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开题报告最新
研究生学位论文开题报告
(学术型研究生)
课题名称
全流式发动机排放测试系统调试与
测试技术研究
课题来源
□导师研究课题□自选课题
■其它
项目所属性质
□基础研究■应用基础研究
□综合研究□其它
姓名
学号
层次
所在学院
学科专业
指导教师
开题时间
燕山大学研究生学院制
姓名
学号
入学时间
课题名称
全流式发动机排放测试系统调试与测试技术研究
开题报告时间
开题报告地点
开题报告评审小组成员
姓名
职称
工作单位
组长
组
员
秘书
指导教师对开题报告的意见:
□同意进行开题答辩□不同意进行开题答辩
导师签字:
年月日
学科对开题报告的意见:
□同意进行开题答辩□不同意进行开题答辩
负责人签字:
年月日
一、立论依据
(课题来源及研究的目的和意义)
1、课题来源
2、研究目的和意义
随着我国综合国力的迅速提高,我国机动车产业也保持着迅猛发展的态势,同时我国的机动车保有量持续增长。
据最新的统计数据显示,截至2013年6月,中国机动车保有量达2.4亿辆,其中汽车1.2亿辆,摩托车1.2亿辆,18个大中城市汽车保有量超过百万[1]。
机动车产业在推动国民经济迅速发展的同时,也给人类赖以生存的自然环境造成了相当严重的污染。
机动车保有量的迅速增长直接导致了碳氢化合物HC、一氧化碳CO、氮氧化合物NOx、颗粒物等污染物排放的急剧增加,使我国的城市大气污染正从煤烟型污染向煤烟与机动车排气复合型污染转变,机动车排放污染已经成为了城市区域大气复合污染的主体因素。
以CO、HC、NOX为评价因子,国内部分城市机动车排放污染物分担率如下表所示[2]。
部分城市机动车排放污染物分担率
城市
污染物
北京
天津
上海
济南
深圳
兰州
CO
80.3%
94.5%
61.8%
96%
37.1%
59.7%
HC
79.1%
66.2%
56.7%
92%
45.8%
81.9%
NOX
54.8%
41.9%
20.9%
22%
20.3%
26.9%
我国机动车污染物排放已经对大气环境产生显著影响,具有表现在以下方面:
①污染物排放总量大;②机动车污染对城市大气污染贡献率大;③城市氮氧化合物浓度处于较高水平;④道路两侧CO浓度超标严重;⑤机动车产生的颗粒污染危害大;⑥光化学烟雾的危险性加剧;⑦潜在的温室效应威胁.资料表明,机动车污染物排放对城市大气环境和人体健康都带来诸多不利影响.因此,控制汽车排放污染,改善人类生存环境,已经刻不容缓。
目前,世界各国都陆续采取了多种对策、措施和方法来控制和减少机动车排放污染。
20世纪70年代以来,在机动车排放控制方面形成了两条发展主线:
一是通过制定排放法规,不断严格机动车污染物排放标准;二是汽车生产厂商通过提高发动机技术水平与研制排放控制装置,配合使用品质不断改善的燃油,来满足日益严格的排放标准。
研究发现,汽车发动机在动态工况下的排放性能与稳态下的性能有很大不同。
动态工况下,由于发动机各系统的响应影响,发动机的排放性能明显恶化。
因此,各国政府制定出的排放法规逐步加紧对发动机动态工况排放的限制。
对于3.5吨以上车辆,国标GB17691-2005《轻型车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段)》规定只要进行发动机台架测试,测量发动机排气污染物的排放量即可。
第Ⅳ、Ⅴ阶段的型式核准试验,均应采用ETC试验规程测定其排气污染物[3]。
可见,动态测试循环(ETC)在重型车用发动机排放测试循环中将占据越来越重要的位置。
目前的技术水平已可将发动机在稳态工况下的尾气排放控制在一个较低的水平,要进一步改善发动机的排放水平只有通过降低发动机在动态条件下的排放水平来实现。
而要开展动态排放的研究,其中必不可少的硬件平台之一就是高动态的试验系统。
由于高动态排放试验系统作为目前较为先进的测试设备,在资金投入上较大,因此目前在国内的总数量还较少。
如何更为有效地利用高动态台架来开展动态排放研究,从而尽快地实现改善汽车尾气排放水平的目标是一个极具理论意义和实用价值的课题。
本课题基于HORIBA台架测控系统及全流式排放测试系统进行设备调试技术以及动态排放测试技术的研究。
二、文献综述
(国内外研究现状及分析)
随着世界各国排放法规日益严格,国内外研究机构都在探寻对各种发动机废气进行动态实时检测的方法,并取得了飞速发展,这对了解废气的成因以及如何降低废气排放的研究有巨大的推动作用。
在发动机动态测试技术方面,国外研究机构也取得了突出的成就。
各种新型的废气分析设备、仪器及先进的测试方法相继被开发出来,并得到广泛认可。
英国剑桥大学(CambridgeUniversity)和Cambustion公司(Cambustion.Ltd)联合开发出一种新型快速响应NOx探测器FNOx400,并已用于NOx的缸内实时连续检测。
它是基于化学发光原理而开发出来的,利用这种方法可以直接对发动机的缸内或废气中NOx的空间和瞬态分布进行测量。
FNOx400探测器具有极好的动态响应特性。
如该仪器排气成分90%响应时间为3.5ms[4]。
PeterKrempl和WolfgangSchindler提出一种在O.1s时间内测出废气中黑烟和HC质量的方法。
这种方法的物理基础是光学衰减,测量通常在远红外区进行[4]。
频带集中在红外区,且为常数,不受可溶成分的影响。
长波出现在红外区,质量系数的衰减与柴油机颗粒也是相对独立的。
远红外衰减仪采用连续或稳定样品流从未稀释排气口进入。
由这一方法测量得到的质量与传统的重力仪测量的方法比较,重力探测仪通常用来测量不可溶有机成分和可溶有机成分(SOF)的质量。
它通常通过过滤器的前后称重来得知质量,并用CH2Cl2除去有机可溶物质。
当数据率为1OHz时,该仪器能够测量的灵敏度为1mg/m3的不可溶有机成分和5mg/m3的总碳氢。
该测量装置可以达到50Hz的数据率,但通常1OHz的数据率对于观察瞬态燃烧过程已经足够了。
Japar和Szkarlat提出了一种可以实时检测微粒的方法。
这种方法是从微粒总量与布置在稀释过的废气中的Celesco消光式烟度计的测量值之间的相互关系得到的,即微粒的基本碳质量部分的光吸收控制着废气中的光衰减值。
在这个基础上得出碳质量与烟度值之间的关系式。
Cha等人建议用消光式烟度计和两个布置在稀释过的废气中的氢火焰离子检测器来连续检测微粒中的碳和有机碳。
据研究,这种方法与采用稀释通道测量方法有很好的吻合性[5]。
日本HORIBA公司研制了一种利用软电离进行工作的质谱系统,用于快速测量发动机排气成分中的有害性气体成分,如:
S2O,H2S,NOx等。
据报道这种测量仪器的响应时间可以达到10~6500ms,并且具有较高的灵敏度。
飞行时间质谱系统(TOFMS)也是一种有希望广泛用于发动机瞬态测量的仪器,该方法的研究已得到了国内外研究者的重视。
TOFMS是种动态分析系统,它有无限的质量分析范围,分析速度极快,可达100kHz,完全可以满足多种废气成分实时分析的需要。
采用质谱分析法,检测内燃机排气成分,在理论上具有简便、灵敏度高和可以同时检测多种危害性分子或离子基的优点,弥补了现行内燃机检测方法的不足,适应了进一步严格控制内燃机危害性排气成分的需要。
飞行时间质谱仪可实现达到纳秒级的瞬态跟踪测量,同时它的每个工作周期可获得全质谱谱图,是一种颇具潜力的排放成分动态分析检测手段[6]。
我国在20世纪80年代末才开始进行发动机动态排放方面的研究,且动态排放测试分析设备全部依赖进口。
由于价格极其昂贵,因此只有少数研究机构有能力购买,而且设备使用状况不佳,排放检测分析设备的动态测试功能还未能完全开发,设备用途单一,利用率不高。
其他国内汽车、发动机制造商则受测试手段及计算模拟手段的限制,基本上还依靠稳态测试台架,并依靠积累的经验数据和反复测试的结果进行设计、匹配。
该过程效率低、费用高,同时具有一定的盲目性和局限性[7]。
由此可见,目前国内汽车、内燃机行业与国际先进水平存在一定差距。
因此,如何吸取和应用国外的先进经验,成为国内排放测试研究者面临的首要问题。
三、研究内容及方案
1.学术构想与思路、主要研究内容、拟解决的关键问题及预期目标
1.1研究目标
(1)基于排放法规对发动机排放测试系统的要求,对HORIBA全流式排放测试系统进行安装调试,使其达到设计功能和响应精度,并能满足动态排放试验需求。
(2)开发现有发动机高动态试验台架、排放测试分析设备应用功能,拓展其应用领域,使其具备认证、研发双重功能。
(3)运用Matlab-simulink建立动态排放预测仿真模型来预测发动机动态排放特性。
1.2研究内容
(1)研究国标GB17691-2005《轻型车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅳ、Ⅴ阶段)》,明确其对发动机排放测试系统的要求。
(2)研究HORIBA台架测控系统及其全流式排放测试系统的系统组成及工作原理,参考HORIBA设备安装调试技术资料,设计设备安装调试报告。
(3)结合发动机法规认证试验和研发试验对排放测试系统的要求,开发现有设备开发现有发动机高动态试验台架、排放测试分析设备应用功能,拓展其应用领域,使其具备认证、研发双重功能。
(4)运用计算机仿真软件Matlab-simulink建立发动机准线性动态模型,利用稳态实验数据建立神经网络排放模型,将两个模型结合起来建立Matlab-simulink下的动态排放预测仿真模型。
(5)用所建立的动态排放预测仿真模型对发动机动态排放特性进行模拟计算,并在HORIBA测试系统中进行发动机动态排放测试,将仿真结果与实验结果进行对照,对数学模型进行修正,使实验数据与仿真结果相吻合,完善动态排放预测仿真模型。
1.3拟解决的关键问题
(1)结合HORIBA技术资料,设计合理高效的安装调试方案。
(2)基于“准线性动态模型”,建立正确的发动机模型,利用稳态实验数据建立神经网络排放模型;
(3)结合发动机动态性能模拟计算结果和发动机稳态试验数据建立Matlab-simulink下的动态排放预测仿真模型;
1.4预期目标
(1)对HORIBA全流式排放测试系统进行安装调试,使其达到设计功能和响应精度,并能满足动态排放试验需求。
(2)开发现有发动机高动态试验台架、排放测试分析设备应用功能,拓展其应用领域,使其具备认证、研发双重功能。
(3)运用Matlab-simulink建立动态排放预测仿真模型。
2.拟采取的研究方法、技术路线、实施方案及可行性分析
2.1拟采取的研究方法
本课题进行基于HORIBA全流式排放测试系统的动态排放测试技术研究,采用理论分析与试验验证相结合的研究方法。
通过对现有设备的组成、功能和工作原理进行理论分析,结合发动机排放法规认证试验和研发试验对测试系统的不同要求,对排放测试系统及测试方法进行改进使其具有排放认证和研发双重功能,并通过试验验证其功能;另外运用Matlab-simulink建立动态排放预测仿真模型来预测发动机动态排放特性,并通过对比仿真结果与试验结果对模型进行验证和修正。
2.2、技术路线
图3.技术路线框图
2.3实施方案
2.4可行性分析
(1)理论准备:
已经深入学习了发动机理论知识、发动机试验技术、发动机模拟与仿真技术以及相关的发动机试验国家标准。
(2)方案设计:
对理论分析方法、仿真方法、台架试验方案、数据处理技术等整个技术路线能够进行认真设计。
(3)试验条件:
实验室具有发动机排放试验全套试验设备包括高动态台架测控系统、HORIBA定容取样系统(CVS-7400T)、发动机排气分析系统(MEXA7200D)、稀释通道(18120W)、颗粒采样控制柜(DLS7200E)以及发动机进气空调、油耗仪、水恒温、油恒温等辅助设备。
(4)软件学习:
已经学习了AutoCAD、UG、Matlab、C语言等软件。
3.课题的创新点
开发现有发动机高动态试验台架、排放测试分析设备应用功能,拓展其应用领域,使其具备认证、研发双重功能。
运用计算机仿真软件Matlab-simulink建立发动机准线性动态模型,利用稳态实验数据建立神经网络排放模型,将两个模型结合起来建立Matlab-simulink下的动态排放预测仿真模型。
用所建立的动态排放预测仿真模型对发动机动态排放特性进行模拟计算。
四、研究基础
1.前期准备工作
1.1理论学习
在本课题的研究前期,已对课题相关的学科进行了系统的学习,包括内燃机构造、内燃机学、汽车发动机试验学、发动机试验理论与实践、汽车发动机排放控制技术。
还学习了AutoCAD、UG、Matlab、C语言等软件。
1.2、资料查阅
利用我校图书馆丰富的电子资源查阅了国内外大量的相关论文和资料,对本课题的研究有了清醒的认识,具备了相应的理论基础。
1.3、试验经验积累
实习期间到上海机动车检测中心进行了项目实习,经过了制定试验方案、试验准备、进行试验、试验结果分析等实践,积累了项目经验,锻炼了试验技能,提高了对试验结果的理论分析能力,为课题研究积累了试验经验。
2.研究条件和实验条件
2.1研究条件
2.2实验条件
实验室具有发动机排放试验全套试验设备包括高动态台架测控系统、HORIBA定容取样系统(CVS-7400T)、发动机排气分析系统(MEXA7200D)、稀释通道(18120W)、颗粒采样控制柜(DLS7200E)以及发动机进气空调、油耗仪、水恒温、油恒温等辅助设备。
五、可能遇到的问题及对策
1.研究过程中可能遇到的问题、困难
(1)建模时会遇到学术上的难题,模型的建立可能与实际轮胎性能不符。
(2)受试验室设备配置条件的限制,对试验系统进行改进后,可能达不到预期的实时动态响应特性。
(3)实验数据、理论分析和软件仿真的结果不一致,仿真结果与实验数据差别很大,仿真结果与实际不符。
2.拟采取的措施
(1)多向老师请教,多查阅相关书籍,阅读文献、学术论文等,积累知识,建立正确的理论分析模型;
(2)合理设置工艺参数,
(3)对模型进行修正,准确设置轮胎模型的相关属性,如侧偏角、外倾角、侧偏刚度、垂直载荷等,使仿真模型的参数与实际轮胎属性参数相一致。
6、进度安排
序号
阶段及内容
起讫日期
阶段成果形式
1
调研阶段:
搜集资料,查阅国内外期刊文献,了解轮胎模型方面的研究现状,提出自己的研究方向。
2012.9-2012.12
总结阅读文献报告
2
学习单片机相关知识,学习电工学相关知识,制作出轮速信号采集电路板,由轮速信号计算出车辆的滚动半径。
完成轮速信号的采集实验以及实验数据的处理。
2012.12-2013.3
电路板原理图
电路板
电路板程序
数据文档
3
建立“统一轮胎模型”,理论分析轮胎气压对汽车操纵稳定性的影响。
2013.3-2013.6
轮胎理论模型
4
学习MSC/ADAMS仿真软件,建立轮胎仿真模型,对匀速行驶的车辆的轮胎进行仿真分析。
2013.6-2013.9
仿真模型,仿真数据结果
5
将理论分析结果、仿真结果和实验数据结果进行整合,修正,得出滚动半径与汽车系统动力性的关系
2013.9-2013.11
分析结论
6
论文撰写
2013.11-2014.4
书面报告
7、主要参考文献
序号
[1]
张锋.2013年中国汽车保有量市场研究报告.国统调查报告网
[2]
蔺宏良.我国机动车污染物排放现状及控制对策分析[J].西安文理学院学报.2008.7.11-3
[3]
林建华.车用发动机动态排放模拟计算及试验技术研究[D].上海.同济大学
[4]
秦东炜,吴云强爆胎与轮胎安全技术[J].道路交通管理,2009.8:
54-56
[5]
陈勇.直接式轮胎压力监测系统的设计与研究[D].镇江:
江苏大学,2009
[6]
张雾琳.无线轮胎压力监测模块的设计[D].哈尔滨:
哈尔滨理工大学,2009.
[7]
张锋.基于扭转刚度的轮胎压力监测方法研究[D].淄博:
山东理工大学,2007.
[8]
王元荪.测量车轮滚动半径的方法和设备[J].轮胎工业,2005,(25)6:
356-356.
[9]
韩宗奇,宋健,苏丹丹等.基于滚动半径法轮胎气压异常报警系统设计[J].汽车工程,2008,30(8):
721-724.
[10]
韩宗奇,王立强,刘全有.基于标准脉冲数比较法的汽车轮胎气压监测与报警系统研究[J].中国机械工程,2010,21
(2):
240-244.
[11]
HanZongqi,WangLiqiang,JuXuekun,etal.StudyonIndirectTirePressureMonitoringSystembasedonWheelSpeedSensorsofCars[C].Hanoi:
The15thAsiaPacificAutomotiveEngineeringConference,2009.
[12]
HanZongqi,WangLiqiang,Liuquanyou,etal.AStudyonTirePressureMonitoringSystembasedonComparisonoftheStandardPulseNumber[C].Xiamen:
The6thINFATS,2008.
[13]
HanZongqi,WangLiqiang,LiuQuanyou,etal.ANewMethodforMonitoringTirePressureofCarsBasedonTireRadialDeformation[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering,2010,
(2):
240-244.
[14]
刘全有.基于轮胎滚动半径变化的间接式TPMS研究[D].秦皇岛:
燕山大学,2009.
[15]
I.Lopez,R.E.A.Blom,N.B.Roozen,H.Nijmeijer.Modellingvibrationsondeformedrollingtyres—amodalapproach.JournalofSoundandVibration[J].Volume307,Issues3-5,6November2007,Pages481-494.
[16]
MichaelBlundell,DamianHarty.Tyrecharacteristicsandmodeling[J].TheMultibodySystemsApproachtoVehicleDynamics,2004,Pages248-325.
[17]
郭孔辉,吴海东,卢荡.轮胎垂直方向刚性环模型[J].科学技术与工程,2007,(4)7:
556-559.
[18]
郭孔辉,袁忠诚,卢荡,林柏忠.UniTire轮胎稳态模型的速度预测能力[J].吉林大学学报,2005.9,(5)35:
457-461.
[19]
袁忠诚,卢荡,郭孔辉.UniTire与MagicFormula稳态模型的对比研究[J].汽车技术,2006,第2期,7-10.
[20]
郭孔辉,袁忠诚,卢荡.UniTire轮胎稳态模型的联合工况预测能力研究[J].汽车工程,2006,(28)6:
565-568.
[21]
管迪华,彭会,范成建.轮胎模态试验分析的研究[J].汽车工程,2005,(27)6:
691-695.
[22]
管迪华,曾祥生,范成建.轮胎动态模型的阻尼和对滚动阻力及动态响应影响的分析[J].汽车工程,2006,(28)7:
643-646.
[23]
孙达.汽车轮胎滚动半径试验研究[D].秦皇岛:
燕山大学,2005.
[24]
谭德荣,张峰,王艳阳.基于ABS信号的轮胎压力监测系统(TPMS)[J].农业装备与车辆工程,2007,(4):
16-18.
[25]
王裕鹏,赵龙庆.典型轮胎模型及其发展趋势[J].农业装备与车辆工程,2006,(12):
3-5.
[26]
王和毅,谷正气.汽车轮胎模型研究现状及其发展分析[J].橡胶工业,2005,(52):
58-63.
[27]
金凌鸽.统一轮胎模型与动力学软件的连接[D].吉林大学,2006.
[28]
郭孔辉.用于汽车制动、驱动与转向运动模拟的轮胎力学统一模型[J].汽车技术,1992,
(1):
11-18.
8、开题报告答辩记录
记录人签字:
年月日
9、开题报告评审意见
评审小组对开题报告的意见:
□开题报告答辩通过□开题报告答辩不通过
评审小组成员签字:
组长签字:
年月日
学院审核意见:
负责人签字:
年月日
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