国道和乡村道路条件下三轮汽车的排放特性

为了分析实际道路行驶时三轮汽车的排放特征,该研究利用车载排放测试系统(portable emission measurement system,PEMS)对国道和乡村道2种道路条件下的10辆三轮汽车的常规气态污染物和颗粒物进行了排放测试。结果发现:在2种道路条件下的3种行驶工况(加速工况、匀速工况和减速工况)中,三轮汽车在加速工况下的各项排放因子均高于其他工况;加速工况下,CO的平均排放因子高出匀速工况和减速工况的0.7倍和1.7倍;3种工况条件下,三轮汽车在乡村道上行驶产生的排放均高于国道;对比速度、加速度和排放速率等高线图发现,在不同道路条件下CO、HC和PM排放速率峰值出现在车速较低而加速度较大的区域;对比国道和乡村道上颗粒物数量浓度分布发现,2种道路条件的分布规律相似,以核模态和积聚模态颗粒为主;在乡村道上行驶时,粗粒子模态颗粒数量浓度高于国道上的。该研究成果为三轮汽车的排放控制提供了参考。     

实际作业工况下农用拖拉机的排放特性

为了分析实际工况下农业机械的排放特征,该研究利用车载排放测试系统对12辆农用拖拉机进行怠速、行走和耕作3种操作模式下的田间排放测试。结果发现:在旋耕模式下,CO、HC、NOx和PM单位时间的排放因子要高于怠速和行走模式,同时较高的油耗使得CO、HC、NOx基于油耗的排放因子小于怠速和行走模式;测试拖拉机的污染物排放因子随着排放标准的加严呈减小趋势。与中国第1阶段排放标准的测试拖拉机相比,中国第2阶段排放标准的拖拉机4种污染物的单位时间的排放因子分别降低了31.49%、5.96%、6.17%和5.91%。该研究中拖拉机HC、NOx和PM的排放因子要高于NONROAD模型中美国同类机型的结果。通过对大中型农用拖拉机保有量及年使用小时数调查,估算得到2011年中国大中型拖拉机的CO、HC、NOx和PM排放总量分别为32.3、10.6、81.0和9.1万t。与同年的机动车排放量相比,其排放总量不容忽视。     

不同掺混比例生物柴油的非常规污染物排放特性

为了实现柴油机的清洁燃烧,需要系统研究非常规污染物的生成机理与排放特性。根据羰基类、芳香烃类物质的理化性质特点,提出了柴油机非常规污染物高效快速的测量方法,采用不同掺混比例的生物柴油进行了柴油机台架试验,探讨了不同燃料、不同工况下柴油机非常规污染物的排放特性。结果表明,二硝基苯腙采样结合高效液相色谱技术,可以实现柴油机排气中15种羰基类污染物的快速准确测定,活性炭吸附结合气相色谱-质谱联用技术可以实现芳香烃污染物的定性定量分析;中、低负荷时,生物柴油掺混比例对柴油机总羰基排放的影响不大,随着负荷的增加,BD50（生物柴油和市售0#柴油按体积比1:1配制的调合油）和BD0（纯柴油）的总羰基排放呈升高趋势,BD100（以地沟油为原料的生物柴油）的总羰基排放有所降低;BD0的单环芳香烃最大排放浓度最高,3种燃料的气相多环芳香烃排放在低负荷和高负荷工况点存在"双峰"特征,三环菲约占所有环数多环芳香烃总量的44%,燃用生物柴油可降低柴油机约32%的多环芳香烃排放。该研究为柴油机非常规污染物的排放控制提供了参考。     

联合收割机排放和油耗特性的试验研究

为掌握实际工作状态下联合收割机的排放及燃油消耗特性,该文基于车载排放测试设备选取10台典型的联合收割机,在其实际工作状态下进行了排放及燃油消耗特性的试验研究。研究结果表明：谷物、玉米联合收割机综合燃油消耗分别为6.80和10.29 L/h。基于燃油消耗率的CO、HC排放因子怠速工况下较高,而NOx排放因子在行走工况下较高,PM排放因子在作业工况下较高;谷物联合收割机比玉米联合收割机排放严重。2010年中国联合收割机NOx和PM排放量分别为4.84和0.47万t,分别占同时期机动车排放量的1.91%和1.94%,并给出了联合收割机排放量排在前10位的省份。该文为农业机械排放控制提供参考。     

多缸柴油机汽油均质混合气引燃的排放特性

为探究均质引燃技术对柴油机整机排放特性的影响,该文在某六缸柴油机上,实现了均质引燃模式的多缸运行.试验以转速1438 r/min、平均指示压力0.7 MPa的工况为代表,通过分析该工况下汽油比例与废气再循环EGR(exhaust gas recirculation)率对多缸均质引燃的影响,确立了汽油比例与EGR率优化的基本原则,并以此为依据完成整机ESC(European steady state cycle)测试.汽油比例及EGR率的分析指出:汽油比例高达90%时燃烧相位仍可有效控制;增大汽油比例可以带来NOx与炭烟(Soot)排放同时降低的显著效应,但汽油比例过大会导致最大压升率陡增;随EGR率增大,作为燃油主体的汽油均质混合气燃烧改善,适量EGR的引入可以优化缸内燃烧;随EGR率增大,NOx排放减少而Soot基本不变,可使用大比例EGR以进一步降低NOx排放.ESC测试结果最终表明:在仅借助柴油氧化催化转化器DOC(diesel oxidation catalyst)的情况下,NOx、一氧化碳CO(carbon monoxide)与总碳氢THC(total hydrocarbon)加权排放低至1.89、0.90、0.12 g/(kW·h),分别满足国Ⅴ标准2.00、1.50、0.46 g/(kW·h)的限值,由各点不透光烟度与加权系数乘积之和计算的Soot加权值也处于0.034 m-1的极低水平.多缸均质引燃对降低柴油机整机排放成效显著,具备稳态测试全面达到国Ⅴ排放标准的潜力.     

柴油机双卷流燃烧系统排放特性试验

为合理评价双卷流燃烧系统的排放水平,在单缸机试验台架上对双卷流燃烧室和某国Ⅲ柴油机使用的TCD燃烧室的颗粒、NOx排放、燃油消耗率、缸内压力等进行了测量,并对燃烧放热率和缸内平均温度进行了分析。结果表明,外特性工况下,使用双卷流燃烧室可比TCD燃烧室减少颗粒排放7%～47%,缩短燃烧持续期1°～6°,降低油耗0.75%～3.05%;部分负荷工况下,由于油束贯穿度较小,缸内燃烧以空间燃烧为主,采用双卷流燃烧室时其卷流作用不明显,排放性能与TCD燃烧室相差不大。该研究可为双卷流燃烧系统在降低柴油机排放方面的应用提供指导。     

生物质炉具现场测试污染物排放特征及减排效果评估

目前对于生物质成型燃料替代散煤减排效果的现场评估还非常缺乏,且均为基于短时间测试方法,无法反映炉具全天实际排放情况。该研究以黑龙江省某生物质成型燃料及配套炉具推广示范村为例,采用全天24 h实地测试的方法,研究了该地区的燃煤炉具以及推广的自动进料和手动进料生物质炉具的污染排放情况。结果表明：自动/手动进料生物质炉具相比燃煤炉具的PM2.5、CO、SO2排放因子分别降低41.2%、54.3%、40.0%和35.3%、22.1%、20.0%,NOx的排放因子没有降低。对不同取暖方式的户均排放总量核算发现：自动/手动进料生物质炉具排放的PM2.5、CO、SO2分别减排39.79%、52.77%、41.35%和33.41%、19.38%、27.01%;NOx分别升高46.14%和6.69%。此外,调研发现经济性和便利性是生物质炉具推广的重要影响因素。     

秸秆直燃发电供应链气体及颗粒污染物排放的生命周期评价

秸秆发电以其极好的环保效用和可再生能源利用引起各界关注,但是由于秸秆轻、薄、散的特性,导致在秸秆收集和运输的效率十分低下,从而会消耗大量石化燃料,排放出大量的气体及颗粒污染物,加之秸秆发电供应链的终端直燃发电也会排放一定污染物,必然会对其环保效用带来影响。该文依据生命周期评价方法,通过建立4个秸秆发电供应链场景,包含秸秆收集、打捆、运输存储、解包破碎以及最终发电等阶段,对其中机械及车辆石化燃料的消耗以及污染物的排放进行定量计算,发现4个秸秆发电供应链的污染物排放有较大差距,其中CO2相差1.2～2倍,CO相差1.4～5.4倍,NOX相差1.5～4.2倍,PM相差1.4～6.5倍。秸秆发电供应链环保效果与秸秆发电供应链中收集、预处理及运输存储模式有较大关系,预处理压缩环节、短距离农用车运输及压缩后道路运输距离是关键,这些因素的合理配置直接关系到秸秆发电供应链环保效用的高低。对秸秆发电供应链的整体排放以处理单位质量秸秆排放的污染气体和可吸入颗粒排放指数为标准,通过与秸秆露天燃烧和燃煤发电供应链对比分析,发现相对秸秆露天燃烧PM排放指数12.95 g/kg,秸秆发电供应链的PM排放指数为0.12 g/kg;相对燃煤发电供应链CO2排放指数1 010.1 g/kg,秸秆发电供应链的CO2排放指数为43.44 g/kg,在减少由露天焚烧秸秆造成的应急性雾霾天气和减少碳排放方面有积极作用。     

直接低温等离子体技术降低柴油机醛酮类污染物排放

为了研究直接低温等离子体（DNTP）技术去除柴油机排气中醛、酮类污染物的效率,采用2,4-二硝基苯肼（DNPH）衍生法和高效液相色谱（HPLC）分析技术,分析了柴油机4种工况原机和DNTP技术处理后醛、酮类污染物比排放量的变化规律。结果表明,DNTP处理前,醛、酮类污染物比排放量随负荷的增加呈先减少后增加的趋势;DNTP处理后,柴油机醛、酮类污染物比排放量显著降低,醛、酮类污染物在75%负荷时的总去除率可达93.8%,25%负荷、50%负荷、75%负荷时,丙烯醛和丙酮、丁醛和丁酮去除率达到100%。     

半阶梯式笼养蛋种鸡舍冬季日间空气污染物排放特征

蛋鸡舍空气颗粒物、空气微生物和氨气等污染物的排放不但影响场区生物安全,更会造成环境污染问题。该文采用直线多点均匀采样新型系统,对北京地区某半阶梯式笼养蛋种鸡舍冬季空气颗粒物、微生物和氨气3种污染物的日间排放进行监测和分析,研究半阶梯式笼养蛋种鸡舍冬季日间空气污染物排放特征。结果表明,该蛋种鸡舍试验期间舍内温度保持在18.0~20.0℃;间歇性通风条件下,风机的开启时长和舍外温度具有正相关关系(P0.05,R2=0.883 7);在冬季8:00-18:00期间,空气颗粒物的排放质量浓度为0.5~0.8 mg/m~3,每只鸡排放量为1.0~1.5 mg/h;空气微生物的排放浓度为4.0~4.5 log10CFU/m~3,每只鸡排放量为4.3~4.8 log10 CFU/h;氨气排放浓度为7.6~14.3 mg/m~3,每只鸡排放量为8.1~13.7 mg/h。试验期间,舍外温度低于舍内温度,试验鸡舍通风量及波动范围小,空气颗粒物、空气微生物和氨气的排放浓度、排放量与舍外温度、通风量、舍内相对湿度之间均未发现相关关系(P0.05)。该研究结果可为中国蛋鸡舍空气污染物排放特征提供参考。     

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。     

履带车辆自适应预瞄跟踪模糊控制算法

针对现有单边制动履带车辆跟踪控制算法同周期内并行控制难、跟踪精度低、转向控制次数较多等问题,该研究以电控化改装后江苏筑水农机 3B55 型履带运输车为试验平台,开展单边制动履带车辆路径跟踪控制算法研究。通过单边制动履带车辆运动学分析,构建车辆预瞄跟踪模型,提出一种预瞄跟踪模糊控制算法,将横向偏差与航向偏差作为多输入输出模糊控制器输入参数,实现车辆同一控制周期内转向与直线行驶的并行控制。为了优化车辆路径跟踪精度与转向控制次数,提出改进麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)的自适应前视距求解算法,考虑车辆的横向偏差和转向路径角度约束,解析较优前视距离,通过仿真和田间试验对算法进行跟踪精度与转向控制次数综合评价。仿真结果表明：基于自适应预瞄跟踪模糊控制算法跟踪多角度规划路径时,车辆转向控制次数为89次,误差面积为1.74 m²。田间作业路况下,由于试验路面起伏不平,并且随速度增加车辆跟踪精度下降,但跟踪精度及转向控制次数随前视距离的变化规律与仿真结果一致,当车辆分别以0.14、0.47和0.83 m/s跟踪路径时,自适应预瞄跟踪模糊控制算法相对于固定前视距离预瞄跟踪模糊控制算法车辆转向控制次数分别减少13.59%、9.87%和11.25%,误差面积分别减少19.93%、48.48%和54.59%,验证了算法的有效性。研究结果可为单边制动履带车辆的农机自动导航技术提供创新思路与技术支撑。     

电控低压喷射小型汽油机燃烧与排放特性分析

以168F汽油机为样机,采用自主开发的通用小型汽油机低压电控燃油喷射系统,按照美国EPA排放试验循环工况,对35 kPa、70 kPa和0.3 MPa喷射压力下发动机燃烧特性与排放特性进行试验研究。得出小型汽油机采用不同喷射压力喷油,可通过喷油脉宽控制使各工况点过量空气系数无明显差异,能实现以低排放为目标开环控制的电控低压喷射并能优化汽油机的综合性能。降低喷射压力,发动机标定工况缸内最大爆发压力略有降低,最大爆发压力对应曲轴转角推迟。随着喷射压力降低,燃烧持续期略有增加,缸内最高燃烧温度下降,CO排放值几乎保持不变,HC排放值呈上升趋势,NOX排放值则呈下降趋势,有效燃油消耗率略有增加。用喷油压力分别为35 kPa、70 kPa和0.3 MPa喷油,CO比排放分别为259.9、258.5和258.3 g/(kW·h);HC+NOX比排放分别为7.41、7.35和6.99 g/(kW·h)。相对于使用化油器供油的原机而言,电控样机整机动力性不变,排放和经济性能明显提高。采用35kPa 的低压电控喷射系统小型汽油机能满足美国 EPAⅢ排放法规限值要求,起动性能、运转稳定性明显改善,能降低整机电控系统的成本,可推动整个通用小型汽油机行业电控化发展。     

小功率非道路用柴油机动力、经济及排放特性

为提高小功率非道路用柴油机的动力性、经济性、降低有害物排放,开展了柴油机缸内燃烧过程的试验研究。该文以非道路用N490直喷柴油机为样机,通过对燃料喷射系统参数优化,提高喷油压力和优化喷油特性;通过对配气定时调整,提高柴油机常用转速下的充量系数;通过对燃烧室结构的优化设计,改善缸内油气混合。柴油机经优化后,性能得到大幅提升,柴油机在标定工况、最大扭矩工况燃油消耗率分别下降了3.0%、2.43%,不透光烟度分别减少了14.6%、10%;整机的CO、NO_x+HC、颗粒(PM)与原机相比分别下降了34.7%、21.5%、34.9%,排放达到了非道路国三排放标准限值要求。通过对燃料喷射系统、进气系统与燃烧室的优化匹配,完全可以在降低有害物排放的同时,提高柴油机的经济性。试验研究可为提升非道路用柴油机性能并满足国三排放法规提供技术参考。     

基于DSP的小型农用无人机导航控制系统设计

为适应农业信息化要求,针对农业用小型无人机要求体积小、质量轻、稳定、可靠、低空低速飞行的特点,该文提出了一种小型无人机导航控制系统,其导航控制与数据采集采用单独DSP芯片进行处理,以降低导航控制系统的复杂度。系统以TMS320F2812芯片为核心,集成了GPS、红外传感器和电子罗盘,并扩展了DSP芯片异步串行通信接口,保证了数据通信的实时性、完整性和可靠性,实现了无人机的自主导航控制。飞行试验表明,该设计方案具有较高的可靠性。该研究可为农业用小型无人机的设计与应用提供参考。     

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。     

无人直升机飞行高度与速度对喷雾沉积分布的影响

为了找出小型无人直升机喷洒农药时影响农药沉积的因素及各因素对农药沉积的影响程度,并通过试验制定相应的试验方法和规范,该文采用二因素三水平试验方法安排试验,研究了无人直升机喷雾沉积浓度,沉积均匀性与飞机飞行高度,飞行速度及两因素间的交互作用的关系,分别建立了试验指标之沉积浓度,沉积均匀性与飞行速度和飞行高度之间的关系模型。对试验样本进行方差分析和回归分析（显著性水平α取0.05）,结果表明：飞行高度,飞行速度及两因素间的交互作用对沉积浓度的影响极显著,对应的P-value值分别为2.0684×10-4,8.2190×10-5,9.7052×10-5;飞行高度和飞行速度对沉积均匀性的影响极显著,对应的P-value值分别为9.8410×10-3,1.1550×10-3;两因素间的交互作用对沉积均匀性影响显著,对应的P-value值为2.5594×10-2。分别建立的沉积浓度,沉积均匀性与飞行速度和飞行高度之间的关系模型,在飞行速度和飞行高度区间范围内失拟不显著,对应的失拟性检验结果分别为：FLf=3.7024相似文献   

基于低空无人机遥感技术的油菜机械直播苗期株数识别

植株数量识别是油菜机械直播效果和质量评估的关键.该文针对油菜机械直播田间植株数量检测中人工统计耗时、费工、效率低下的现实,通过自主搭建的低空无人机遥感平台采集油菜机械直播区域的遥感影像,基于超高分辨率(0.18 cm/pixel)遥感影像计算的颜色植被指数进行油菜目标识别及其形态特征信息提取.结合田间调查数据,采用逐步回归分析方法,建立了机械直播油菜在苗期的株数与遥感特征信息之间的关系.结果显示,油菜目标的株数与其外接矩形的长宽比、像素分布密度和周长栅格数具有较好的线性关系,回归模型的决定系数R2为0.803,并通过显著性检验,其标准估计误差为0.699.模型检验结果显示,观测值与预测值之间的R2为0.809,均方根误差RMSE为0.728.研究结果表明,利用集成超高分辨率传感器的低空无人机遥感平台,通过计算颜色植被指数并分析油菜目标数量与形态特征的相关性,能有效识别油菜机械直播的出苗株数,可为后续油菜机械直播效果的快速、准确评估提供技术支持.     

直线发动机低转速空燃比及燃烧特性

基于自主研发的直线发动机台架,进行直线发动机起动试验,采用速度-密度法,分析得到直线发动机在低转速时的循环进气量计算公式,并试验标定了直线发动机电控喷油器的流量特性。基于循环进气量计算公式与试验标定的直线发动机电控喷油器的流量特性,利用直线发动机起动试验测得的进气压力及缸压信号,计算得到当直线发动机起动循环喷油脉宽为5.4ms、点火时刻为上止点前1.0mm、发动机转速为575r/min时的空燃比为7.92,燃烧累积放热量为66J。研究表明,当活塞位于上止点前26mm时,循环进气量与此时进气道的瞬时进气压力线性度为0.03,线性特性最好。研究结果可为后续直线发动机空燃比计算及燃烧特性分析提供参考。