针对某船用轴流涡轮增压器的径向轴承进行了性能优化设计。本文采用了数值模拟方法分析了不同的轴承油楔结构参数、滑油边界参数和油楔加工公差等参数对径向轴承静力特性影响，轴承静力特性关键参数包括油膜温度、厚度及压力分布、功耗等；之后开展了轴流涡轮增压器径向轴承油楔结构优化设计，并对比分析了原轴承与优化的径向轴承-整转子系统的运行稳定性。本文研究结果表明：轴承油楔预载荷系数对径向轴承油膜厚度、温度、及压力分布等关键参数影响最大，而对轴承功耗影响较小；滑油进口温度对轴承油膜厚度、温度及压力分布等关键参数影响最大，而滑油进口压力对轴承油膜厚度、温度及压力分布等关键参数影响较小；轴承油楔结构加工公差对轴承油膜厚度、温度及压力分布等关键参数有一定影响；经优化后的径向轴承-转子系统的运行稳定性得到了的大幅提升，径向轴承优化后降低了机械功耗3kW以上，提升了增压器整机的机械效率。本文对径向轴承参数分析结论和径向轴承性能分析优化方法，对该船用大流量涡轮增压器产品设计具有重要的工程应用价值。

高效内燃机–---智能与终极工作循环 作者：李培石 河南省林州市龙山区东城旺世六区 邮编：456550 摘要：内燃机要实现高效的工作无限接近理论的热效率，就要模拟仿生学，如人类和高级动物，系统由大脑指挥，主要器官包括心脏，肺，肝脏。高效内燃机应当包括中央智能中心，协调指挥做功系统，供油系统，供气系统，润滑系统，电气系统，冷却系统。现在内燃机由油门控制功率，由油门被动的响应配气，内燃机的高效需要供气与做功相互独立，供气由独立的气泵或压气机由智能中心控制，根据功率需要进行供油配气。 现在的内燃机模拟卡诺循环，恒温吸热与绝热膨胀重叠交叉。实际汽油机和柴油机严格意义都是混合循环，1恒温吸热与绝热膨胀没有独立，2可以看作定容与等压的混合。高效内燃机就是要实现供油与配气同步最佳配比，改变内燃机机械结构进行大的重构，实现真正的卡诺循环，四边形分明清晰，四边分别是①恒温放热（进气与排气），②绝热压缩，③定容吸热（燃烧），④绝热膨胀（做功），即终极工作循环，无限接近理论热效率。

甲醇燃料作为一种低碳燃料及一种液体能量载体，具备改善点燃式发动机热效率、降低CO2排放的潜力，近年来在内燃机上的应用逐渐受到关注。但甲醇汽化潜热及沸点高的特点，导致燃料低温条件下蒸发困难，难以在缸内形成可燃混合气。为解决甲醇发动机冷启动难题，基于一台2.0L甲醇直喷发动机进行了0℃摄氏度起动试验，研究了喷射策略对甲醇发动机低温起动性能影响，并基于CONVERGE分析了不同喷射策略对起动性能影响机理。结果表明，在0摄氏度环境温度下，多次喷射可明显缩短启动循环数。随喷射次数从1次增加到4次，启动过程火焰发展期、燃烧持续期均逐渐降低，缸内峰值压力升高。启动循环数从单次喷射的启动失败到四次喷射的1个循环。三维仿真结果表明，使用多次喷射可显著降低缸壁及活塞顶面燃油湿壁量，点火时刻火花塞附近混合气当量比和湍动能均有增加。

质子交换膜燃料电池（PEMFCs）作为一种高能量转换效率和零碳排放的电源设备，受到越来越多的关注。膜电极组件（MEA）是PEMFCs的核心部件，主要包括质子交换膜（PEM）、催化剂层（CL）、微孔层（MPL）和碳纤维气体扩散层（GDL），其材料和结构各不相同，对燃料电池堆的功率密度和耐久性有很大影响。 MEA通常由催化剂涂层电极（CCE）和催化剂涂层膜（CCM）方法制造，导致电极和膜之间界面电阻增大、粘附能力减弱以及质子和电子转移不畅，从而限制了 PEMFC 的电化学表面积（ECSA）和功率密度。 为此，研究者们采用了许多方法，如提高MEA的烧结温度、在阴极和膜之间引入裂解层或双层催化剂和直接沉积法等。Zhao等人制备了一种集成膜电极组件结构，降低了质子交换膜与催化剂层之间的接触电阻，显著提高了水电解的效率和稳定性；同时，Klingele和Breitwieser开发了一种质子交换膜直接沉积技术，以提高PEMFCs的性能和稳定性。然而，这些方法的工艺复杂，难以实现产业化。 本研究结合浇铸和刮刀法技术，制备了一体化膜电极组件（I-MEA）。结果表明，低温质子交换膜燃料电池更适合用浇铸法制备I-MEALT，与传统MEALT相比，I-MEALT电池功率密度提升了18%；高温质子交换膜燃料电池适合用刮刀法制备I-MEAHT，与传统MEAHT相比，I-MEAHT的功率密度提升了约57%，通过电化学阻抗分析得知，这主要归因于电极与膜之间的界面阻抗减小，促进了质子传递。

某船用高速柴油机所面临的冲击载荷指标提高后，针对增压系统进气管悬臂的结构布置，研究并提高进气管支架的疲劳耐久性与可靠性，满足循环应力幅和循环次数划分的材料安全要求。利用振动疲劳仿真平台搭建整体模型，采用频域法开展进气管支架疲劳薄弱点分析，添加波纹管的弹簧模型以提高计算精确度，并优化了结构设计方案。结果表明，进气管支架上最大等效应力由257.42Mpa降低至55.49Mpa，疲劳寿命由1.995×10^6提高至1.6×10^10，进气管支架疲劳寿命满足工程使用要求。

高压共轨系统作为柴油机动力系统的“心脏”，是船舶配套的核心设备，一直以来都是限制我国船用柴油机燃油系统发展的瓶颈。尤其针对船用柴油机喷油持续期长、循环喷油量大、系统结构复杂等特点，导致船用高压共轨系统动态喷射机理不清、喷油稳定性难以控制，限制了船用柴油机动力性、经济性和排放性能的进一步提高。为此，本文围绕我国自主研发的船用柴油机高压共轨系统开展研究，建立了多物理场耦合的高压共轨系统数值模型，通过搭建的高压共轨系统动态喷射性能试验台，验证了模型的供油特性、喷油特性和压力波动特性。并进一步从系统级和部件级开展了动态喷射特性影响因素和影响机理研究，为我国自主开发船用共轨系统提供理论支持与方法参考。研究了高压腔室管路分布对喷油一致性和压力波动特性影响，发现供油端的高压容积变化主要影响了系统瞬态调节能力，越靠近喷油端的高压容积变化对喷油一致性影响越明显。通过在全工况下针对动态喷射循环喷油量波动影响因素开展研究，得到影响循环喷油量波动的主要影响因素和影响机理，研究表明：油量差异性主要由于针阀关闭过程难以控制引起，这既导致了小油量下针阀最大升程的差异，也导致了喷射有效持续期的差异。电磁阀区域参数变化在高喷射压力下的导致的密封特性变化对循环喷油量波动产生明显影响；控制腔内特性参数和针阀结构参数通过影响大油量工况下的开启和关闭响应时间，影响小油量下针阀最大升程，从而改变喷油速率曲线，引起循环喷油量波动；喷嘴内参数和针阀参数存在交互影响，通过影响喷嘴处最小流通截面位置，影响了实际喷油量和有效喷油压力，这也是优化喷油量和有效喷油压力间的矛盾的关键。

以某柴油机动力装置轴系为研究对象，采用刚体动力学和弹性动力分析相结合的方法建立了轴系动力学模型，基于轴系横向振动及纵向振动耦合理论和方法，开展了止推轴向间隙、轴系偏心质量、转速波动、对中偏差、联轴器轴向刚度等各因素对轴系轴向力的影响规律研究。研究表明，偏心距偏心质量乘积、对中偏差、转速波动对轴系轴向力影响较敏感，总体来说轴向力随这些因素的加大而增加，影响规律各不相同。在其他因素均保持不变的前提下，轴向止推受力最大值随轴向间隙增加不断降低，在0.43mm处出现拐点；曲轴止推位移、速度、加速度最大值均随联轴器轴向刚度的增大而减小。利用研究成果对某柴油机动力装置轴系外部轴向力进行了较准确分析及试验验证，为轴系轴向间隙、动平衡要求、对中要求等曲轴系核心设计参数的优化提供了依据。

非接触式燃烧诊断方法常见于火焰研究中，特别常见于内燃机研究领域中；接触式的燃烧诊断方式受限较多，且应用范围窄，并不适用内燃机燃烧特性研究。随着数字图像处理技术发展，常规相机可以等效为一台能识别多个特定波长的光谱仪用于火焰特性的研究。本课题首先开展相机光谱校正，建立乙醇扩散火焰与相机传感器光谱响应的对应关系。利用HSV颜色模型用于表征相机光谱响应分布，以及使用光谱仪分析确认乙醇火焰光谱波段分布。然后基于校正后的相机光谱响应关系用于直喷汽油发动机缸内燃烧火焰特性研究。本次实验中分别测试了两种不同喷嘴形状的喷油器，研究后续燃烧的差异性。每个燃烧循环都使用高速相机拍摄数百张火焰图像，从火焰点燃至燃烧结束。最后，基于HSV模型的HUE值量化表征每个循环的燃烧特性

在淄柴L230型中速船用LNG/柴油微喷引燃双燃料发动机中，采用基于数值模拟方法的研究，对微喷引燃油喷油嘴在缸盖布置的效果进行了仿真研究。研究结果显示，当微喷引燃油喷油嘴偏离缸盖中心布置时，发动机的性能表现出明显的下降。首先，发动机的功率显著降低，这意味着在微喷引燃喷油嘴偏离缸盖中心的布置方案下，发动机的输出能力受到了限制。其次，燃烧效率也受到严重影响，燃料的燃烧不完全，导致燃烧过程的效率降低。此外，热效率也显著下降，这意味着在微喷引燃喷油嘴偏置方案下，发动机的能量转化效率较低。另一方面，排放方面的结果显示，与微喷引燃喷油嘴缸盖中置布置方案相比，微喷引燃喷油嘴偏置方案的排放均有所增加。其中，碳氢化合物（HC）的排放量尤为高。这表明，在微喷引燃喷油嘴偏置方案下，发动机的排放性能会受到较大的负面影响。总的来说，根据仿真研究结果，微喷引燃喷油嘴偏置方案会导致淄柴L230型中速船用LNG/柴油微喷引燃双燃料发动机的性能下降，燃烧和热效率降低，排放增加，特别是碳氢化合物的排放量增加，还可能加剧缸内不完全燃烧现象。这些结果对于发动机的设计和优化具有重要的指导意义。

机械摩擦副的摩擦磨损是影响设备运行状况 、使用效率 、服役寿命 、能源利用率以及 排放物水平的重要因素 。本文提出金属表面自适应增材强化技术工程概念 ，可以实现机车柴油机金属摩擦副表面极低摩擦自润滑状态的在线自适应构建 。将功能材料在线介入润滑介质，借助材料活性，在摩擦副运动过程中在摩擦接触区域吸附、叠加、堆积 ，基于Blok闪温理论，借助摩擦闪温能量激发功能材料与运动副界面交互作用 ，发生闪温熔覆过程，实现摩擦副接触表面的强化改性和自适应增材 ，自动补偿磨损超差 ，动态优化配副间隙 ，靶向修复磨损区域 ，在固液多元复合润滑状态下，实现表面磨损和增材补偿的动态平衡 ，构建运动副间极低摩擦、极小磨损的自润滑运行状态 。在机车柴油机中应用表明 ，金属表面自适应增材强化技术改变了摩擦副间的跑和方式和运动副间摩擦匹配性 ，可明显降低摩擦副的摩擦磨损 、提高设备 运行效率、降低设备全寿命周期能耗和运维成本 ， 降本增效、节能减排效果良好。