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机油元素组分对低速早燃与超级爆震的影响

面对日益严格的排放法规,小型化是发动机发展的重要方向之一,而增压直喷技术,是发动机小型化后保证动力性能的重要技术手段,涡轮增压与电子增压相结合的双增压系统也已进入学者们的研究范围之内[1-3]。随着发动机的强化,其进气量、工作能量密度增加,同时工作状态也更为剧烈,工作过程中缸压峰值变大;低速大负荷情况下,随机早燃发生的倾向也相应增加,早燃发生时运行状态恶化,油耗增加,不利于节能减排[4-5]。低速早燃可能发展为重度爆震,甚至是超级爆震,而超级爆震对发动机的损害较大[6]。早燃的发生机理中缸内热点是一个十分重要的因素,而机油组分对于增压直喷发动机缸内热点的强度与数量都有十分重要的影响[7-8]。现有研究表明,在压缩上止点前喷入微量机油,能够引起早燃并发展为超级爆震[9],说明在发动机实际运行过程中,进入缸内的机油对早燃和超级爆震现象有直接影响。

机油添加剂组成是探索机油对早燃与超级爆震影响的重要研究方向[10-13]。在一定工况下,随着机油添加剂的增加,低速早燃的频次增加[10]。机油添加剂的元素组分也会影响机油的物理化学性质,如黏度,酸碱度等[11]。此外,早燃是超级爆震的必要不充分条件,发生超级爆震,必定发生早燃[6]。目前国内外学者主要从减少早燃发生的方向去研究如何避免超级爆震的发生。不同机油的台架试验表明,早燃频次低,未必超级爆震次数少,因此减少早燃发生并不一定能够减少超级爆震的次数。由于添加剂内不同元素组分会影响实际燃烧的机理和速率,可以借由添加不同元素组分的添加剂来影响早燃的发展结果。所以,在探究机油添加剂元素组分对早燃频次影响的基础上,进一步分析了机油添加剂元素组分与早燃向超级爆震发展的倾向及相应平均爆震强度之间的关系。评价机油性能的好坏,不应以早燃发生频次的多少来判断,早燃发展为超级爆震的次数应该是更为重要的指标。

事实上,不管是资产管理还是财务管理都归属一个问题,只是从不同方面来反映:前者反映的是后者的管理水平、后者反映的是前者的经营结果。因此,涉及两个内容的管理部门要加强合作,财务部门要参与到资产管理的每个环节,资产配置、使用、处置都要考虑财务管理的影响,充分与包括税务管理、成本管理等部门保持高度融合。高校应进一步转变管理观念,优化财务管理与资产管理模式,健全财务部门与资产管理部门协调工作机制,形成相互结合、相互制约的管理态势,提高财务管理与资产管理绩效,为学校事业发展提供支撑和保障。

1 试验设备与方法

1.1 发动机参数与台架配置

图1示出了试验台架的布置情况。在本研究中,ECU数据通过控制电脑1之中的INCA标定软件获取,并通过标定软件修改ECU相关控制逻辑,以配合试验要求;缸压数据、曲轴转角由燃烧分析仪Ki-box获取,送入控制电脑2中进行实时显示;AVL电力测功机台架数据以及各外接传感器测量得来经由数采箱获取的数据直接送入主控电脑之中。试验过程中建立3台控制电脑之间的通信,组成局域网,将全部数据传输至主控电脑,通过PUMA控制系统进行试验相关操作以及整体监控。

图1 试验台架系统布置

试验用发动机为1台4缸2.0 L涡轮增压直喷汽油机,其主要技术参数见表1。

表1 发动机主要技术参数

排量/L1.967点火顺序1—3—4—2进气形式涡轮增压气门数16压缩比10∶1最大功率/kW165燃油类型RON 92汽油最大功率转速/r·min-15 500缸径/mm82.5最大扭矩/N·m355行程/mm92最大扭矩转速/r·min-14 000

1.2 试验流程

在试验过程中,为防止不同机油的相互干扰,需要在试验间隔中进行机油排放和清洁。注入新机油后,进行早燃试验,试验通过PUMA控制系统控制边界条件(见表2)。通过热电偶进行温度测量,证明试验设备控温性能可以实现上述要求。试验过程中利用INCA标定软件关闭ECU自动加浓机制,以维持试验过程中空燃比为1。热机完成后,在转速1 750 r/min、扭矩320 N·m (全负荷)条件下运行,待边界条件达到预定值后开始试验[14-15]

表2 试验工况

转速/r·min-11 750平均有效压力/MPa0.19点火提前角(ATDC)/(°)10.5 空燃比1进气温度/℃25±1中冷器出口温度/℃40±1冷却液出口温度/℃98±1燃油温度/℃25±0.5燃油喷射压力/MPa15

本试验中发动机测试循环周期见图2。开始测量后,在转速1 750 r/min、扭矩320 N·m、中冷水温40 ℃状态运行15 min,利用燃烧分析仪Ki-box获取到缸压、曲轴转角等数据,在设定好的判断原则之下,自动判断是否发生早燃,并记录其间早燃发生时前后50个循环内的缸压、缸压振荡峰峰值、AI10等数据;然后保持转速不变,将扭矩降至50 N·m运行5 min,以清除缸内积炭,并保证发动机的稳定运行;接着再将扭矩升高到320 N·m,待中冷出水温度回到40 ℃后进行重复试验。为避免早燃的随机性对试验结果造成影响,每种机油进行18次早燃重复性测试,共计超过245 000个进排气循环的试验。

图2 发动机测试循环示意

完成一种机油的早燃试验后,对发动机进行清洗,隔天注入其他待测机油进行相同试验。对5种添加剂元素组分各不相同的机油进行早燃试验,试验后进行数据对比分析,以研究机油添加剂元素组分对早燃频次、早燃向重度超级爆震发展倾向及相应平均爆震强度的影响。

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1.3 早燃与爆震定义

早燃是发动机在火花塞点火前发生着火的一种非常规着火现象[16]。提前着火使得燃油提前被消耗,累计热释放率10%点(AI10)对应曲轴转角提前。由表2可知,试验过程中发动机点火角为10.5°ATDC。根据15次早燃发生时共计1 500个循环的AI10实测数据来看(见图3),在1 750 r/min工况下,火花塞点火正常燃烧的最小迟滞时间对应曲轴转角为7.5°,所以在本研究中,检测到AI10出现时刻早于18°ATDC则视为发生早燃。

1122 混合谱系激酶结构域样蛋白在小鼠妊娠早期子宫及蜕膜中的表达及调控 张 衡,武琳琳,李世杰,匡 野,马兴红

图3 早燃发生对应循环AI10实测数据

早期的研究中并没有将早燃和超级爆震相区分,近几年随着高增压缸内直喷发动机的出现,低速大负荷下早燃与超级爆震现象的影响愈发明显,这两种现象也引起了国内外学者的重视。清华大学王志等[6]提出早燃与超级爆震之间有着密切关系(见图4),发生早燃并不一定发生超级爆震,而超级爆震发生时,必定先发生了早燃。本研究根据早燃发生后是否发生爆震以及爆震发生后其强度大小,将早燃发展的结果分为正常燃烧(不发生爆震)、轻度爆震、重度爆震、超级爆震4种情况。

图4 早燃与爆震之间的关系

由图5可见,超级爆震发生时,缸压数值出现显著振荡现象,并且最大缸压(pmax)高于正常燃烧过程中其相应数值。爆震发生时的缸压曲线经过高通滤波之后的振荡压力峰峰值(Kpeak)的大小体现了缸压振荡的剧烈程度,以此来表征爆震的强度大小。

护理后,中医护理管理组的51例患者中有48例患者能够合理用药,占总人数的94.1%;有46例患者能够对饮食进行控制,占总人数的90.1%,有40例患者能够科学运动,占总人数的78.4%,而传统护理组中有35例患者能够合理用药,占总人数的68.6%,有40例患者能够对饮食进行控制,占总人数的78.4%,有32例患者能够科学运动,占总人数的62.7%。两组患者自我管理行为比较,P<0.05。

本研究Kpeakpmax的数值大小与轻度爆震、重度爆震以及超级爆震的对应关系如下:当Kpeak<0.1 MPa时,缸压振荡幅度极小,属于正常燃烧过程;当0.1 MPa<Kpeak<0.5 MPa时,缸压振荡超出正常燃烧范围,但显著程度较低,对发动机影响较小,视为轻度爆震;当0.5 MPa<Kpeak<2 MPa时,缸压发生明显振荡,压力峰值较大,出现时刻提前于正常运行状况,视为重度爆震;而当Kpeak>2 MPa并且pmax>10 MPa(正常运行过程压力峰值的1.5倍)时,缸压剧烈振荡,压力峰值及出现时刻均与正常运行状况有极大差异,属于超级爆震范畴[6,17-18]。图6示出各级爆震示意。

图5 爆震最大缸压及其振荡峰峰值

图6 低速早燃发展结果与正常着火对比[17]

2 试验结果与数据分析

2.1 试验结果

根据1.3节中对早燃的定义,得到了5种机油(本研究中以A,B,C,D,E指代)在试验过程中的早燃频次,以及对应早燃各类发展结果的频次分布(见图7)。

图7 各机油的早燃频次及其发展结果

不同机油早燃频次差异较为明显,而机油A的3次试验早燃频次基本一致。不同机油早燃的发展结果分布也有明显差异,机油A的3次试验呈现的早燃发展结果分布趋势也基本一致。说明试验时间足够长时,早燃发生的随机性对试验结果影响不大。 试验中所使用机油的基础油均为对添加剂、油封材料、涂料及矿物油有良好相容性的聚α-烯烃(PAO),5种机油的主要区别在于添加剂部分元素组分以及由此引起的物理化学性质差异。为分析机油元素组分对早燃频次及其发展结果的影响,本研究采用电感耦合等离子体光谱法对5种机油的元素组分进行了定性及定量分析,结果显示5种机油元素组分主要包括硼(B)、钙(Ca)、镁(Mg)、钼(Mo)、磷(P)、及锌(Zn)六大元素,具体数值见表3。

(2)气孔 气孔是指在焊接过程中,电弧周围的空气、母材和焊材表面的杂质燃烧分解产生的气体溶在熔池中,且在熔化金属冷却前未能及时逸出而残留在焊缝中形成的孔穴。

表3 各机油主要元素质量浓度 μg/L

机油ABCDEB质量浓度2711631350131Ca质量浓度1 1512 9481 4963 6632 381Mg质量浓度1485992411Mo质量浓度88225198172182P质量浓度8451 018888966825Zn质量浓度7881 020863924825

2.2 数据分析

2.2.1 早燃发生时刻与其发展结果之间的关系

首先对整个试验期内发生的217次早燃现象对应的早燃发生时刻(以10%燃油消耗点AI10为评价指标)、Kpeakpmax进行分析以验证试验的可靠性并定性分析三者之间的关系。

早燃发生时刻越早,缸压振荡峰峰值越大(见图8)。Kpeak>2 MPa的超级爆震对应的早燃发生时刻基本都再10°ATDC之前;重度爆震所对应的早燃发生时刻则主要集中在10°~15°ATDC之间;而轻度爆震与正常燃烧所对应的早燃发生时刻在10°~18°ATDC范围内均有分布,但大部分位于15°~18°ATDC之间。此外,早燃发生时刻提前的最高点为-7.216°ATDC,对应缸压振荡峰峰值为10.35 MPa。

图8 早燃发生时刻与缸压振荡峰峰值的关系

图9示出了早燃发生时刻与最大缸压的关系。由图9可见,早燃发生时刻提前程度越高,最大缸压也越大。与缸压振荡峰峰值和早燃发生时刻相关系数(R2=0.896 2)相比较,最大缸压与早燃发生时刻之间的相关系数(R2=0.963 5)更大,相关性更高。

图9 早燃发生时刻与最大缸压的关系

结合图8与图9可以看出,AI10对应的曲轴转角从18°ATDC开始逐步提前时,最大缸压呈明显上升趋势,缸压振荡程度也随之提高。在18°ATDC附近,缸压振荡峰峰值接近于0并且十分集中,缸压上升速度也相对较小。因此可将18°ATDC作为判断早燃发生与否的临界值。本研究所定义的早燃后四种爆震区间对应的早燃发生时刻范围也有着显著区分,并且各自的集中程度也不相同。早燃发生时刻提前程度越高,对应的发展结果恶劣程度也越高。

2.2.2 机油添加剂元素组分对早燃的影响

从表3中可以看出,各机油添加剂元素组分最大的差异来自于Ca元素含量。国内外学者的研究表明Ca元素的存在能够促进早燃的发生[19],所以本研究在对早燃的定义基础上,以Ca元素促进早燃的发生为前提,根据图7所示试验结果对其他元素对早燃频次的影响进行如下分析。

机油B除Mg元素含量极低外,其他各元素含量均为机油E的123%~124%,而机油B早燃频次较高,说明在机油E的元素配比下,当各元素含量同时增加时,早燃频次增加。

机油C中含有较多的Mg元素,Ca元素较少,其他元素含量与机油E相近。Ca元素的减少应当减少机油C试验过程中发生的早燃频次,但其早燃频次很大程度高于机油E早燃频次,说明Mg元素含量的上升较大程度提高了试验过程中早燃发生的频次,Mg元素能促进早燃的发生。

字标注法的关键是词位学习,根据上下文得到一个词位特征的概率模型,再根据字间的关联程度得到词位标注。随着机器学习技术的发展,支持向量机、最大熵和条件随机场等技术逐渐被研究者用于字构词的词位学习中。Bakeoff 评测数据表明,基于字标注的分词系统优于基于词或词典的分词系统[1]。

2.2.3 机油添加剂元素组分对超级爆震的影响

虽然一些科学家并不认为“奇点”的存在,如MIT的诺姆·乔姆斯基认为,我们离建立人类水平的机器智能还“遥不可及”,称奇点是”科幻小说”。但是,“奇点”概念还是获得了硅谷一些科技企业家的关注,如谷歌的拉里·佩奇(LarryPage)和谢尔盖·布林(Sergey Brin)、支付宝联合创始人彼得·泰尔(PeterThiel),他们的参与推动了社会各界对“奇点”的关注。2000年,尤德考斯基(Eliezer Yudkowsky)等创建了“奇点研究所”,是目前唯一致力于研究强AI及其风险的研究组织。

由图10可见,当Ca元素含量逐渐增加时,超级爆震发生的频次逐渐增多,并且超级爆震频次占早燃事件发展结果的比例逐渐增加。由此可见,Ca元素含量越高,超级爆震发生频次越高,早燃发生后向超级爆震的发展倾向越大。Ca元素能促进早燃向超级爆震发展。

图10 Ca元素含量与超级爆震频次、占比的关系

由图11 A,B,D,E 4种机油的试验结果可以看出,随着Ca元素含量逐渐增加,以缸压振荡峰峰值的平均数表征的超级爆震平均强度逐渐增大。Ca元素含量越高,爆震强度越大,Ca元素能够促进爆震的增强。从表3中的元素含量可知,A,B,D,E 4种机油的Mg元素含量极低,而机油C中的Mg元素含量明显较高。从图11可见,机油C超级爆震平均强度高达8.218 MPa,高于其他4种机油,所以Mg元素增多会提升超级爆震的强度。

道歉受到各种因素的影响,在什么环境中,采取哪一种致歉策略,如何对他人的致歉进行回应,都是一门不简单的艺术。为了理解清楚汉泰学生在选择致歉策略上的不同,我一共设计了18个日常生活的情景,并且对各个情景都作了相应详细的描述,受调查者要根据个人真实的学习生活经验,在问卷中做出相应的回答。

图11 Ca元素含量与超级爆震强度的关系

3 结论

a) 总体而言,早燃发生时刻越提前,对应循环的最大缸压振荡峰峰值及最大缸压越大,并且其发展结果越恶劣;

b) 按照文中E机油的配比同比增加各类元素会提升早燃频次,机油添加剂中的Mg元素、B元素能促进早燃的发生;

c) 机油添加剂中Ca元素的含量越高,早燃向超级爆震转化的倾向越严重,超级爆震次数越多,并且超级爆震平均强度越大,Mg元素增多会提升超级爆震的强度。

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