农用拖拉机发动机技术及其排放特性研究

拖拉机是我国保有量最高的农业机械,也是农业生产中必不可少的基础设备,拖拉机的性能对于农业生产的实施质量影响很大。发动机作为拖拉机运转和使用的基础,针对拖拉机的技术现状,介绍了发动机与拖拉机及各工作部件的关系,说明了拖拉机配套发动机技术类型与特征,总结了农用拖拉机排放特性与排放污染物的检测技术,说明了降低排放污染的方式,强调了合理使用与保养拖拉机发动机的重要性。     

农用拖拉机不同工况下排放特性

正确解析拖拉机不同工况排放特性是编制排放清单以及分析和控制区域污染物排放的基础。基于实测数据对不同工况下CO、HC、NO_X和PM四种污染物排放特征进行分析。同时分析单一工况参数与污染物排放之间的关联性,并基于BP-MIV模型定量分析不同工况转速、油耗流量以及速度对不同污染物排放的影响。结果表明：CO、HC、NO_X和PM四种污染物耕作模式下的瞬时排放速率分别为0.041 6 g/s、0.013 2 g/s、0.088 g/s、0.011 6 g/s,高于行走和怠速模式;4种污染物基于油耗的CO、HC和NO_X的排放因子表现为旋耕工况下最低。分析单一工况参数与污染物排放之间的关联性,发现发动机转速对污染物排放速率的影响最大。对转速、油耗流量以及速度对瞬时排放速率的影响进行量化,怠速工况下油耗流量对4种污染物的影响最大,而在耕作工况下3种影响因素对于4种污染物的影响程度则各不相同。针对新疆农用拖拉机不同工况下污染物排放的研究有助于厘清农机污染物排放特征,为区域性大气污染联防联控提供数据保障。     

现实工况下农用拖拉机尾气排放特征分析

为量化农用拖拉机在实际作业过程中的尾气排放特征,研究选取9台用于田间运输、旋耕、施肥及秸秆粉碎还田的拖拉机,利用便携式尾气测量系统对其现实条件下CO、HC、NO和PM2.5的排放进行测量。结果表明,拖拉机的尾气排放随工况的不同而不同,行走和作业时其污染物排放速率高于怠速。拖拉机用途不同,其尾气排放也有所差异,旋耕机作业时CO、NO和PM2.5的排放速率明显比田间运输机、施肥机和秸秆粉碎机高。此外,拖拉机气体污染物的平均排放速率均随发动机转速和进气压力的增加而增加。同时,本文中拖拉机尾气排放的实测结果与我国非道路移动机械排放清单技术指南中推荐值有较大区别,NO平均约高12%,而PM2.5平均测量值更是比指南高达6倍以上。     

固定道保护性耕作对拖拉机田间尾气排放的影响

固定道保护性耕作通过区分机具行走道和作物生长带,可以减少田间压实,提高机具的作业性能.为此,研究了华北平原小麦、玉米一年两熟区固定道保护性耕作对拖拉机田间作业尾气排放的影响,对比分析了固定道与非固定道处理下纯行走作业、深松和免耕播种作业时拖拉机的尾气排放.固定道保护性耕作处理降低0～40cm土层容重.相对非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作从两方面显著减少拖拉机尾气烟度:一方面提高轮胎附着性能,减少纯行走作业尾气烟度;另一方面,通过减少生长带压实,减少机具作业阻力,从而降低尾气烟度.相对于非固定道保护性耕作,固定道保护性耕作在深松、玉米和小麦免耕播种时,尾气烟度分别降低了20.8%、18.7%和20.7%.     

电动拖拉机驱动转矩控制策略研究

针对电动拖拉机在田间作业时,作业工况复杂、作业阻力非线性等问题,选取拖拉机的典型工况—犁耕,提出了电动拖拉机作业时的转矩控制策略。整车的转矩控制策略将驾驶员的驾驶意图模式划分为3种,并建立了驱动模式模糊识别器。再根据识别结果制定了对应模式下的转矩控制策略。仿真结果表明:该控制策略能有效地识别驾驶员意图,提升了整车的动力性和经济性。     

基于改进粒子群优化神经网络的拖拉机排放方法研究

针对农用拖拉机排放污染严重的问题,特别是限制氮氧化物（NOx）和碳烟（Soot）的排放,以中国一拖集团某型号农用柴油机为研究对象,采用系统建模仿真、台架试验验证和仿真分析结合的方法对发动机排放优化进行了研究。首先构建了农用拖拉机燃烧室三维模型并导入CONVERGE进行燃烧排放模拟与仿真,通过对模型缸内压力、热释放率试验值与仿真值的对比,证明该模型具有较高精确度,能够较好地描述发动机内部燃烧排放过程。之后以燃烧室的缩口率、凸台深度、燃烧室深度为输入,以发动机NOx和Soot排放量为输出建立人工神经网络作为代理模型。计算决定系数R2和平均相对误差（MRE）来验证人工神经网络的精确度。然后在此基础上提出一种改进的粒子群优化算法,从而获得燃烧室缩口率、凸台深度、燃烧室深度的最佳参数组合,形成新的燃烧室结构并导入CONVERGE软件中进行排放模拟计算并与原燃烧室的排放量进行对比。结果表明采用新的燃烧室结构后能够降低发动机NOx和Soot排放,可为相关农用拖拉机燃烧室系统设计和开发提供参考和思路。     

电动拖拉机发展及其关键技术

回顾了电动拖拉机近100多年的发展历史,可以看出,上世纪70年代以前的电动拖拉机基本上由电网提供电源,其作业范围受到限制,自上世纪70年代以来,电动拖拉机得到快速发展,动力源发展为车载动力电池,且电池性能不断提高,但在续驶里程、作业时间等方面与实际的要求还有不小的差距,电动拖拉机的应用范围还非常有限。进一步分析了影响电动拖拉机发展的关键技术:电池及能量管理技术、电机及其控制技术和用于开发设计电动拖拉机的系统仿真技术,以及这些技术的目前发展状况,以期为我国电动拖拉机的研究与开发提供借鉴。     

柴油机排放后处理技术及其在拖拉机上的应用

介绍了非道路机械柴油机排放后处理技术及其在拖拉机上的应用情况,并对两种技术路线进行对比分析,为我国低排放柴油机开发以及与拖拉机整机的配套提供参考。      

矿物柴油和生物柴油混合燃料对农用拖拉机发动机性能和排放的影响

能源消耗的快速增长将人的目光转向对发现替代能源的需求,这些替代能源将适应现有的发动机结构,并满足与可再生性、环保和使用可靠性相关的额外标准.     

基于功基窗口法的拖拉机典型工况排放特性研究

降低拖拉机等农业机械的作业排放对大气环境的污染势在必行。以某款拖拉机为测试主体,利用PEMS系统获取拖拉机旋耕作业状态下的排放情况,按照欧盟非道路第5阶段的测试方法及计算程序,基于功基窗口法对排放数据进行计算分排放情况。试验结果表明,NOX排放结果为5.25~5.942g/kW·h,拖拉机装用发动机的排放测试结果,台架试验不能有效反应田间作业排放情况。     

农村户用沼气工程生命周期节能减排效益

评估农村户用沼气工程及其上下游环节的节能减排效益,可为农村户用沼气工程生命周期全过程环境管理和农村可再生能源发展提供决策参考。以8 m3典型农村户用沼气工程为例,应用生命周期评价方法进行了清单分析和节能减排效益评价。结果表明,1个典型8 m3户用沼气工程生命周期对富营养化、环境酸化、能源耗竭、温室效应、人体毒性和光化学氧化6类环境影响类型的减缓作用分别相当于2000年世界人均环境影响潜力的84.84%、54.37%、39.16%、26.67%、19.35%和5.55%,生命周期净节能减排效益显著。因此,发     

拖拉机室内台架试验技术现状与展望

作为拖拉机研发的重要验证手段,拖拉机室内台架试验可方便高效地为拖拉机模拟各种工况下的性能表现.首先探究动力总成控制技术、负载模拟技术、试验数据处理技术和试验结果评价技术4种拖拉机室内台架试验关键技术,结合试验技术的最新研究进展,对4种技术进行详细的阐述和分析.接着从动力总成控制算法、负载模拟算法、试验数据处理方法、试验...     

丘陵山地四轮驱动拖拉机驱动力主动分配系统研究

针对丘陵山地四轮驱动拖拉机在作业时车轮打滑而驱动力不足的状况,对丘陵山地拖拉机传动系统的关键部件行了优化设计。对丘陵山地拖拉机建立了动力学模型,并对丘陵山地拖拉机的轮间驱动力进行分析,提出了提高驱动效率最佳条件;设计了一种新型的驱动力分配装置对轴间驱动力重新进行分配,并对该装置的控制系统进行了设计和仿真。结果表明:该装置能明显改善打滑现象,提高驱动性能。     

辽宁省水稻田甲烷排放时空变化及影响因素

水稻田是甲烷（CH4）主要排放源,本研究应用涡动相关观测验证DNDC模型准确性,进而模拟辽宁省2016—2020年CH4排放。结果表明DNDC模拟CH4排放量与涡动相关观测结果有较好一致性（P<0.001）;辽宁省2016—2020年水稻田CH4年平均排放量7.1万t,主要分布在沈阳市和盘锦市。CH4排放速率（F_(〖CH〗_4 )）随着温度、土壤有机碳和土壤容重增加而增加,而降水对F_(〖CH〗_4 )的影响存在阈值。当6—7月降水累积量为157?317mm时,F_(〖CH〗_4 )随降水增加而增加;当小于157mm或大于317mm时,F_(〖CH〗_4 )随着降水减小而增加。在阈值之内降水通过影响土壤环境直接影响F_(〖CH〗_4 ),但当降水过多或过少时,其通过温度间接影响F_(〖CH〗_4 )。最大限度延长晒田时间是减少CH4排放的有效措施。本研究为辽宁省水稻田甲烷排放评估、预测和制定减排调控措施提供理论支持。     

新疆大中型拖拉机拥有量灰色预测

灰色理论具有计算简便、不要求有大量的样本数据。这对于信息量少的拖拉机拥有量分析是适宜的,并且预测精度较高。采用灰色系统GM(1,1)模型对新疆农用大中型拖拉机拥有量进行预测,对新疆农业机械发展具有重要的意义。     

丘陵山地姿态调整轮式拖拉机运动控制研究

以丘陵山地姿态调整轮式拖拉机为研究对象,提出了一种基于改进遗传算法的运动控制方法,可根据地形条件实现对拖拉机的实时调平控制,提高其车身稳定性。首先,根据拖拉机机构间的运动关系,建立表征其轮心位置与车身姿态参数关系的运动学模型,并进行算例求解,验证了运动学模型的正确与准确性。然后,以提高拖拉机车身稳定性为控制目标,在运动学建模的基础上设计了一种基于改进遗传算法的运动控制方法。最后,对算法进行仿真验证,结果表明,使用算法进行运动控制可有效降低其车身姿态角,横向坡地最大侧倾角降低13.3°,纵向坡地最大俯仰角降低4.3°;在两种坡度兼有的路面上进行综合调整,其最大侧倾角和最大俯仰角分别降低13.8°和4°,极大提高了车身稳定性。同时将改进遗传算法与传统遗传算法进行对比,结果表明,改进遗传算法在响应时间和控制精度方面均优于传统遗传算法,其算法响应时间较传统遗传算法缩短63.93%,大幅提高了算法效率。     

Changes in spatial and temporal variability of SAR affected by shallow groundwater management of an irrigated field, California

In the irrigated western U.S. disposal of drainage water has become a significant economic and environmental liability. Development of irrigation water management practices that reduce drainage water volumes is essential. One strategy combines restricted drainage outflow (by plugging the drains) with deficit irrigation to maximize shallow groundwater consumption by crops, thus reducing drainage that needs disposal. This approach is not without potential pitfalls; upward movement of groundwater in response to crop water uptake may increase salt and sodium concentrations in the root zone. The purposes for this study were: to observe changes in the spatial and temporal distributions of SAR (sodium adsorption ratio) and salt in a field managed to minimize drainage discharge; to determine if in situ drainage reduction strategy affects SAR distribution in the soil profile; and to identify soil or management factors that can help explain field wide variability. We measured SAR, soil salinity (EC_1:1) and soil texture over 3 years in a 60-ha irrigated field on the west side of the San Joaquin Valley, California. At the time we started our measurements, the field was beginning to be managed according to a shallow groundwater/drainage reduction strategy. Soil salinity and SAR were found to be highly correlated in the field. The observed spatial and temporal variability in SAR was largely a product of soil textural variations within the field and their associated variations in apparent leaching fraction. During the 3-year study period, the percentage of the field in which the lower profile (90-180 cm) depth averaged SAR was above 10, increased from 20 to 40%. Since salinity was increasing concomitantly with SAR, and because the soil contained gypsum, sodium hazard was not expected to become a limiting factor for long term shallow groundwater management by drain control. It is anticipated that the technology will be viable for future seasons.     

Soil properties and their spatial pattern in an oasis on the lower reaches of the Tarim River, northwest China

In this study, classical, geostatistical methods and a geographical information system have been used to identify soil properties including soil organic carbon (SOC), total nitrogen (total N), salt content (SC) and soil moisture (SM), and their spatial variation as well as their relationships with groundwater, land use, and soil texture. The data came from 36 soil samples from 0 to 20 cm depth, and 36 groundwater samples in the Tikanlik Oasis on the lower reaches of the Tarim River, northwest China. The objective was to provide a scientific basis for understanding the heterogeneity of the spatial distribution of soil properties on a large scale with the goal of accelerating the sustainable development of agriculture in the oasis. The results showed that the SC and SM of the surface soil varied greatly, but the SOC and total N varied very little. A possible reason for the low variability of SOC and total N was the relatively consistent human activities within the typical agricultural oasis with more than 75% land used as cropland and orchards, because there was no significant effect of land use types on soil total N and SOC. Geostatistical analysis and the kriging estimator showed that SC and SM had a strong spatial autocorrelation. One-way ANOVA and LSD suggested that land use was the main structural indicator that resulted in the spatial autocorrelation of SC and SM within the 0-20 cm soil depth through its significant differences in soil texture, irrigation and groundwater. In particular, croplands and orchards had significantly higher SM, silt and clay particle percentages and lower SC compared to other land uses due to regular irrigation. Additionally, irrigation could effectively relieve the degree of the hazard from soil salt and soil water stress in cropland.     

灌区灌溉用水时空优化配置方法

将传统的灌溉水量在作物间的优化分配模型和建立的渠系工作制度多目标优化模型与地理信息系统相集成,提出了基于空间决策支持系统的灌区灌溉用水优化配置的新方法.综合考虑了灌区内作物、土壤、气象站点、渠系布置的空间差异、年季间气象以及作物不同生育阶段对应参数的时间差异.与传统优化方法相比,该方法可根据管理者对优化精度的要求,灵活选择优化尺度,同时,简化了求解时空优化配水问题的繁琐程度,结果表现形式更加丰富.在此基础上建立的空间决策支持系统界面友好,运行效率高,可移植性和通用性强.经实例验证,优化后的配水方案与原配水方案相比较,灌溉总用水量减少296％,产量增加243％,水分生产率提高05 kg／m3,灌溉净效益增加168％.优化后配水方案具有将有限的水资源向经济价值较高作物转移的趋势.该方法为灌区灌溉用水优化配置提供了新思路.     

新疆参考作物腾发量多元回归模型及空间分布

利用新疆境内42个气象站的多年气象资料,应用Penman-Monteith公式计算得到各站逐日和逐月尺度下的ET0值,应用多元统计回归分析得到相应的ET0与主要气象要素的回归方程,作为各地区计算ET0的经验公式.结合ArcGIS软件的空间分析功能,将各站回归方程的系数进行插值得出整个新疆地区ET0经验公式回归参数的空间分布图.结果表明,逐日和逐月尺度下,区域内的ET0空间分布差异显著,南部明显高于北部.回归所得的经验方程用来估算各地的ET0值是合理可靠的.回归所得的经验方程较Penman-Monteith公式简化得多,且具有一定精度,因此有一定的推广价值和应用前景.对于无气象资料地区,通过查图得出参数值,即可推算该区域特定时间尺度下的ET0值.