氨燃料汽车发动机燃烧技术研究进展

为缓解全球气候变暖,可考虑在汽车发动机上燃烧零碳氨燃料以减少碳排放。但由于氨(NH₃)的燃点高、最小点火能量高以及燃烧缓慢等劣势,需要借助氢气(H₂)作为助燃剂,帮助改善氨燃料发动机的燃料燃烧过程。针对国内外相关文献进行综述,总结了氨氢双燃料发动机掺混燃烧调控方法的研究进展,并分析了氨催化分解制氢与氨燃料发动机耦合的研究现状,发现采用氨燃料在线重整制氢可以避免采用双燃料供给系统。研究结果表明,氢气助燃能提高氨燃料发动机的燃烧速度,降低NO_x的排放量。对于氨燃料发动机依旧存在的动力性能下降和未燃氨气排放等问题,仍需在今后的研究中探索解决。     

氨燃料内燃机研究现状及展望

为了满足碳中和目标,除了采用电驱系统和燃料电池发动机,还需要开发零碳或低碳燃料内燃机,以满足不同应用场景需求。氨作为零碳燃料和富氢载体,在碳中和时代越来越受到关注,成为研究热点。在总结氨及氨与其他燃料组成的混合燃料燃烧特性和燃烧机理基础上,分析氨在内燃机上应用的可行性,及与化石燃料内燃机相比氨内燃机显现的新特点,提出未来应用需要解决的关键技术。现有研究表明：氨燃料与其他高活性燃料组合,采用高活性燃料引燃是内燃机上比较可行的技术方案。内燃机可采用汽油、天然气、氢气引燃,与传统汽油机相比,在不改变发动机结构情况下,气态氨使内燃机动力性能降低,同时NOx和未燃NH3排放增加。压燃内燃机可采用低自燃温度燃料如柴油、二甲醚等引燃。与纯柴油或二甲醚内燃机相比,氨内燃机动力性能降低,排放与燃料混合比例相关。在所有引燃燃料中,采用氢燃料引燃燃烧改善效果最大,且为零碳排放,因而氨氢融合内燃机是碳中和时代非常有竞争力的零碳动力。未来,实现氨氢融合燃料内燃机应用也需要解决一些研发课题,包括专用氨喷射系统研发、合适的后处理系统研发和车载氨裂解系统研发等。     

甲醇发动机与汽油发动机瞬态排放特性的对比研究

将一台电控多点喷射式汽油发动机改造为燃用甲醇燃料的甲醇发动机,并对甲醇发动机与原汽油发动机的瞬态排放特性进行了对比研究,分别检测了三效催化转化器后的常规污染物(CO、THC、NOx)和非常规污染物(甲醛、乙醛、甲醇、乙醇、氨)的排放。结果表明,甲醇发动机3种常规污染物的排放都明显低于汽油发动机,但非常规污染物甲醛和乙醛的排放高于汽油发动机;装用三效催化转化器使二者的氨排放都增高,前者增高的幅度更大。     

《汽车产业发展政策》与国内微型汽车发动机的发展

介绍了《汽车产业发展政策》概要，提出国家引导和鼓励发展节能环保型小排量汽车，国家支持研究开发醇燃料、天然气、混合燃料及氢燃料等新型车用燃料，鼓励汽车生产企业开发生产新型燃料汽车，乘用车新车平均油耗降低，提出了2010年前我国汽车产业发展的具体要求。阐述了国内微型汽车发动机主要企业的现状，并对我国微型汽车发动机市场及发展趋势进行了分析。     

发展我国车用甲醇发动机的实践与思考

介绍了国内外甲醇燃料的推广应用和甲醇燃料发动机的开发研究概况,分析了我国发展甲醇燃料发动机的必要性及其推广应用的前景,指出我国发展甲醇燃料发动机存在的一些问题和需要攻克的关键技术,并从发展策略的角度提出一些建议。     

氢燃料发动机三维数值模拟研究

通过CFD软件STAR-CD建立了缸外预混合氢燃料发动机三维模拟仿真模型。对比氢燃料发动机与汽油发动机的性能发现,氢燃料发动机具有易点燃、火焰传播速度快、峰值压力及峰值温度高等特点。但氢气密度低,与空气形成的混合气单位体积的热值低,导致采用缸外预混合方式的氢燃料发动机比汽油机功率低15%左右。研究了过量空气系数和点火提前角对氢燃料发动机性能及NOx排放的影响,为提高氢燃料发动机的动力性能和排放性能提供依据。     

汽车发动机燃料及我国对策

本文分析了国外汽车发动机燃料的种类、性能及使用情况和发展现状。并探讨了我国汽车发动机燃料的前景和发展方向。     

单ECU两用燃料发动机试验研究

为提高车用压缩天然气(CNG)发动机的性能,设计了采用单电控单元(ECU)控制的CNG/汽油两用燃料发动机燃气供给系统,研究了空燃比控制、密度补偿及燃料切换的控制策略,并进行了发动机台架及整车试验。结果表明,采用单ECU的CNG/汽油两用燃料发动机,其性能指标均优于采用主从式双ECU控制的两用燃料发动机。     

氢气发动机的现状及前景分析

本文从能源短缺和环境保护出发,论述了氢气燃料及氢气发动机的优越性,说明了发展氢气发动机的必然性,介绍了目前氢气发动机的国内外研究现状,指出了氢气发动机发展中所面临的问题,并展望了氢气发动机的发展前景.     

基于μC/OS-Ⅱ的发动机电控程序应用研究

发动机电控系统具有较多的传感器和执行器、运行工况变化频繁,因此,发动机电控程序具有实时多任务的特点。研究将μC/OS-Ⅱ实时内核应用于捷达轿车发动机两用燃料电控系统软件设计,利用它的任务调度机制、同步机制及中断管理,实现了发动机实时多任务的管理和控制。发动机可使用汽油或LPG为燃料,且在两种燃料之间切换平顺,燃用LPG燃料时车辆性能达到了与原汽油机接近的状态。     

国内外轻型汽车能源消耗量标识概况

本文基于对世界各地轻型汽车能源消耗量标识的发展历史、现状及趋势的调研分析,介绍了各国能耗标识的基本内容、辅助信息及其他信息,对比各国能耗标识的特点以及在绝对能耗、比较能耗、车辆参数、排放、费用、能耗折算、安全信息等方面的差异,并深入分析产生差异的原因。为国内外汽车生产企业了解各地能耗标识、出口车辆标识的制作粘贴提供了参考,并为我国下一阶段轻型汽车能耗标识标准修订提供了研究基础。     

新能源汽车再生制动能量回收研究综述

续驶里程及蓄电池供电技术是目前制约新能源汽车普及的主要因素。再生制动技术作为提高整车能量利用率的有效方案，为新能源汽车续驶里程的提高提供了一条切实可行的解决思路。针对再生制动关键技术，分别阐述了再生制动控制策略研究和再生制动能量管理研究两个方面的研究成果。针对再生制动策略问题，分别从制动意图识别、制动力分配以及轮缸压力控制三方面总结了再生制动相关控制策略；针对能量管理问题，分别从制动能量回收潜力与能量回收效果评估两方面对研究成果进行了总结。分析了通过能量流机理计算车辆节能潜力的方法，并对未来再生制动关键技术的研究与发展趋势进行了展望。     

基于热平衡试验和倒拖试验的柴油机有效能传递与节能潜力研究

为定量研究柴油机系统各部分能量可利用的潜力,针对某柴油机进行了热平衡试验和倒拖试验研究,分析了柴油机系统能量传递和有效能损失的本质。由以热力学第一定律为基础的热平衡分析得出,除了摩擦、驱动附件和余项损失外,还含有约90％的燃料燃烧能量存在对外做功的可能;由以热力学第二定律为基础的平衡分析得出,可对外做功的量约占燃料总量的58％,其中燃烧过程不可逆产生的燃烧损失占燃料总量的22％～23％。冷却水和排气的热量相当,但能量的品质相差很大,由此分析了各个系统不同能量分配领域的节能潜力并有针对性地提出了改进方向。     

全承载客车正面碰撞吸能器设计与验证

为开发大型全承载客车碰撞吸能器，通过整车正面碰撞有限元仿真分析，确定了吸能器合理的吸能量和压溃力，以压溃力为目标进行吸能器结构参数设计。采用铝合金和DP600钢试制了吸能器样件，通过静态压溃试验对比不同吸能器的压溃力和变形模式，并通过台车碰撞和整车碰撞试验验证吸能器性能。结果表明，铝合金吸能器的压溃变形模式稳定，材料没有撕裂现象，在正面碰撞、偏置碰撞、斜角碰撞等多种碰撞工况下都能产生良好变形，满足整车碰撞安全性的要求。     

新型碰撞吸能机构的设计及仿真研究

针对汽车碰撞中乘员的安全性，对原来汽车车架前纵梁（即碰撞吸能区）进行了改进，设计出一种新型可拆装式汽车用安全碰撞吸能机构．利用模拟仿真ANSYS／LS—DYNA软件对其进行了建模和仿真．结果表明该结构在碰撞时产生合理的塑性变形，能达到有效吸收能量的目的。     

沥青—集料表面能参数及其对水损害影响

沥青混合料水损坏是沥青路面主要破坏形式之一。运用表面自由能理论来分析沥青混合料的水损害问题。表面自由能是指处于液体或固体表面的分子与它们处于内部时相比所具有的自由能过剩值。基于表界面理论,推导出沥青在矿料表面的黏附模型和水损坏模型;通过测得矿料和沥青的表面能参数指标带入模型分析得出,沥青在矿料表面的黏附趋势以及发生水损坏的趋势;讨论了沥青和矿料的表面能参数对黏附及水损坏的过程的影响,为沥青和矿料的匹配选择提供了更加科学的手段,具有重要的理论意义和工程应用价值。     

基于应用环境的路用压电俘能单元尺寸优化与性能评价

为提高路用压电发电装置内部堆叠式压电俘能单元在电-力-环境方面的综合性能，基于电学理论优选了压电俘能单元结构尺寸范围，基于应用工况的力学响应优选了力学特性良好的压电俘能单元结构尺寸，系统研究了不同道路交通条件下不同结构尺寸路用压电俘能单元电学性能，揭示了不同道路温湿环境下压电俘能单元电学性能变化规律，探明了不利循环交通荷载条件下路用压电俘能单元抗疲劳性能，并明确了路用压电俘能单元极限抗压强度。结果表明：堆叠式压电俘能单元电学性能及力学特性受其结构尺寸影响明显，兼具较高电学与较优力学特性的压电俘能单元尺寸范围为直径15 mm、厚度30 mm、堆叠层数25~30层(Φ15-30 mm-25~30)，其中Φ15-30 mm~25压电俘能单元在不同道路交通条件下电学输出水平更高，3.5 kN~8 Hz工况下其输出电压和输出功率可达176 V、192.2 mW；20℃~60℃温度范围内其输出电压变化率为17.9%，而50%~100%湿度范围内其输出电压变化率达84.1%，实际应用中可适当采取一定的封装隔温保护及必要的封装隔湿保护；压电俘能单元抗疲劳性能良好，3.5 kN~8 Hz不利交通组合、10万次循环加载后其输出电压最大变化率仅为1.2%，最大变形量仅为1.8 mm；压电俘能单元极限抗压强度达188 MPa，远高于道路荷载水平，能够满足道路应用要求。研究结果可进一步提高路用堆叠式压电俘能单元综合性能，推动道路压电发电技术实际应用进程。     

中国新能源汽车产业与技术发展现状及对策

为促进中国新能源汽车产业与技术的发展,首先从中国新能源汽车发展现状出发,对现阶段中国新能源汽车整体产业、关键零部件产业及基础配套设施等产业链重点环节发展现状进行系统的梳理,并对中国新能源汽车整车技术、动力电池技术、驱动电机技术、燃料电池技术等核心技术取得的进展进行总结。然后,通过对标国外纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车、动力电池及驱动系统的技术前沿,分析中国新能源汽车与国际先进水平之间存在的差距与不足。基于现状分析,从战略政策、核心技术、研发生产、产业体系、示范推广、产品销售6个方面对目前中国新能源汽车发展存在的问题进行深度剖析,并进一步从顶层设计、自主创新、基础支撑、产业生态、配套体系以及商业模式6个方面为中国新能源汽车未来的产业发展路径和技术突破方向提供对策建议。最后,对中国未来新能源汽车产业与技术的发展路径进行思考。研究结果表明：产业布局方面,应合理布局整车及零部件配套企业,推进企业集群化,产业集聚化;纯电动汽车应着重发展一体化电动底盘,加大新体系动力电池的研发力度;插电式混合动力汽车应重点发展高性能混合动力总成与专用发动机,以及动态协调控制技术;燃料电池汽车应以发展燃料电池电堆及关键材料为重点,同时兼顾燃料电池系统及核心部件的开发。     

基于实际运行工况的电动商用车能耗仿真与参数优化

在商用车电气化趋势下,如何准确研究车辆参数对能耗的影响,制定优化方案以降低能耗、提升续航里程成为影响电动商用车未来发展的重要问题。为此,应用短行程法构建目标车型的实际运行工况,采用ADVISOR车辆仿真器,以整车质量、滚阻系数、附件功率等5项车辆参数为变量,以设计优化区间为参数调整范围,开展实际运行工况下的能耗仿真,获得实际运行工况场景下各车辆参数与百公里耗电量的数量关系;在此基础上,通过分析各参数优化百分比与百公里耗电节省量的关系,构建体现各项参数能耗敏感性的节电系数;基于敏感性分析结果,对预计优化效益较高的参数进行优化,并对各优化方案进行成本-收益分析。研究结果表明：相较于“新欧洲驾驶循环”(New European Driving Cycle,NEDC)工况,实际运行工况下的能耗仿真结果与实际能耗相对误差降低超过10%;按能耗敏感性由高到低对各车辆参数排序,依次为整车质量、传动效率、滚阻系数、风阻系数、附件功率;各参数优化方案中,采用铝制白车身、配备低滚阻轮胎和热泵空调具有正面静态收益;利用实际运行工况进行能耗仿真可得到更符合目标车型实际能耗的仿真结果,以该仿真结果为基础的能耗敏感性分析和参数优化具有良好的实际指导意义。     

我国新能源汽车产业的发展及其政策支持

2001年我国启动了＂863＂计划电动汽车重大专项,我国新能源汽车产业开局良好。自2004年起,在国家的长远规划和能源政策中,新能源汽车产业和技术的发展被多次强调。2009年是我国新能源汽车产业破局之年,诸多鼓励政策相继出台。2010年我国新能源汽车扶持新政策或将出台。最后提出以财税金融激励手段推进我国新能源汽车发展。