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  • 内燃机工程
  • 2025年 第46卷 第6期
  • 出刊日期：2025-12-15
《内燃机工程》创刊于1979年，由中国内燃机学会主办，主管单位为中国科学技术协会。 《内燃机工程》是中文核心期刊、中国科技核心期刊、中国核心学术期刊，国内外公开发行，目前为双月刊。

2025年第46卷第6期

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      目次
    • 船舶发动机电磁机械式全可变配气机构多物理场耦合优化
      张二永,路勇,何丰硕,李宾龙,杨晓涛
      提出了一种电磁机械式全可变配气机构（electromagnetic mechanical fully variable valve actuation， EMVVA），以实现发动机运行过程中配气正时和升程的连续调节，并且为了精确地获取全可变配气机构的性能，基于多物理场耦合方法建立仿真模型。根据机械传动的运动规律与动力学特性，构建了机械传动的几何和多体动力学模型，基于有限元方法建立了全可变配气机构电磁驱动的电磁场模型、温度场模型和结构力学模型，探究了全可变配气机构的电磁、温度及动力学等特性，协同不同计算尺度模型建立了全可变配气机构多物理场耦合模型。结合多物理场耦合模型和优化算法，使系统驱动功率降低27.6%，电磁驱动角加速度提高16.4%，电磁驱动扭矩波动率降低41.9%，机械传动平均等效惯量降低31.0%。
      2025  Vol.  46(6):    1-11    [摘要](334)    [PDF](154)
    • 两缸柴油机铝合金缸体水套传热均匀性多目标优化设计
      汤鑫,邓晰文,邓伟,雷基林
      针对某两缸柴油机缸体水套异侧流动差异性大、同侧均匀性差的问题，研究在偏置进水口处设置分流板结构对其冷却液流动特性的影响，采用拉丁超立方进行试验设计，建立了偏置进水口分流结构参数与水套流动特性的数学关系模型，综合分析了偏置进水口分流结构参数对缸体水套流动的均匀性指标和差异性指标，并开展了多目标优化。研究结果表明：基于非支配排序遗传算法Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ， NSGA-Ⅱ）的双目标优化和决策，得到最佳方案的均匀性指标值为0.630 2，相比于原始方案的均匀性指标值提高约20倍，提高了铝合金缸体进水口两侧流动的均匀性。最佳方案的差异性指标值为0.023 7，相比于原始方案的差异性指标值降低约98.7%，降低了铝合金缸体进水口两侧流动的差异性。分流板设置的区域满足偏置进水口中心线到两缸孔中心连线的距离与分流板顶点到两缸孔中心连线的距离的比值介于0.942~0.961之间时，分流板的设置对流动差异性的降低和流动均匀性的提高效果最佳。
      2025  Vol.  46(6):    12-19    [摘要](266)    [PDF](137)
    • 高压泵柱塞套–出油阀座密封结构多方法协同优化
      王诗媛,贺玉海,孙博洋,刘振明
      针对高压泵柱塞套–出油阀座平面密封结构在极端工况下的密封失效，提出了一种单弧面密封结构和一种基于几何共形原理的双弧面密封结构。通过参数化建模与有限元仿真，系统对比了结构间的性能差异；同时创新性地引入分层贝叶斯模型，量化了螺栓预紧力对柱塞套上端面密封外圈寿命衰减速率的差异化影响。研究表明：双弧面共形设计具有优势，双弧面密封结构相较于平面密封结构，最大von Mises应力降低54.50%，最高寿命提升24.53%。平面、单弧面、双弧面密封结构的螺栓预紧力敏感性分别为-248、-176、-217循环/kN，表明结构优化对装配精度依赖性具有一定的影响。双弧面密封结构在220 MPa动态压力下密封性能表现较佳，为高压液压系统提供了一种兼顾寿命与成本制造的优化解决方案。
      2025  Vol.  46(6):    20-29    [摘要](251)    [PDF](149)
    • 柴油机电动废气再循环阀建模与参数识别
      王正江,郑风才,姚国仲,王贵勇
      通过对柴油机电动废气再循环（exhaust gas recirculation， EGR）阀的结构和工作原理进行分析，建立了EGR阀驱动电机模型和工作机构模型。针对EGR阀驱动电机转矩常数和阻转矩阻尼系数难以直接测量的问题，提出了一种基于神经网络和遗传算法优化的参数识别方法。通过优化，EGR阀驱动电机的转矩常数优化值趋于一个常值，而阻转矩阻尼系数随驱动占空比和电机角速度呈非线性变化。在所确定的转矩常数和阻转矩阻尼系数预测模型下，驱动电机的电流平均绝对误差和角速度平均绝对误差分别为1.21×10-3 A和4.27 rad/s，具有较好的预测精度。在所有参数确定后，对EGR阀模型进行了试验验证。结果表明：在开环控制下EGR阀模型的开度偏差平均值为0.52%；在闭环控制下EGR阀模型瞬态控制过程的上升时间和超调量的平均绝对误差（mean absolute error， MAE）分别为3.22×10-3 s和1.97%，均方根误差（root mean square error， RMSE）分别为4.01×10-3 s和2.3%，平均绝对百分比误差（mean absolute percentage error， MAPE）分别为7.88%和14.05%，决定系数R2均为0.96。结合驱动电机模型和工作机构模型建立的EGR阀模型能够正确地表征EGR阀的电气特性和运动特性，研究结果可为EGR阀的控制研究提供理论依据。
      2025  Vol.  46(6):    30-40    [摘要](251)    [PDF](150)
    • 大流量限流阀流动与结构优化
      张子威,李春晖,吕星飞
      针对传统大流量共轨系统限流阀内部燃油流动湍动能强度大影响其流通特性和喷油特性的问题，提出改进的限流阀结构。利用Creo软件建立限流阀的三维模型并利用Workbench软件抽取不同阀芯开度下的流体域模型，基于设定的工况条件，应用Fluent软件进行燃油流动仿真计算。结果表明：随着阀芯节流孔锥度的增大，阀内最低压力增加，平均湍动能和出口质量流量减小。随着阀体出油道肩部圆弧半径的增大，阀内的最低压力和出口质量流量增大，平均湍动能减小。在不同轨压及脉宽条件下对改进方案的限流阀进行共轨系统喷油特性试验，集成改进限流阀的共轨系统喷油稳定性和喷油速率相比集成原型限流阀的共轨系统均有提升，平均喷油速率最大提高了5.85%，喷射稳定性最大提高了37.69%，喷射一致性最大提升了25.50%。
      2025  Vol.  46(6):    41-53    [摘要](225)    [PDF](149)
    • 二段射流间隔对撞壁油膜生成与蒸发特性的影响
      骆洪亮,陆超,许茹,于美琪,刘龙
      深入分析了间隔时间对两段射流下液膜形成和蒸发的影响机制。通过折射率匹配法测量不同间隔时间（1.00 ms、2.00 ms和5.00 ms）的液膜附着，研究了蒸发与非蒸发工况下液膜质量、液膜面积及液膜厚度的变化，此外还分析了液膜的蒸发特性和均匀性。研究结果表明：在非蒸发工况下，随着间隔时间的增加，液膜质量、面积均先增大后减小，液膜最大厚度增加；在蒸发工况下，增加间隔时间可以减少液膜质量和液膜面积，但同时也降低了液膜蒸发速率。此外，非蒸发工况下通过增加间隔时间可以较好地改善液膜均匀性，蒸发工况下改变间隔时间对液膜均匀性影响不大。
      2025  Vol.  46(6):    54-64    [摘要](244)    [PDF](133)
    • 均质压燃可变压缩比汽油机动力性与燃油经济性分析
      刘克铭,孙雨梦,孙志扬,牟佳佳,王显淼
      针对均质压燃（homogenous charge compression ignition， HCCI）负荷范围较窄问题，对发动机气缸盖进行改造使其具备可变压缩比功能。利用GT-POWER仿真软件搭建发动机一维模型，探究压缩比对HCCI发动机动力性与经济性的影响，通过非支配排序遗传算法（non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ， NSGA-Ⅱ）与基于搜索模式目标优化算法对比分析，可变压缩比技术可有效拓宽HCCI发动机的负荷范围并改善发动机经济性。以发动机转速3 000 r/min为例，应用可变压缩比技术后，相较于原型机，合理压缩比下失火转矩可拓宽3.12%，爆震转矩可提升7.50%，同时经济性也可得到改善。优化后，最大有效转矩提高了4.80%，最佳有效燃油消耗率改善了8.00%。
      2025  Vol.  46(6):    65-73    [摘要](250)    [PDF](142)
    • 钨对Pt/ZSM-5氢气选择性催化还原NOx的影响
      叶泉鑫,王攀,成龙伟,赵虹钰,雷利利,赵海林
      采用浸渍法制备了W质量分数分别为 0%、5%、10%的Pt/ZSM-5催化剂，依次命名为Pt-ZSM-5、Pt-5%W/ZSM-5、Pt-10%W/ZSM-5，基于模拟气试验平台研究了不同掺W量对氢气选择性催化还原（hydrogen selective catalytic reduction， H2-SCR）NOx性能的影响，并利用X射线衍射 （X-ray diffraction， XRD）、Brunauer Emmett Teller（BET）比表面积、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectrometer， XPS）对其理化性能进行了表征。结果表明：在H2体积分数0.2%下，Pt-5%W/ZSM-5的最高NOx转化率比Pt/ZSM-5及Pt-10%W/ZSM-5均高出20%；在H2体积分数0.3%下，Pt-5%W/ZSM-5的最高NOx转化率比Pt/ZSM-5及Pt-10%W/ZSM-5分别高出20%和30%。Pt在Pt-5%W/ZSM-5中分散得更明显，WO3的特征衍射峰更高。通过H2程序升温还原（H2-temperature programmed reduction， H2-TPR）和NH3程序升温脱附 （NH3-temperature programmed desorption， NH3-TPD）对催化剂的还原性和酸性进行测试，结果表明，掺混了W的Pt/ZSM-5与纯Pt/ZSM-5酸性接近，H2在Pt-5%W/ZSM-5中表现出更好的还原性。
      2025  Vol.  46(6):    74-81    [摘要](230)    [PDF](165)
    • 基于可控多层感知器的混合动力汽车能量管理策略
      袁永明,王贵勇,王伟超,李绕强
      针对混合动力汽车神经网络能量管理策略存在难以控制动力电池工作模式和最终电池荷电状态（state of charge， SOC）的问题，提出一种可控多层感知器（multilayer perceptron， MLP）能量管理策略。将目标SOC作为MLP输入，并将其类比为等效最小燃油消耗策略（equivalent consumption minimization strategy， ECMS）中的等效因子E，引入射击法与自适应法调节目标SOC进而控制最终SOC和电池工作模式。仿真结果表明：提出的射击MLP能够实现控制电池工作模式和最终SOC，并且对比动态规划，射击MLP方法能够实现燃油消耗量仅增加0.93%，计算时间下降91.60%。对比射击ECMS，射击MLP计算时间减少72.80%，燃油消耗量降低1.22%。提出的自适应MLP回归器（MLP-R）在各种工作模式下最终的SOC偏差均在可接受范围内，相比于自适应ECMS所需计算时间减少79.00%，等效燃油消耗量下降0.15%。
      2025  Vol.  46(6):    82-94    [摘要](263)    [PDF](135)
    • 进气温度对发动机燃用M15甲醇汽油时性能的影响
      刘方杰,郑新国,谢继成,王小利,陈一童,王清洁,郑大远,王鑫
      在一台涡轮增压缸内直喷点燃式发动机上研究了进气温度对燃用M15（甲醇体积分数15%，95号汽油体积分数85%）甲醇汽油时发动机性能的影响。研究结果表明，在全负荷工况下，进气温度对甲醇汽油发动机动力性、经济性影响较大，随进气温度升高，转矩最大下降了46 N·m，比油耗增加了16%，同时涡前压力降低。点火时刻随进气温度升高而推迟，在高转速中等负荷工况点，最大延迟了11°曲轴转角，延迟点火导致5%燃烧放热位置后移，缸内最高燃烧压力降低，整体燃烧持续期延长。进气温度从30 ℃升高至60 ℃时，NOx排放整体呈降低趋势，4 500 r/min平均有效压力为1.0 MPa工况点的NOx排放先降低后升高。碳氢化合物排放在部分负荷工况随进气温度升高整体呈下降趋势，全负荷工况先降低后升高。CO排放受发动机工况影响较大，随进气温度升高，低转速部分负荷工况CO排放降低，高转速中等负荷时升高，高转速全负荷时先降低后升高。
      2025  Vol.  46(6):    95-101    [摘要](255)    [PDF](138)
    • 家用储能锂电池组在大温度区间内的浸没式静态温控
      张晓军,盛雷,张春风,栗鑫,王李杨,金利杰
      针对户用储能100 Ah锂离子电池组的热场调控问题，设计了面向电池组温度场变化及其分布管控的浸没式静态温控方案。研究了工作温度、非浸没和浸没形式对电池组温变行为、升温特性和充放电效率的影响。结果表明：电池组的升温幅度随工作温度的降低而增大，尤其在-40 ℃极寒环境下，其0.5倍率放电升温幅度高达50.0 ℃，而在酷暑40 ℃环境下的升温幅度不足7.0 ℃。电池组在常温25 ℃浸没液冷状态下（0.5倍率充、放电）的升温幅度相较于非浸没状态可被多削减3.3 ℃，其温度可被有效控制在36.0 ℃以内。
      2025  Vol.  46(6):    102-108    [摘要](248)    [PDF](120)

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