汽油机先进燃烧技术综述
汽油发动机燃烧研究进展
Alex C. Alkidas
奥克兰大学、机电工程署、工程和计算机科学学院，罗切斯特，ＭＩ48309-4478，美国，
在线，２００７年９月１１日。
摘要
本文是关于汽油机上用于减少燃油消耗和发动机排放的最新燃烧研究进展，及其相关技术的一篇综述。为了优化在转速/负荷范围内的燃烧，发动机应该以三种燃烧模式运行：分层充量点燃（SCSI）、均质充量点燃（HCSI）和均质充量压燃（HCCI）。能够实现这一目标，最大程度降低油耗和排放的重要技术是：导向喷射直喷系统，灵活可变气门机构以及基于发动机控制的缸内压力。
关键词：汽油机；火花点火；DISI；HCCI；HCSI；HCSI；直喷；压燃；分层燃烧。
1.简介：
全世界绝大多数的乘用车都装载了进气道喷射（PFI），火花点火式汽油机。尽管这类发动机取得了长足的进步，然而它的局限性根本不能克服，因此我们已经找到了能够克服其中一个或者更多局限的其它类型的汽油机。让PFI，SI，汽油机性能变坏的基本局限是：（a）在部分负荷工况下导致很大泵气损失的节气门负荷控制方式；（b）在低速或者高负荷工况下汽油的爆震倾向导致了发动机压缩比的降低；（c）3效排气后处理系统要求发动机在化学当量空燃比的工况下运行，这就导致了由于产生高浓度的二氧化碳和水的聚合物而使混合气具有不好的特性（偏低率的比热）；（d）主要由于裂缝油气而导致较高的未燃碳氢排放；（e）由化学当量比燃烧引起的燃烧温度过高导致较高的NO排放量。
其中局限（a）-（c）使发动机的油耗极大的增加。另一方面，较高的发动机HC和NO 排放物并不是问题，因为在化学当量工况下的发动机具有很高的三效催化转化效率。
能够解决上述问题、在乘用车用发动机上有巨大潜力的两种汽油机燃烧技术是直喷（DI）分层燃烧点燃技术（SCSI）和均匀充量压燃技术（HCCI）。这些技术都使用了完全稀薄燃烧，并采取了高度稀释和无节气门操作。和PFI汽油机相比，DI SCSI发动机极大地降低了燃油消耗和发动机排气中的NO排放量，在HC排放量上性能相当。HCCI发动机在降低燃油消耗性能上和DI SCSI发动机相似，并且在NO排放量的降低上有着不俗的表现（经后处理之后，可减少90%以上），可是HCCI发动机却有着很高的HC排放量。
以上两种发动机技术所具有的共同缺点是它们受限制的转速/负荷范围（小负荷-中等负荷），这就要求发动机使用混合的燃烧模型，稀薄燃烧和较低的排气温度，要实现以上要求所使用的后处理技术与三效催化转换原理不同，这还有待成熟。一个简单的混合燃烧模型发动机实例是两种模型DISI的混合，在较低负荷和转速工况下采用完全稀混合比的分层混合气，当发动机运行在全负荷、高转速工况下，采用均质混合气或者化学当量比混合气模型。本文接下来会介绍更复杂的模型切换。
本文综述了了在DISI发动机上取得的研究进展，能够在分层燃烧工况下运行，提高燃油经济性，提高燃烧稳定性，以及降低发动机排放，同时综述了HCCI燃烧用于实现自动点火控制和过度散热率以及在扩大HCCI燃烧上限的研究进展。加之，本文还讨论了先进汽油机在工作转速/负荷范围内使用不同的燃烧模型所需要的技术。这次研究的仅仅是汽油机，因此只讨论压缩比较低的发动机，如13:1，虽然偶尔也有必要引用一下并没有考虑这一因素的著作。而且由于重点在于研究燃烧，所以不会涉及排气后处理技术。
2.直接喷射火花点火发动机（DISI）
目前有两种主要的DISI技术的变型——“均质”DISI以化学当量比混合气运行，以及混
合的DISI模型，混合气在小负荷和低转速工况下以完全的等比稀薄混合气，而在更高的负荷和转速工况下使用“均质”模型。混合的DISI模型拥有最高的燃油经济效益潜力。因此我们只讨论混合模型的DISI发动机。使用稀薄燃烧，泵气损失和传热损失都会减少，并且由于改善的热力学工况，循环效率提高。加之，DISI发动机由于将燃油直接喷射到气缸中而具有附加的充量冷却效果，这使得发动机压缩比得到提高。压缩比的显著提高将大大提高循环效率。
在小负荷，低转速工况下以分层充量，稀薄混合气运行，而在更高的转速和负荷工况下以“均质”充量运行。均质充量工况可以分为两部分，中等负荷区域的完全稀薄混合气或者高度稀薄混合气，更高负荷区域的化学当量空燃比混合气或者更浓的混合气。在一些情况中，不考虑中等负荷工况，而且当发动机运行在全负荷工况下时，既不使用稀薄分层模型，也不使用化学当量比或者更浓的混合气模型。除最高负荷工况以外，废气再循环被广泛的用于控制NO x排放。使用过量空气和EGR稀释的程度主要取决于最大化燃油经济性的要求，并在同时保证排放和和燃烧稳定性维持在可以接受的水平上。
图1 直喷点燃发动机运行模型[1].
直喷火花点火发动机的燃烧系统在广义上分为三种类型，如图2所示，根据控制混合气形成的机械结构：气流导向，壁面导向和喷射导向。在气流导向和壁面导向的燃烧系统中，喷油器放置在距火花塞很远的位置上，燃油喷雾被精确定义的缸内气体流动或者与活塞燃烧室的相互作用组织向火花塞方向流动。在喷雾导向燃烧系统中，喷油器和火花塞的近距离布置提供了燃油准备和点火之间强大的连接。
图2. 直喷点火发动机燃烧系统分类 [6].
产品化的第一代DISI发动机的发展主要采用壁面导向燃烧系统，然而，在第二代DISI 发动机上最有可能使用喷射导向系统，由于它所具有附加的使燃油经济性提升，使稀薄燃烧工况范围更广以及使发动机排放得到改善的潜力。
壁面或者充量流动导向系统的SIDI发动机相对于进气道喷射发动机来说具有燃油经济性优势的主要原因是：更低的泵气损失，由于使用稀燃使混合气特性更好，由于更低的充量温度使热耗损更低，直接喷射的充量冷却效果使压缩比更高。如果没有更低的燃烧效率，逐步燃烧损失和更高的摩擦损失SIDI发动机燃油经济性的优势会更大。在喷雾导向的SIDI发动机实例中，燃烧效率损失和逐步燃烧损失都变得更小，使喷雾导向系统相对壁面或者充量导向系统在燃油经济性上有了质的提高。
图3清楚地说明了许多专家实测过的分层DISI燃烧的次优阶段，比较了了各种分层和均质燃烧系统的热扩散过程。与均质火花点火（最优阶段）相比较，两种燃烧系统中，分层燃烧系统是更先进的，均质燃烧系统导致了无用功的增加，结果使发动机效率降低。图三也对早在上文讨论过的喷雾导向系统相对于壁面导向系统的进程优势有所说明。
发动机模拟计算比较一款压缩比11.2的DISI发动机和相应的一款压缩比9.4的进气道喷射发动机，结果显示DISI发动机的制动效率高出进气道喷射发动机15%，从而在FTP循环中有高出进气道喷射式发动机燃油经济性15%的优势。图4展示了影响燃油经济性各种因素的作用。提高DISI发动机燃油经济性的有力因素是从压缩比（CR），混合气传热特性以及泵吸几方面获得；消极影响因素则是从燃烧，摩擦两方面获得。图四的结果显示，DISI发动机和进气道喷射式发动机相比，使其具有燃油经济性优势的最主要因素是泵吸过程，表现出大约10%的燃油经济性优势，同时混合气特性（~7.5%），热传导（~2%）和压缩比（~3%）也
分别具有如图所示优势。另一方面，燃烧和摩擦分别导致DISI发动机约4%的燃油经济性损失。
4%的燃油经济性损失归咎于DISI燃烧，其中的1%由相位损失引起（非最佳相位的热损耗进程），另外的3%是由于燃烧效率的降低，这主要导致了HC排放的恶化。令一方面，引起热传递损失2%的主要原因如下：由于在DISI 发动机中有更大的表面面积，这是由活塞坑和非平面活塞顶（使活塞表面增加40%）造成的，6.3%的燃油经济性提高是由于缸内气体温度的降低。后者并没有考虑这样一个因素，就是应该将DISI发动机缸内热对流流量和进气道喷射式发动机跟多的关联起来，这是由于DISI发动机缸内更高的流动和更大的气体密度引起的更大的传热系数。
图3. 典型的分层和均质燃烧的热扩散过程[26].
图4。让直喷点燃发动机燃油经济性比基础进气道喷射式发动机提高的各种因素的贡献[7]。
表1表述用于在暖机过程中模拟FTP循环的7点稳定工况测试系列。这些工况点的选择是基于和2400kg车用以及4挡自动变速的匹配。根据测试工况将测试点分成三类：怠速，小负荷和中等负荷。在怠速工况和小负荷工况，燃烧室分层的，通过使用延迟喷油策略。在中等负荷工况，燃烧是均质的，化学当量比的，通过使用提前喷油策略。表格1还描述了在每个工况点所取得燃油经济性提高的百分点。正如我们所期望的，DI分层燃烧比PFI发动机燃油经济性高出19-23个百分点，DI均质，化学当量比燃烧要高出约7个百分点。
对于怠速附近工况，使DISI发动机的燃油经济性优势高于PFI发动机的最主要因素是泵气过程，同时也受混合气特性和热损耗的影响。在这些工况中燃烧和摩擦对燃油经济性有着极其不利的影响。在小负荷工况取得DISI发动机燃油经济性提高的原因是在PFI发动机中随着负荷的增加节气损失降低使泵气损失被减小。然而，在DISI发动机中混合气特性对于燃油经济性提高的贡献相对于怠速负荷时有所提高，此时此刻几乎和泵气过程的作用相当。DISI传热的积极作用仍旧十分明显，当燃烧和摩擦的消极作用被降低时。最后，在中等负荷工况下，使用提前喷油策略，混合气特性对燃油经济性提高作用最大，同时压缩比和泵吸作
用也起到一定作用。正如我们所期望的，摩擦，传热和燃烧的影响很小。补充说明一下，比
其他CR和不同活塞位置时，DISI发动机和PFI发动机的主要不同点，也是在这些工况下能
够影响发动机指示效率的是在DISI发动机上使用很高程度的EGR。
表1
稳定工况，单缸直喷点燃发动机7点模拟FTP测试[7]
Near-idl Light-lo Medium-lo Test points:1 234567 Speed, rev/min60084611331357140015201736
BMEP, kPa136115204401260445549 NMEP, kPa158133232291431484590 Time weighted, %19.738.9815.299.91 6.09 4.97 3.28 Combustion mode Strati?ed Strati?ed Homogen eous
FE % improvement20.219.420.422.9 5.6 6.77.3上述结果表明，显而易见可以通过排除燃烧损失和接近最佳相位以及提高发动机燃烧效
率使燃烧达到与PFI发动机相对应的水平，并通过使燃烧室表面积减少和缸内气体流动减少
而降低热损失，这样可以期望得到5-7个百分点的燃油经济性的提升。
分层充量，喷雾导向DISI发动机提供更多的保障以实现和优化上述目标。这个系统的
优点在于喷油器放置位置接近火花塞，这样燃烧过程和相对应的壁面导向系统相比并没有没
有先进多少，由于它的燃烧过程更接近于理想过程，所以它能更好的控制活塞坑中的燃油，
这样能够确保降低碳氢化合物的排放，所以它具有更高的燃烧效率，这要求活塞坑设计的要
简单，要浅，重要的是减小表面积，它同时要求很小甚至没有缸内气体流动。
图5是一个活塞坑，火花塞和喷油器的部分视图，图中还显示了在一台喷雾导向DISI
可视发动机燃烧室中的燃油喷雾和水蒸气，用于分层燃烧工况点。压电输出开关打开，喷油
器（油压达到20MPa），喷出两组相继的燃油。非常重要的一点，照片中显示没有液体燃料
出现在坑型壁面的现象。这和Raimann et al.[13]的发现相吻合，这有很大可能是由于压电喷
射的穿透力偏低引起的现象。活塞表面的油滴是排气中HC和烟尘的来源。
图5.照片显示了分层工况时燃烧的几何形状和燃油喷雾以及水汽分布[10].
Frohlich和Borgmann论证了一辆搭载了使用喷雾导向燃烧系统和压电喷油器发动机的
车辆和一辆相应的搭载了PFI发动机的车辆相比具有能搞提高燃油经济性超过20个百分点
的潜力，并且有提高动力性能超过60 kW/L的可能性。Wirth et al.[3]在一款2L，I4喷雾导向，
使用多孔喷油器的SIDI发动机上进行测试。基于在相关转速和负荷区域内的发动机全脉谱
图，他们设计了如下的新欧洲行驶工况燃油经济性收益，超过相应的无EGR的PFI发动机：
和使用双VCT的PFI发动机相比4个百分点，和使用壁面导向的SIDI发动机相比11个百分
点，和使用喷雾导向的SIDI发动机相比15.5个百分点。Van Der Wege et al. [4]开发出一款使
用大锥角（80o），向外开启，以公称压力20MPa运行的轴针式喷油器的喷雾导向，SIDI燃烧
系统。在这个被称作涡致分层燃烧（VISC）的燃烧系统中，，最佳点火位置在燃油喷雾以外
的再流通区域，这样就提供了防止任何燃油浸湿火花塞的好处。和被期望的喷雾导向系统的
特性相比平[11,12]，他们发现提高缸内涡流比达到约1.5时会使燃烧稳定性和燃烧效率有所
提高，燃油消耗有所降低，还能消除失火（基于300个循环）。喷雾导向SIDI发动机在油耗方面和基础的PFI发动机相比降低18百分点，和壁面导向SIDI发动机相比降低6个百分点，测试循环超过了一个模拟的稳定工况，忽略冷启动和瞬态工况。在部分负荷工况下喷雾导向和壁面导向发动机相比，结果在NSFC上降低11.2个百分点，在碳氢排放方面减少60%。
基于上述研究结果，很明显喷雾导向燃烧系统有超过了壁面导向和气体导向燃烧系统的燃油经济性优势，但是从某种程度上来说它的燃烧稳定性较低（较高的COV和IMEP），和其他SIDI发动机一样和PFI火花点火发动机相比产生了较高的HC排放。一个可能影响到喷雾导向SIDI燃烧系统发动机将来应用的重要问题是在强燃烧时点火正时的范围相对来说较窄。表6说明对于给定的最终喷油正时，能够获得可接受的燃烧稳定性水平（平均有效压力的变异系数小于5%）的点火正时范围仅有4o；的确是很窄的范围。然而如果喷油和点火正时一起扫描是和最终喷油以及点火保持在4o到5o有很到区别的，基于燃烧稳定性能够接受的运行范围大大拓宽（点火正时范围到15o）。表6的变异系数结果显示最佳的工况出现在EOI正时37o bTDC，点火正时33o bTDC时。为了达到最佳变异系数进行这样的正时设置，燃油消耗量和HC排放量都达到最小，在30000个循环内显示没有失火。
图6.不同的喷油正时作为点火正时功能的燃烧稳定性[12].
变异系数的提高，在一些程度上偏离的最佳的点火正时，这导致是活的发生，而且失火频率迅速升高。在这里，应该说明失火频率不一定为零，（10000循环一次或者更少），甚至对于非常先进的喷雾导向DISI系统运行在最佳的分层工况来说。
3.均质充量压缩点燃（HCCI）发动机
在均质充量，压缩点燃发动机中燃油和空气是预混合的从而形成均质混合气，然后通过压缩自动点火。点火和随后充量的燃烧是主要由化学动力性特性控制的，这就进一步表示了气体温度和气体压力因素对燃烧过程有着很大程度的影响。而且，自动点火出现在燃烧室的各个位置（多点点火），如果未经制止的话，这就可能引起极高的热耗散率，因此产生很高的增压比。对于HCCI发动机来说，点火不能直接控制，这点和火花点火发动机以及缸内直喷柴油机相似。因此，一个关键的挑战是在很宽的发动机运行工况范围内控制燃烧的开始。
HCCI燃烧模型的发动机被限制工作在中等负荷范围内。在小负荷工况由于较低的气体温度和相应的比率（偏低的燃油聚合物），发动机点火困难，燃烧效率下降。后者是由于缸内裂缝碳氢混合物的氧化作用以及CO到CO2转换效率降低引起的。在高负荷工况下，发动机自动点火控制困难，导致了过高的缸内压力升高，这可能引起的燃烧噪声、敲击和发动机损坏。表7说明了4缸发动机HCCI燃烧模型的区域并和现有的SI燃烧模型发动机在百分比的改变上做出比较：（a）制动燃油消耗（BSFC），（b）NO x排放和（c）未燃HC排放。结果清楚地表明了HCCI燃烧模型更大程度的减少了燃油消耗量，在NO x上更有着不俗的表现，可是在HC排放的增加上却也同样让人印象深刻。
用于控制汽油机自动点火并且拓展HCCI燃烧模型的方法是
1.预热进气充量
2.压缩比
3.废气再循环（EGR）
4.残余废气（内部EGR）
5.直接喷射
6.在负的气门重叠角时期直接喷油
7.火花辅助点火
图7.平均有效压力和转速显示了(a) 制动燃油消耗量; (b) NO x;(c) HC ；降低的百分数[37].
进气预热是改善和控制自动点火的一种有效方法。表8所示压缩比15，显示预热进气温度和空燃比坐标下的HCCI燃烧模型稳定的燃烧区域。在这些工况，在空燃比30附近，进气预热温度415k时达到最大的平均有效压力400KPa。
图8. 稳定的均质压燃燃烧区域显示固定的平均有效压力值线[19].
在大多数研究中，进气预热使用的是电能，这会车辆应用中寄生的能量损失。然而，当前，有两种学术研究使用了废气余热来预热进气。在Yang et al. [20]的研究中，冷却液浪费的热能也被利用。在相关的研究中，Milova-novic et al. [38]的工作中值得注意的是他使用了冷却液温度控制扩大了HCCI运行工况的限制。把冷却液温度从90o C提高到125o C能扩展更低的限制到28%；把冷却液温度从90o C降低到65o C能扩展更高的限制14%。
提高压缩比来减轻自动点火控制的困难，并扩大HCCI燃烧模型的范围，因此我们希望能HCCI发动机应该有更高的压缩比。然而，现实并非如此。Najt，Foster [16] 和Thring [17]三位学者都指出较低压缩比的发动机会是一个很好的使HCCI燃烧顺利的折中办法。Christensen et al. [39]也提供了确凿的证据，他发现各种在HCCI发动机中，加入辛烷值由0到100的燃用燃料（异辛烷和正庚烷的混合物）时压缩比的燃烧效率随着压缩比的提高线性
减小。燃烧效率的降低直接增加了发动机的燃油消耗量，导致了HC化合物的增加，同时随着压缩比的提高HC和CO的氧化率也有所降低。氧化率的降低，反过来又导致了在做功行程的后燃时期偏低的气体温度。
通过燃烧产物稀释充量，或者使用废气再循环或者使用缸内气体捕捉，残余废气，很有可能是使自动点火变得简单易控，同时扩大HCCI燃烧模型适用的转速和负荷的最有效的方法。Zhao et al. [40]在Ladommatos et al. [41]的关于柴油机的著作基础上，测试了燃烧废气再循环在四缸汽油机自动点火控制上起到的作用。考虑到的作用是：（a）增加了进气道充量温度（加热效果）；（b）降低了氧气浓度（稀释作用）；（c）提高了混合物的热特性（热容作用）；（d）包括了CO2和H2O的循环废气的化学作用（化学作用）；（e）循环燃烧气体的分层（分层作用）。他们发现[40]稀释和和热容效果起到了降低了热耗散率和延长了燃烧持续时间的作用，本质上是和Dec [42]所获得计算结果相吻合的。另外，他们阐述了加热效果的主要作用是自动点火的提前正时，残余废气分层的主要作用是使HCCI燃烧变得容易。相比之下，Law et al. [43]指出，残余废气存在的反应特性简化了自动点火，惰性气体降低了燃烧比率（稀释效果）。
上文中有提到，HCCI燃烧受化学性质控制，缸内温度和混合物起到了很大的影响作用。循环燃烧废气的作用是提供足够高的温度使自动点火更加容易同时要保持燃烧温度足够低并提供足够稀的氧化特性，例如热耗散率的降低。对于拥有可变气门驱动的机械结构的发动机，捕捉大量残余废气可以通过不同的办法实现，广义上可以分为两类，叫作：再压缩或者排气保留策略和再吸气和排气保留策略。在再压缩策略中，通常被称作负的气门重叠策略，残余废气被捕捉在缸内并在排气行程的最后阶段进行再压缩。这是通过在排气行程中提前关闭排气门来实现的。在再吸入策略中，一部分已经从气缸中排出的废气在进气行程中被重新吸入。这种策略能通过几种方式实现。例如，排气门在关闭后，在一部分进气行程中重新打开，来允许部分残留在排气道和歧管中的排气进入[22]，或者排气门（EVC）重新打开，迟于进气门关闭时刻，允许排气重新进入气缸。
两种残留废气控制策略都使用了Lawet al. [22]，应用了可变气门机构的单缸汽油机，运行在HCCI燃烧体制下。这些策略被发现是大体相同的，尽管在再压缩方法中有一些残留废气的泵吸，可是这种情况出现的也非常小[22]。另一方面，Caton et al. [27]综合研究表明，使用可变气门机构的单缸汽油机，压缩比为15.5时，再吸入策略使燃油消耗量和NO排放都有很大程度的降低，而在HC排放上却比再压缩策略高。他们推断使用了可变气门升程控制的再吸入策略，产生了最好的负荷范围，油耗和排放性能的组合。
Law et al. [22],Liet al. [37], Kaahaania et al. [24], Koopmans和Denbratt[23], Hiraya et al.
[19], Fuerhapter et al. [26] and Caton et al. [27],等等以上这些人在研究中使用了再压缩或者负的气门重叠策略来控制在汽油机上的残余废气。Law et al. [22], Kaahaania et al. [24], Fuerhapter et al. [26,30], and Caton et al. [27]等人在研究中使用了再吸入策略。
Dec [42]计算研究表明，调查方面的HCCI燃烧显示，在怠速和接近怠速的工况，由于较低的燃烧温度分散气体淬熄的CO和HC氧化反应受阻，导致大量的燃烧效率低下，相应的增加油耗和CO，HC排放。上述结果在Dec [42]中被指出，HCCI燃烧有基本的小负荷限制。同时，Dec [42]中提供了可能拓宽小负荷限制的方法：保持较高的本地当量比的燃料分层，可以使发动机效率没有损失，可能最小化影响发动机排放性能。
直接喷油，很有可能是理想的实现燃油分层的方法。Marriott and Reitz [44]把重型，单缸柴油机改造为高压缩比（16.1：1）汽油直接喷射式发动机，表明燃料分层能够用于控制压缩点火燃烧，但并并非纯粹在发动机转速和负荷范围内。分层由于较低的HC排放轻微的提高了燃油效率，但是NO排放却非常的高。Sjoberg et al. [29]也把一款高压缩比柴油机转换成汽油（85%柴油15%乙醇）直喷式发动机，结果显示燃料分层导致了燃烧效率和NO排放
之间的矛盾。在随后的研究中，Dec and Sjoberg [30] 发现燃料分层就像控制旋钮一样仅仅在HCCI燃烧水平低于它的时候有效，这导致了氧化反应的淬熄。
多重喷射是一个潜在的控制柴油机中燃烧和排放方法[46.47]。在汽油直喷压燃发动机中，Marriott和Reitz[44]发现拆分喷射在降低热扩散率和扩大可运行的发动机速度负荷范围方面非常有效。在过去的几年中几种不同的学术研究[33-36]在使用分流喷射策略的HCCI发动机上开展。在这种策略中，第一次喷射，预喷射，在上止点之前，负的气门重叠时期，主喷射发生在上止点之后，进气阶段。在负的气门重叠角时期，发动机燃烧室中只包括炙热的，燃烧产物（残留废气）。预喷射的燃油经过改变，产生了自由基和其他中间产物，促进了主喷射时期喷射的燃油的自动点火。
Urushuhara et al. [34]发现在负的气门重叠角阶段单一喷射对超越发动机小负荷时的局限有着重要的作用。多次喷射策略能够进一步扩大低负荷极限。图9清楚的表明在负的气门重叠时期燃油喷射量（喷射时间：θinj=-390o）关于发动机负荷变化时的油耗量。此外在该图中也叠加了在进气行程中（θinj=-290o）单次喷射的结果，用于作为评价多次喷射策略的参考。
喷射3 mm3燃油和1 mm3燃油相比来说，扩大了发动机小负荷极限而不影响油耗。然而，在负的节气门重叠时期喷射全部的燃油（大约12 mm3）极大地增加了油耗，导致了非最佳的自动点火正时，和小负荷极限相联系。在进气过程中单次喷射在大多数负荷工况下都有最高的油耗，最高工况除外。
图9.不同喷油正时策略的循环喷油量和平均有效压力(IT =θinj) [34].
Guohong et al. [36]发现在负的气门重叠时期多次喷射扩大了负荷范围，不仅仅在低负荷极限上，也在高负荷极限上。此外，他们观察到了燃烧稳定性的改善。Koopmans et al. [33]，发现了在主喷油阶段下喷射的燃油自动点火的巨大的进步，取决于负的气门重叠时期可用的氧气量和预喷射喷油量。
扩大HCCI燃烧低负荷极限的可行的一种方法是火花辅助。一个可能期望火花所提供额外的点火能量应该点燃临街非可燃的燃料空气混合物，因此，一个可能看到在失火频率和燃烧稳定性方面的提升，不仅仅是在小负荷工况，而且，结果降低了发动机小负荷的极限。另一方面，在较高的负荷，因为火花可能引起燃烧火焰传播而使效果不是很明显。
同意上述推测，Fuerhapter et al. [26]发现火花辅助提高了他们的DI HCCI发动机的燃烧稳定性，尤其是在较低的负荷，尽管存在火花不能点燃燃烧室内的高度稀薄混合气的因素。另一方面他们发现火花并不显著的影响50%的大规模燃烧分数。Hyvonen et al. [21]总结出火花点火能够有效的用于控制燃空比在0.26-0.42（λ范围：2.4-3.8）范围的燃料空气混合物.他们发现，对于同样的自动点火状态，火花辅助燃烧要求更低的进气预热或者更低的压缩比。对于更高负荷工况（1500rpm，λ=1.2，残余废气约45%），Kalian et al. [35]发现火花辅助能够控制直接喷射均质压燃发动机。图10说明火花辅助能够优化HCCI燃烧的启动过程。火花
辅助效果在延迟喷油正时情况中更加明显（θinj=90o上止点之后），此时希望燃料分层程度更大。目前，和火花辅助相关的话题是Urushihara et al. [48]提倡的一种新型的发动机燃烧概念，叫作火花点燃-压缩点燃燃烧，这种燃烧是将少量的足够大来维持火花点火分层燃烧的燃料直接喷射到燃烧室，而使用进气道喷射主体的燃油来在燃烧室中产生均质稀薄混合气用于均质压燃燃烧。火花点火燃烧“引发”均质压燃燃烧。初步结果显示在高负荷极限上有显著的提升，然而，这却伴随着NO排放的大量增加。
图10. 在汽油机中点火辅助控制直喷汽油机:(a)θinj= 30o上止点之前(b)θinj = 90o上止点之后[35].
4.总结
汽油机在分层，喷雾导向和直喷火花点火条件下和相同的进气道喷射，火花点火发动机相比具有显著的燃油经济性优势，相似的HC排放量和更低的NO排放量。相对地，一款均质压燃汽油机，比直喷点火发动机包括更多的技术的，可能会有和直喷点火发动机同样良好的燃油经济性，但却极大地降低了发动机NO排放量。另外，均质压燃发动机会在HC排放上有显著的增加。
问题在于这些发动机燃烧系统的巨大燃烧经济性优势由于受限制的速度负荷应用范围都不能被完全的实现。因此，在其所需的速度转速负荷范围内运行，发动机需要在双重或多重燃烧模型下运行。为了说明，图11，显示推荐的使用多重燃烧模式运行的发动机的速度、负荷脉谱图[31]。在怠速工况附近，直喷发动机运行在分层的全部稀薄燃烧模型（SCSI）。在中小转速和小负荷时，发动机运行在稀薄的均质压燃燃烧模型。在中高负荷和转速范围，发动机在使用了残留废气稀释的均质充量或化学当量比燃烧下运行（HCSI），并且在高负荷大多数转速范围内以及全负荷高转速工况，发动机以较浓的均质充量燃烧模型运行。
因此，优化整个发动机的速度和负载范围燃烧，发动机应能在三种燃烧模式下运作，名称：（a）分层充量点火燃烧；（b）均质充量点火燃烧；（c）均质充量压燃燃烧。
实现燃烧可变的关键技术要求是
1.喷雾导向直接喷射系统
2.灵活，可变气门驱动
为了最优化选择，可以使用高压力（~20MPa）低穿透力喷油器（例如，压电式）最小化由液体喷雾触碰活塞表面形成的烟尘或者碳氢排放，和使用高能点火系统，以降低在极轻负荷工况下，发动机的失火机率。另外冷却系统的热控制能帮助在极轻负荷下的点火和燃烧，并能进一步扩大高负荷下燃烧模型燃油效率的极限，称作分层充量点燃和均质充量压燃燃烧。同样的，进气增压（涡轮增压和增压）也可以提高分层充量点燃和均质充量压燃燃烧的高负荷极限。
冷启动，瞬态，从一种燃烧模型到另一种模型的平稳过渡（转换），优化燃油经济性和排放的精确校准，这些全部都需要优良的发动机控制，只能通过基于缸内压力的发动机控制来实现。
很显然，先进的汽油机，其发展如上文所述，可能在燃油消耗量和尾气排放水平上和当
今技术的柴油机相当或者更好，但却没有柴油机微粒排放的一系列问题。
4.参考文献
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柔性电子制造技术基础文献综述
胆甾型液晶(CLC)与ITO透明导电薄膜实现柔性显示 姓名：long 班级：机械设计制造及其自动化10XX班学号：U2010XXXXX 【内容摘要】最近各大智能手机厂商竞争越来越激烈，除手机之外各种可穿戴性智能终端也在不断发展。部分公司推出“柔性屏”(OLED)手机，其实只是屏幕有着固定的弧度的手机而已。随着技术的不断成熟，真正的柔性显示必将改变我们的生活。本文综合了各科学工作者的研究，对胆甾型液晶显示技术进行归纳和总结。采用 CLC 微胶囊产品制备的 PSCT 薄膜，并与ITO/PET透明电极结合，制备胆甾相液晶显示器件。在直流稳态电压驱动下，显示器件实现了反射式、双稳态、彩色显示效果。 【关键词】胆甾型液晶(CLC)；柔性显示；微胶囊；ITO；TCO 1、胆甾型液晶显示技术 胆甾型液晶材料具有螺旋状结构和双稳态特性【1-3】，其近期的研究热点聚焦于反射式显示，逐渐成为电子纸等柔性显示技术的关键技术和材 料之一。肯特大学研究人员提出的聚合物稳定胆甾型液晶显示模式，改 善了胆甾型液晶的化学稳定性，推动了其在显示领域的应用【4-8】。 1.1胆甾型液晶显示技术的优势 作为一种反射式显示技术，胆甾型液晶显示可采用无源矩阵方式进行驱动，不需要背光源和偏振片。若需要获得彩色显示，可以通过添加不同螺距的旋光剂获得不同波长光的反射，而不需要彩色滤光片。 不管是传统的电子纸技术还是新型的OLED显示，都只能基于主动显示的特性进行产品应用环境的设计；但液晶由于自身不发光，因此可以设计为反射显示模式，这已经在普通液晶显示的产品中得以实现。反射模式使胆甾型液晶产品能够在室外及光线较强的环境下使用，而无需调高亮度，可以实现产品低功耗、长续航时间的使用【9】。 1.2胆甾型液晶显示研究 在胆甾相液晶显示过程中，如何形成稳定的多畴分布是实现双稳态显示的技术关键【10】。在SID2011会议上，台湾的C.Liang等发表了关于低成本、全彩色、低电压以无串扰驱动的胆甾型QVGA液晶显示器件，这是目前最新的研究成果之一【11】。为实现低成本的目标，C.Liang采用在柔性基板上以卷对卷(roll to roll)工艺进行器件制备,器件采用单层结构,如图1.2.1所示。 图1.2.1 在此之前，Y.A. Sha【12】等以聚合物体锚泊作用为基础，以聚合物体锚泊作用为基础，结合栅栏分散作用和聚合物致稳作用制备的柔性PSCT 显示器件。首先采用光聚合的方法得到规整的栅栏，然后将聚合物和液晶混合均匀后注入到栅
先进制造技术 论文
先进制造技术论文 学院：xxx 班级：xxx 姓名：xxx 学号：xxx
目录 概述 (3) 一、先进的工程设计技术 (3) 二、先进制造工艺技术 (3) 三、制造自动化技术（又可说成计算机控制自动化技术） (4) 四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式 (5) 五、发展 (7) 主要参考文献 (9)
概述 摘要：随着我国制造业的的不断发展，先进制造技术得到越来越广泛的应用。介绍了先进制造技术和先进制造模式的内容和发展情况，从两种角度解释其结构特征和关系，并从各种不同角度展望先进制造技术和先进生产模式的发展前景及其趋势特征。 先进制造技术AMT(Advanced Manufacturing Tecnology)是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。 当前的金融危机也许还会催生新的先进制造制造技术，特别在生产管理技术方面。先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。 可基本归纳为以下五个方面： 一、先进的工程设计技术 二、先进制造工艺技术 三、制造自动化技术 四、先进生产管理技术、制造哲理与生产模式 五、发展。 一、先进的工程设计技术 先进的工程设计技术包括众多的现代设计理论与方法。包括CAD、CAE、CAPP、CAT、PDM、模块化设计、DFX、优化设计、三次设计与健壮设计、创新设计、反向工程、协同产品商务、虚拟现实技术、虚拟样机技术、并行工程等。 （1）产品（投放市场的产品和制造产品的工艺装备（夹具、刀具、量检具等））设计现代化。以CAD为基础（造型，工程分析计算、自动绘图并提供产品数字化信息等），全面应用先进的设计方法和理念。如虚拟设计、优化设计、模块化设计、有限元分析，动态设计、人机工程设计、美学设计、绿色设计等等； （2）先进的工艺规程设计技术与生产技术准备手段。在信息集成环境下，采用计算机辅助工艺规程设计、即CAPP，数控机床、工业机器人、三坐标测量机等各种计算机自动控制设备设备的计算机辅助工作程序设计即CAM等。 二、先进制造工艺技术 （1）高效精密、超精密加工技术，包括精密、超精密磨削、车削，细微加工技术，纳米加工技术。超高速切削。精密加工一般指加工精度在10～0.1μm （相当于IT5级精度和IT5级以上精度），表面粗糙度Ra值在0.1μm以下的加工方法，如金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精研、砂带磨、镜面磨削和冷压加工等。用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中占有极重
汽车发动机原理第4章 练习题
第4章练习题 一、解释术语 1、不规则燃烧 2、点火提前角 3、空燃比 二、选择题 1．提高汽油机的压缩比，要相应提高所使用汽油的（） A、热值 B、点火能量 C、辛烷值 D、馏程 2．汽油机的燃烧过程是（） A、温度传播过程 B、压力传播过程 C、热量传播过程 D、火焰传播过程 3、汽油机混合气形成过程中，燃料（）、燃料蒸汽与空气之间的扩散同步进行。 A、喷射 B、雾化 C、蒸发 D、混合 4、下面列出的（）属于汽油机的燃烧特点。 A、空气过量 B、有时缺氧 C、扩散燃烧 D、混合气不均匀 5、汽油机爆震燃烧的根本原因是远端混合气（） A、自燃 B、被火花塞点燃 C、火焰传播不到 D、被压缩 6、汽油机的火焰速度是（） A、燃烧速度 B、火焰锋面移动速度 C、扩散速度 D、气流运动速度 7、提高压缩比使汽油机的爆震倾向加大，为此，可采取（）的措施。 A、减小喷油提前角 B、减小点火提前角 C、加大喷油提前角 D、加大点火提前角 三、填空题 1、根据汽油机燃烧过程中气缸压力变化的特点，可以将汽油机燃烧过程分为、和三个阶段。 2、汽油机混合气的形成方式可以分为和两种。 3、压缩比是发动机热效率的重要因素。但高压缩比会给汽油机增加的趋 势。
4、对液态燃料，其混合气形成过程包括两个基本阶段： 和。 5、燃油的雾化是指燃油喷入_________________后被粉碎分散为细小液滴的过程。 6、发动机转速增加时，应该相应地____________点火提前角。 7、在汽油机上调节负荷是通过改变节气门开度来调节进入气缸_______________的多 少。 四、简答题 1、P—φ图上画出汽油机正常燃烧，爆震燃烧和早燃的示功图，并简要说明它们的区别？ 2. 用示功图说明汽油机点火提前角过大、过小，对燃烧过程和发动机性能的影响。 3. 汽油机燃烧室组织适当的紊流运动的作用有哪些？
先进制造技术综述
先进制造技术综述 Prepared on 22 November 2020
先进制造技术产生的背景 摘要 随着科学的发展与技术的进步，先进的制造技术越来越成为在科技竞争中成功的一个重要条件。先进制造技术是制造业为了适应现代生产环境及市场的动态变化，在传统制造技术基础上通过不断吸收科学技术的最新成果而逐渐发展起来的一个新兴技术群。本文主要在社会经济发展、科学技术发展、可持续发展战略等几个方面分析了先进制造技术产生的背景。 关键词先进制造技术背景社会发展科学技术可持续发展 1 制造技术的进步与发展 制造技术 制造技术是制造业所使用的一切生产技术的总称，是将原材料和其它生产要素经济合理地转化为可直接使用的具有较高附加值的成品、半成品和技术服务的技术群[1][2]。制造技术的发展是由社会、政治、经济等多方面因素决定的。 制造技术的发展时期 ⑴工场式生产时期 18世纪后半叶，蒸汽机和工具机的发明，揭开了近代工业的历史，促成了制造企业的雏形——工场式生产的出现，标志着制造业以完成从手工作坊式向以机械加工和分工原则为中心的工厂式的艰难转变。 ⑵工业化规模生产时期 19世纪电气化技术的发展，开辟了电气化新时代，制造业得到了飞速发展，出现了大批量生产的局面。 ⑶刚性自动化发展时期 20世纪初内燃机的发明、泰勒科学管理方法的应用、福特公司的流水生产线，引起了制造业的革命，降低了生产成本。然而，这也仅仅适用于单一品种的大批量生产的自动化。 ⑷柔性自动化发展时期 二次大战之后，计算机、微电子、信息和自动化技术有了迅速的发展，推动了生产模式由中大批量生产向多品种小批量柔性生产自动化转变。期间形成了一批新型的柔性制造的技术，如数控技术（CNC）、FMC、FMS等。同时，现代化的生产管理模式开始应用到生产中，如JIT 、TQM 等。 ⑸综合自动化发展时期
催化燃烧技术研究进展综述
催化燃烧技术研究进展综述 发表时间：2018-08-14T10:35:54.717Z 来源：《基层建设》2018年第21期作者：周灵怡郭士义龚燕雯[导读] 摘要：本文概述了催化燃烧的VOCs治理技术，从催化剂活性组分、催化剂结构、形状、制备等角度，阐述现在芳烃催化燃烧的发展趋势。 上海电气电站环保工程有限公司上海 201600 摘要：本文概述了催化燃烧的VOCs治理技术，从催化剂活性组分、催化剂结构、形状、制备等角度，阐述现在芳烃催化燃烧的发展趋势。 关键词：芳烃；催化燃烧；催化剂前言： 催化燃烧是一个气-固相催化反应，其实质是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂降低反应的活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面，以提高反应速率。借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下发生无焰燃烧，并氧化分解成为CO2和H2O，同时放出大量热量，达到了净化废气的目的。反应过程如式（l-l）所示： 式中m、n为整数；Q为反应放出的热量 VOCs催化燃烧技术中，关键是催化剂的研制，其性能的优劣对废气销毁效率和能耗有着决定性的影响。按照催化剂所用的活性组分不同，催化剂可以分为贵金属催化剂和非贵金属氧化物催化剂两大类。按照催化剂的形状不同，催化剂可以分为颗粒催化剂和整体式催化剂两大类。 1、催化剂概述 1.1 催化剂的活性组分催化剂中活性组分是最重要的组成部分，直接影响催化效果，按照催化剂所使用的活性组分，可将催化剂分为贵金属催化剂和过渡金属催化剂两大类。 1.2 催化剂形状 催化剂的形状不仅影响反应器压力降，也影响反应物和产物的扩散速度，以及反应选择性和转化率。因此，在催化燃烧反应过程中，催化剂在床层中的形状对催化剂的催化燃烧性能有很大的影响。常用催化剂按形状可分为颗粒状和整体式催化剂两大类。（1）颗粒状催化剂 催化燃烧是一个强放热反应，颗粒催化剂在反应中会产生 “热点”和局部高温，催化剂易烧结失活；同时，颗粒催化剂床层压降高，当含有粉尘的废气通过时，床层易被阻塞；另外颗粒催化剂强度低，易破损，阻力大。因此，颗粒催化剂并不适合催化燃烧空速和热效应较大的工业有机废气。 （2）整体式催化剂 整体式催化剂是指一个反应器中只有一块催化剂，英文名叫Monolith，通常为具有许多狭窄、直的或是弯曲的平行通道的整体结构催化剂[1]，因而对催化燃烧空速和热效应较大的工业有机废气具有很好的应用前景。催化活性组分负载在通道的壁面上，这些通道为催化剂活性组分与反应气体提供了尽可能大的接触面积，同时也使气体的压力降降到最低。与传统的颗粒催化剂相比，整体式催化剂具有以下优点[2]：1）床层压降大幅降低；2）催化活性物质涂层薄，内表面利用率高，特别适用反应速度快、空速大和处于传质控制过程的催化燃烧反应；3）气流分布均匀，无热点和沟流现象，反应器径向和轴向的温度梯度大大减小；4）不产生粉尘，也不易被外来粉尘堵塞；5）机械强度和热稳定性较好；6）安装简单，既可水平安装（气流水平方向通过），也可垂直安装（气流上下通过）。整体式催化剂一般由活性组分和助剂、载体或涂层和基体三部分组成。基体主要起承载催化涂层的作用，主要分为两类，一类是陶瓷基体（如堇青石、氧化铝、莫来石）；另外一类是金属基体（如Fe-Cr-Al合金、金属丝网）。 图1 蜂窝陶瓷基体图2 蜂窝金属基体①蜂窝陶瓷基体 蜂窝陶瓷基体大多以耐熔性氧化物、铝酸盐和硅酸盐材料（如氧化铝、氧化镁、二氧化钛、石英、二氧化锆、尖晶石、堇青石和碳化硅等）作为原料，由于堇青石蜂窝陶瓷价格便宜、原材料易得、生产工艺简单和性能基本满足使用需要，且与各种催化剂活性组分良好的匹配性，孔壁薄热膨胀系数和耐热冲击性好等优点，大多数厂家均将其作为整体式催化剂的基体。但是，蜂窝陶瓷基体也有一些不足：1）一般制作工艺的蜂窝孔径和壁厚还不能制得很小，使进一步提高催化强度和降低床层压降受到限制；2）陶瓷导热性差，热容量大；3）用于汽车尾气处理时，陶瓷的机械强度还不完全经受得住行车过程中的气流冲击和机械震动。 ②蜂窝金属基体 与蜂窝陶瓷基体相比，蜂窝金属基体具有以下优点[3]：1）导热系数大，可以快速地将热量传递，从而达到启动温度或将热量散发；2）壁薄、质轻、床层压降小；3）机械强度高，耐振动；4）良好的延展性，易于加工成型；5）金属丝网基体具有三维多孔结构，允许气流在多个孔道内交错流动，具有更大的传热速率和传质效率。因此，金属蜂窝基体克服陶瓷蜂窝基体的质脆、导热性差等缺点。但是金属基体也存在热膨胀系数高，涂层与金属基体粘结强度不高、易脱落、工艺复杂、价格相对较高等一系列问题，因此其不如陶瓷基体应用广泛。 （3）整体式催化剂制备
先进制造技术结课论文
先进制造技术课程论文 学院：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 学号： 2014年4月20
自动化立体仓库的基本设施与特点 摘要:自动化立体仓库又称自动化高架仓库和自动存储系统。它是一种基于高层货架、采用电子计算机进行控制管理、采用自动化存储输送设备自动进行存取作业的仓储系统。自动化立体仓库是实现高效率物流和大容量的关键系统，在自动化生产和商品流通中具有举足轻重的作用。 自动化立体仓库系统最早在美国诞生。20世纪50年代初美国开发了世界上第一个自动化立体仓库，并在60年代即采用计算机进行自动化立体仓库的控制和管理。日本在1967年制造出第一座自动化立体仓库，并在此后的20年间使这一技术得到广泛应用。进入20世纪80年代，自动化立体仓库在世界各国发展迅速，使用的范围涉及几乎所有行业。 关键字:自动化；立体仓储；发展；高效率； 正文： 一、自动化立体仓库的概述 （一）、自动化立体仓库的发展 随着现代工业发展的发展，柔性制造系统、计算机集成制造系统和工厂自动化对自动化仓库提出更高的要求，搬运存储技术要具有更可靠更实时的信息，工厂和仓库中的物流必须伴随着并行的信息流。无线数据通信、条形码技术和数据采集越来越多的应用于自动化立体仓库系统。 在自动化立体仓库发展过程中，经历了自动化、集约化、集成化和智能化几个发展过程。自动化时期主要在20世纪60到70年代，随着计算机技术的发展，自动化立体仓库得到了迅猛发展。在1967到1977年 10年中，日本建设超过了8000套自动化立体仓库系统。集约化发展是伴随大规模生产需求而发展的。其 规模曾经发展到超过100个巷道，货位数超过20万个。但事实表明，大型自动化立体仓库系统已不再是发展方向。美国Hallmark公司安装的多达120个巷道的系统已经达到巅峰。为了适应工厂发展的新趋势，出现了规模更小，反应速度更快，用途更广的自动化仓库系统。它结合先进的控制技术，应用到分段输送和按预定线路输送方面保持了高度的柔性和高生产率，满足了工业库存搬运的需要。儿大规模的立体仓库系统一般应用于大型配送中性。集成化的标志是随着信息系
先进制造技术综述
先 进 制 造 技 术 综 述 学院：机械工程学院 专业：机械制造及其自 动化
《先进制造技术》试题 在课程学习和检索文献资料的基础上,撰写一份先进制造技术综述论文,包括以下具体内容： 1.绿色制造的关键技术。 2.超高速切削和超高速磨削技术，包括：超高速切削和超高速磨削的机理、关键技术和应用范围。 3.超周密加工技术，包括：超周密车削、超周密砂轮磨削、超周密砂带磨削、电泳磨削的加工原理、技术特点和应用范围。 4.特种加工，包括： （1）电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花表面强化等加工技术的加工原理与特点、应用范围。 （2）激光加工、电子束加工、离子束加工、水喷射加工等加工技术的加工原理、技术特点和应用范围。 5. 先进生产治理的技术，包括：敏捷制造、精益生产、智能制造等先进制造模式的定义、内涵、特点和关键技术等。 6.你自己对先进制造技术进展与创新历程的理解和观点。 答题要求： 1.论文包括题目、摘要、关键词、正文、结语、参考文献等部分。
2.论文正文字数许多于3000字，参考文献许多于30篇。 3.综述时应尽可能提供加工实例及其示图。 4.要按参考或引用的顺序列出文献资料的出处，并在引用处标注。 5.本试题页符在答卷上一并交回，提交试卷时，同时提交电子文档。 6.参照《西安科技大学学报》排版格式。试卷用A4纸，一级标题用黑体四号字，二级标题用仿宋体小四号字，行间距为1.5倍。 7.卷面不得雷同，否则不记成绩。
先进制造技术综述 摘要：本文通过大量列举典型的先进制造工艺和先进 的治理系统来介绍先进制造技术的进展现状及特点，其 中包括典型的先进制造工艺有：绿色制造技术、超高速 加工技术、超周密加工技术以及特种加工技术；典型的 先进治理系统有：敏捷制造、精益制造以及智能制造等 先进制造技术。文中分析了以上各种先进技术的加工原 理、技术特点、关键技术以及该技术的应用范围。最后， 阐述了本人对先进制造技术进展与创新历程的理解和 观点。 关键词：先进制造；绿色制造；超高速加工；超周密加 工；先进生产治理系统 0 引言 先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断汲取机械、电子、信息(计算机与通信、操纵理论、人工智能等)、能源及现代系统治理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、治理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，提高
生物质燃烧技术的研究进展
生物质燃烧技术的研究进展 摘要：生物质燃烧技术是生物质能转化利用途径研究较成熟的一种主要方式。从影响生物质燃烧特性的因素出发，综述了生物质燃料组分、理化特性和运行条件在生物质燃烧技术中的作用，介绍了生物质燃烧过程的动力学模拟研究现状，对生物质燃烧过程中存在的问题进行了总结和探讨，并对今后生物质燃烧技术的发展进行了展望。 生物质是指来源于生物有机体的材料，尤其是基于植物体的材料，包括大量的草本植物、淀粉、纤维素、木质素等。但目前生物质原料不仅仅局限于植物类的废弃物，还包括农林畜产品废弃物、食品加工产业废弃物、餐饮废弃物和城市有机生活垃圾等。生物质能是绿色植物通过光合作用将光能储存为生物有机体内的化学能，与煤相比，生物质能作为新兴能源，受到全世界越来越多的关注，主要因其具有如下特点：①生物质能是一种绿色能源，符合可再生、可持续利用能源的目标，成为当前最洁净的能源之一，对环境污染小，可以降低对传统化石能源的依赖性;②生物质能在成长过程中吸收环境中的CO2，在生命周期内可以实现CO2的零排放或零增长，降低使用化石燃料造成的温室气体排放量;③生物质中灰分比重低、含硫量少和挥发分含量高;④生物质种类繁多、来源广泛、总量丰富，且具有本土特性。 生物质能由于其在社会效益、环境效益和经济效益中的可持续发展而备受世界各方重视并得以大力推广。目前生物质能提供全球总量10%～15%的能源供应，是世界上排名第四的能源。在工业发达国家中，生物质能占到能源总量的9%～14%，而在发展中国家则更高，占到25%～30%，部分地区甚至高达50%～90%。但在这些国家中，大部分生物质能被当地低收入者用于炊事和供暖用能，商业化程度并不高，且热利用效率极低。 随着科技的进步，生物质能的转化利用形式也多种多样，改变了简单的直燃模式下利用效率低的缺点。当前生物质能转化的方式主要可以归结为：热裂解、气化、液化、超临界流体提取、厌氧消化、厌氧发酵、酸解、酶解和酯化降解等，但这些生物质转换技术由于成本、技术的成熟度和使用效率等方面的原因，难以大面积推广，生物质能的应用仍以直接燃烧为主。到目前为止，生物质燃烧所利用的能源约占全球生物质能利用的95%。为了提高热利用效率，如何对其燃烧利用技术进行深入地研究，已成为国内外各方相关人员普遍关注的问题。 1生物质燃烧特性的影响因素
先进制造技术论文
随着科学技术的飞速发展和市场竞争日益激烈，越来越多的制造企业开始将大量的人力、财力和物力投入到先进的制造技术和先进的制造模式的研究和实施策略之中。改革开放以来，我国制造科学技术有日新月异的变化和发展，确立了社会主义市场经济体制，但与先进的国家相比仍有一定差距，为了迎接新的挑战，必须认清制造技术的发展趋势，缩短与先进国家的差距，使我国的产品上质量、上效率、上品种和上水平，以增强市场竞争力，因此，对制造技术及制造模式的研究和实施是摆在我们面前刻不容缓的重要任务，以实现我国机械制造业跨入世界先进行列。 一．先进制造技术的概念 (1)先进制造技术的内涵 目前对先进制造技术尚没有一个明确的、一致公认的定义，经过近年来对发展先进制造技术方面开展的工作，通过对其特征的分析研究，可以认为：先进制造技术是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称。 (2)先进制造技术的特点 先进制造技术最重要的特点在于，它首先是一项面向工业应用，具有很强实用性的新技术。先进制造技术相对传统制造技术在应用范围上的一个很大不同点在于，传统制造技术通常只是指各种将原材料变成成品的加工工艺，而先进制造技术虽然仍大量应用于加工和装配过程，但由于其组成中包括了设计技术、自动化技术、系统管理技术，因而则将其综合应用于制造的全过程。并且传统制造技术的学科、专业单一独立，相互间的界限分明；先进制造技术由于专业和学科间的不断渗透j交叉、融合，界线逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化、集成化、已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术为一体的新型交叉学科。随着微电子、信息技术的引入，使先进制造技术还能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息集成过程。先进制造技术是可以驾驭生产过程的物质流、能量流和信息流的系统工程。为确保生产和经济效益持续稳步的提高，能对市场变化做出更灵捷的反应，以及对最佳技术效益的追求，提高企业的竞争能力，先进制造技术比传统的制造技术更加重视技术与管理的结合，更加重视制造过程组织和管理体制的简化以及合理化，从而产生了一系列先进的制造模式。随着世界自由贸易体制的进一步完善，以及全球交通运输体系和通信网络的建立，制造业将形成全球化与一体化的格局，新的先进制造技术也必将是全球化的模式。 先进性作为先进技术的基础——制造技术，必须是经过优化的先进工艺。因此，先进制造技术的核心和基础必须是优质、高效、低耗、清洁的工艺。它从传统工艺发展起来，并与新技术实现了局部或系统集成。通用性先进制造技术不是单独分割在制造过程的某一环节，它覆盖了产品设计、生产设备、加工制造、维修服务、甚至回收再生的整个过程。系统性随着微电子、信息技术的引入，先进制造技术能驾驭信息生成、采集、传递、反馈、调整的信息流动过程。先进制造技术能驾驭生产过程的物质流、能源流和信息流的系统工程。集成性先进制造技术由于专业、学科间的不断渗透、交叉、融合，界限逐渐淡化甚至消失，技术趋于系统化，已发展成为集机械、电子、信息、材料和管理技术于一体的新兴交叉学科，因此有人称其为制造工程。技术与管理的更紧密结合对市场变化做出更敏捷的反应及对最佳经济效益的追求，使先进制造技术十分重视生产过程的
现代机械制造技术论文综述
现代机械制造技术论文 摘要 随着科学技术的发展，现代机械制造技术已不单单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。本论文简单介绍了现代机械制造技术中的特种加工技术、精密加工和超精密加工技术、计算机辅助设计与制造技术等。 关键词：特种加工技术；精密加工和超精密加工技术；计算机辅助设计与制造技术；
目录 现代机械制造技术论文 (1) 摘要 (1) 1 现代制造技术介绍 (3) 1.1 现代制造技术的体系结构 (3) 1.2现代制造技术的分类 (3) 2 特种加工 (4) 2.1 特种加工概述 (4) 2.2 电火花加工（EDM） (4) 2.3电解加工 (5) 2.4 超声波加工 (6) 2.5 激光加工 (6) 3 精密加工和超精密加工 (7) 3.1 精密、超精密加工的概念 (7) 3.2 精密加工和超精密加工的工艺特点 (7) 4 计算机辅助设计与制造技术 (8) 4.1 CAD/CAM基本概念 (8) 4.2 CAD/CAM系统的工作过程 (8)
1 现代制造技术介绍 1.1 现代制造技术的体系结构 现代制造技术所涉及的学科较多，所包含的技术内容较为广泛，1994年美国联邦科学、工程和技术协调委员会将现代制造技术分为三个技术群：主技术群、支撑技术群和制造技术环境。这三个技术群体相互联系、相互促进，组成一个完整的体系，每个部分均不可缺少，否则就很难发挥预期的整体功能效益。 1.2现代制造技术的分类 根据现代制造技术的功能和研究对象，可将现代制造技术归纳为以下几个方面。 1、现代设计技术 现代设计技术是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。现代设计技术包括：计算机辅助设计、性能优良设计基础技术、竞争优势创建技术、全寿命周期设计、可持续发展产品设计、设计试验技术等。 2、现代制造工艺技术 现代制造工艺技术包括精密和超精密加工、精密成形与特种加工技术等几个方面。 3、制造自动化技术 制造自动化是指用机电设备工具取代或放大人的体力，甚至取代和延伸人的部分智力，自动完成特定的作业，包括物料的存储、运输、加工、装配和检验等各个生产环节的自动化。制造自动化技术设计数控技术、工业机器人技术和柔性制造技术，是机械制造业最重要的基础技术之一。 4、先进生产制造模式和制造系统 先进生产制造模式和制造系统是面向企业生产全过程，是将现代信息技术与生产技术相结合的一种新思想、新哲理，其功能覆盖企业的市场预测、产品设计、加工制造、信息与资源管理直到产品销售和售后服务等各项活动，是制造业的综合自动化的新模式。
生物质燃烧技术的研究进展
生物质燃烧技术的研究进展 摘要:生物质燃烧技术是生物质能转化利用途径研究较成熟的一种主要方式?从影响生物质燃烧特性的因素出发,综述了生物质燃料组分?理化特性和运行条件在生物质燃烧技术中的作用,介绍了生物质燃烧过程的动力学模拟研究现状,对生物质燃烧过程中存在的问题进行了总结和探讨,并对今后生物质燃烧技术的发展进行了展望? 关键词:生物质燃烧;转化利用途径;动力学模拟 Progress of Biomass Combustion Technology Abstract: Biomass combustion is a mature and major way of biomass utilization. Based on the characteristics of biomass combustion, the effects of biomass fuel constitutes, physicochemical properties and operation conditions on biomass combustion technology were reviewed. The research status of kinetics numerical simulation on biomass combustion was introduced. The problems in biomass combustion were summarized and discussed. The development prospects of biomass combustion technology were also put forward. Key words: biomass combustion; way of utilization; kinetics simulation 生物质是指来源于生物有机体的材料[1],尤其是基于植物体的材料,包括大量的草本植物?淀粉?纤维素?木质素等?但目前生物质原料不仅仅局限于植物类的废弃物,还包括农林畜产品废弃物?食品加工产业废弃物?餐饮废弃物和城市有机生活垃圾等?生物质能是绿色植物通过光合作用将光能储存为生物有机体内的化学能,与煤相比,生物质能作为新兴能源,受到全世界越来越多的关注,主要因其具有如下特点[1-4]:①生物质能是一种绿色能源,符合可再生?可持续利用能源的目标,成为当前最洁净的能源之一,对环境污染小,可以降低对传统化石能源的依赖性;②生物质能在成长过程中吸收环境中的CO2,在生命周期内可以实现CO2的零排放或零增长,降低使用化石燃料造成的温室气体排放量;③生物质中灰分比重低?含硫量少和挥发分含量高;④生物质种类繁多?来源广泛?总量丰富,且具有本土特性? 生物质能由于其在社会效益?环境效益和经济效益中的可持续发展而备受世界各方重视并得以大力推广?目前生物质能提供全球总量10%~15%的能源供应[1],是世界上排名第四的能源[5]?在工业发达国家中,生物质能占到能源总量的9%~14%,而在发展中国家则更高,占到25%~30%,部分地区甚至高达50%~90%[1]?但在这些国家中,大部分生物质能被当地低收入者用于炊事和供暖用能,商业化程度并不高,且热利用效率极低[1,6]?
先进制造技术论文
题目：人工智能先进制造技术论文 学院：机械工程 专业：机械设计制造及其自动化班级： 122 学号： 1208030366 学生姓名：杨瑞 指导教师：贺福强 2015 年 12 月 26 日
目录 一、概述 二、人工智能技术的国内外发展现状与趋势 三、人工智能技术的主要研究内容与核心技术难题 四、人工智能技术的评价与认识 五、结论 六、参考文献
概述 先进制造技术(advanced manufacturing technique，缩写AMT，具体地说，就是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。 先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。而先进制造技术主要包括以下三个技术群: （1）主体技术群：是制造技术的核心,它包括两个基本部分:有关产品设计技术和工艺技术。 （2）支撑技术群：a.信息技术:接口和通信、数据库技术、集成框架、软件工程人工智能、专家系统和神经网络、决策支持系统。b.标准和框架：数据标准、产品定义标准、工艺标准、检验标准、接口框架。c.机床和工具技术。d.传感器和控制技术：单机加工单元和过程的控制、执行机构、传感器和传感器组合、生产作业计划。e.其它; (3)制造技术基础设施.要素包括了车间工人、工程技术人员和管理人员在各种先进生产技术和方案方面的培训和教育等。 先进制造技术是在传统制造的基础上，不断吸收机械、电子、信息、材料、能源和现代管理技术等方面的成果，将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的制造技术的总称，也是取得理想技术经济效益的制造技术的总称。先进制造技术不是一般单指加工过程的工艺方法，而是横跨多个学科、包含了从产品设计、加工制造、到产品销售、用户服务等整个产品生命周期全过程的所有相关技术，涉及到设计、工艺、加工自动化、管理以及特种加工等多个领域，并逐步融合与集成。 先进制造技术是当今国际间科技竞争的焦点，随着社会的发展，市场需求的个性化与多元化，人们对产品的要求也日益多元化，市场竞争日趋激烈，企业要在日趋激烈的市场竞争中生存发展，就必须采用先进的制造技术。
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VOC燃烧法处理技术综述 挥发性有机化合物（VOC）是石油化工、有机化工、表面涂装、包装印刷等需要化学反应或使用有机溶剂的行业在生产过程中排放的污染物。根据世界卫生组织（WHO）的定义，VOC为熔点低于室温而沸点在50～260℃之间的挥发性有机化合物的总称。VOC的主要成分为烷烃、烯炔烃、芳香烃、羰基化合物、卤代烃等，特点是沸点较低、分子量小、常温下易挥发，VOC多具有刺激性气味和毒性，且易燃易爆。 由于VOC的危险性与危害性，我国针对各行业制定了废气排放要求。例如《合成树脂工业污染物排放标准》（GB31572-2015）中规定，执行大气污染物特别排放限制的地域，合成树脂非甲烷总烃排放限值为60mg·m-3,合成树脂颗粒物排放限值为20mg·m-3。随着我国环保意识的提升和工业升级的需要，废气排放的要求越来越严格，对于VOC处理的需求增长迅速。 1、VOC处理技术简介 VOC处理技术从基础原理上可以分为回收法和分解法两大类。 1 / 10
回收法是通过吸附、吸收、冷凝和膜分离等方法对VOC进行处理。吸附法是通过活性炭、沸石和硅石等具有多孔结构的物质对VOC进行物理吸附和捕捉，然后通过升温、减压、提高湿度等方法对吸附的VOC进行解吸。吸收法分为物理吸收和化学吸收，物理吸收是根据有机物相似相溶的原理，选用弱极性、高沸点、低挥发、化学性质稳定的有机溶剂对VOC进行吸收，再通过VOC与有机溶剂物理性质的差异进行分离；化学吸收是通过酸洗、碱洗等方法酸碱与VOC反应进行吸收。冷凝法是利用有机物在不同温度下饱和蒸汽压不同，通过冷凝器降温或升压，使VOC冷凝后从气相中分离。膜分离法是选择对VOC具有选择性渗透的高分子膜，通过膜两侧的压力差，使VOC透过膜被收集。 分解法分为燃烧法和非燃烧法。燃烧法又称为热氧化法，主要分为直接热氧化、催化热氧化和蓄热热氧化，VOC大多数是由碳、氢、氧等元素构成的有机化合物，燃烧法是在300~900℃的高温下，使VOC燃烧分解为二氧化碳和水。非燃烧法包括生物处理法、光催化法和低温等离子法等。生物处理法是将VOC气体通过微生物填充层，由微生物将VOC转化为无害的无机物。光催化法是通过光催化剂二氧化钛吸收光子，与表面的水反应产生羟基自由基和活性氧物质，羟基自由基具有120kJ·mol-1的反应能，高于有机物中的各类化学键能，例如C-C键83kJ·mol-1、C-H键99kJ·mol-1、C-N键73kJ·mol-1、C-O键84kJ·mol-1、H-O键111kJ·mol-1、N-H键 2 / 10
先进制造技术(结课论文)
我国先进制造技术发展概述 摘要：简要介绍了先进制造技术的结构体系、分类、特点，以及我国先进制造技术的概况，详细阐述了先进制造技术的发展趋势，指出了我国先进制造技术与先进国家相比所存在的差距，并提出了相应的解决措施。 关键词：先进制造技术；发展趋势；概述 Abstract：Briefly introduced the structure system，the classification，and the characteristic of Advanced Manufacturing Technology and the survey of our country，elaborated the trend of development in detail.And pointed out the disparity between our country and the advanced countries，and proposed the corresponding solution measure. Key words：Advanced manufacturing technology；Trend of development；Survey； 1.引言 制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其创造了国民生产总值1/3，工业生产总值的4/5，提供了国家财政收入的1/3。由此可见，制造技术的水平将对一个国家的经济实力和科技发展的水平产生重要的影响。制造技术尤其是先进制造技术将主宰一个国家的命运，因而，各国政府都非常重视先进制造技术的研究和发展。先进制造技术AMT(advanced manufacturing technology)是制造业不断吸收机械、电子、信息(计算机与通信、控制理论、人工智能等)、能源及现代系统管理等方面的成果，并将其综合应用于产品设计、制造、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁和灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应能力和竟争能力的制造技术的总称。先进制造技术源于20世纪80年代的美国，是为提高制造业的竞争力和促进国家经济增长而提出。同时，以计算机为中心的新一代信息技术的发展，推动了制造技术的飞跃发展，逐步形成了先进制造技术的概念。近年来，随着科学技术的不断发展和学科间的相互融合，先进制造技术迅速发展，不断涌现出新技术、新概念。例如:成组技术(GT)、精益生产(LP)、并行工程(CE)、敏捷制造(AM)、快速成型技术(RPM)、虚拟制造技术(VMT)等。先进制造技术是发展国民经济的重要基础技术之一，对我国的制造业发展有着举足轻重的作用。尤其在经济全球化条件下，随着国际分工的深化，出现国际产业大转移、制造业布局大调整的趋势。其中广泛采用先进制造技术和先进制造模式，是当今国际制造业发展的突出现象。以制造业快速发展为标志的工业化阶段，是经济发展的必经阶段。把握先进制造业的发展趋势，借鉴有益的国际经验对于我国实施“十二五”发展战略，推动制造业转型升级，具有重要的现实意义。 2.先进制造技术概述 2.1先进制造技术的体系结构及分类 先进制造技术是系统的工程技术，可以划分为三个层次和四个大类。 三个层次：一是优质、高效、低耗、清洁的基础制造技术。这一层次的技术是先进制造技术的核心，主要由生产中大量采用的铸造、锻压、焊接、热处理、表面保护、机械加工等基础工艺优化而成。二是新型的制造单元技术。这是制造技术与高技术结合而成的崭新制造技术。如制造业自动化单元技术、极限加工技术、质量与可靠性技术、新材料成型与加工技术、激光与高密度能源加工技术、清洁生产技术等。三是先进制造的集成技术。这是运用信息技术和系统管理技术，对上述两个层次进行技术集成的结果，系统驾驭生产过程中的物质流、能量流和信息流。如成组技术（CT）、系统集成技术（SIT）、独立制造岛（AMI）、计算机集成制造系统（CIMS）等。 四个大类：一是现代设计技术，是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。它是门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。现代设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术等；二是先进制造工艺
数字化制造技术综述
机电1102 学号 3110304040 文豪 数字化制造技术综述 什么是数字化制造技术？用专业的语句回答就是在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程，我们将之称之为数字化制造。 而通俗的解释就是数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展，使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术，来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术，以控制为中心的数字化制造技术和以管理为中心的数字化制造技术。 数字化制造技术有何意义和作用呢？事实上，它可以精确地预测和评价产品的 1产品的可制造性、加工时间、制造周期、生产成本、零件的加工质量、产品质量。 2.制造系统运行性能零件和产品的可制造性分析。 3.生产规划与工艺规划的评价与确认。 4.敏捷企业和分散化网络生产系统中合作伙伴的选择。 5.生产过程和制造系统设计与优化网上制造资源的查询与优选低成本的人员培训工具。 数字化制造的历史并不长久，事实上从诞生到如今，数字化制造只有六十多年的历史。1952年，美国麻省理工学院首先实现了三坐标铣床的数控化，数控装置采用真空管电路。数控技术的出现代表了数字化制造的正式诞生。随后经过一系列发展进步，从十九世纪八十年代至今，CAD/CAM一体化三维软件大量出现，如：CADAM，CATIA，UG，I-DEAS，Pro/E，ACIS，MASTERCAM等，并应用到机械、航空航天、汽车、造船等领域，数字化技术达到了空前繁荣的状态。 数字化制造主要分为8个部分，分别是 CAD---计算机辅助设计，CAE---计算机辅助工程分析，CAM---计算机辅助制造，CAPP---计算机辅助工艺规划，PDM---产品数据库管理，ERP---企业资源计划，RE---逆向工程技术，RP---快速成型。 其中，CAD在早期是英文Computer Aided Drawing (计算机辅助绘图)的缩写，随着计算机软、硬件技术的发展，随后，人们逐步的认识到单纯使用计算机绘图还不能称之为计算机辅助设计。于是CAD的缩写由Computer Aided Drawing 改为 Computer Aided Design，CAD也不再仅仅是辅助绘图，而是协助创建、修改、分析和优化的设计技术。 CAE (Computer Aided Engineering)通常指有限元分析和机构的运动学及动