斯特林发动机,又称热气机,是一种外燃(或外部加热)封闭循环活塞式发动机,即依靠外部热源对密封在机器中的气体工质加热,使其不断热胀冷缩,进行闭式循环,推动活塞做功。斯特林发动机具有不受热源形式限制、运行噪声低、热效率高等突出优点。太阳能斯特林发动机应用于碟式太阳能热电系统中,由太阳能斯特林发动机和太阳能聚光器相互配合,以太阳能为热源,通过一系列的热电转换装置把光能转换为电能。在石化能源短缺与环境污染问题日益严重的今天,太阳能斯特林发动机的研发和应用具有重大意义。 太阳能斯特林发动机研发的关键技术主要包括:分析方法、接收器的设计等。 1分析方法 根据马提尼[1]的命名规则,斯特林循环的分析法可以分为零级分析法、一级分析法、二级分析法、三级分析法和四级分析法5类。 1.1零级分析法 零级分析法并没有对斯特林循环进行分析,而是根据斯特林发动机的实验结果引入经验因子,归纳出斯特林发动机实际功率与效率的经验关系式。该方法简单实用,一般可用于定性分析,不适合做斯特林发动机的优化设计。 1.2一级分析法 一级分析法是考虑了斯特林循环的最基本分析方法,该方法主要假设热腔和冷腔工质的循环温度恒定,因此又称为等温分析法。由于一级分析法的等温假设过于理想,不符合实际情况,因而分析结果存在较大的理论误差,一般也只用于定性分析。 1.3二级分析法 二级分析法假设热腔和冷腔内的工质温度在循环的过程中是变化的。因此基于二级分析法所建的数学模型一般为常微分方程组,结合理想气体状态方程以及边界条件可进行数值求解。最常用的二级分析法是绝热分析法。相对一级分析法而言,二级分析法更接近实际,具有更为重要的应用价值[3]。 1.4三级分析法 三级分析法又称为节点分析法,对工质作一维流动假设,在每个节点处对工质的传热和气体动力学过程用质量、动量和能量守恒的偏微分方程进行描述。三级分析法解决了一级分析法和二级分析法的空间误差问题,得到了广泛的应用和发展。 1.5四级分析法 四级分析法又称为多维CFD分析法,是在三级分析法的基础上将维数增加到二维甚至是三维,其计算过程极其复杂,往往需求于商业化的CFD软件。多维CFD分析法已成功应用于内燃机和燃气轮机的设计,但在斯特林发动机上的应用还很不完善。四级分析法的精度比较高,作为研发的重点,随着各种辅助工具的不断改善,四级分析法终将成为斯特林循环的主要分析法。 2接收器设计 接收器是太阳能斯特林发动机特有的核心部件,它包括直接照射式和间接受热式。前者是将太阳光聚集后直接照在斯特林发动机的换热管上;后者则通过某种中间媒介将太阳能传递到斯特林发动机。 2.1直接照射式 太阳光直接照射到换热管上是太阳能斯特林发动机最早使用的太阳能接收方式。图1中的直接照射式接收器是将斯特林发动机的换热管簇弯制组合成盘状,聚集后的太阳光直接照射到这个盘的表面(即每根换热管的表面),换热管内工作介质高速流过,吸收了太阳辐射的能量,达到较高的温度和压力,从而推动斯特林发动机运转。由于太阳辐射强度具有明显的不稳定性,以及聚光镜本身可能存在一定的加工精度问题,导致换热管上的热流密度呈现明显的不稳定与不均匀现象,从而使多缸斯特林发动机中各气缸温度和热量供给的平衡难以解决。 2.2间接受热式 间接受热式接收器是根据液态金属相变换热性能机理,利用液态金属的蒸发和冷凝将热量传递至斯特林发动机的接收器。间接受热式接收器具有较好的等温性,从而延长了斯特林发动机加热头的寿命,同时提高了发动机的效率。在对接收器进行设计时,可以对每个换热面进行单独的优化。间接受热式接收器包括池沸腾接收器、热管式接收器以及混合式热管接收器等。 2.2.1池沸腾接收器 池沸腾接收器通过聚集到吸热面上的太阳能加热液态金属池,产生的蒸汽冷凝于斯特林发动机的换热管上,从而将热量传递给换热管内的工作介质,冷凝液由于重力作用又回流至液态金属池,即完成一个热质循环。池沸腾接收器结构简单,加工成本较低,适应性强,适合于在较大的倾角范围内运行,金属蒸汽直接冷凝于热机换热管,效率较高,但要求工质的充装量较大,一旦发生泄漏将非常危险。 2.2.2热管接收器 热管接收器采用毛细吸液芯结构将液态金属均布在加热表面。图2为由美国Thermalcore公司设计制造的热管接收器,受热面一般被加工成拱顶形,上面布置有吸液芯,这样可以使液态金属均匀的分布于换热表面。吸液芯结构可有多种形式,如不锈钢丝网、金属毡等。分布于吸液芯内的液态金属吸收太阳能量之后产生蒸汽,蒸汽通过斯特林发动机机换热管将热量传递给管内的工作介质,蒸汽冷凝后的冷凝液由于重力作用又回流至换热管表面。由于液态金属始终处于饱和态,使得接收器内的温度始终保持一致,从而使热应力达到最小。 2.2.3混合式热管接收器 太阳能热发电系统若要连续而稳定的发电,必须考虑阳光不足时或夜间运行的能量补充问题,其解决方案有蓄热和燃烧2种。在碟式太阳能热发电系统中多采用燃料燃烧的方式来补充能量,即在原有的接收器上添加燃烧系统。混合式热管接收器就是由热管接收器改造而成的以气体燃料作为能量补充的接收器。DLR开发出了第二代混合式热管接收器(图3),该接收器设计功率为45kW,设计工作温度为700~850℃。混合式热管接收器的开发有利于提高碟式太阳能热发电系统的适应性,实现连续供电,但是由于加入了燃烧系统,使得结构变得非常复杂,加工制造难度大大增加,同时成本大幅提高也是一个不容忽视的问题。 3结论对太阳能斯特林发动机的关键技术进行归纳总结,得出如下结论: (1)分析方法主要是对实际的斯特林循环进行模拟仿真,目前国际上应用较多的是二级分析法和三级分析法(节点分析法),基于这两种分析法建立的模型虽然考虑到了斯特林发动机各部分状态参数的变化,但与实际工作过程还有很大差别。因此精度比较高、建立了更接近实际的CFD模型的四级分析法,将成为斯特林循环的主要分析法。 (2)直接照射式接收器结构简单,加工容易,且成本低廉,但换热管内工作流体温度难以均衡,会使热机运行效率和稳定性明显下降;池沸腾接收器由于换热管与金属蒸汽直接换热,温度均匀性好,运行效率高,但是对传热机理研究相对缺乏,许多传热问题还未真正的解决;热管接收器虽然在加工上增加了一定的难度,但是可将液态金属充装量降低到很小,同时由于对高温热管的研究资料较为丰富,给设计也带来了很大方便,运行可靠性较高;混合式热管接收器可以满足系统连续运行的需求,但由于结构复杂,成本较高,无论是设计制造还是实际运行中都还存在许多问题亟待研究。随着研究开发的不断深入,热管式接收器以及混合式热管接收器将成为未来解决碟式太阳能热发电热能接收的主要方案。
把材料准备齐了再说吧!
前一朋友的问题很好,我也希望能得以学习。
移民霉国去学吧!国内各种发动机都不行,汽车、飞机、火箭哪一个行了?斯特林发动机因为可以用在潜艇上,所以技术对中国封锁,希望你无间道在霉国学成后回来报效祖国。
斯特林发动机,又称热气机,是一种外燃(或外部加热)封闭循环活塞式发动机,即依靠外部热源对密封在机器中的气体工质加热,使其不断热胀冷缩,进行闭式循环,推动活塞做功。斯特林发动机具有不受热源形式限制、运行噪声低、热效率高等突出优点。太阳能斯特林发动机应用于碟式太阳能热电系统中,由太阳能斯特林发动机和太阳能聚光器相互配合,以太阳能为热源,通过一系列的热电转换装置把光能转换为电能。在石化能源短缺与环境污染问题日益严重的今天,太阳能斯特林发动机的研发和应用具有重大意义。 太阳能斯特林发动机研发的关键技术主要包括:分析方法、接收器的设计等。 1分析方法 根据马提尼[1]的命名规则,斯特林循环的分析法可以分为零级分析法、一级分析法、二级分析法、三级分析法和四级分析法5类。 1.1零级分析法 零级分析法并没有对斯特林循环进行分析,而是根据斯特林发动机的实验结果引入经验因子,归纳出斯特林发动机实际功率与效率的经验关系式。该方法简单实用,一般可用于定性分析,不适合做斯特林发动机的优化设计。 1.2一级分析法 一级分析法是考虑了斯特林循环的最基本分析方法,该方法主要假设热腔和冷腔工质的循环温度恒定,因此又称为等温分析法。由于一级分析法的等温假设过于理想,不符合实际情况,因而分析结果存在较大的理论误差,一般也只用于定性分析。 1.3二级分析法 二级分析法假设热腔和冷腔内的工质温度在循环的过程中是变化的。因此基于二级分析法所建的数学模型一般为常微分方程组,结合理想气体状态方程以及边界条件可进行数值求解。最常用的二级分析法是绝热分析法。相对一级分析法而言,二级分析法更接近实际,具有更为重要的应用价值[3]。 1.4三级分析法 三级分析法又称为节点分析法,对工质作一维流动假设,在每个节点处对工质的传热和气体动力学过程用质量、动量和能量守恒的偏微分方程进行描述。三级分析法解决了一级分析法和二级分析法的空间误差问题,得到了广泛的应用和发展。 1.5四级分析法 四级分析法又称为多维CFD分析法,是在三级分析法的基础上将维数增加到二维甚至是三维,其计算过程极其复杂,往往需求于商业化的CFD软件。多维CFD分析法已成功应用于内燃机和燃气轮机的设计,但在斯特林发动机上的应用还很不完善。四级分析法的精度比较高,作为研发的重点,随着各种辅助工具的不断改善,四级分析法终将成为斯特林循环的主要分析法。 2接收器设计 接收器是太阳能斯特林发动机特有的核心部件,它包括直接照射式和间接受热式。前者是将太阳光聚集后直接照在斯特林发动机的换热管上;后者则通过某种中间媒介将太阳能传递到斯特林发动机。 2.1直接照射式 太阳光直接照射到换热管上是太阳能斯特林发动机最早使用的太阳能接收方式。图1中的直接照射式接收器是将斯特林发动机的换热管簇弯制组合成盘状,聚集后的太阳光直接照射到这个盘的表面(即每根换热管的表面),换热管内工作介质高速流过,吸收了太阳辐射的能量,达到较高的温度和压力,从而推动斯特林发动机运转。由于太阳辐射强度具有明显的不稳定性,以及聚光镜本身可能存在一定的加工精度问题,导致换热管上的热流密度呈现明显的不稳定与不均匀现象,从而使多缸斯特林发动机中各气缸温度和热量供给的平衡难以解决。 2.2间接受热式 间接受热式接收器是根据液态金属相变换热性能机理,利用液态金属的蒸发和冷凝将热量传递至斯特林发动机的接收器。间接受热式接收器具有较好的等温性,从而延长了斯特林发动机加热头的寿命,同时提高了发动机的效率。在对接收器进行设计时,可以对每个换热面进行单独的优化。间接受热式接收器包括池沸腾接收器、热管式接收器以及混合式热管接收器等。 2.2.1池沸腾接收器 池沸腾接收器通过聚集到吸热面上的太阳能加热液态金属池,产生的蒸汽冷凝于斯特林发动机的换热管上,从而将热量传递给换热管内的工作介质,冷凝液由于重力作用又回流至液态金属池,即完成一个热质循环。池沸腾接收器结构简单,加工成本较低,适应性强,适合于在较大的倾角范围内运行,金属蒸汽直接冷凝于热机换热管,效率较高,但要求工质的充装量较大,一旦发生泄漏将非常危险。 2.2.2热管接收器 热管接收器采用毛细吸液芯结构将液态金属均布在加热表面。图2为由美国Thermalcore公司设计制造的热管接收器,受热面一般被加工成拱顶形,上面布置有吸液芯,这样可以使液态金属均匀的分布于换热表面。吸液芯结构可有多种形式,如不锈钢丝网、金属毡等。分布于吸液芯内的液态金属吸收太阳能量之后产生蒸汽,蒸汽通过斯特林发动机机换热管将热量传递给管内的工作介质,蒸汽冷凝后的冷凝液由于重力作用又回流至换热管表面。由于液态金属始终处于饱和态,使得接收器内的温度始终保持一致,从而使热应力达到最小。 2.2.3混合式热管接收器 太阳能热发电系统若要连续而稳定的发电,必须考虑阳光不足时或夜间运行的能量补充问题,其解决方案有蓄热和燃烧2种。在碟式太阳能热发电系统中多采用燃料燃烧的方式来补充能量,即在原有的接收器上添加燃烧系统。混合式热管接收器就是由热管接收器改造而成的以气体燃料作为能量补充的接收器。DLR开发出了第二代混合式热管接收器(图3),该接收器设计功率为45kW,设计工作温度为700~850℃。混合式热管接收器的开发有利于提高碟式太阳能热发电系统的适应性,实现连续供电,但是由于加入了燃烧系统,使得结构变得非常复杂,加工制造难度大大增加,同时成本大幅提高也是一个不容忽视的问题。 3结论对太阳能斯特林发动机的关键技术进行归纳总结,得出如下结论: (1)分析方法主要是对实际的斯特林循环进行模拟仿真,目前国际上应用较多的是二级分析法和三级分析法(节点分析法),基于这两种分析法建立的模型虽然考虑到了斯特林发动机各部分状态参数的变化,但与实际工作过程还有很大差别。因此精度比较高、建立了更接近实际的CFD模型的四级分析法,将成为斯特林循环的主要分析法。 (2)直接照射式接收器结构简单,加工容易,且成本低廉,但换热管内工作流体温度难以均衡,会使热机运行效率和稳定性明显下降;池沸腾接收器由于换热管与金属蒸汽直接换热,温度均匀性好,运行效率高,但是对传热机理研究相对缺乏,许多传热问题还未真正的解决;热管接收器虽然在加工上增加了一定的难度,但是可将液态金属充装量降低到很小,同时由于对高温热管的研究资料较为丰富,给设计也带来了很大方便,运行可靠性较高;混合式热管接收器可以满足系统连续运行的需求,但由于结构复杂,成本较高,无论是设计制造还是实际运行中都还存在许多问题亟待研究。随着研究开发的不断深入,热管式接收器以及混合式热管接收器将成为未来解决碟式太阳能热发电热能接收的主要方案。
未来能源十步走 人类将摆脱对石油的依赖据7月号《大众科学》(注:中文版《科技新时代》)报道,石油价格一路上扬,“石油危机”成为目前最流行的词汇,很多人甚至产生了石油还够用多久的疑问?石油总有一天会耗尽,这毫无争议,但这并不意味着世界末日来临。以石油消耗大户美国为例,美国科学界从石油危机中看到的不是绝望,而是能源的复兴,他们认为,美国到了严肃地考虑从石油转换到清洁、可再生的能源的时候了,而美国已经具备了相关的技术,只要再进一步开发,美国将彻底摆脱对进口石油的依赖。一 利用风能地球上的化石能源(石油)终究是有限的,为了人类的持续性发展,必须找到其他可替代能源,而风能就是一个很好的选择。在美国科罗拉多州的博尔德南部的高原上的平旷地带,矗立着四排实验性涡轮机,这些机器在冰雪覆盖的洛矶山脉的映衬下更显得巍为壮观,150英尺的叶片在微风的吹拂下缓慢地旋转着。美国能源部可再生能源实验室的主工程师萨迪·布特菲尔德说:“如果你要选择一个商业涡轮机发电农场,你决不会看中这个地方。但这里却是一个完美的风能实验场地。因为在这里我们可以获得风速为每小时100英里的风能条件。我们通过在这种条件下的实验能很快地知道哪种设计应该淘汰。”1991年,一份政府有关风能的概论作出了如下结论:堪萨斯州、北达科他州和德克萨斯三州有着丰富的风力能源,仅这三个州的风能就可足够满足整个美国的能源需求。今天看来,这项报告不免有些估计过低了。在过去的20年中,风能的价格已经下降了85%,这在很大程度上归功于不断提升的涡轮机效率。政府还制定很多条令来鼓励民众购买利用风力所产生的电能,可以想见在不久的未来使用风力电能必成大势所趋。二 取消电网现有的输电系统是从能源中心通过电线向用户送电。这样做有很大一个缺点,那就是输电过程中会损失很多电能。所以更好的供电系统是“分布式发电”。可以在住处和工作地点附近利用风能和太阳能发电,做到自给自足。例如,可以利用地热系统给建筑物供暖和降温,利用屋顶上的太阳能电池提供电力,多余的电能还可以输送到当地的供电系统中,以零售价卖掉,这样还能获取一部分收益。这些措施简便易行,远好于建设发电厂和进口国外的能源。有人估计,一个这样的小型发电厂所需要的太阳能发电设备的造价可在四年内回收回来。既然有这么多的优点,何乐而不为呢?三 混合燃料汽车美国陆军宣布将开发一种使用新型混合燃料的“悍马”(Humvee)战车,它预示着混合燃料汽车的时代已经来临。混合燃料汽车通过内燃和电驱动,提高能源利用效率。今天混合型汽车已不再仅仅是陈列室中供人参观的样品,它已完全步入了实用阶段。这将大大削减汽油的使用量,汽车排放的尾气也将随之大幅减少。被称为插入式混合型电动车可以夜间在自家的车库中充电,夜间电费低廉,这样就节省了一项不小的开支。加州大学伯克利可再生能源实验室主任丹尼尔·卡门说:“如果在一夜间,美国的汽车全部被这种混合型汽车所取代,石油的消耗量将会下降70-90%,美国进口石油的时代将彻底结束,在未来多年中,美国的石油将完全可以自给自足。”四 制造质量更好的乙醇今年,美国汽车制造商将生产100万辆灵活燃料车,乙醇加油站的数量将增加三分之一,达到大约1000家。现在美国所生产的绝大多数乙醇是由玉米粒发酵而来,这个过程要消耗相当数量的化石燃料。丹尼尔·卡门将这种由基于玉米的乙醇看做是一种过渡型燃料,他说:“要想使用乙醇替代石油,防止全球进一步变暖,我们需要进行一次从玉米乙醇到纤维乙醇的大规模革新运动,纤维乙醇的原料可以有多种选择,柳枝稷、木片以及像玉米芯和玉米杆这样的农业废料都可以用做生产纤维乙醇的原料。现在用于制造乙醇的酶的造价很高,不过这个问题并不难解决。”白蚁后肠中的微生物可以将植物纤维素转化成碳水化合物,美国能源部联合基因组研究所主任艾迪·卢宾说:“我们正在测定那些微生物DNA序列,将来可以通过生物工程制造出新的机体来分泌这些酶。”这样我们就可以利用虫子的体液来驱动我们的汽车前进,摆脱了对化石能源的过度依赖。五 利用太阳能明年初,在洛杉矶东北部的一个沙漠农场中将会出现数十个巨大的凹镜。每个凹镜的直径为37英尺,这些凹镜通过电子控制可以自动跟踪太阳,将阳光反射到一个热量收集器上,热量收集器利用这些浓缩的阳光将氢加热到1,300华氏度,通过斯特林发动机驱动发电机发电。当世界上最大的太阳能农场完工后,在摩加伏沙漠4,500英亩的范围内将会布满大约2万个这样的凹镜收集太阳能,利用这些能量产生的电能将可以向287,000个家庭供电。每小时到达地球上的这些太阳能可以满足全世界一整年的电力需求。我们很久以来就已经知道如何利用太阳能来为加热空间和水,但将阳光转化为电能却存在很大困难。斯特林太阳能凹镜可以将30%的太阳能转化为电能,这是世界上将太阳能转化为电能效率最高的一种技术。科学家希望通过技术改进可以使这个转化率提高至50%。其他的能量企业家还有更为远大的设想。美国航空航天局的科学家一直以来梦想有一天能在太空中利用太阳能发电,然后通过微波将能量将能量输送到各个家庭。随着科学的不断进步,终有一天这个设想一定可以变为现实。六 制造氢能源氢能源的潜力巨大,但将其他物质转化为氢并不件容易的事。自然界中不存在纯氢燃料,今天最制造氢最便宜的方式是通过石油或天然气获得,但这并不能避免产生二氧化碳。氢燃料电池的效率是内燃机的二倍多。在冰岛,丰富的可再生能源使氢经济的产生成为可能。在美国,未来的某天可以利用多余的风能来生产氢燃料。研究人员还可以利用基因工程来制造出有生物来直接将太阳转化为氢。七 利用海浪能发电美国的海岸线的海洋蕴含着巨大的能量,其中大约有八分之一可以开发利用,同时还不会污染环境。这些可利用能源总量相当于我们现在所有的水力发电厂发电的能量总和。在可利用能源这个竞技场中,欧洲一直走在世界的前列。今年夏天,在葡萄牙,工作人员正在安装一种海岸波浪能转化器。这种蛇状的钢管一半浸于水中,一般露出水面,一直向远海方向延伸了3英里。至2008年这种装置将可以为大约15,000个家庭供电。波浪能的优点是它的能量密度是风能的10至40倍。目前潮汐涡轮机技术发展迅猛,这无疑为波浪能的利用铺平了道路。今年夏天,在纽约东河的水下的六个涡轮机在河流潮汐流的驱动下将开始投入发电。缓慢旋转的推进器第一年将会产生525,000千瓦时的能量。为期18个月的试验表明,布设足够多的涡轮机将可以为8,000户家庭供电。虽然它现在的发电能力有限,但它毕竟代表着未来的能源的一种发展方向,这是件激动人心的事情。这将是世界首个产能潮汐涡轮机农场,这种样机将可以为我们提供稳定的无污染能源。维吉尼亚的海洋学家乔治·哈格曼说:“我们可以称它为月亮能,风时有时无,但从现在开始至未来的1000年,月亮和潮汐会始终存在。”八 向地下要能源美国地热能协会执行理事卡尔·格威尔说:“在德克萨斯州西部废弃的油井中冒上来的热水中含有5,000兆瓦的地热能。现在因为没有加以利用,这些能量正在被白白浪费掉,现在我们对这种能量使用的能力远超过了我们对这种技术的实际使用。”地热能可以被用来发电或给建筑物供热。夏威夷、阿拉斯加以及西部各州都分布有丰富的地热能。可以利用温度为160华氏度水温的地热水库发电。一些公司正在开发德克萨斯州、阿肯色州、佐治亚州和西维吉尼亚州的低温热泉,一旦开发成功,将可以使美国地热发电能力在未来4至5年的时间翻一番。九 开发垃圾燃气自旧石器时代,我们就一直在燃烧生物物质,当时人们利用燃烧木头来给山洞供暖,烧烤大型动物的肉。今天绝大多数的生物质能量仍来源于木材,但现在我们要做的是怎样利用这些农业废料和草本植物来发电。这些物质与化石燃料一样,燃烧时会产生二氧化碳。但生物质燃烧时释放的二氧化碳何以通过其生长时吸收二氧化碳获得平衡。在所有的新技术中,气化或许是最具潜力的一种。气化系统在低氧环境中通过极度高热将农业废料或任何一种生物质转化为氢和二氧化碳的混合气体,这种气体可以在锅炉中燃烧,或可以替代涡轮机中的天然气,这些气体可以被用来驱动蒸汽涡轮机进行二次性发电,整个过程中产生的多余热量还可以用来给建筑物和整个城镇供热。十 节能从我做起回想上世纪70年代,所谓的节能就是关灯。《家庭能源饮食》一书的作者保罗·舒基尔表示,今天,随着科技的发展,我们节约能源可以充分利用技术优势。现在,美国平均每1美元的经济产出所消耗的能源比30年前减少了47%。令人遗憾的是,由于输送电力的效率有待提高,所以,大量能源在抵达每一个家庭和办公室之前就被浪费了。对此,消费者无能为力,但他们可以从我做起,在自己的家中或办公室里有意识地节约能源。最清洁最廉价的能源就是不用能源。
移民霉国去学吧!国内各种发动机都不行,汽车、飞机、火箭哪一个行了?斯特林发动机因为可以用在潜艇上,所以技术对中国封锁,希望你无间道在霉国学成后回来报效祖国。
应用机电一体化技术,对于提升煤矿生产操作的自动化处理水平,避免造成更大的损失与危害,提高了工作效率方面起到了重要作用。下面是我为大家整理的煤矿机电一体化毕业论文,供大家参考。
摘要:文章首先介绍了煤矿机械产品的机电一体化要求,然后对机电一体化的参数化模型展开分析,同时根据煤矿机械产品的表达模式的机电一体化分析FlexRIA法。
关键词:煤矿机械;机电一体化
1关于机电一体化技术
1.1我国机电一体化技术研究历程
从过去几十年的研究历史可以看出,我们可以把机电一体化技术的研究在我国分为四个阶段:上世纪六十年代以前,由于中国的内部问题以及战争,促使煤矿机械和电子技术的集成处理系统,这也体现出我们国家在这个问题上的机电一体化产品发展,在很大程度上是自我发展的水平,这也导致了我国发展自己的技术限制,已开发成功的产品难以获得大范围,导致下一个努力工作得到进一步发展;七十年代初,受到世界飞速的传播与发展,计算机通信控制技术为中国的机电一体化产品的发展提供了良好的外部技术基础。例如,技术的发展和国际大规模集成电路,计算机,研究我国机电一体化技术以外部物质条件。第三阶段始于九十年代初,由于光学技术的渗透,微加工技术,新型机电一体化技术越来越多地开始出现,最后的决定机电一体化技术是向智能化方向发展。
1.2机电一体化技术概述
目前最先进的机电一体化技术功能对比传统机电技术最大的特点是极大地加强了控制系统,以主菜单与机电一体化相结合以及源函数为基础,利用高端智能软件技术和微电子技术,引进多个相互融合、相互渗透的领域,以此新兴机电一体化注入新的活力。但在这一过程中,也可能面临多项技术的简单的、不集中的相加,这也给当前机电一体化增加了不少困难。研究发现,机电一体化技术在信息、计算机、煤矿机械加工、微电子技术等领域中可以寻求到最佳匹配。现在的机电一体化产品的发展是一个系统———智能化和小型化,以此达到煤矿机械加工与机电一体化技术能够共同操作,极大地满足了煤矿安全生产的需求、有效降低劳动紧张程度,并提高最终救援人员的安全度,极大地保护了矿区原生态环境,以此达到降低生产能耗的目的,使机电一体化得到长期有效稳定的发展。
1.3煤矿机械加工中机电一体化产品
伴随着全球资源日益紧缺,各国对能源问题的越来越关注,煤矿作为我国战略资源不可或缺的成员,其开采的重要性可见一斑。如今,伴随着越来越先进的机电一体化产品应用到煤矿机械加工中来,煤矿企业的开采效益越来越高。如今,以计算机控制为主的国产供电设备、提升机、电牵引采煤机、掘进机和输送机等煤矿机械加工都具备了全程监控、自动报警、图景扫描、信息控制等先进功能。这使得在我国的煤矿机械加工管理工作中,机电一体化产品的应用尤为广泛,也确保了煤矿开采工作中的高安全性、高效益性与高技术性。
2煤矿机械产品的机电一体化与生产流程的协同策略
机电一体化策略的主要内容有:其一、关系型产品模型;其二、与关系型产品模型相匹配的产品信息管理系统;其三、以实例推理为基础的智能技术。三方面是机电一体化策略的重要手段。以企业原有产品作为开发对象,开拓思路,对其进行重新改造与设计,充分重视与利用企业可再生的信息资源,提高交货效率及产品质量,节约成本的同时,增加了产品的环保性。企业想要在激烈的市场竞争中立于不败之地,就需要在机电一体化中积极寻求方法。
2.1零件分类及其变型模式
受制作成本限制,一般在定制煤矿机械产品零件事都是批量生产的,所以,首先应保证零件资源特性,其次要考虑不同客户的不同需求,对不同要求的零件进行单独处理。煤矿机械产品一般由标准件、通用件与定制件三类组成零件。机电一体化的模式受不同类型零件的影响其功能会产生差异。需要特别说明的是,在煤矿机械产品的机电一体化阶段,首先应该保证通用件的变型是根据已有实例做出的取代变形模型,当该模型已经不具备重用条件或是达不到变型所需要的条件时,零件变型主模型就必须通过参数化变型得到满足煤矿机械产品定制的需求。
2.2利用AutoCAD软件操作系统作为快速实现机电一体化产品信息的辅助工具
AutoCAD是指计算机的辅助设计,是设计者在设计过程中利用计算机技术或其他辅助设备帮助设计师工作时使用,使用它的画,抬高的过程,可以很简单按照各部分的大小、模式进行绘图,最终依据准确的命令完成煤矿机械的设计。由平面和高程AutoCAD绘制,在图纸中,利用软件充分表述设计者思想意图,并且可以产生三维立体模型,用最直观的方式在最大程度上表现出设计与施工。当然,任何软件都不可能完美无趣,AutoCAD绘制出来的图形同样也会存在一些软件系统难以完善的缺陷。因此,在设计部门经常使用PS图象处理软件。在煤矿机械产品的机电一体化开发中,利用几何数据模型和属性数据模型可建立煤矿机械产品的变型模型。
2.3煤矿机械几何数据模型
目前,在一体化煤矿机械产品中,操作者主要做到两项工作,一是数据化管理产品固有生成属性,二是要分析数据间的关系,此关系主要指层次分布关系。因此,分析机电一体化模型就要将其分为两部分:矿机械生产属性信息及零件图形信息。为了更好地体现零件图形信息,一般可以运用AutoCAD技术细致的体现煤矿机械零件的各个微小细节;相比之下,煤矿机械产品属性产生巨大的信息数据量,它对煤矿机械中各类零件特征进行采集归纳,以此为基础,才能实现生产煤矿机械零件实施信息化操控以及全程监控机电一体化过程等,具体到在几何数据模型中体现机电一体化工作则是由几何图形表示,为了便于从直观上观察数据,在几何数据模型中将通过点、线、面结合的方法展示。通过这些数据可以充分了解矿区环境下的所有煤矿机械产品和零件分别具有的不同属性特征与几何特征。首先,系统下的点线位置表示了几何特征;其次,属性特征则依据不同地物的分属类型进行层次归类。由前文所述可知,研究对象是几何集合构成,组成方式,为了更好地展开研究,我们可以将杂煤矿机械类的属性特征和几何特征分别分类并阐述其定义。一般情况下,具备几何特征的数据可以分为层次数据与几何数据两方面。几何数据是研究煤矿机械形状大小、空间位置及其拓扑关系等方面的基础数据。
2.4煤矿机械属性数据模型
一般情况下,属性特征可以对描述各物体要素特征、形态和分布关系等方面产生直接影响。煤矿机械产品属性与图形信息息息相关。实体对象与图层信息都拥有单向的属性数据。首先对属性数据和客观数据间的联系进行简要介绍。基本属性数据一般可以分成公共属性、独享属性、共名或共值属性、可否传播属性、传值属性和传名属性八种类型。然而如果以分类和层次关系为分类标准,那么又可将各属性数据分做两大类,例如:煤矿机械产品属性数据主要是由各设备的名称编号、赋予原值、生产状态、地理坐标等构成。
3结束语
文章首先介绍了煤矿机械产品的机电一体化要求,然后对机电一体化的参数化模型展开分析,同时根据煤矿机械产品的表达模式的机电一体化分析FlexRIA法。可以是一个很好的产品,传统的煤矿机械性能和实现数据管理通过模型的属性数据,几何数据模型对现有大量煤矿机械产品零件的分布式层次关系进行了总结,体现出系统界面、可视化、可操作性强等优点,极大地促进了中国的煤矿机械产品技术的发展,提高了企业经济效益,同时对煤矿机械产品制造技术与生产流程的协同性具有很好的借鉴和指导意义。
参考文献
1、机电一体化技术在煤矿的应用张莉;山西煤炭管理干部学院学报2007-02-25
2、机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用方媛;卞奕明;李艳平;煤炭技术2012-07-10
摘要:在当前的煤矿开采行业中,机电一体化数控技术的应用具有重要的现实意义,不仅可以保证煤矿生产的安全可靠,提供煤矿开采的效率和质量,还可以促进机电一体化数控技术的进一步完善。
关键词:煤矿机械;机电一体化
科学技术的进步,在客观上带动了机电一体化数控技术的更新和完善,并且在当前的发展态势下,被广泛应用到了众多的领域中。煤矿开采作为社会经济发展的重要支撑,是社会经济稳定正常运行不可忽视的方面,机电一体化数控技术在煤矿开采企业中的应用,可以大大地提高开采的质量和效率,改进开采的技术和方式,并且在不断的实践探索中,在采煤机故障的诊断以及微机监控等方面也取得了显著的成效,根据机电一体化数控技术的发展状况,它在煤矿机械设备中的应用是具有重要意义的。
1机电一体化数控技术在煤矿中应用的概况分析
从当前的煤矿开采施工的现状来看,机电一体化数控技术的应用具有重要的作用,它是综合了各种先进的技术,包括液压控制技术、电子技术以及机械技术等的综合,可以极大地提高煤矿机械设备操作的安全性、可靠性和经济性,并且也为后期的维护拆除等各种提供了便利。当前的应用现状,主要是以微处理器和微机为核心的控制装置和电子技术,在很多的煤矿机械设备中都有体现,其中电子技术较为突出,例如煤矿机械设备中故障的报警、自诊以及在线监控等,还包括提升机的PLC系统、采煤机的变频控制系统等的诸多方面,而且随着煤矿开采技术的进一步发展,会对煤矿机械性能有更高的要求,这就使得在煤矿机械的结构构成中,电子控制装置的应用会更加的普遍,维护会更加的专业。在实际的煤矿生产过程中,煤矿机械的经济性和性能的自动化程度是决定着煤矿生产通风、排水以及供电等安全性能的。煤矿电子性能的优劣以及控制系统的质量是否良好是直接影响着机械设备的运行可靠性、动力性和经济性的,然后对其使用寿命、生产效率和施工质量产生深刻影响,作为现代煤矿机械设备重要组成部分的电子控制系统,逐渐成为了现代煤矿机械化水平的重要体现。科学技术的不断发展,在煤矿机械设备中,电子控制系统的地位更加的巩固,随之而来的就是它的结构复杂程度不断加深,那么它的性能作用会更加全面的发挥,这就需要操作人员有专业的技能水平,可以对机械设备有熟练的掌握,能够简单处理一些故障问题,并制定合理的维护保养措施。一般来说,从大量的煤矿机械设备在实际开采中的应用可以看出,煤矿机械设备需要满足以下几方面的性能,首先,具有较高的精度,施工的操作简单,自动化程度高不需要过多的人工投入,并且满足节能降耗的要求,生产效率十分良好,并且实用性强,便于后期的维修管理;其次,要满足使用寿命长、安全系数高以及运行稳定可靠的要求,并且它的制造和使用成本不会过高;第三,负责操作的工作岗位条件好,劳动强度不能过高;最后,可以大大降低停机维修的时间,可以对出现故障的部位及时准确的查出,并且可以对故障进行自诊和自动警报。随着时代的发展,如果仅仅依靠液压技术和机械技术,那是很难满足煤矿机械设备各种性能改进的要求的。因此,就需要积极地发展电子控制技术,提高其普及率和使用率,它是机电一体化数控技术的重要体现,如果可以在煤矿开采机械设备中应用,必然会推动煤矿开采机械设备的又一次更新换代,从性能上产生质的飞跃。
2煤矿机械中机电一体化数控技术的应用分析
2.1煤矿综合采煤中的应用
当前,机电一体化数控技术在煤矿机械设备中应用最为典型的就是电牵引采煤机,它是机电一体化数控技术的有力体现,从它的实际应用来看,在它的牵引特性上,是远远优于液压牵引的,具有无可比拟的先进性,可以很好地应用在大倾角煤层上。它还具有一系列的应用优点,例如反应灵敏、使用周期长、运行效率高、安全可靠、动态性好以及结构简单等等。
2.2煤矿开采运输的提升设备
第一,带式输送机。这是煤矿开采输送环节中重要的运输设备,其自身具有效率高、运行可靠、输送量大,运输距离长等的特点。第二,矿井提升机。它可以轻松的完成全数字化交直流提升工作,特别是对内装式提升机,驱动和滚筒是连接在一起的整体,它是机电一体化数控技术应用的典型设备,它的应用可以大大地简化机械设备的结构。
2.3其他类的煤矿机电一体化装置
从实质上来说,煤矿供电设备是属于其他机电一体化设备范畴的。根据煤矿供电的特点,也就是要满足大功率设备的要求,设备的质量较高,运行安全可靠,因此,就要根据煤矿开采的实际来采取合理的方法以最大程度的减少无功功率的损耗,减少供电系统中的无功电流,进而提高功率的因数,一般来说,常用的方法有两种,即就地补偿和集中补偿。从当前的应用现状来看,使用最为广泛的是微机保护开关,它的网络功能是较为齐全的,对于煤矿开采来说,是十分有益的,值得大力的推广采用。
2.4煤矿安全生产中的应用
除了上述的分析外,机电一体化数控技术在煤矿机械中的应用还涉及到矿井安全生产监控系统,它是一种十分高效和合理的措施,可以对煤矿管理和安全生产起到积极的维护作用。从实际的煤矿开采工作来看,它所具有的特点就是,首先,它所采用的是Win-dows操作系统,可以接入互联网,实现网络功能,可以促进测控分站智能化水平的提高;其次,根据煤矿开采工作的特点,严格的遵守煤矿开采安全生产的规章章程,要求在一些大中小的煤矿高瓦斯矿井中,特别是瓦斯含量超标的矿井中,必须要安装矿井监测监控系统,对矿井的情况进行实时的监测,便于及早发现异常状况。
3机电一体化数控技术在煤矿机械中应用的建议
由于我国的机电一体化数控技术起步较晚,相对于国外先进技术来说,还存在着很大的差距,加上从当前我国的社会经济发展态势来看,就需要研究人员加大科研力度,增加在机电一体化数控技术上的资金投入,进而在实践中不断的提高我国的机电一体化数控技术水平,使其可以更好的应用在煤矿机械中,提高自动化程度。另外,也可以积极的借鉴国外先进的技术,并依据我国煤矿开采行业的实际状况,把握开采活动的要点,从而制定出一套不仅符合我国煤矿企业发展而且又可以促进机电一体化数控技术进步的发展规划,使其两者可以更好的结合,从而使我国的煤矿开采行业发展前景更为广阔。
4结束语
在当前的煤矿开采行业中,机电一体化数控技术的应用具有重要的现实意义,不仅可以保证煤矿生产的安全可靠,提供煤矿开采的效率和质量,还可以促进机电一体化数控技术的进一步完善。我国的机电一体化数控技术起步较晚,相对国外先进技术来说,还有很大的不足之处,需要技术人员加强研究,并积极借鉴先进经验,从而推动煤矿机械的智能化、自动化发展。
参考文献
1、机电一体化技术在现代煤矿生产中的应用胡福庆;科技致富向导2013-01-20
军事经济学院地方生院本科毕业论文(设计)管理办法 毕业论文(设计)是高等院校教学过程中十分重要的教学环节,是培养学生综合运用本学科的基本理论、专业知识和基本技能,提高分析与解决实际问题能力的一个重要环节。为了进一步规范我院毕业论文(设计)管理,全面提高毕业论文(设计)质量,特制定本管理办法。 一、总体要求 1、培养学生综合运用所学知识、独立分析和解决实际问题的能力,培养学生的创新意识和实践能力,使学生获得科学研究的基础训练。 2、引导学生运用马克思主义的基本原理和思想方法,培养理论联系实际的工作作风和严肃认真的科学态度。 3、进一步训练和提高学生的分析设计能力、理论计算能力、实验研究能力、社会调查能力、经济分析能力、外语能力和计算机应用能力,以及查阅文献资料和文字表达等基本技能。 二、毕业论文(设计)选题 1、选题是做好毕业论文(设计)的前提,各系应从各专业的培养目标出发,尽量结合科研与生产实践。选题要有先进性和新颖性,有利于培养学生的协作精神、独立工作能力、创新能力和解决实际问题的能力。 2、各专业可根据本专业的培养目标和要求,选择体现本专业特点、符合本专业发展动态、能使学生受到全面训练的题目。在满足教学要求的前提下,为适应社会主义经济建设的迅速发展,尽可能安排有理论探讨意义和实际操作价值的题目供学生参考,提倡不同专业(学科)互相结合,扩大学生知识面,实现不同学科之间互相渗透。 3、毕业论文(设计)的选题要由各系组织有关教师在调查研究的基础上拟出,要尽可能覆盖专业主干课程,其范围和难易度要符合学生的实际水平和解决问题的能力,应使学生在规定时间内经过努力能基本完成,或者可以相对独立地做出阶段性成果。选题经系认真讨论筛选后,予以公布。 4、毕业论文(设计)选题下达后,各系要指定教师给毕业班学生举办有关撰写毕业论文(进行毕业设计)方面的讲座,对学生选择论文(设计)题目要做动员、介绍,然后由学生自由选题。 5、原则上一个学生一个课题,也可以多个学生共同做一个课题,但必须每个学生都有自己独立完成的任务,分工明确,工作量适当。 6、学生在选定题目后,一般不得随意更改。如有特殊原因需要变更题目,由学生提出书面报告说明变更原因,经指导教师报系主任批准后,方可换题。学生原则上不得选做本专业范围以外的课题。 7、根据学生选题方向,由各系统一安排指导教师,若学生选题较集中,或某个方向的指导教师缺乏,可动员学生重新选题。 8、学生也可根据本专业特点选择自己实践中感兴趣的实际问题作为毕业论文(设计)课题,但必须经指导教师审定报系主任批准。 三、指导教师 1、指导教师资格 毕业论文(设计)的指导教师必须具有一定科研能力,各系可根据情况安排具有副高及以上职称的优秀教师参加指导。凡是参加论文指导的教师应参加论文答辩工作。 2、指导教师职责 1)指导学生选择课题,安排学生作开题报告(附件一)。 2)在毕业论文(设计)内容上对学生提出具体要求,指定主要参考资料和社会调查内容。指导学生调研、实验、上机等各项工作。 3)全面掌握学生毕业论文(设计)的质量和进度,及时解答和处理学生提出的有关问题,并根据指导情况认真填写毕业论文(设计)指导记录表(附件二)。 4)做好学生外文翻译的评阅工作,指导学生按规范要求(附件三)正确撰写毕业论文(设计),制止出现抄袭现象。 5)在指导期间,指导教师有特殊情况不能进行指导的,需经系主任批准,并委派相当水平的教师代理指导。 6)根据各系要求,配合有关人员做好毕业论文(设计)的答辩、评估、归档工作。 四、答辩与成绩评定实施办法 1、答辩资格审查 凡本科生毕业论文按计划完成,其论文经系资格审查通过,并无其他违纪违规行为者,方可获得参加答辩资格。本科毕业生采取抽查答辩的方式,按每个队3%的比例确定答辩名单,答辩顺序采用抽签的办法随机排定。具体实施办法由各系确定。 2、、毕业论文答辩 毕业论文资格审查通过后,由答辩小组主持答辩并以公开方式进行。答辩前应详细审阅每位学生毕业论文报告,为答辩作好准备。答辩人答辩时,先介绍毕业论文(设计)的基本思想和主要内容,若条件具备,可允许学生将实验过程和结果进行演示。然后由答辩小组成员对答辩人提问,具体实施办法按附件四中的规定进行。每个学生答辩时间约为20分钟。答辩过程中,应做好记录供评定成绩时参考。 3、成绩评定 1)﹑答辩前每个学生都要提前将毕业论文(设计)交给指导教师审阅,由指导教师写出评语。 2)、学生论文(设计)由指导教师评阅、评分。 3)﹑答辩完成后,论文(设计)答辩小组根据学生论文(设计)的质量和答辩情况,给出答辩评分(附件五)。学生毕业论文(设计)成绩按优秀(90分及以上)、良好(80-90分)、中等(70-79分)、及格(60-69分)、不及格(60分以下)五级评定。要求优秀比列控制在15%以内,良好比例控制在55%以内,其余为中等、及格、不及格。未参加答辩学生最终成绩以毕业论文(设计)成绩为准;参加答辩学生毕业论文(设计)最终成绩计算公式为: 最终成绩=指导教师评分×50%+答辩评分×50% 4)、对答辩小组提出的优秀和不及格论文(设计),答辩委员会可以提出复议,最终确定成绩,并向学生公布。 4﹑实施办法 1)﹑答辩委员会根据学生人数的多少,按专业成立若干个答辩小组。每一答辩小组,可设秘书一人(负责答辩时记录),成员不少于3人。答辩小组成员除答辩秘书外,其他成员由指导教师组成。答辩小组在答辩委员会领导下开展工作。答辩委员组成和答辩工作安排等应在答辩前1周报教务部备案。 2)﹑答辩工作结束后,答辩小组应向系作出书面报告。 5﹑各系须准备相应毕业论文工作总结,报教务部。 五、工作程序及时间安排 毕业论文(设计)工作须按以下程序进行: 选题—开题报告—中期检查—结题验收—抽查答辩—归档。 1、各系在2007-2008学年度第一学期第13 周前完成毕业论文(设计)参考选题的命题工作并根据学生选题情况安排好指导教师。指导学生初步查找、收集相关资料,制定毕业论文(设计)相关计划。 第16周前将毕业论文(设计)课题汇总表(附件五)报教务部。 2、各系应在毕业论文(设计)进行中间检查,检查内容包括:学生论文(设计)任务书的执行情况;指导教师的指导情况;毕业论文(设计)工作各环节的跟踪检查及改进措施。 3、2007-2008学年度第一学期16周前,学生应完成开题报告,并交给指导教师审阅。 4、学生在2007-2008学年度第二学期第3周以前完成论文(设计)初稿,并交给指导教师审阅。 5、结题验收是在学生论文(设计)完成后、正式书写论文之前进行。主要是检查学生的论文(设计)是否按毕业论文(设计)任务书要求完成;学生的实验结果、设计图纸、数据是否合格可靠等。对不合要求的要限期整改。学生根据指导教师提出的修改意见对论文(设计)进行修改,在2007-2008学年度第二学期4周以前完成论文的最终定稿,交指导教师评阅(附件七),并准备论文(设计)答辩。 6、07-08学年度第二学期第7周进行毕业论文(设计)答辩。原则上,到校外单位进行毕业论文(设计)工作的学生应在答辩前一周返校接受论文(设计)审查和参加答辩。 7、各系在答辩结束一周内进行毕业论文(设计)工作总结并将相关材料报教务部备案。 所有的毕业论文(设计)资料由各系整理归档装袋,保存时间至少3年,各系还应按 规范统一保留毕业论文(设计)的电子文档。 8、论文工作进度表 论文工作程序 时间安排 (2007-2008学年) 工作任务 选题、开题报告 第一学期第12-15周 系选聘指导教师,并组织选题 指导教师检查 第一学期第16-18周 指导教师评阅开题报告 撰写 第二学期第1-4周 毕业生本人撰写并由指导教师指导 评阅 第二学期第5-6周 指导教师评阅论文 抽查答辩 第二学期第7周 各队按3%比例抽查答辩 归档 第二学期第12-14周 成绩汇总等 六、其它 1、毕业论文(设计)的撰写必须按照《军事经济学院地方生院本科毕业论文(设计)撰写规范》要求统一格式打印。网上下载地址: 2、毕业论文(设计)的教师工作量和论文(设计)经费开支办法按有关规定执行。 3、未经指导教师同意,学生不得将毕业论文(设计)公开发表;未经学校有关部门同意,学生不得将成果转让。 4、学生所撰写毕业论文因抄袭、剽窃等原因被评阅教师认定为不合格论文的,学生应重新撰写论文,所产生的教师指导及其他费用由学生本人承担。 5、本办法由教务部负责解释。
在创新流程中,市场(营销)和研发之间的接口是影响企业创新绩效的关键点。在本文中,我们将通过对多个企业的调研,从流程管理的角度来分析市场/研发接口的问题。功能角色和职责市场和研发在创新流程中有多种形式。例如,它们可以以合作伙伴的形式在流程中占有同等重要性;或者其中之一扮演主导的角色,另外一个扮演支持的角色。 当然多数情况下市场和研发的职责分配仍然是传统式的。大多数企业(占所有调研反馈的64%)提倡市场和研发在产品开发项目评估中享有同等分量;建议研发和市场在以下流程中占有同等分量的企业比例为:创新性新产品创意的挑选和评估(56%);全新产品创意的产生(54%)或产品扩展(52%);研发创新和高级开发项目的回顾(52%)。在调研中我们发现,部分企业认为创新过程中的某些关键流程被视为研发部门或市场部门所独有的,如市场部门负责产品战略和生命周期制定、发现竞争对手产品的趋势,而研发部门负责研发项目的挑选、技术战略的制定等。这样的职责分配是不合理的,因为它阻碍了各种经验和想法的互相渗透和分享。没有研发人员的积极参与,一个公司怎么能制定出在市场上取胜的产品战略?而如果不将技术战略与产品战略联系起来,企业怎么能就核心技术和外包做出正确的决定?如果没有项目研发人员证明其可实施性,一个产品的生命周期计划怎么可能有效?在一个整合良好的公司,所有创新流程都是通过市场和研发平等的合作关系来管理的。接口有效性对市场部门与研发部门接口有效性的调研表明,多数企业觉得其涉及到长期因素的上游流程中的市场与研发的接口不有效或非常不有效。这些流程包括基础研究领域的选择、技术战略的制定、研发项目的选择、产品生命周期计划的制定等。相反,多数企业认为其涉及目前或短期因素的流程中市场部门与研发部门的接口相对有效或很有效。例如产品扩展和改进创意的产生、产品开发项目回顾、批准新产品技术说明、研究竞争对手产品趋势等。事实上,受研发驱动的流程比受市场驱动的流程存在更多接口问题并不是巧合。研发通常需要大量市场信息,而市场部门却很少能够提供。从我们的经验看来,以下因素部分说明了研发部门的需求为什么得不到市场部门完全支持。★ 两个功能间的时间范围不同:市场人员经常就当前产品业绩进行判断,涉及的时间范围比研发小得多。 ★ 市场部门不太情愿卷入到技术问题中,或是因为缺乏理解,或是因为缺乏兴趣。 ★ 关于市场部门对研发流程的输入没有明确定义:即市场部门明确的职责、具体的机制、与研发部门就长期性事宜进行对话的必要的压力。 ★市场部门一般不愿承担不确定的长期问题而带来的风险,通常表现出市场比研发更倾向基于结果进行判断(管理层更不能忍受市场的失败,但可以忍受一定的研发风险)。 我们的研究表明,市场部门和研发部门虽然有一定程度的交流,但他们常常不能真正站在对方的角度考虑问题。原因是,其中一方认为某些工作是自己的事情,因而应由自己控制。调查反馈表明,有四个流程尤其需要加强:全新产品的开发创意、产品扩展和改进的创意开发、创新产品创意的挑选和评估、研发创新和高级开发项目。潜在障碍以上许多问题都存在着某些组织和文化方面的因素,其中,“市场人员和研发人员间缺少工作轮换”和“长期以来某项功能在公司文化中占优势”被视为导致问题的关键因素之一。研发表明,快速消费品公司的技术人员倾向于低调,按要求做事而不做太多争论,因为他们坚信他们的公司是面向市场、市场驱动的。相反,业务由技术或工程驱动公司,其市场人员倾向于跟随 ,有时甚至模仿他们在技术部门工作的同事。我们的调查还表明,业务流程的缺陷是导致市场/研发部门接口问题的重要起因。即使组织和文化的因素得到解决之后,问题依然存在,因为市场/研发部门的接口没有得到合理的组织,尤其对那些不需要每天进行的、上游的流程。在这种情况下,员工角色没有清楚定义、他们缺乏相关的工具和技术,因而经常不知道要做什么。通过组织机制来解决接口问题各公司为了提高市场/研发部门接口的有效性而采用了多种组织机制。例如: ★ 跨功能部门的产品委员会:超过60%的被调研企业采用。 ★ 根据时间序列的不同将市场部门分成不同的子部门,从而使研发部门更容易找到自己在市场部门内的合作伙伴。 ★ 建立一个战略性市场部门(不同于运营性的市场部门)。 ★ 设定一个市场经理,负责制定长期产品政策和指导研发。 ★ 将长期性市场研究和运营市场研究的职责分离,由不同人员负责。 ★ 在研发部门中建立一个小市场团队:10%被调研企业采用这项机制。这个团队物理上属于研发部门,但实际上向市场部门汇报。团队通常比较小,并且保持低调,避免和敏感的市场经理的冲突。他们很少被称作市场人员,而偏向于诸如客户应用团队,先进理念团队等无关实质的名称。但他们的使命是不变的:从长期市场的角度来帮助研发部门决定应该选择什么样的技术和创意。两个建议建立“高级的”市场部门。为了建立可持续性的创新能力,管理层需要把来自不同功能部门的信息和数据不断体现在战略和规划中,并通过高效的项目管理流程实施最好的技术和产品创意。对于一个具有总部、事业部、业务单元不同层级研发团队的大型多层次公司,其面临的挑战是如何使多个实验室合作以进行新技术、产品和流程的开发与转移。我们建议在总部或事业部层面建立一个“高级的”市场部门,它专注于对未来市场的预期和创新,因此比传统的市场部门更强调长期性。这个部门可以设在现有的总部市场部门内,并且应该有单独经费预算。要鼓励其人员广泛参与市场部门的活动和各种创新措施的实施,并且每隔几年进行工作轮换。对目前的企业创新流程进行审视和改造。建议企业通过以下途径对创新相关的流程进行评估和改进,并且对市场部门/研发部门接口进行优化。 ★ 对目前流程进行仔细描述。通过这项工作,企业可以发现实际存在的但是没有正式书面设计的流程,或只在特殊情况下才出现的流程。 ★ 逐一评估现有流程的薄弱环节,找出它们的根本原因。 ★将管理职责明确分配到各个流程。确定流程负责人(能够对流程进行审视并确保流程不断改进的个人或团队)和流程指导人(企业高层领导或多功能委员会,有权利在多个流程上进行指导)。 ★结合企业自身具体条件,有选择性地实施本文调研结果中所列出的多种措施。(李广海为理特管理顾问公司中国区总裁,吴从坚为里特管理顾问公司咨询经理)
在市场经济高速发展的背景下,商品竞争日趋激烈,设计的经济效益日益受到重视,探析现代设计与经济的关系已成为当今的一大课题。下面是我为大家整理的有关设计与市场的关系论文,供大家参考。
在上世纪60年代,日本便提出了“设计立国”的 口号 。许多成功的企业家、学者、政治家都惊异于工业设计的巨大能量,并对工业设计师的生活和工作充满了无尽的向往。工业设计为何有如此魅力呢?这就涉及到了工业设计与产品、企业、市场的关系。产品、企业、市场三者的关系,很像技能、人与社会三者之间的关系。人需要在掌握了丰富而且全面的技能后,通过一定的机制利用技能去实现自身价值,创造社会价值,并使其得到社会和公众的认可,从而在社会中建立起自己的形象。市场就是一个商品化的社会,是一个以追求利润最大化为根本目的的社会。只有实现了最大的商业利润,才是成功的,才能建立起自己的形象,最终被社会所认可。企业要生存和发展,就需要合理地利用自身掌握的资源,在良好的 企业管理 机制下,创造出自己的核心产品,形成品牌形象并向社会推销自己的产品,使产品既为企业实现最大的利润,又创造出最大的社会效益。现在,工业设计由设计产品已发展到设计 企业 文化 并创造和引领市场的发展潮流。因此,在目前全球经济萧条和我国产业结构面临重组的形势下,企业更好地理解工业设计与产品、企业、市场的关系是非常必要的。
一、工业设计与产品
我们看到市场的潮起潮落,更看到许多企业在市场风浪中沉浮。有些企业销声匿迹了,有些企业发展壮大了。其中的奥秘是什么?是因为企业根据动态环境以及长远的目标,真正弄懂了什么是具有自主知识产权的核心产品, 如何才能创造出自己独特的核心产品,如何使核心产品实现企业价值。这是我国所有企业应该正视的一个重大问题。
市场竞争决定了任何企业只能不断地努力,不断地创新,否则就会被其他竞争者所取代。现在意义上的产品创新是全方位的,不再局限在技术创新、形象创新层面上,而是进入了标准创新的时代。谁掌握了设计标准,谁就掌握了市场,掌握了主动权,缺乏创新者将永远处于竞争的底层。从产品的产生到衰落的发展过程来看,在一类产品的诞生的初期主要是技术标准的竞争。技术标准竞争开拓,并占领市场形成普遍的消费心理。在产品成长期和饱和期阶段,主要是在使用舒适度、外观、售后服务、生产成本等方面的竞争,在商品过剩的情况下,消费者对产品的需要越来越细致。简易的包装,粗糙的外形,将无法吸引到消费者的目光。今天,商品价值中除了材料成本、人工费用、设备折旧、运输费用及 广告 宣传等有形的“硬”价值外,还包括技术的新颖性、实用性、产品整体的优良设计、售后服务及产品文化内涵等无形的“软”价值。随着消费观念的更新和市场的不断发展,软价值在商品价值中所占的比重将越来越大。同样的产品、同样的功能、同样的制造成本,由于设计的差异可能使售价相差几倍。因此,搞好产品的设计对企业具有重要的现实意义。
工业设计发展的原动力在于人们对和谐(技术、文化、形象、人因、成本等各方面的不懈追求。这种追求是自发的,与生俱来的。正是这种对和谐的向往与追求,成为推动社会经济发展的强大动力。在人类历史上,工业设计是高新技术与日常生活的桥梁,是企业与消费者联系的纽带。在全球化经济日益激烈的竞争中,工业设计正在成为企业经营的重要资源。
二、工业设计与企业
市场因素是引发创新的主要因素(60%~80%),其余则是新的科学技术进展和机会所引起的。现在的市场与过去大不一样了。变化加快了,消费者的消费行为变得越来越难以捉摸。过去单纯靠设计师个人品位进行设计的 方法 已经一去不复返了。现在设计已经进入了团队创新的时代。团队作业是一个观念因素,涉及到企业经营和产业竞争的方方面面,是产生持续创新流的组织原因。企业各职能部门间实现一体化连接,将企业资源实现最优化配置。设计管理的出发点是提高产品开发的系统效率,设计管理既是设计的需要,也是管理的需要。管理原本就是一种文化,它既源于文化又创造文化。管理研究如何对各个层次进行整合,协调设计所需的资源和活动,并对一系列设计策略与设计活动进行管理,寻求最合适的解决方法,已达成企业的目标和创造出有效的产品(或沟通)。这种机制包括生产的管理、产品创新的管理、销售的管理、财物的管理等一系列管理机制。
设计与企业管理的结合是设计发展的必然趋势,要获得好的产品设计不仅是一项设计工作,也是一项管理工作。在设计过程中,设计师的专业技能固然重要,但在企业内部设计管理的技能同样重要。通过有效的管理,才能保证企业设计资源充分发挥效率并与企业的发展目标保持一致。设计管理的关键是企业各部门间设计的协调一致。由于企业的特点千差万别,设计管理的组织结构也各不相同。但总体而言,设计管理的组织结构应该是自上而下的,如果决策部门有人全权负责设计管理,统一协调企业各方面的设计活动,混乱的局面就不会发生。这就意味着在决策部门中至少有一位对设计有浓厚兴趣,并有一定专业水平的人士负责企业的设计工作。他在企业的高层代表设计,决定设计如何将 企业战略 转换为视觉形象。为了在实践中管理设计,企业还需要在各部门建立起一系列的设计管理工作小组,构成日常的设计管理网络,将设计管理的概念落实到企业的各个环节。这种网络保证了各部门之间最大限度地交流和直截了当联系的机制,从而避免互不通气和扯皮带来的麻烦和低效。
三、工业设计与市场
市场是连接生产与消费的纽带,它决定企业进行的是否是恰当的和有价值的生产。市场的微观环境由企业、供应者、营销人员、顾客、竞争者和公众所构成,这些因素同企业 市场营销 活动有着密切的联系,是企业内在的动力源,是企业发展的基本条件。宏观环境是指市场的系统风险,由经济环境、政治环境、社会文化环境等构成,是影响企业微观环境中所有行为者的大型社会力量。构成大型社会力量的各因素相互独立又相互作用,对于企业既是威胁又是机会。企业只有进行 市场调查 、市场预测,充分了解和认识市场,再对市场进行分析研究,实现并利用好市场的交换功能、价值实现功能、供给功能、反馈功能、调节功能、服务功能,企业才能在激烈的市场竞争中生存。
随着工业设计的发展,企业正在由被动市场细分转变到主动细分市场。市场细分的目的是从分割开的市场内,辨认企业营销的目标市场,为自己的产品在目标市场上的“定位”,并以此实施恰当的营销策略,实现企业自身的价值。在生产力不太发达的时期,人们的需求只是为了满足最基本的生理需求,人们只重视商品的实用性,而对商品的结构合理性、外观的新颖性要求不高。再加上企业的生产能力有限,只要满足了人们的需求,就能赚取高额的利润。因此,企业对于产品的设计也仅停留在较原始的层面。随着社会的进步和生活水平的提高,人们需求产品的层次也随之提升,再加上竞争的加剧,迫使企业重视和改进产品的设计,工业设计也由此开始在企业内蓬勃发展起来。由于设计能给企业带来的巨额利润,企业开始主动地进行产品研发与设计,从而引导消费的趋向。产品设计的个性化,使其更具有针对性地面向特定的受众,这便是真正意义上的细分市场。也正是由于工业设计的介入,使我们生活的世界更加丰富多彩,使我们有了更广阔的生活空间。工业设计在市场细分的过程中,起了决定性的作用。设计使企业适应市场,更使企业主动地去创造和引领市场。
四、结论
在当今全球经济面临困境的背景下,我国的企业界也经历着一场严峻的考验。那些没有自己的设计和自主品牌的企业必将在这场无情的竞赛中败下阵来,设计的重要性再一次显现出来。因此,我们的企业要树立起以工业设计为根本的管理新机制,对待产品、企业、市场要三位一体、统筹兼顾。要在重视技术、管理、营销等方面人才的基础上,充分发挥工业设计师的主导作用。工业设计是企业一付强有力的粘合剂,它将产品、企业、市场更协调、更紧密地联系起来,为社会创造技术性能优良、使用方式合理、外观新颖、成本低廉且文化底蕴深厚的产品,为企业带来最丰厚的商业利润,并使市场更加繁荣和规范。
参考文献:
[1]李亦文:产品设计原理.北京:化学工业出版社,2003
[2]张同:产品系统设计.上海:上海人民美术出版社,2004
[3]刘瑞芬:设计程序与设计管理.北京:清华大学出版社,2006
摘 要:在商业空间设计中,往往要求体现出不同风格的商业产品特色,具有特殊的具体设计要求。商业空间设计时往往涉及到一些基本的室内设计方法技巧以及设计师设计的独特的功能与商场特色。随着经济社会的快速发展,现代商业空间设计不仅仅要实现商场的基本功能,还要能够与市场需求导向相结合。本文主要研究分析了商业空间设计与商业经济,商业空间设计与市场需求导向的关系。
关键词:商业空间设计 市场导向 关系 经济价值
一、引言
商城是人们进行购物消费、商品流通等活动的空间,商业空间承担着给人们传递商业信息、实现商品流通的作用,随着商业经济的发展,商业空间也在不断地完善。现代文化与知识经济的快速发展使现代商业空间设计师也逐步改变自己的设计理念,在这些理念的驱动下,现代商业空间逐步呈现出不同的特点,越来越变得多元化、越来越科技化,在商业空间设计中越来越体现出人性化的特点。再加上人们的生活水平提高,市场经济商品的多元化,人们以往简单的购物行为正逐步向休闲娱乐的消费方式转变。商业空间也越来越成为人们休闲娱乐、周末假日首选的场所。因此,在作为公共活动场所的商业空间的环境、空间设计中,更应该注重以人们的需求为导向,以市场需求为导向,设计出符合人们心理生理需求的创新元素。
只有在进行商业空间设计时以市场需求为导向,设计者同样要以消费者为主导,进行人性化的设计,才能够使得企业树立自己的特色、进一步拓宽产品市场。现代商业空间的最佳设计目标是使得商业空间环境与人们的心理需求相符合,使人们在这种空间环境中购物消费时感受到舒适愉快。商业空间设计要能够在满足基本实用需求的基础上,创造出更多的市场经济价值。
二、商业空间设计要素
学术界对商业空间的定义主要有广义和狭义两种,广义的商业空间是指所有与商业经济活动有关的空间形态。狭义的则认为商业空间是现代社会商业活动所需要的物理空间,是一个用于交换商品、实现商品流通以满足人们消费需求的空间环境。狭义的商业空间不仅仅是指商场,还指博物馆、展览场所、商业步行街、宾馆酒楼、美容会所、网吧游戏厅等等。不难发现,随着市场经济的发展,商业空间越来越成为人类活动环境中最为复杂的一种。
设计师在进行商业空间设计时往往要考虑到以下几种设计要素:在商业空间设计时,最重要的一点是设计创意,它也是设计的灵魂所在,也是设计师的创意所在。第二点就是商业空间的功能及布局,一个商业空间的布局必须要体现出经营战略,这样合理科学的空间布局才能够实现经济最大化;其次就是商业空间中的动线安排,设计师必须在设计过程中摸准商场的重要产品与人们的消费习惯,安排好动线,从而实现引导人们消费。第四点,设计师在设计时要能够做好空间的组合排列,切忌杂乱无序,要给人以整洁的视觉效果。第五点,在设计橱窗陈列展示时,要能够通过特定的产品来吸引公众前来消费。最后,设计师要能够设计出独特的广告标志,这能够直接发挥商业广告的营销作用,从而引导消费。
三、以市场需求为导向的商业空间设计
所谓的商业空间设计,实际上就是设计师对商业空间进行详细分析的基础上做出规划。具体来说就是设计师围绕商业经济活动规律,对空间环境、室内外装饰、建筑外观、橱窗展示、空间结构等等方面进行设计。由于商业空间是一个市场经济活动的场所,市场经济发展过程中主要以市场需求为导向。商业经营活动是建立在市场分析、预测分析等基础之上的,只有这样才能够推动经济的发展。市场导向就是企业以市场经济需求为中心来安排生产经营活动的营销观念,以满足消费者需求为目标,扩大销售获得利润最大化。商业空间设计必须以市场需求为设计的出发点。作为商业活动载体的商业空间,在设计方面也应该以市场需求为导向,以满足消费者的心理、生理需求为目的进行设计创新,只有这样才能够设计出优秀的作品。在日常的商业空间设计中,我们经常可以看到一些以市场需求为导向的商业空间设计。
以市场需求为导向的商业空间设计中最为经典的一个案例就是宜家。宜家的卖场规划、卖场布局与商场选址都极具特色,宜家在商场空间设计方面都充分体现出其营销理念。例如在选址方面,宜家除了在繁华地段开设自己的商场,还反其道而行之在郊区开设了卖场。这种经营方式使得宜家获得了更多的顾客。在空间设计方面,宜家更加凸显出了其特点:自由、随意、家的感觉。
宜家在橱窗展示方面设计得别具一格,它与传统的橱窗、柜台展示不同,宜家采用开放式的展示模式。展区布置方面就像一个家的感觉,有客厅、餐厅、书房与卧室。这种布局顺序完全按照消费者的活动路线来设置的,每一个部分都能让消费者体会到家的温馨。而且为了让自己的产品更具竞争力,宜家的展示区经常变换摆放位置与风格,给消费者以耳目一新的感觉。展示区根据不同的功能区划分成许多小隔间,每个隔间都有不同的装饰风格,供消费者参考,让消费者找到与自己的家庭装饰风格相接近的展示区,购买产品时也会更加放心,没有任何担忧。
宜家的样板间设计也较为特殊。为了满足消费者的消费需求与心理需求,解决消费者在购物时的一些影响因素,例如有的消费者担心买家具回去后与居室的风格不协调,有的消费者不清楚产品的实用功能而放弃消费等等。宜家的样板间设计解决了这一问题。宜家的样本间每间都有不同的风格,将各种配套的家具有机地组合到一起,并且加入了灯光效果,让消费者充分了解家具的作用与风格。在一些重要的节假日,宜家还推出一系列具有节日主体的样板间,让商场充满了节日气息与人情味,这种设计可以让消费者体会到产品的内涵,增加销售额。
宜家的商场布局完全考虑到了消费者的各种消费心理。宜家的商场布局合理整洁,能够让那些有具体消费目标的消费者直接找到自己想要的商品,能够将消费者引导到应去的展示区。对于那些已经确定了消费目的但仍有 其它 需求的消费者,宜家的客厅—餐厅—书房—卧室的动线安排也能够使消费者在购买到所需的商品后浏览其余的产品,从而增加一些计划外的产品购入。对于那些毫无目标、行动不规则的消费者来说,宜家完全满足了他们猎奇的心理需求,在整个购物闲逛的过程中,这类消费者也往往能够被一些奇特新颖的产品所吸引眼光,从而产生消费欲望。
从宜家这个经典案例分析中,我们可以得出结论,只有在商业空间设计时充分考虑到消费者的消费心理、消费习惯、消费规律,以消费者的需求为导向,以市场需求为导向才能够设计出优秀的作品,才能够实现商业经济的最大利润,才能够为商场带来更多的顾客与消费。随着商业经济的发展,商业竞争的加剧,这就需要设计师不断更新自己的设计观念,充分以消费者的需求为出发点,不断创新不断发展。
四、结语
商业空间作为重要的公共活动场所,其独特的空间环境复杂性与元素的综合性,使得设计师不断更新自己的设计理念,在设计时不仅仅要考虑到建筑物的外观规划、室内空间布局、景观布置、空间设计艺术等等基础性方面的内容,还要能够研究与消费者相关的心理学、人类工程学和消费者行为导向相关的内容,设计师要能够从中发现商业空间与公众之间的关系,要能够摸索出消费者的需求,从中 总结 出一些行为规律。只有在掌握了这些之后,以市场需求为设计导向,设计师才能够设计出满足公众心理需求的商业空间,才能够创造出商业价值的最大经济潜力。
参考文献:
[1]吴艳.现代商业空间设计中的可持续发展理念.门窗.2012,08
[2]姚丹丽.浅谈商业空间基本设计要素.安徽文学(下半月).2010,03
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柴油发动机是燃烧柴油来获取能量释放的发动机。我为大家整理的柴油发动机新技术论文,希望你们喜欢。 柴油发动机新技术论文篇一 柴油发动机燃烧技术及汽车新能源 摘要:汽车无疑是21世纪发展最为迅速,对人类影响最大的机械。近几十年来,面对地球能源的日益短缺和环境保护的严重形势,人们对车用发动机的燃油经济性更加重视,节能减排受到广泛关注。本文针对近年来柴油发动机燃烧技术以及其他汽车替代燃料的新能源开发应用进行了介绍和评论。最后对柴油发动机燃烧新技术的今后发展进行了展望,指出了汽车科技在21世纪的发展方向,即改善燃烧技术并且研发应用新能源。 关键词:柴油发动机 燃烧技术 燃料 新能源 0 引言 随着机动车保有量的迅速增加,全球石油能源临近枯竭。同时,排放法规日益严格,要求大幅降低汽车尾气中NOx和PM等排放。因此,燃油的经济性、节能减排受到广泛关注。改善燃烧技术,研发汽车新能源渐渐成为一项重要的课题。 汽车的动力来源于发动机气缸内燃料燃烧所放出的热能。传统的汽车发动机根据所用燃料种类区分,可分为柴油发动机和汽油发动机。近年来,由于世界能源短缺和环保低碳的要求,人们开始开发新型清洁燃料,如甲醇、乙醇、液化石油气(LPG)、压缩天然气(CNG)等。现在又大力开发混合动力汽车、电池电动汽车、电容电动汽车和太阳能汽车等。 1 柴油发动机燃烧技术 柴油机汽车因压缩比高,燃油消耗平均比汽油机汽车低30%左右,所以燃油经济性较好、热效率较高。但是传统的柴油机燃烧过程,是采用高压喷射将燃油喷入气缸,形成混合气,并借缸空气的高温自行发火燃烧。如果燃烧不充分,极易产生NOx 、PM。随着排放标准的提高,政府对节约能源与减少排放日益重视。为达到排放法规和降低油耗的要求,应该加强新的燃烧方式的探索,开发出高性能低成本的先进柴油机。近些年应运而生的先进的燃烧技术有:均质充量压缩点燃(HCCI)和低温燃烧(LTC)等。他们与传统的燃烧模式相比有很多自身的优势,有足够的提高效率和降低排放的潜力,但还需要进一步的深入讨论和完善。 1.1 均质充量压缩着火(HCCI)燃烧 自20世纪70年代末,均质充量压缩着火(HCCI)燃烧这一新概念被报道,国际上学术界和工业界一直高度重视这一燃烧技术,是世界内燃机燃烧研究领域中的热点之一。 均质充量压缩着火燃烧,就是柴油机在着火前像汽油机那样形成均质混合气,消除扩散燃烧,采用较高压缩比,压缩可控着火,实现近似等压燃烧;同时要具有良好的化学反应动力学效应,实现低温火焰快速燃烧,燃烧持续期短,燃烧效率高,可以同时保持较高的动力性和燃油经济性,达到高效、低污染的目标。与传统的点燃式发动机相比,它取消了节气门,泵气损失小,混合气多点同时着火,燃烧持续期短,可以得到与压燃式发动机相当的较高的热效率;与传统柴油机相比,由于混合气是均质的,有效的解决了传统均质稀混合气燃烧速度慢的缺点,燃烧反应几乎是同步进行,没有火焰前锋面,燃烧火焰温度低,可以同时降低NOx 和PM排放。另外,实施HCCI燃烧模式可以简化发动机燃烧系统和喷油系统的设计。因为HCCI燃烧的着火和燃烧速率只受燃料氧化反应的化学反应动力学控制,受缸内流场影响较小,同时均质预混的混合气组织也比较简单。HCCI的优点还包括它的燃料灵活性高,它能使用包括汽油、柴油、天然气、液化石油气(LPG)、甲醇、乙醇、二甲醚以及混合燃料等多种燃料。 HCCI这一燃烧方式具有重要的理论意义和广阔的应用前景。目前已在化学反应动力学机理、燃烧控制、负荷拓展等多个方面有了很大的进步。不过,业内多数研究机构认为该技术成熟至少应在2015年后,要想实用化在还技术上还存在很多弊端。这些弊端主要包括:均质混合气的制备;CO和HC排放的降低;低负荷下的燃烧不稳定和失火;高负荷下的燃烧粗暴;着火相位和燃烧速率的控制等。 1.2 低温扩散燃烧 对于柴油机来说,燃烧技术的关键是同时降低微粒和 NOx 排放,基本思想是加速燃油与空气混合,尽量燃烧“均匀”混合气,同时还需要降低燃烧温度,实现“低温”燃烧。柴油机低温燃烧,就是控制缸内燃烧温度低于NOx和碳烟的生成温度,从而有效降低NOx和碳烟排放。均质充量压缩着火(HCCI)燃烧属于低温燃烧,另一种低温燃烧技术是低温扩散燃烧。 与均质充量压缩着火(HCCI)燃烧不同,低温扩散燃烧的着火仍是由燃油喷射来控制。着火时,缸内存在燃空当量比大于1的区域,因此也就存在扩散火焰,燃烧速率受控于燃油空气混合速率,其较低的燃烧温度是通过采用相当大的冷却EGR率、低压缩比以及推迟喷射定时等措施来实现的。 1.3 富氧燃烧技术 发动机气缸内燃料的燃烧是靠空气中的氧气来助燃的, 因此改善发动机燃烧技术可以从进入发动机气缸助燃的空气入手。发动机富氧燃烧就是用比通常空气(含氧21%)含氧浓度高的富氧空气为发动机进气的燃烧。富氧燃烧可增加发动机的功率密度,提高柴油机的动力性和经济性,降低碳烟、CO和HC的排放,它是一项高效节能的燃烧技术。 早在 20世纪60年代末Karim等就已经开始了对柴油机富氧进气燃烧的研究[2]。我国于80年代中期开始富氧技术的研究。从20世纪90年代开始,通过研究人员的大量研究,富氧燃烧技术取得了一系列实质性进展。 由于富氧燃烧提高了柴油机的燃烧速率,优化了燃烧过程,提高了燃料能量释放率,所以使柴油机具有更好的动力性和经济性。富氧燃烧降低了碳烟、CO和HC的排放, 却增加了NO的排放。近年来研究人员提出了更为先进的燃烧技术――膜法富氧燃烧, 膜法富氧技术其基本原理主要是扩散和溶解,利用供应的气体分离膜两边的压力差以及各气体组分对于特定高分子膜的相对通过率不一样,而实现渗透和分离,获得某种高浓度气体[3]。 对于柴油发动机来说,膜法富氧不但可以提高发动机动力性能,最重要的是能够降低NOx和碳烟,达到降低排放的目的。膜法富氧技术被称为“资源的创造性技术”。 1.4 当量比燃烧 最近几年,为了适应更加苛刻的环保法规,柴油机产品上都使用了尾气后处理器,使柴油机的成本增加,也降低了可靠性。为降低后处理成本,Reitz等人[4]-[6]开展了柴油机当量比燃烧的研究,以便使用三元催化器。在一台单缸机上进行了试验。研究发现,在一定条件下,柴油机当量比燃烧可以实现极低的NOx和碳烟排放,二者都在0.2g/(kWh)以下。柴油机当量比燃烧研究的开展是最近几年才开始的,已经显示出很好的低NOX和PM排放性能。如果能够改善经济性,当量比燃烧在柴油机上的应用奖充满期望。 2 汽车新能源 随着汽车工业的不断发展,柴油、汽油等燃料的需求也越来越大,导致的最直接的后果就是石油日益枯竭,柴油、汽油等价格上涨。同时汽车尾气污染也日趋严重,在不可再生能源的日益枯竭和价格的不断上涨以及环保要求的双重压力下,寻找新能源将是今后汽车行业的主要任务。 2.1 燃气汽车 燃气汽车主要有液化石油气汽车和压缩天然气汽车。燃气汽车由于其排放性能好,运行成本低、技术成熟、安全可靠,被世界各国公认为当前最理想的替代品。天然气作为一种储量丰富干净可靠的清洁燃料,兼备汽油柴油的优点,具有抗爆性好、自燃温度高、排放特性好等特点,非常适合作为内燃机的代用燃料使用。与柴油相比,颗粒物和NOx排放非常少,而与汽油相比,HC、NOx和CO2排放较少。因此,加强对燃气汽车的研究,对缓解石油能源危机,改善环境具有重要意义,对于保障国民经济的持续发展也具有重大的战略意义。 2.2 电动汽车 电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车最大的优点是只要有电力供应的地方都能够充电。但是蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵。目前电动汽车上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池,但随着电动汽车技术的发展,铅酸蓄电池由于比能量较低,充电速度较慢,寿命较短,逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有镍镉电池、钠硫电池、燃料电池、锂电池、飞轮电池等,这些新型电源的应用对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,但当前技术尚不成熟。 2.3 混合动力汽车 混合动力是指在原有的汽油发动机和柴油发动机基础上,同时配以电动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。混合动力主要以发动机驱动行驶,利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征,在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时,用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。混合动力汽车最大的优点就是“零”排放,而且采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率。 2.4 甲醇HCCI燃烧 均质压燃的燃烧方式本身具有热效率高、NOx 排放低和几乎零PM排放的优点。甲醇来源广泛,着火界限宽,其气化速度快和易于形成混合气的特点,能更好地适应HCCI稀薄燃烧及分布式多点着火的工作方式。具有较高的抗爆性能,可以提高发动机的压缩比和热效率。将HCCI燃烧技术运用到甲醇车用发机上可满足节能减排的要求,但是目前还未能满足实际运用的要求,如对甲醇发动机HCCI燃烧过程的进行控制、拓展其负荷范围的方法等。 由此可见,汽车科技在21世纪的发展方向就是改善燃烧技术并且研发应用新能源。在大力改善燃烧技术的同时,积极降低替代燃料的生产成本、使用价格,使新能源发展为汽车产业的可持续发展带来光明的前景。 参考文献: [1]Karim G A.Ward G.The examination of the cnmhustion processes in a compression-ignition engine by changing the partial pressure of oxygen in the intake charge[C].SAE Paper 680767. 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[6]黄喜鸣.浅谈汽油机稀燃层燃技术[J].装备制造技术,2006(4):174-175. 柴油发动机新技术论文篇二 现代柴油发动机节能减排新技术 摘要:文章主要对传统柴油发动机与汽油发动机的优缺点、现状及存在的问题进行了分析和阐述,从高压电控共轨技术、冷却式EGR技术等几方面介绍了现代柴油机为了更好地适应社会发展所采用的一系列节能减排的新技术,以提高柴油机的综合性能。 关键词:柴油机;节能减排;冷却式EGR技术;高压电控共轨技术 中图分类号:U464 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)20-0135-03 近几年来,随着发达国家柴油轿车在全部轿车中所占份额的不断增加,电控汽车柴油机开始异军突起,技术也有所突破,特别是出现了改变传统燃油喷射系统的组成和结构特征的高压共轨系统,并且为了符合国际的排放标准及节能标准出现了各种各样 的节能减排技术,使得柴油机的发展越来越好。 1柴油发动机的优缺点 1.1 柴油机的优点 柴油机与汽油机相比,主要有三大优点: (1)扭矩大。相同排量下,柴油机力气更大,扭矩更大。 (2)省油。首先柴油的能量密度含量比汽油高;其次柴油机的热效率高。一般柴油机的油耗要比汽油机的低30%~40%。 (3)环保。由于柴油机的富氧燃烧,所以柴油机的CO、HC和CO2排量相对于汽油机较低。 1.2 柴油机存在的问题 柴油机的性能虽然在很多方面比汽油机更有优势,但是也存在着很多关键性的问题需要解决。 (1)尾气排放问题。虽然较汽油机来说,柴油机的CO、HC和CO2排量较低,但是颗粒和NOX的排放比较难控制。 (2)油耗问题。虽然柴油机的油耗要比汽油机的低,但是为了实现社会发展的需要,进一步降低油耗也成为柴油发动机所要克服的问题之一。 (3)升功率问题。柴油发动机本身的质量和体积也影响了其各方面的性能,所以为了使得柴油机进一步得到社会的认可,如何提高柴油发动机的升功率也成为了柴油机发展过程中的问题。 (4)比质量问题。柴油机由于采用压燃的方式,所以其材料要求较高,且其压缩比较大,也使得 柴油机相对于汽油机在同等排量的情况下其质量较大。 2现代柴油机新技术 2.1高压电控共轨技术 高压电控共轨式燃油喷射系统的出现,基本上改变了传统柴油机燃油喷射系统的组成和结构特征。高压电控共轨系统的最大特征就是燃油压力的形成和燃油量的计量在时间上、在系统中的部位和功能方面都是分开的。燃油压力的形成和燃油量的输送基本上与喷油过程无关。根据电控单元的指令控制每个喷油器,使得每个喷油器可按所要求的精确的喷油正式从共轨中“调出”具有所要求的精确压力和精确循环的燃油。改善了燃烧过程,提高了燃烧效率,降低了燃烧噪声和排放。该项技术已普遍在柴油车上使用。 2.2 冷却式EGR技术 采用冷却式EGR系统,在EGR气体流动管上安装冷却装置,当EGR气体进入进气管前先降低其温度,故燃烧温度比一般的EGR系统明显降低,且因进气密度高,进入燃烧室的气体量多,使得燃烧更完全,故也可减少PM的排放。 2.3均质燃烧技术(HCCI) 在均质燃烧方式下,柴油和空气在燃烧开始前已充分混合,形成均质预混合气。混合气被活塞压缩并发生自燃,并呈分布均匀、稀混合的低温、快速燃烧,从根本上消除了产生NOx的局部高温区和产生PM的过浓混合区,从而能大大降低NOx和PM的排放。 2.4NOx排放控制技术 (1)AR(吸附还原催化剂)。在稀燃阶段将NOx吸附储存起来,而在短暂的富燃阶段,NOx释放并被排气中的HC还原。 (2)SCR催化转化器。它是一种剂量系统,系统将还原剂(尿素)导入排气中,混合后再经过催化,可减少NOx的排放。 (3)NSCR。它是在去氮催化器中,用碳氢化合物作还原剂,将废气中的NO3还原。 (4)采用碳素纤维加载低电压技术。碳素纤维具有催化活性,能促进废气中的NO与C或HC进行氧化还原反应,随着电压的升高,可使NOx排放明显降低。 2.5颗粒排放控制技术 (1)颗粒捕捉器。颗粒(PM)是柴油机尾气主要成分之一,对人体的危害也非常大。颗粒捕捉器能够将尾气中的颗粒物过滤掉,可以达到90%以上的净化效果。 (2)氧化催化器。氧化催化器是利用催化器中的催化剂来降低废气中的HC、CO和颗粒中的可溶有机成分的活化性能,使这些成分能与废气中的O2在较低的温度下发生反应,从而降低柴油机的有害物质排放量。 2.6多气门技术 多气门发动机是指每一个气缸的气门数目超过两个,即两个进气门和一个排气门的三气门式;两个进气门和两个排气门的四气门式;三个进气门和两个排气门的五气门式。气门布置在气缸燃烧室中心两侧倾斜的位置上,是为了尽量扩大气门头的直径,加大气流通过面积,改善换气性能,形成一个火花塞位于中心的紧凑型燃烧室,有利于混合气的迅速燃烧,提高柴油机的经济性。 2.7增压中冷技术 增压就是增加进入柴油机汽缸内的空气密度,中冷则是将压缩后的空气的温度降低。最终是提高进入气缸内的空气量,能够在不改变发动机排量的基础上提高柴油机输出功率,降低其升功率。 2.8轻质量设计技术 在柴油机设计上,由于轻质量技术的应用以及材料和制造水平的提高,使得柴油机的比质量也有所下降,由汽油机派生出来的柴油机总质量约为汽油机的110%。 3柴油机技术发展趋势 从当今世界各主要汽车与发动机公司开发的新一代柴油机的技术变化看来,尽管柴油机各有特点,但大体上反映了以下发展趋势: 3.1优化结构设计 优化结构设计,减少摩擦与附件功率损失,提高机械效率。柴油机的有效效率等于指示效率与机械效率的乘积,因此,柴油机的燃油消耗率也直接受到机械效率的影响,国外在致力于完善缸内工作过程的同时,也十分重视减少摩擦损失和提高机械效率的研究。此外,以德国MTU公司为代表的可变排量技术也是一种有效手段。 3.2发展各种代用燃料 代用燃料大多是二次能源,常用的有植物油、天然气、醇类燃料、氢和燃料电池等。各种代用燃料一般都有降低环境污染的效果,并且都有较为可靠的来源。 3.3降污的柴油添加剂 研究节能降污的柴油添加剂,改善燃料的燃烧性能,对已投入使用的车辆来说,是较佳的技术处理方法之一。 4结语 先进柴油机技术的应用使柴油机的综合性能有了极大的提高,因此柴油机在市场上的占有量正逐步提高。特别是在欧洲,柴油轿车的销售量已占轿车总销量的1/3以上,并且这一数字仍在不断增长。在我国,先进技术的柴油机汽车将得到广泛的采用。 参考文献 [1]何林华.车用柴油发动机的发展趋势[J].客车技术与研究, 2004,(3). 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发动机是车辆的心脏,是车辆最重要的部分,所以要特别注意发动机的使用并且要及时做好发动机的保养。1、选择合适的发动机机油:请根据厂家的标准选择适当等级的发动机机油。例如:现在马自达产品使用的是Mazda原装的Dexelia机油。2、定期更换“三滤”:“三滤”指的是空气滤清器、机油滤清器和燃油滤清器,它们的作用是去除空气中、机油中燃油中的杂质。经过一段时间的使用,各种滤清器都会出现不同程度的脏污,这会影响车辆的正常使用,请车主朋友注意清理及更换。3、保持曲轴箱通风良好:车辆的PCV阀可以促成发动机换气,但是窜气中的污染物会沉积爱PCV阀的周围,可能是阀堵塞。这样会导致污染的气体逆乡流入空气滤清器,使得油耗增大,发动机磨损加剧,甚至损坏发动机。因此要特别注意清理PCV阀周围的污物。4、定期清洗燃油系统:燃油在通过油路供往燃烧室的过程中,不可避免的会形成胶质和积碳,在油道、喷油器、燃烧室等地方沉积下来。这些胶质和积碳会破坏燃油流动,改变原来的空燃比,造成燃油雾化不良,最终表现为发动机喘抖、爆震、怠速不稳、加速不良等故障。定期的清洗燃油系统可以使发动机维持一个良好的工作状态。5、定期保养水箱:发动机水箱生锈、结垢是比较常见的问题。锈迹和水垢会限制冷却液在冷却系统中的流动,降低散热作用,导致发动机过热,甚至造成发动机损坏。定期的清洁水箱、除去锈迹和水垢不但能使发动机正常工作,还可延长发动机和水箱的寿命。