基于喷油脉宽测试法的汽车油耗智能测试技术

针对汽车油耗测试存在的问题,采用单片机控制技术,通过直接测试喷油器喷油脉宽测试汽车油耗,研制汽车油耗智能测试仪器。根据汽车发动机喷油器喷油控制原理,确定汽车油耗测试方法。基于油耗测试原理构建汽车油耗测试系统的数学计算模型,并在标准状态下对该数学模型进行修正。根据油耗测试系统的功能要求,选定汽车油耗测试控制系统的单片机型号,确定汽车油耗测试控制系统各组成模块的功能,编写了喷油脉冲信号采集系统和汽车油耗测试系统主程序。结合汽车油耗测试样机和汽车测功试验台,搭建油耗测试样机试验系统,对试验数据进行处理分析,汽车油耗测试样机的相对误差可达到0.46%;喷油器特性参数受发动机转速变化影响较大,会影响到汽车油耗测试精度,需要对发动机不同转速条件下的喷油器特性参数进行修正,可进一步提高汽车油耗测试精度。该研究可为研制高精度、智能型汽车油耗测试仪器提供参考。     

便携式小型拖拉机功率油耗测试仪的研制

为解决农用小型拖拉机的实时现场技术状态检测,设计了便携式小型拖拉机功率油耗智能测试系统。该系统由压力传感器测得飞轮的旋转切向力而得功率,由流量传感器测得耗油量,以AT89C51单片机为核心进行数据处理,其功率测试误差为±0.10%(kW),实现了快速、精确测试小型拖拉机发动机功率油耗的目的     

基于光切法的葡萄硬枝嫁接切削面粗糙度图像检测算法

为了实现葡萄硬枝嫁接苗木切削面粗糙度的检测,该文基于光切法测量原理,搭建了切削面粗糙度图像检测系统,研究了特征提取的图像检测算法。为获取较长的取样长度,采用了图像拼接技术,并提出了一种自动制取匹配模板的方法,拼接算法测试结果表明:每多拼接一幅粗糙度特征图像,运行时间平均增加1.104 s,取样长度平均增加1 131.77μm;采用了模糊集合理论对拼接后的粗糙度特征图像进行灰度变换,可以有效保证图像分割后单侧边缘的完整;采用了人机交互的方式对粗糙度特征二值图像像素进行区域操作,可以滤除因切削面自身含有的导管腔、管胞腔而导致的缺陷轮廓,从而提高粗糙度计算的准确度;提出了一种逐列遍历图像提取单侧边缘的方法,通过对单侧边缘进行计算,可以得到粗糙度高度参数Ra与Rz的值。将该粗糙度图像检测算法与基恩士VK-X200形状测量激光显微系统进行了粗糙度检测对比试验,结果表明,该文提出的粗糙度图像检测算法测得Ra的相对误差为6.73%,在测量误差允许范围内,该文基于光切法测量原理的图像检测算法,用于检测葡萄硬枝嫁接苗木切削面粗糙度,具有较高的精度和良好的可行性,为进一步研究切削参数对切削面粗糙度以及对苗木嫁接成活率的影响提供了技术支撑。     

小型拖拉机发动机功率油耗计算机辅助测试系统的研制

在吸收机械式功率、油耗测试仪的基础上，利用机电一体化等先进技术，研制成一套小型拖拉机发动机功率、油耗计算机辅助测试系统。实现了对功率、油耗、转速的计算机辅助测试及曲线绘制。该系统采用了动态实时图像显示技术及在线数字屏幕输出，提高了系统的实用性。     

柴油机颗粒捕集器再生温度预测模型

柴油机颗粒捕集器在再生阶段的温度预测问题直接与后处理系统甚至整车的经济性、安全性相关。该文采用仿真分析计算与发动机试验验证相结合的方式,对柴油机颗粒捕集器在再生阶段的温度特性及其影响因素进行分析。首先运用GT-Power软件对后处理系统进行建模,并分析了不同再生目标温度对再生效率的影响以及不同碳载量对稳态再生温度的影响。仿真结果表明：较高的再生目标温度有助于降低单位质量颗粒物的再生油耗,当再生目标温度为500 ℃时,单位质量颗粒物的再生油耗为372.7 g,当目标温度提高到700 ℃时该值降低至3.8g,但当目标温度达到600 ℃以上,再生目标温度对单位质量颗粒物再生油耗的改善效果不明显;当碳载量超过46 g（12.7 g/L）再生时,颗粒捕集器内部温度超过800 ℃,颗粒捕集器出现烧蚀失效的风险较高,因此应当限制触发再生的碳载量限值。在仿真计算结果的基础上,运用发动机台架试验对再生温度特性进行测试验证,试验结果与仿真结果较吻合,结果表明,该温度预测模型可对颗粒捕集器再生阶段的温度分布、再生油耗及最高温度等进行预测,对提高再生阶段燃油经济性,降低颗粒捕集器的烧蚀失效风险,具有重要的指导意义。     

中国农业系统碳汇功能

研究我国现实和未来农业系统碳汇功能,提出该系统碳排放和碳国家清单。以１９９０、９９１５和２０００年为例,对周年平衡进行计算分析,绘制出全国农业系统碳平衡概图。     

武汉城市圈土地碳平衡适宜性评价及潜力分析

碳排放的不断增加导致了全球变暖等诸多气候问题,土地是碳排放的载体,土地利用方式对碳排放量有着重要的影响。运用文献分析法查找有关土地适宜性评价的相关研究,将碳平衡引入土地适宜性评价中,建立了城市圈土地碳平衡适宜性评价指标体系。应用全排列多边形图示指标法,分别从碳源和碳汇两个角度对武汉城市圈各城市的土地适宜性进行了评价,研究发现,碳汇适宜性较高的城市有咸宁市、黄冈市和孝感市,碳源适宜性较高的城市有仙桃市、潜江市、天门市,通过图示可以直观地发现各城市的优势和不足。以土地利用结构和土地碳排放当量为依据估算各城市碳源碳汇总量,通过计算平衡因子、碳源碳汇比例等综合指标分析各城市土地碳平衡潜力,结果显示,各城市碳平衡潜力差异显著,工业较发达地区在碳平衡方面一般处于劣势。在城市圈发展中,区域整体的碳平衡更有利于实现城市圈的协同发展。     

柴油机分卷流燃烧系统燃烧和排放性能试验研究

为了提高柴油机燃烧室的油气混合性能、降低燃油消耗率和碳烟排放,该文提出了柴油机分卷流燃烧系统。利用单缸机试验系统和仿真计算分析了分卷流燃烧系统在不同工况下的燃烧和排放性能。单缸机试验结果表明:在各试验工况下,分卷流燃烧系统燃油消耗率均比双卷流燃烧系统低,油耗最大降幅为5.41%,碳烟排放最大降幅为20.48%。仿真计算表明分卷流燃烧系统当量比为0.66到2区间内的燃油比例较高,当量比大于2的燃油比例较低,分卷流燃烧系统缸内当量比分布均匀,因而油耗降低,热效率提高,碳烟生成较少。分卷流燃烧系统对于推动柴油机节能减排有着重要的意义。     

冷EGR温度对车用柴油机排放影响的试验

为了得到冷却的废气再循环（EGR）技术对车用柴油机排放性能的影响,通过工况试验法研究了各工况下EGR温度对柴油机氮氧化物、碳氢化物、碳氧化物和烟度的排放量以及油耗率的影响,并由此得出柴油机各工况下的最佳EGR温度。试验表明,与热EGR相比,冷EGR能够明显降低氮氧化物和烟度的排放,同时能够降低油耗率,提高柴油机的经济性,效果良好。     

水田高茬秸秆旋耕埋覆装置功耗测试方法

为了检测水田高茬秸秆旋耕埋覆装置实时功耗,该文基于虚拟仪器技术和相位差原理,对适用于水田高茬秸秆翻埋装置作业功耗检测的测试系统进行了研究,分别使用相关法、FFT法、过零法3种数据处理方法编写了检测程序,并在试验台架上对测试系统进行了标定。结果显示：基于相关法的测试系统精度、稳定性和线性等指标均最高,对功耗的测量误差在4.5%以内,满足农业机械田间功耗检测要求。     

不同配比乙醇柴油混合燃料的经济性和排放性

为了研究乙醇柴油混合燃料的经济性和排放性,该文在双缸直喷式柴油机和在用的柴油轿车上分别进行了发动机台架试验和整车底盘测功机试验。结果表明,在不调整柴油机条件下,使用乙醇柴油混合燃料能够在一定程度上改善发动机燃油经济性和降低排气烟度和NOX排放,但HC排放增加。适当减小供油提前角有利于改善乙醇柴油混合燃料发动机经济性和排放特性。对于试验车辆,燃用E10有利于降低汽车在中、高速时的等速工况燃料消耗量和常温下冷起动后PM、NOX排放量。该研究结果对于改善乙醇柴油混合燃料的燃油经济性和排放性具有实用价值。     

轻度混合动力车发动机Start/Stop系统控制策略

发动机怠速自动起停是轻度混合动力车的重要工作模式,它能避免发动机在怠速工况下运行,可减少燃油消耗及尾气排放。该文对集成起动机/发电机(ISG)轻度混合动力车发动机起动动力学和发动机Start/Stop系统控制策略进行了研究,同时在Matlab/Simulink中建立了整车控制器模型,在NEDC循环工况下对发动机和ISG电机的协调输出转矩进行了仿真分析,最后进行了发动机起动及整车转鼓对比试验。仿真及试验结果表明,Start/Stop系统能保证发动机在怠速工况下正常停机,通过Start/Stop系统的协调控制,发动机在整个循环工况下运转平稳,转矩输出值在低油耗区;和传统车相比,加装Start/Stop系统的轻度混合动力车HC和CO排放下降明显,百公里油耗由8.60L下降到7.30L,节油效果显著。     

基于V2X的混合动力汽车分层能量管理及优化

为了解决混合动力汽车的实时能量管理及优化问题,在保证不过多简化被控对象的基础上得到最优解,该文提出一种基于V2X（vehicle to vehicle,车车通信,以及vehicle to infrastructure,车与交通设施通信）的分层控制方法。设计了一种分层控制器,上层控制器基于交通信号灯正时（signal phase and timing,SPAT）得到目标车速的初始值,并采用多岛遗传算法和非线性模型预测得到最优目标车速。下层控制器根据上层控制器的最优目标车速,采用自适应等效燃油消耗最小原理（adaptive equivalent consumption minimization strategy,A-ECMS）,得到发动机和电机的最优输出功率。该文对分层控制方法进行了硬件在环仿真,仿真结果表明,该文提出的分层控制方法可以很好地实现混合动力汽车的实时能量管理,有效地避免混合动力汽车红灯停车,实现良好的车速跟随并减少百公里油耗。该研究可为解决混动力汽车实时能量管理及优化提供参考。     

电控液驱车辆加速策略研究

为了使液驱混合动力车辆在加速过程中满足驾驶员意图和车辆动力学的要求,该文针对一种应用定压网络液压马达控制系统的电控液驱车辆,进行了加速驱动控制策略的研究;提出了初始压力调节方案和命令速度调节方案2种加速控制策略;在建立系统数学模型、设计加速驱动控制器的基础上,利用MATLAB/SIMULINK对系统进行了加速性能和燃油经济性能仿真;仿真结果表明,本文所提出的2种加速控制策略能够满足驾驶员的加速意图要求,其中命令速度调节方案具有较好的燃油经济性能,初始压力调节方案具有较好的加速动力性能,研究结果可为液驱混合动力车辆加速控制提供参考。     

谷物联合收割机油耗随机森林预测模型

近年来农业机械保有量不断增加,农业机械对化石燃料的消耗也不断增长。该研究以实现沃得4LB-150AA型号谷物联合收割机田间作业时的油耗预测为目的,基于收割机CAN(Controller Area Network)总线及GNSS(Global Navigation Satellite System)终端采集的发动机工况数据、行驶工况数据,构建了发动机平均扭矩、发动机平均转速、平均速度、加速度均值、减速度均值、加速度方差、减速度方差7个指标,探索了7个指标与油耗之间的相关性,分析了收割机在不同区域的油耗差异,建立了基于随机森林的收割机油耗预测模型。结果表明:7个指标都与油耗存在相关性,其中发动机平均扭矩、发动机平均转速、平均速度与油耗的相关性较高,相关系数在0.6以上,其次是加速度均值、减速度均值、加速度方差、减速度方差,相关系数在0.4以上;并且不同区域的收割机作业油耗存在显著差异,其中单位面积产量高的区域油耗也相对较高;同时基于随机森林的油耗预测模型可以实现收割机作业时油耗的准确预测,均方根误差为0.14 L/h,平均绝对误差为0.24 L/h,决定系数为0.84。该研究提出的方法可为农机的工况优化及精准油耗监管提供参考。     

基于LM算法的集群电机系统能耗评估校正模型

为了保证和提高电机系统能耗模型的计算精度与评估能力,该文提出了一种基于参数辨识理论的集群电机系统能耗校正方法。采用列文伯格-马夸尔特(levenberg-marquardt algorithm,LM)算法,对单台电机和集群电机系统的额定效率、额定可变损耗及不变损耗参数进行辨识,建立了电机能耗计算的校正模型。在此基础上,以典型三机集群电机系统为算例,搭建真实物理试验平台,对集群电机系统进行全域负载率能耗计算。结果表明,该文提出的能耗校正模型的计算误差远远小于能耗出厂模型(误差率不到1%),可以大幅降低集群电机系统的能耗计算误差,工程实用性较强,为电机用能系统的能耗评估和节能改造提供了一种有效的技术手段。     

插电式四驱混合动力汽车能量管理控制策略及其优化

为精确计算驾驶员请求转矩,克服模糊逻辑及模糊比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)需要先验知识的固有缺陷,该文提出利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络拟合转矩识别系数。考虑到动力部件的瞬态特性,建立了各动力部件及传动系统的动力学模型,制定了基于规则的控制策略并描述了各驱动模式的成立条件及其动力学方程。为减少程序运行时间,提出修正动态规划(correctional dynamic programming,CDP)算法对控制策略进行全局优化。搭建硬件在环试验台架,对控制策略进行了试验。试验结果表明,基于规则和修正动态规划的控制策略均能实现良好的控制效果。引入转矩识别后,车速误差明显减小,燃油经济性提高了4.54%。采用修正动态规划后,燃油经济性进一步提高了14.04%。该文研究方法可以为制定复杂混合动力系统控制策略提供理论依据。     

串联型液压混合动力车辆节能控制策略

为了解决采用串联型液压混合动力系统车辆节能控制问题,该文在对串联型液压混合动力系统工作原理进行分析的基础上,考虑到系统的动态特性和液压储能器气体温度与热传递对储能器工作状态的影响,建立了系统数学模型。根据车辆行驶理论,考虑到车辆制动能的回收与再利用和串联型液压混合动力系统与发动机的匹配问题,设计了一种串联型液压混合动力系统综合控制策略,该控制策略通过主控制单元、液压泵控制单元、二次元件控制单元和发动机控制单元相互配合实现。运用Matlab/Simulink进行了控制系统仿真分析,仿真结果表明所设计的控制策略能准确实现驾驶员行驶车速要求,液压储能器能有效回收车辆制动能,在减速结束时能及时释放储能器能量以节约发动机所消耗的燃油,并能够使储能器能量耗尽时发动机及时介入保证车辆正常行驶。研究结果可为静液压传动车辆节能减排设计提供参考。