液滴栓式喷雾

农用柴油机的DPF再生条件与排放性能智能多目标优化

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农业工程学报 2024年第15期40卷 34-43页

作者：王煜华王贵勇陈贵升李进龙何述超昆明理工大学云南省内燃机重点实验室昆明650500 云内动力集团昆明675699

为提升农用柴油机的DPF(diesel particulate filters)再生性能、排放和燃油经济性,该研究提出了基于增强循环训练的智能多目标优化方法。通过BP(backpropagation)神经网络构建了DPF再生条件预测模型,并提出AMSO(adaptive memory gull op... 详细信息

为提升农用柴油机的DPF(diesel particulate filters)再生性能、排放和燃油经济性,该研究提出了基于增强循环训练的智能多目标优化方法。通过BP(backpropagation)神经网络构建了DPF再生条件预测模型,并提出AMSO(adaptive memory gull optimization)算法提高预测精度。基于NSGA-Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ)对多个控制参数进行优化,并通过稳态和WHTC瞬态循环试验验证。结果表明:在稳态试验验证中,优化后DPF入口和出口温度平均增加了6.10%和2.90%,O_(2)浓度增加了18.86%,同时,NOx、烟度和BSFC(brakespecificfuel consumption)的平均降低分别为10.72%、11.48%和0.24%,确保了DPF的高效安全再生。在瞬态测试验证中,DOC(diesel oxidation catalyst)入口温度、DPF入口温度和O_(2)浓度明显改善,分别增加了31.00%、2.60%和0.50%,同时,NOx和烟度排放分别降低了10.40%和0.80%,燃油消耗减少了3.5%。证明了提出的优化方法解决了农用柴油机DPF再生与排放优化问题,为柴油机再生模式下控制参数优化提供指导。

关键词：柴油机排放神经网络多目标 DPF 再生条件

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