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动力机械及工程二级学科简介
来源:机械工程学院 | 发布时间:2016-10-10 | 浏览次数:

一、学科发展情况

l 1996年获得动力机械及工程的硕士学位授予权

l 2002获得动力工程领域工程硕士研究生招生资格

动力机械及工程二级学科隶属于动力工程及工程热物理一级学科,依托我院车辆工程系进行学科建设和发展规划。动力机械及工程硕士点原系1996年批准的内燃机硕士点,主要从事内燃机及车辆相关课题的研究与开发。动力工程领域包括发动机动力工程和热能动力工程两个方向,我院动力工程领域以发动机动力工程为主,围绕车用发动机的工程问题和先进技术方法进行研究。

本学科目前的研究主要集中在代用燃料发动机技术、车用发动机设计和电子控制技术等方面,经过多年不解努力,在教学和科研上取得了可喜成绩,为学科的发展奠定了坚实基础。

在醇醚代用燃料技术研究方面,根据醇醚燃料的物化特性,进行了车用发动机结构参数优化匹配、燃烧及排放特性的实验研究,为醇醚燃料的推广应用提供了理论依据。开展了甲醇在点燃式发动机和压燃式发动机上的应用研究,先后开发了多款甲醇发动机,并成功应用于甲醇汽车,在省内多条公交线路上运行。在国内首次进行二甲醚与柴油混合燃料的实验研究,得出了二甲醚与柴油的互溶规律、以及燃烧和排放特性随二甲醚比例的变化规律。

针对山西省能源和汽车发展特点,近年来开展了天然气、煤层气和煤制油等代用燃料的特性和应用技术研究,为推广煤基燃料提供了理论和实验依据。2008年与山西华顿实业有限公司联合成立车用替代燃料联合实验室、2011年成立山西省清洁燃料研究生教育创新中心,为科学研究和研究生培养提供了有利条件。

 

二、主要研究方向

1. 代用燃料发动机技术研究

随着机动车保有量的迅速增长,以石油产品为燃料的汽车,由于尾气排放的有害气体(COHCNOX)、颗粒和燃料的挥发或泄漏,造成空气质量及生态环境的恶化。另一方面,我国石油资源严重短缺,严重制约了我国经济的发展。依据当前紧张的石油资源和我国的煤炭资源情形,开发煤基清洁燃料,研究如何科学地利用煤基燃料代用石油基燃料,对缓解能源紧张,减少汽车尾气排放导致的大气污染,都有着十分重要的现实意义和战略意义。

1)二甲醚在柴油机的应用研究:二甲醚是近年来新兴的柴油机清洁代用燃料,能够实现发动机高效、超低排放、柔和无烟燃烧。但二甲醚的粘度、密度、热值均较低,而饱和蒸汽压高、压缩性大,造成了燃油喷射系统的磨损,油管存在气阻和不规则喷射等现象。针对这些问题,提出在二甲醚中掺入一定比例的柴油,提高二甲醚的粘度和弹性模量,解决燃油喷射系统的润滑和不规则喷射的问题。通过对低压油路增压和增加喷油泵的喷油量,解决二甲醚饱和蒸汽压高和热值低的问题。

2)甲醇在汽油机的应用研究:甲醇燃烧能力强,抗爆性能好。研究发现:燃用低比例甲醇汽油混合燃料时无需对发动机做任何改装,可以直接使用,动力性和经济性有所改善,污染物略有降低;中高比例的甲醇汽油混合燃料需将发动机和油路系统做必要的调整和改装,基本可以保持原发动机的性能;燃用纯甲醇,必须对燃烧和供给系统进行改进和调整,大幅度提高压缩比,从而提高发动机的动力性和经济性。

3)甲醇在柴油机的应用研究:通过乳化的方法,选用助溶剂使甲醇和柴油互溶,形成均匀的混合溶液,在较长的时间内保持稳定,不出现分层现象。燃用低比例的甲醇柴油混合溶液,表明在发动机结构不做任何改变的情况下,发动机的动力性无明显差异,经济性略有改善,除HC排放略有升高外,其它排放均有所降低。

2. 现代发动机设计技术研究

该研究方向侧重于车用发动机的整机结构布置、设计开发工作,主要包括四气门气缸盖、活塞轻量化设计、气道设计、正时传动等技术。本研究方向先后成功设计试制并生产了495汽油机、468汽油机以及495甲醇发动机和468甲醇发动机、465Q甲醇发动机等机型,从而开创了国内车用发动机研发的新局面,形成了鲜明的研究特色。2003年多缸点燃式内燃机气缸盖和点燃式发动机气缸盖获两项发明专利,同时获多项实用新型专利。研究特色:高效率的发动机燃烧技术、高充气效率的进气道设计,DOHC四气门气缸盖结构设计等车用发动机先进设计技术。在综合新型技术在汽车发动机设计方面提出自己独特的设计理念与方法,为自主知识产权的汽车发动机的研制提供科学基础。

3. 发动机电子控制技术与ECU系统开发

该研究方向主要从事车用发动机燃料供给系统、发动机控制系统的软硬件设计与开发、发动机状态检测与故障诊断、电控系统控制算法及先进控制理论和技术在电控发动机上的应用研究。该研究方向的重点是结合代用燃料发动机的研究方向,将电控技术应用到醇醚代用燃料发动机上。研究特色:针对车辆发动机这种高度非线性系统,提出了将模糊控制、神经网络、预测控制等先进智能控制策略应用于发动机控制和故障诊断中,并在此基础上开发车用发动机ECU系统。

 

 
 
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