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篇1
随着汽车性能包括排放，可靠性和安全性的不断提高，一代又一代汽车的动力系统发生了非常大的变化。如果比较这一代又一代的汽车动力控制系统，我们会发现，传感器，执行器的数量明显的增加了，控制系统的复杂程度也大大提高了。
为了更有效控制的汽车动力系统，越来越多的传感器被应用到系统当中。传感器可以更准确的各种测量物理参数，以便于系统了解当前的状态，为准确有效的控制提供了可能。一代又一代微处理器的推出，为动力系统提供了越来越强的实时运算能力。半导体功率器件的不断更新和进步，使得执行器，如引擎点火，喷油嘴，结气门体等的控制更加准确和有效。
汽车微控制器的进步和革新
随着汽车应用中对于油耗，排放还有动力性能更高的要求，微处理器面临着巨大的挑战。为了适应以上提到的要求，微处理器在中央处理器运算能力，信号采集以及外设方面，以及对于执行器的控制能力方面都得到了很大的发展。
动力系统的革新和进步，往往和排放法规的推出联系在一起。作为动力系统革新的推动力，新的排放法规的出台总是推动着动力系统的更新换代。为了达到欧2的标准，8位微处理器就足以满足要求。英飞凌的8位微处理器C505今天依然被广泛的使用在这样的系统中。从90年代初开始，由于系统对于微处理器要求的提高，16位微处理器逐渐开始应用在动力系统当中。英飞凌16位微处理器C167以卓越的实时处理能力在市场上得到了广泛的认可。从而在汽车的嵌入式系统中得到了非常广泛的应用。
表：I型试验排放限值及法规执行日期。
图1：发动机及其管理系统的组成。
C167的内核以及设备都是为引擎应用量身定作的。比如用于产生控制信号的功能单元，用于优化点火以及喷油的模数/数模转换器等等都为引擎控制系统提供很多方便。正是由于这些独特的功能使得英飞凌16位单片机至今依然被广泛的应用于动力系统当中。
对于汽车里很多电子马达的控制，比如线控传动系统、启动马达系统或者电子增压涡轮控制，英飞凌8位C868或者是基于C166v2结构的XC164系列提供了最优的解决方案。随着要求的更进一步提高，32位微处理器越来越多的被应用于动力系统控制当中，英飞凌32位Tricore是这个领域的佼佼者。Tricore除了具有RISC结构以外，还集成一个数字信号处理模块。这样系统处理复杂信号的能力得到了大大的提高。
图2：微控制器性能对燃油消耗量的影响。
英飞凌推出的32位微处理器AUDO系列不仅仅具有32位的内核和DSP的处理芯片，同时还集成了一组精心设计的设备。这组外设是为动力系统专门优化的。外设有自己的外设管理模块。它可以独立的完成对于外设的控制。也就是说，外设比如时钟、模数/数模转换、CAN总线的管理都可以由外设管理器直接完成，不需要占用主处理的资源。主处理器程序不会被外设的中断打断。这样明显加强了微处理器的实时性能，系统的实时性能也就相应得提高。这对于动力系统来说是非常重要的。AUDO32位微处理器系列另一个很显著的特点是运行在中央处理器的应用软件和运行在外设管理器里的底层驱动可以分开独立运行。应用程序可以运行标准的操作系统比如OSEK上，而底层的驱动程序就是应用程序和外设之间的接口。AUDO系列微处理器还有一个独立工作的通用时钟阵列，具有完成复杂工作的能力。这种结构为汽车动力控制系统中的喷射控制，点火控制等提供了最优的解决方案。这一系列的外设取代原来要专用芯片才能完成的功能，从而起到简化系统结构，降低系统成本的作用。
汽车功率器件面临的挑战
控制系统最初主要是由分立元器件组成的。随着控制系统越来越复杂，尤其是对于系统诊断和保护功能的新的要求，以及系统把一些特定的功能分配到功率器件当中来完成，分立元件逐渐不能满足这样的要求。今天应用于汽车动力系统中的功率器件大都基于BCD技术(BipolarCMOSDMOS)。这种技术不仅有能够驱动大电流的DMOS结构，还可以集成复杂的逻辑和控制功能，比如过流、过温保护、诊断功能、准确的电流控制，等等。这些功能明显的加强了系统的可靠性，同时为OBD提供了很大的方便。越来越多的功能被集成在功率器件里，这也有效的优化了系统结构，进一步节省了系统的成本。虽然越来越多的智能芯片被运用于系统当中，分立元件以其特有的优势依然常常被应用于动力系统当中，尤其是对于功率损耗特别大的应用，比如柴油喷射系统中。
在动力系统当中，功率器件控制喷嘴，氧传感器加热器，点火装置，风扇以及各种各样的继电器等等。英飞凌提供一个非常全的产品系列，能够被运用于驱动这些负载。从2通道到18通道的低端多通道开关，驱动能力从50mA到10A，基于客户不同的需求，总是可以在这个标准产品系列中选取合适的产品。基于最新的技术和封装英飞凌仍然在不断完善这个驱动产品系列。在这个产品系列中，英飞凌非常重视模块性，可扩展性和灵活性。Lego和Flex产品系列很好的体现了这几个特性，产品系列中不同产品具有很好的兼容性。根据不同的需要，可以把一个或者几个产品结合起来使用。
由于小型汽车市场快速发展，对于汽车动力系统提出了新的挑战。这种挑战在动力系统结构，控制战略方面都产生了很深刻的影响。体现在汽车功率半导体上，系统需要高集成度的产品。由于小型汽车特殊性，为集成多种功率芯片功能于一个芯片当中提供了可能。这样做可以使系统结构紧凑，可靠性增强，相应的系统成本也会大幅的降低。当然这样的系统对于系统的散热处理，芯片的封装技术等方面提出了更加严格的要求。
BCD技术同时具有DMOS，CMOS，Bipolar结构，这使基于BCD的产品可以集成复杂的控制功能，这对动力系统的功能模块划分产生了影响。越来越多地功能在系统功能模块划分中被转移到功率器件当中。以前很多功能需要专用芯片来完成，或者需要占用很多微处理器资源，现在都被集成在功率器件当中。比如在汽油直喷系统中，系统需要一个PeakandHold的功能，这个功能就能够由基于BCD技术的功率半导体芯片非常有效的实现。智能功率半导体芯片还集成了保护和诊断功功能，可以自动诊断短路，过流，过温开路等错误。并且可以对这些错误状态做出相应的处理，比如说过温过流情况下的自动关断。这些诊断信息经过编码后，还可以通过串行通信接口和微处理器进行通信。
汽车传感器的广泛应用
最初传感器在汽车引擎控制里的应用是引擎点火器的控制，系统基于负载和转速来决定点火角度和点火时间。通过这种技术实现的点火控制很简单，已经远远不能适应今天越来越严格的油耗，排放以及动力性能的要求。在现代的系统中，除了负载，转速信号传感器以外，引擎温度，进气管温度，进气量，节气阀位置，氧传感器信号等等都必须被采集和处理。只有采集了这些信号，并对这些信号进行处理，引擎控制系统才能准确掌握引擎的状态，从而完成准确的控制。相比于被动传感器来说，半导体传感器拥有高准确度，高抗干扰性能和很好的耐久性能等优点。因而半导体传感器在汽车领域里逐渐取代被动传感器，得到了越来越广泛的应用。
半导体传感器不仅具有感知部件，还往往集成了很多别的功能，比如信号的预处理，诊断以及信号接口处理等等。英飞凌的集成压力和电磁传感器件，已经在汽车动力系统中，无数次的被应用于测量进气压力，大气压力，传动转速，爆震检测，节气门位置检测，油门位子检测等等。
图3：8缸发动机控制ECU基于英飞凌汽车电子器件。
总结和展望
在半导体芯片在动力总成系统中的应用方面，英飞凌做了许多系统上的工作。英飞凌应用32位单片机、智能功率器件以及部分传感器，成功研制一款8缸发动机的控制器ECU，可以控制所有实际的发动机管理系统负载，并且在这款ECU中不仅仅实现了发动机系统的管理，而且集成了自动变速箱的控制，因此这块ECU被称为动力总成系统电控单元。通过图3、图4可以看到该电控单元的框图，其中主要分为以下几个部分：
1.计算单元；
2.电源单元；
3.传感器以及传感器信号调理单元；
4.发动机管理系统负载驱动单元；
5.自动变速箱系统负载驱动单元；
6.总线传输单元；
7.调试接口单元；
8.发动机及变速箱模拟单元，包括爆震信号模拟等。
图4：8缸发动机控制ECU框图。
通过这一综合的电控单元，可以十分轻松的调试系统，为32位的高速的发动机管理系统以及变速箱管理体统的开发提供了有力的支持。这个系统的主要器件都是基于英飞凌的产品，体现了英飞凌完整的汽车电子产品线。
半导体产品：微处理器，功率芯片和传感器组成了整个动力电子控制系统。汽车电子动力系统对于高集成度的要求，以及控制系统的复杂性的提高必然会导致半导体技术的进一步革新，和一系列新的产品的出现。
在微处理器方面英飞凌将继续上面介绍的AUDO构架，进一步完善产品线。基于AUDO构架卓越的运算能力以及优秀的实时处理能力，英飞凌会推出低端32位微处理器，以适应不同市场的需求。AUDO微处理器的主频将进一步提高。外设功能也将得到进一步的加强。并且AUDO微处理器非常重视可扩展性和软件的兼容性，这为软件的重复使用创造了很好的条件。
篇2
1 故障树分析法简介
从20世纪60年代以来，在一些复杂系统的故障分析中，形成和发展了一种新的故障树分析法。这是一种从系统到部件再到零件的下降形式分析方法。它是从系统开始，通过逻辑符号与具体单元、零部件相联系；与失效的的状态事件相联系；构成一幅树状分支图，称为故障树。故障树分析法首先将分析的系统故障事件作为第一阶（即第一行―顶事件），再将导致该事件发生的直接原因（包括硬件故障、环境因素、人为差错等）并列为第二阶段。用适当的事件符号表示，用逻辑门把他们与系统故障事件联结起来。其次将导致第二阶段延长事件发生的原因列出为第三阶段。两阶之间同样用事件符号和逻辑门联系。这样逐段展开，直到把最基本的原因都分析出来为止，这样的逻辑图便是故障树。利用故障树去分析系统发生故障的各种途径和可靠性特征量，这就是故障树分析法。
2 故障树分析法主要特点
（1）它是一种直观的图形演绎法。把系统的故障与引起故障的因素，用图形比较形象的表现出来。用它来分析系统失效事件发生的概率，也可用来分析零、部件或子系统的失效事件对系统失效的影响。从故障树图由上往下看可知：系统的故障与那些单元有关系？有怎样的关系？多大关系。从图由下往上看：知道单元故障对系统故障的影响，什么影响？影响途径怎样？程度有多大？（2）故障树分析可作定性分析还可作定量分析；不仅可分析单一机件引起系统失效的影响，而且可以分析多机件构成的子系统对系统影响；不仅可反映系统内部单元与系统故障的关系，也能反映系统外部因素（环境因素和人为因素）对系统的影响。（3）故障树分析不仅可用于指导设计，也可用于指导正确的维修管理。（4）故障树的建造工作量十分繁重和复杂，需要较高的技术。
3 故障树的组成
（1）顶事件的选取。它是系统分析的目标和对象，要选择一个具有明确意义，可用概率度量，能够向下分解，最后找出失效原因的故障事件。（2）故障树的建造。这是故障树分析中的关键一步。要由多方技术人员通力合作，经过细致的综合分析，找出系统失效事件的逻辑关系。首先分析事故链确定主流程，然后确定边界条件，给出故障树的范围，最后利用事件符号和逻辑符号画出故障树。（3）故障树的图形符号。有两种图形符号，即：逻辑符号和事件符号。他们都有各自的具体图形符号和意义。（4）故障树的基本结构。
4 故障树的建造
4.1 确定顶事件和边界条件
顶事件是针对所研究对象的系统故障事件。是在各种可能的系统故障中筛选出来的最危险的事件，对于复杂的系统，顶事件不是唯一的，分析的目标、任务不同，应选择不同的顶事件。在很多情况下，顶事件就选定故障模式和影响分析中识别出来的致命度高的事件。必要时还可把大型复杂系统分解为若干相关的子系统，以典型的中间事件当作若干子故障树的顶事件进行建树分析，最后再加以综合。这样可使任务简单化，并可同时组织多人分工合作参与建树工作。
根据选定的顶事件，合理地确定建树的边界条件，以确定故障树的建树范围，故障树的边界条件包括：（1）初始状态。当系统中的部件有数种工作状态时，应指明与顶事件发生有关的部件的工作状态。（2）不容许事件。指在建树的过程中认为不容许发生的事件。（3）必然事件。指系统工作时在一定条件下必然发生在一定条件下必然发生的事件和必然不发生的事件。
4.2 逐层展开建树
篇3
本文对“准稳态”模型作以下几个假设:柴油机系统中任何存储容积对动态过程影响忽略不计;柴油机的输出扭矩和排气温度(涡轮前温度)仅与柴油机燃烧过程中的空燃比和转速有关。它们可以用经验公式表示,不进行缸内过程计算。
该柴油机准稳态模型包括压气机、中冷器、涡轮、流量函数、柴油机本体诸环节。其基本模型如图1所示。
2仿真结果及分析
12VPA6柴油机按标准螺旋桨特性工作的6个稳态工况点的计算结果和试验数据的对比见表1。
比较结果表明:在高负荷时计算误差比较小,而在低负荷时,计算误差比较大。这种情况出现的主要原因是低负荷时候试验数据比较少,而且试验数据的离散程度比较大,经验公式在低负荷的某些工况有一定的偏差,但是在整个功率范围内计算误差一般都在5％以内。另外从仿真结果中我们还发现12VPA6柴油机在700rpm～800rpm转速范围内空气流量偏小,这样对柴油机的动态过程有一定的影响。
可以看出,仿真得出的稳态航速和实际航行结果基本相同,稳态误差在6％以内。因此,稳态仿真的计算结果有较好的精度。在相同的转速下,计算值一般比实际航行值略偏大,一方面是由于本文仿真计算的条件是标准海况,实际航行条件是三级海况;另一方面是由于仿真计算时候排水量是按515t计算的,而实际航行的排水量是533t～540t。
3结语
篇4
仪征化纤热电生产中心#1炉甲乙侧两台动态分离器于2012年安装完成，投运后未能达到预期效果，其主要表现为制粉系统出力低以及出粉细度调节性较差等情况。2013年期间，对这两台分离器进行了一系列实验、论证，并进行了初步优化，但结果并不理想。2013年7月下旬，对甲侧动态粗粉分离器进行了部分改动，在动静叶之间增加一挡板。并在8月中旬又将回粉锥的间隙调小，但回粉量大的情况还是没有得到根本改善。之后，根据长期的试验、调整及数据分析，找到了造成动态分离器回粉率高、出力不理想的根本原因，即静叶片分离作用过强，而动叶轮分离器作用相对较弱。最后，根据试验和三维模拟的结果及分析，提出以下的改造方案并实施。
2 具体整改措施
（1）增大动叶轮的尺寸。包括直径和高度。目的是增强动叶轮的分离作用，同时可使动叶轮转速与出粉细度有明显的线性关系。（2）安装导流板。对煤粉起到均流作用。可减少小颗粒回粉率，同时提高大颗粒回粉率，从而提高回粉的准确性。（3）去除径向叶片。削弱静叶片的分离作用，相对进一步加强动叶的分离器作用。
3 调试数据分析
2014年9月10日～2014年9月15日，对#1炉甲侧制粉系统进行了调试。从出粉细度及可调性、出粉均匀性指数、制粉出力等多方面的数据进行了试验，并得到了全面的定性和定量的数据结果。由此，可对甲侧动态粗粉分离器改造的具体效果进行以下判定。
3.1 细度调节性的改善（图2）
可见，本次改造后，主要由于动叶轮尺寸增加，导致颗粒受到的离心力增加。出粉细度的调节性能明显增强且线性关系明显。这样的好处包括：（1）对于不同煤种，能够方便的通过细度调节，使出粉细度始终在经济情况下运行；（2）由于出粉细度调节范围更广，尤其是可以调到很细的这种特点，可以完全适应低氮燃烧器改造后的需求。当然，更低的细度R90是以损失部分出力为代价的。鉴于目前#1炉的运行情况，建议排粉机电流保持在16.5～17A，分离器转速维持在20-30rpm的运行方式，此时对应的出粉细度R90=25.2-23.2%，均匀性指数n≥1.2。下述的出力试验也是在该工况下进行的。
3.2 出力的提高
3.2.1 出力试验
2014年9月15日进行了如下试验：将#1炉负荷稳定在220t/h（以下粉位为甲乙两侧平均值）
（1）从上午9：55到下午13：15这段时间（200分钟），甲侧乙侧同时运行，观察#1炉粉仓的粉位变化，从3.8m涨到4.3m；（2）从下午13：15到下午15：10这段时间（115分钟），只运行甲侧，观察#1炉粉仓的粉位变化，从4.3m降到3.3m；（3）从下午17：30到下午19：30这段时间（120分钟），只运行乙侧，观察#1炉粉仓的粉位变化，从4m降到2.9m；从上述的数量关系可以列出含三个未知数的方程组：
式中：x-单位时间内甲侧磨煤机的出力换算成粉位的变化，单位m/min；y-单位时间内乙侧磨煤机的出力换算成粉位的变化，单位m/min；z-单位时间内220t/h负荷下，对于的煤粉消耗量换算成粉位的变化，单位m/min；
最后计算得到（x+y）/z=1.123，也就是说甲乙两侧同时运行后，能够供应的锅炉负荷为：215×1.123=241（t/h）。
相比改造之前甲乙两侧同时运行可维持的最大负荷210t/h，制粉系统的出力提高了：（241-210）/210×100%=13.8%
3.2.2 回粉比例减少。同样在上述工况下，对#1炉甲侧的进粉、出粉和回粉进行取样并化验细度，并和改造前（2013年8月）数据进行对比（表1）。
回粉比例即回粉占进粉的质量比。回粉比例减少23.2%，意味着有23.2%的煤粉不需要回到磨煤机重复研磨，做无用功。出力也就相应的提高23.2%。考虑到改造后的出粉细度R90比改造前的出粉细度R90还要小，所以在相同出粉细度情况下，甲侧磨煤机提高的制粉出力是大于23.2%的。
4 结束语
（1）本次改造实现了预期的效果，达到了改造的目的。一方面，制粉系统出力有了显著提高，单是甲侧的改造，就使得#1炉总的制粉出力相比改造前提高了13.8%。另一方面，出粉细度的调节性能显著增强，且线性关系明显。（2）鉴于试验的结果和#1炉的运行情况，建议#1炉甲侧制粉系统按照如下方式运行：排粉机电流16～17A，分离器转速20～30rpm。此时对应的出粉细度R90在25.2%～23.2%、均匀性指数达到n≥1.2、制粉出力高（甲乙两侧同时运行，能满足241t/h负荷对于的煤粉消耗）、制粉单耗低。
参考文献
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随着计算机图形学技术的迅速发展，系统仿真方法论和计算机仿真软件设计技术在交互性、生动性、直观性等方面取得了较大进展，它是以计算机和仿真系统软件为工具，对现实系统或未来系统进行动态实验仿真研究的理论和方法。
运动学仿真就是对已经添加了拓扑关系的运动系统，定义其驱动方式和驱动参数的数值，分析其系统其他零部件在驱动条件下的运动参数，如速度，加速度，角速度，角加速度等。对仿真结果进行分析的基础上，验证所建立模型的正确性，并得出结论。
本文中所用的动力学仿真软件是ADAMS软件。ADAMS软件使用交互式图形环境和零件库、约束库、力库，创建完全参数化的机械系统几何模型，其求解器采用多刚体系统动力学理论中的拉格郎日方程方法，建立系统动力学方程，对虚拟机械系统进行静力学、运动学和动力学分析，输出位移、速度、加速度和反作用力曲线。ADAMS软件的仿真可用于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等。虚拟样机就是在ADAMS软件中建的样机模型。
1、运动参数的设置
先在造型软件UG中将齿轮传动系统造型好，如下图所示。在已经设置好运动副的齿轮传动系统的第一级齿轮轴上绕地的旋转副上给传动系统添加一个角速度驱动。然后进行仿真。在进行仿真的过程中，单位时间内仿真步数越多，步长越短，越能真实反映系统的真实结果，但缺点是仿真时间也随之变长，占用的系统空间也就越大。所以应该在兼顾仿真真实性与所需物理资源和仿真时间的基础上，选择一个合适的仿真时间和仿真的步长。
在仿真之前先设置系统所用到的物理量的单位，在工程实际中，角速度一般使用的单位是r/min，所以在系统的基本单位中把时间的单位设为min,角度的单位设成rad，而在ADAMS中转速单位为rad/min。本过程仿真的运动过程为：系统从加速运动到额定转速，平稳运动一段时间后，再减速运动直到停止。运动过程用函数来模拟，输入的角速度驱动的函数表达式为：STEP( time ,0 ,0 ,2.5 ,9168.8)+ STEP(time ,7.5 ,0 ,10 ,-9168.8)，此函数表达式的含义为：系统从开始加速运动一直到2.5s时达到了系统的额定转速9168.8rad/min(1460r/min),从2.5s到7.5s的时间段内，系统以额定转速运动，在7.5s到10s的时间段内，系统从额定转速减速行使，直到停止。打开ADAMS，选择Import a file，将测试数据输入到ADAMS/View中。
2、模型验证
为了保证仿真分析的顺利进行，在进行仿真分析之前，应该对样机模型进行最后的检验，排除建模过程中隐含的错误。一般样机模型容易出现的错误为：(1)检查不恰当的连接和约束、没有约束的构件、无质量构件、样机的自由度等。(2)进行检查所有的约束是否被破坏或者被错误定义，通过装配分析有助于纠正错误的约束。
对于这些潜在的错误，用户可以充分利用ADAMS/View提供的模型检查功能进行样机模型检测：(1)对于第一种可能的错误，用户可以利用模型自检工具。(2)对于第二种可能的错误，用户可以进行装配分析。
ADAMS/View提供了一个功能强大的样机模型自检工具，进入主菜，选择Model Verify命令，这时启动模型自检，完成自检后，程序显示自检对话框。
3、样机仿真
模型检验正确后，就可以进行仿真分析。仿真的分析过程如下：
在主工具箱选择仿真工具图标，显示交互仿真分析参数设置栏；选择仿真类型，ADAMS/View提供了4种仿真类型，即Default、Dynamic、Kinematic和Static。本文就用Default这种仿真类型；定义仿真分析时间，本次仿真时间为120秒；设置仿真过程中ADAMS/View输出仿真结果的频率，选取仿真步长数为1000步。
完成以上设置后，开始仿真分析。在仿真分析过程中，可实时显示样机的运动状况。
4、仿真结果及其分析
在仿真结束后，进入ADAMS/Postprocessor后处理模块，可以得到齿轮传动系统的动力学仿真结果曲线图，下图是齿轮1曲线图。
5、结语
以齿轮1和齿轮7为例（其它略），通过上表可以看到，各个啮合齿轮之间传递力的趋势与负载的趋势比较相似，都在14.1秒和73.95附近出现最大值，受力有很大的变化，最大力值为623050N，工作时所允许的范围之内。在表中，“-” 代表所受力的方向与系统默认的方向相反。仿真结果的平均值与通过计算所得的理论值之间的差别不大，说明仿真结果比较真实的反映了实际的工作状态。
参考文献
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此次研究主要对传输网络进行系统的管理，把以往分散到各个系统中的传输网络进行统一的管理，为管理各个系统间的传输网络，将通过webservice的方式进行数据的传递，把不同系统间的传输网络数据整合到一个系统中，从而完成对所有有传输网中的资源点管理的要求。本系统完成后，将有效地解决移动公司对传输网中的资源点管理不够透明的问题，为移动公司提高管理水平、减少工作量提供支撑。本系统具有J2EE的MVC的三层架构模式：即数据展示层-请求控制层-业务处理层。MVC架构是“Model-View-Con-troller”的缩写，中文翻译为“模型-视图-控制器”。MVC应用程序总是由这三个部分组成。Event(事件)导致Controller改变Model或View，或者同时改变两者。只要Controller改变Models的数据或者属性，所有依赖的View都会自动更新。类似的，只要Controller改变View，View会从潜在的Model中获取数据来刷新自己。
3移动通信传输网络管理系统的设计及试验方案的可行性分析
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1 背景技术
汽车尾气有害物排放，对汽油机有CO、HC和NOx；对柴油机而言，除CO、HC、NOx外，还有微粒和烟度。而这些尾气排放物的生成直接与发动机的燃烧过程有关。为了减少发动机的各种有害物排放，目前有很多控制方式，如氧化催化转化装置、还原催化转化装置、三元催化转化装置、稀薄NOx催化转化装置以及EGR系统等，虽然这些措施在一定程度上减少了部分有害气体的排放，但是在空燃比、可靠性、耐久性等方面存在诸多缺陷。例如，EGR系统已经成为降低柴油机NOx排放量的有效技术措施，但在大、中型柴油机上的应用仍受到耐久性和可靠性的影响，并且实施较大的EGR率也带来了燃油消耗率和黑烟恶化等问题。
从上述的现有技术中不难看出，目前减少发动机尾气有害气体排放的是措施，或是利用催化转换装置或是控制燃烧，而尾气有害气体排放物的生成直接与发动机的燃烧过程有关。但这些措施都是在复杂的燃烧过程中产生了有害气体之后才采取的。均不能从根本上解决发动机尾气有害气体的排放问题。为克服背景技术中的不足，本文的目的在于提供一种在发动机进气环节的空气分离系统，该系统将吸入其内的空气分离成氮气和富氧气体，氮气排入大气，富氧气体与燃料混合供入气缸燃烧或者通过进气道进入气缸并与气缸内燃料燃烧，这样氮气不参与燃烧过程，也就抑制了NOx的生成，所以不需再采取催化转化装置或控制燃烧等措施了，这样就实现了本较好的节能减排的目的。
2 技术方案
一种发动机进气空气分离系统，主要通过使用Na-X型沸石和Li-X型沸石的压力回转吸附法实现发动机进气空气中氮气与氧气的分离。包括用于进气的空气进气口，并在进气口初安装有滤清器，用于滤去空气中的微粒和水蒸汽，系统含一套吸附装置，吸附装置包括两个吸附器A、B和两个二次吸附器C、D；吸附器与二次吸附器之间分别有气管相连，其中A与C、B与D相对应。吸附器的进口端分别设有供气电磁阀与抽空电磁阀；抽空电磁阀与真空泵相连。二次吸附器出口端安装有缓冲器，缓冲器出口端设有分离电磁阀，富氧气体通过分离电磁阀经进气道进入发动机气缸或与燃料混合后进入发动机气缸。
吸附器进口端导入Na-X型沸石，吸附器进口端导入Li-X型沸石。二次吸附器进口端导入Na-X型沸石，二次吸附器进口端导入Li-X型沸石。二次吸附器体积较小于吸附器，安装在吸附器的出口端主要是为了进行氮气的二次吸附，从而提高氧气的纯度。吸附过程的吸附压力为1巴~1.1巴；抽空过程的解吸压力为100毫巴~400毫巴。供气电磁阀、抽空电磁阀、分离电磁阀均由控制器统一控制，定时开闭。吸附装置亦可根据发动机需氧量的增加实现并联，即用多套吸附装置同时供气。真空泵的动力由发动机主动轴提供。缓冲器的作用是为了使供气气流均匀。
研究表明采用上述技术方案，可以达到以下有益效果：
本文所提出的发动机进气空气分离系统，通过使用Na-X型沸石和Li-X型沸石的压力回转吸附法实现发动机进气空气中氮气与氧气的分离。有效的分离出了氮气，得到的富氧气体与燃料混合供入气缸燃烧或者通过进气道进入气缸并与气缸内燃料燃烧，这样氮气不参与燃烧过程，也就抑制了NOx的生成，亦不需再采取催化转化装置或控制燃烧等措施，这样就实现了较好的节能减排的目的。
图中：1.气缸；2.分离电磁阀（1）；3.缓冲器（1）；4.二次吸附器（C）；5.吸附器（A）；6.滤清器；7.空气进气口；8.供气电磁阀（1）；9.抽空电磁阀（1）；10.真空泵；11.供气电磁阀（2）；12.抽空电磁阀（2）；13.吸附器（B）；14.二次吸附器（D）；15.缓冲器（2）；16.分离电磁阀（2）；17.进气道
3 工作原理
结合图1，发动机进气空气分离系统主要通过压力回转吸附法实现发动机进气空气中氮气与氧气的分离。包括用于进气的空气进气口，并在进气口初安装有滤清器，用于滤去空气中的微粒和水蒸汽，系统含一套吸附装置，吸附装置包括吸附器（A）、吸附器（B）和二次吸附器（C）、二次吸附器（D）；吸附器与二次吸附器之间分别有气管相连，其中A与C、B与D相对应。吸附器的进口端分别设有供气电磁阀、与抽空电磁阀；抽空电磁阀与真空泵相连。二次吸附器出口端安装有缓冲器，缓冲器出口端设有分离电磁阀，富氧气体通过分离电磁阀经进气道进入发动机气缸或与燃料混合后进入发动机气缸。
结合图1具体介绍吸附装置的工作循环：
0s时刻：吸附器（B）已经完成吸附过程；
0~30s：
吸附器（A）5、二次吸附器（C）4 ：供气电控阀（1）6、分离电控阀（1）2“开”抽空电控阀（1）9“闭”，空气由空气进气口7进入通过滤清器6，过滤掉微粒和水蒸气，混合气体流出滤清器6通过供气电磁阀（1）8进入吸附器（A）5，吸附器（A）5内Na-X型沸石和Li-X型沸石吸附混合气体内的氮气、二氧化碳、水蒸气，剩余气体（氧气、氩气及少量的氮气、二氧化碳、水蒸气等）通过二次吸附器（A）4进行再次吸附，主要吸附上个工序所遗留的少量的氮气、二氧化碳、水蒸气等气体。从二次吸附器（A）4流出的富氧气体（氧气、氩气）经过缓冲器（1）3、分离电磁阀（1）2进入进气道，从而供入发动机气缸1。
吸附器（B）13、二次吸附器（D）14:供气电控阀（2）11、分离电控阀（2）16“闭”抽空电控阀（2）12“开”，通过真空泵10将吸附器（B）13 和二次吸附器（D）14抽至负压，吸附剂所吸附的氮气得到解吸，并排到大气。
30s时刻：吸附器（A）5已经完成吸附过程；
30~60s：
吸附器（A）5、二次吸附器（C）4 ：供气电控阀（1）6、分离电控阀（1）2“闭”抽空电控阀（1）9“开”，通过真空泵10将吸附器（A）5和二次吸附器（C）4 抽至负压，吸附剂所吸附的氮气得到解吸，并排到大气。
吸附器（B）、二次吸附器（D）：供气电控阀（2）、分离电控阀（2）“开”抽空电控阀（2）“闭”，空气由空气进气口进入通过滤清器，过滤掉微粒和水蒸气，混合气体流出滤清器通过供气电磁阀（2）进入吸附器（B），吸附器（B）内Na-X型沸石和Li-X型沸石吸附混合气体内的氮气、二氧化碳、水蒸气，剩余气体（氧气、氩气及少量的氮气、二氧化碳、水蒸气等）通过二次吸附器（D）进行再次吸附，主要吸附上个工序所遗留的少量的氮气、二氧化碳、水蒸气等气体。从二次吸附器（D）流出的富氧气体（氧气、氩气）经过缓冲器（2）、分离电磁阀（2）进入进气道，从而供入发动机气缸。
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0引言
伴随着网络化对于社会的影响，电力系统管理中自动化技术安全管理的系统建设工作重要性不断提高，同时也是优化与改进电力系统信息安全技术的多项措施，电力信息的安全管理标准属于信息的安全管理基本标准、需求以及准则，是提高管理效果的基本措施，其中最为重要的便是构建一个关于电力系统的自动化技术安全管理。对此，探讨电力系统自动化技术安全管理具备显著现实意义。
1电力系统信息安全管理目标
强化与规范电力系统的网路安全行以及自动化管理效果，并保障自动化管理系统的整体稳定性、持续性、可靠性以及保障信息内容的完整性、可用性以及机密性，预防因为自动化管理系统本身的漏洞、故障而导致自动化管理系统无法正常的运行，在病毒、黑客以及多种恶意代码的影响攻击时及时起到行之有效的管理保护，对自动化管理系统内部的信息安全性实现较高的管理效果，预防信息内容和数据的丟失，预防有害信息在网络当中的传播，从而提高企业信息的整体管理效果[1]。
2自动化技术安全管理建设内容
2.1管理系统安全监测与风险评估管理
信息管理系统的建设必然需要管理部门的高度重视，要求管理部门以年度作为单位，对信息化的项目实行全面性、综合性的管理，并在每一年的综合计划实行之后，制定这一整年在相关工作方面的创新计划，保障系统在正式上线之前便可以有效的满足整个系统在安全方面的需求[2]。采用的系统在建设完成之后的1个月之内，必须根据相应的“上下线管理办法”实行申请，并通过信息管理部门专职人员进行上线申请，组织应用的系统专职和业务主管部门根据相应的标准或指南对系统进行安全性的评估，同时需要将评估的结果博鳌高发放到业务部门中。对于系统中存在的不足，业务部门在接收到报告之后需要在短时间内进行改进，并在改进之后进行复查，确保其可以满足上线要求。
2.2信息安全专项检查与治理
信息管理部门在管理方面的具体实施必然是借助专职人员而实现，在每一年的年初均需要根据企业的实际情况具体的检查计划以及年度性的检查目标，检查的具体内容必须按照企业中每一个部门的工作特性而决定，例如网络设备的安全性、终端设备的稳定性以及系统版本的及时更新等[3]。对于重大隐患而言，信息安全管理人员需要及时录入到系统当中，并组织制定重大隐患的安全防治计划，各个部门需要在接收到反馈之后及时对问题提出整治方案，并在限期内处理。信息管理部门的安全专职人员需要对隐患库当中所存在的隐患进行跟踪性治理，并组织相应人员进行复查，对于没有及时按期整改的部门，信息安全专职人员需要在短时间内上报给信息负责人，并由人力资源部门对其进行绩效考核。每一个部门的信息安全专职人员需要根据计划组织该部门的人员制定相应预案，每一份预案在制定之后需要在5天之内交到本部门负责人审批，并在审批通过之后上报信息管理部门。
2.3安全事件统计、调查及组装整改
信息管理部门的安全专职人员必须在每一个月月初时对基层部门的信息安全事件进行统计分析。每一个系统的安全管理人员需要根据部门所发生的安全事件实行记录记录，并根据发生问题的原因进行针对性的分析，每一个月以书面的形式将所记录的内容提供给管理部门，由管理部门实现工作状况的改进与完善。如果后续查出存在漏报现象，则需要由人力资源部门进行绩效考核。在发生安全事件之后，需要在5个工作日之内对事件进行分析、统计并上报，调查过程中必须根据事故调查和统计的相关规定执行，及时分析问题发生的主要原因，并坚持“四不放”的基本原则，在调查之后编制事件的调查报告，调查与分析完成之后需要组织相关人员落实具体的整改改进措施，信息安全事件的每一项调查任务都必须严格根据电力企业的通报制度进行，务必保障每一个行为的合理性。
3评估与改进
借助开展提高管理与标准理念以及管理标准，明确每一项工作的5W1H，在目的、对象、地点、时间、人员、方法等方面实行管理系统，促使信息管理部门与各个部门之间的接口、职责划分清晰，达到协调性的分工合作，并借助ITMIS系统实行流程化的固定管理，严格执行企业各项安全管理标准，构建信息化的安全管理建设工作，实现信息化的安全管理系统建设，在标准的PDCA阶段循环周期借助管理目标、职责分工、管理方法、管理流程、文档记录、考核要求等多个方面的管理提高整体安全性，在信息安全管理的建设中确保基础结构的搭建效果，借助行之有效的评估方式，对自动化管理系统安全检测与风险评估管理等多个方面进行评估，并逐渐完善自动化技术安全管理的建设任务，保障安全管理系统的持续改进。
4结语
综上所述，信息安全工作是系统性的工程，“防范”与“攻击”、“脆弱”与“威胁”是相互成长不断发展的。对此，在新时代之下，电力系统的自动化技术安全管理，务必从管理与技术两个角度着手，确保网络安全、系统安全、应用安全、物理安全、数据安全，从而实行多种管理措施，达到多层面、多角度的安全管理保障，提高电力系统自动化技术安全管理系统的整体建设效益，从而提高电网安全性。
参考文献：
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随着我国社会经济的不断发展，我国的电力服务系统也在不断地发展，电力系统对于我国人民的日常生活和各个行业的正常运作都意义重大，创造财富和保障生活正常运转的前提就是电力系统无差错的工作。而电力系统发展的还不够完善，还需要进行努力。本文对于电力自动化管理系统的运转进行分析，对于电力自动化管理系统当中出现的问题进行研究，并且提出相关的解决措施，现报告如下。
一、电力自动化的特点
电力自动化指的是通过在电力设备当中运用通信技术、电子技术、计算机网络技术等，使得配电网能够在进行工作的时候的具体情况进行监测，使得电力管理工作的进行能够更加有序，更加安全，能够在很大程度上提高供电的质量，使得用户的用电能够更加安全稳定。这样不仅能够有效地控制成本，使得供电能够收到效益，也能够为用户提供合理的价格，供电企业的效益也会逐渐提高。电力自动化的主要内容如下：
1、馈线，包括进行馈电线路的控制、诊断、监测、故障隔离和结构重建。主要进行的任务是进行远程监控。运行状态控制、故障隔离。恢复供电、负荷转移、无功补偿、就地自主控制、调压。
2、变电站的自动化，包括数据计算和处理、数据采集、运行状态监控、开关操作控制、自动控制、继电保护、和变电站当中的其他设备进行自动化信息的交换、集控中心通信等。
3、建立电力自动化管理系统，电力自动化管理系统指的是通过通信技术、电子技术、计算机网络技术等将电力系统当中的离线信息、电网结构参数、配电网实时信息、用户信息、地理位置信息进行相关收集处理，之后利用这些信息建立自动化管理系统，能够在配电网正常运作的过程当中对于运作情况进行保护、检测、控制，进行一系列的配电管理。
二、电力自动化管理系统的主要功能
根据我国对于配电网规模、电网结构和地理位置的规定和对于电力自动化管理系统的等级划分，将电力自动化系统分成中小型、大中型、特大型系统。电力自动化管理系统的主要结构为通信系统、远方终端、子站系统、主站系统等等。
1、主站系统
电力自动化管理系统当中的主站系统是对于全部的电力自动化管理系统进行监控的主要站点。主站系统的任务有管理功能和实时功能两种。管理功能指的是对于数据进行入库、备份、对于信息进行分类、管理。实时功能主要包括数据传输、数据采集、数据处理、事件报告、系统维护、人机联系、控制检测、故障处理等等。
2、中心站的设置
在大型城市的配电系统当中可以设立中心站，负责主站系统在信息加工处理之后的汇集管理。对于整个系统当中的重要信息进行监控和管理，但是不同的城市的电力部门根据自身的不同情况会有一些小的变动。对于城市的情况进行调查判断是否需要进行中心站的设置。
3、子站系统
子站系统是为了能够优化信息传输、分布主站功能和清晰系统结构层次、完善电力系统管理网络建立的一个中间系统。子站系统的主要任务是进行信息采集、汇总、信息处理、故障处理和信息监控等。日常主要进行的工作是进行系统控制、数据采集、数据传输、通信监视、故障处理、系统维护等等。
三、完善电力自动化管理系统的措施
1、对配电网的建设进行完整全面的规划，进行有规律的建设
配电网建设的全面、有计划是进行电力自动化管理系统建设的前提。配电网接线比较普遍的形式是放射状、树状、环网状、网状，其中最常见的一种是进行环网接线。环网接线的方式比较安全，而且要对馈线进行适当的分段，还要在能够保障安全的情况下确定10kv 主干线、110kv 变电容量和 10kv 馈线的负荷转移能力达到了相应的标准。
2、加强对于电力自动化管理系统带的监督
对于电力自动化管理系统，要加强管理的力度，对于系统的开发和运作要进行有序的安排，要逐步脱离过去的管理模式，逐渐将这种现代化管理模式应用到电网的管理当中。电力自动化管理系统的内容十分丰富，能够涉及到很多方面，所以在对于系统建设的工作要更加仔细，有序地完成每一个步骤，这样才能够保障电力自动化管理系统得到更好地应用。
3、对于管理系统和实时系统的同步问题进行解决
电力自动化管理系统的实现前提是电力自动化，实现电力自动化需要花费很大的成本。因此现在只在比较大型的城市进行电力自动化的普及，管理系统和实时系统的一体化能够在一定程度上使得管理系统更加完善，对电力自动化的发展也有促进作用，所以管理系统和实时系统的一体化的实现也是系统建设的一个重要方面。
4、通信通道大的合理选择
对于通道通信和系统信道要进行合理地选择，要参考着当前的通信条件、通信规划、电力自动化管理系统的需要进行设计。要以资源共享为中心进行通信通道的选择，通信通道的种类有微波、载波、光纤、无线、有线，主干线一般选择中高速信道。在进行系统的测试时最好选择光纤通信。
5、一次设备的合理选择
一次性设备的选择不仅要满足相关标准，还要能够符合企业自身对于设备的要求。
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Methodology for Thermal Analysis of Multi-system in Engine Underhood
Gao Qing1，2，Qian Yan1，2，Ge Fei3，Y.Y.Yan4
（1. State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control，Jilin University，Changchun，Jilin 130025，China；
2. College of Automotive Engineering，Jilin University，Changchun，Jilin 130025，China；
3. R&D Cent.，China First Automobile Works Group Corp.，Changchun，Jilin 130011，China；
4. University of Nottingham，Nottingham NG7 2RD，UK）
Abstract：The thermal control of automotive power supply system and air conditioning system is one of core problems of vehicle thermal management. for the traditional internal combustion engines, the multi-system thermodynamic processes in engine underhood deal with water jacket cooling, air conditioning, supercharger intercooler, oil cooling, etc. This paper sums up the technology development and progress on the vehicle thermal management, discusses the current status of the underhood thermal flow and heat transfer analysis and further indicates numerical model establishment, simulation analysis and calculation method, including one dimensional（1D） analysis, three dimensional (3D) analysis and lumped parameter analysis. By analyzing the basic model of computational fluid dynamics（CFD） platform, these works will provide support and help for promoting the progress of vehicle thermal management analysis.
Keywords：vehicle；thermal management；underhood；numerical simulation
汽车动力舱内部结构复杂，半封闭的空间内包含了车辆的动力及传动装置、冷却系统，以及汽车空调系统等整车重要组成部分。当前，能源危机日益严峻，对汽车燃油经济性以及排放的要求也越来越高。为了解决这一问题，许多新技术和新装置应运而生，这些装置使动力舱内的位置更加紧凑、复杂。在运行状态下，各系统的热状态之间难免产生相互影响，不利于各系统的散热。因此，动力舱内的热流动问题以及研发更加高效的热管理系统，已经成为改善车辆散热性能、提高整车动力性的关键[1-3]。
无论是常规发动机汽车，还是新能源电动汽车，其热管理的两大核心问题都是动力源温控与汽车空调系统，以及协同控制问题。通常，它们的热过程交织在动力舱内，发生复杂的热交互影响。因此，其合理有效的匹配设计一直困扰着工程师，也制约着汽车动力性、经济性、排放性和舒适性的进一步提高。因此，基于汽车热管理发动机冷却设计和空调设计的集成开发具有很大的技术空间和潜力。
20世纪80年代，国际上一些著名汽车公司就开始关注将汽车热管理分析融入新产品开发设计中，美国汽车工程师学会（SAE）每隔两年召开一次车辆热管理系统国际会议[4]。近年来，我国也开始关注汽车热管理技术的发展，特别是动力舱内多系统热流体力学分析等问题，并在发动机冷却系统和空调设计中，逐步解决实际问题。
早期动力舱热管理分析手段主要是传统的试验方法，一般需要进行整车试验，虽然得到一些试验结果，但是试验条件和分析项目有限，耗用大量的人力物力，试验周期长，不利于开展更广泛的研究。近年来，随着计算机技术发展，数值计算和模拟仿真工具发展相对完善，使数值模拟技术的应用已经成为动力舱热管理技术的主要手段，并取得了突破性进展[2]。利用一维以及三维CFD软件对动力舱进行热流动模拟仿真分析，不但能够克服试验方法的局限性和各种困难，而且得到的结果准确性也越来越高，特别在一些细节上更为直观，更利于研究和解决实际问题。
为此，本文通过总结作者相关工作，系统归纳当前汽车热管理中动力舱热分析技术的发展形势和趋势，以及数字化仿真分析的基本方法，进一步认知动力舱多系统热力学问题，为推动汽车热管理分析平台建设提供支持和帮助。
1 动力舱热流动数值模拟方法
当前汽车动力舱热流动分析数值模拟方法主要包括一维分析和三维分析。其中的热管理系统模型包括5个主要部分：空调循环系统（Air Conditioning Circuit）、发动机冷却循环系统（Engine Cooling Circuit）、空气侧机舱循环系统（Underhood Airside Circuit）、发动机系统（Engine Lubrication Circuit）和进、排气系统循环（Intake and Exhaust Circuit）。
从一维分析到三维分析，再到一维多系统耦合分析，以及工业化设计，国际先进汽车制造商无不加强计算机辅助开发，进行多系统间的相互作用和影响分析，使设计流程越来越接近更加客观的复杂情况，同时处理多项方案，在简化试验过程的基础上，结合试验过程，评估多项设计方案，实现数字模拟技术的完善。目前国际先进的汽车热管理及其空调一体化设计开发平台通常更加重视数字化设计工作的建设，同时也希望指导汽车空调等系统的精细设计与开发。
1.1 一维仿真方法
动力舱热流动问题分析的一维仿真方法是从整体角度出发，从工业设计和开发的角度，着重分析各个系统之间的相互影响。目前应用于车辆热管理的一维仿真软件主要有英国Flowmaster International公司开发的FLOWMASTER一维设计分析平台，奥地利MAGNA公司开发的KULI一维设计分析平台，比利时LMS公司的AMESim一维设计三维分析混合平台以及美国Gamma Technologies公司的GT-COOL一维仿真平台等。
1993年，通用汽车公司的研究者们基于一维空气流道假设建立了一种工程分析方法，它利用少量数值模拟和试验数据，对更多工况冷却空气流量进行预测分析，但该方法无法准确考虑存在复杂回流的情况[5]。1999年，VALEO发动机冷却实验室研究者基于一维空气流动计算方法，分析了散热器尺寸、风扇尺寸、风扇罩以及车速对轿车冷却系统性能的影响，并与风洞试验结果进行比较，指导发动机舱的布置设计[6]。2001年，Valeo发动机冷却研究所（简称VEC）使用FLOWMASTER建立了动力舱模型，对其提出的降低油耗量和尾气排放的电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）控制策略进行了模拟，证明了模拟计算结果指出的控制方法可以使油耗量和尾气排放量达到最低[7]。
近年来，国内也进行了一些相关研究。2008年，上海交通大学研究者利用仿真软件AMESim建立发动机各子模块和仿真模型，着重建立发动机系统仿真模型开展分析，并利用试验台架对发动机系统仿真模型进行验证，其中利用系统仿真模型进行机油泵优化设计，并与原机油泵的相关参数进行对比，结果证明优化后的机油泵更加合理[8]。2009年，同济大学研究者以某重型柴油机为原型，利用KULI软件建立了发动机冷却系统模型，进行了瞬态工况下冷却液温度以及油温度变化的仿真研究[9]，获得了良好结果。
1.2 三维数值模拟方法
事实上，一维分析更加关注性能分析和因素关联性表征，而三维分析更有利于现象行为分析、微观细节表征和数值试验预测。因此，三维仿真方法与一维仿真方法相比，动力舱热流动问题分析的三维数值模拟方法更加注重细节，可以关注系统的细节和局部分析，指导工程设计。应用于汽车热管理分析的主要三维软件有美国Thermo Analytics公司与福特汽车公司联合开发的新一代高级热管理设计与分析工具RadTherm，美国ANSYS公司集成的CFD高级流体仿真软件FLUENT以及CD-adapco Group公司开发的复杂流动的流体分析商用软件包STAR-CD等。
1999年至2000年，通用汽车公司Damodaran[10]等人和雷诺汽车公司Gilliéron [11]等人使用FLUENT软件对发动机舱内流场和温度场进行预测，通过风洞试验进行验证，探讨了使用计算流体力学方法解决发动机舱热问题的可行性。2002年，通用汽车公司的Yang Zhigang和德尔福汽车系统公司的James等人使用三维数值模拟方法，对汽车前置冷凝器、散热器和风扇模块的排列方式进行了研究，对各种设计下发动机舱内的流场和温度场进行了比较分析[12]。2007年，Tai [13]通过CFD方法分析了进气格栅形状及位置，以及多孔介质模型参数设置对流场形状的影响，并与一维计算结果进行了耦合分析，提供了车辆前端设计的方法。2009年，Subramanian[14] 对舱内散热空气回流进行了研究，由于舱内布置形式不合理，导致散热器出口处的空气形成的回流，造成散热器散热能力较差，通过改变动力舱结构，防止回流产生，使散热器保证良好的散热效率。
国内方面，2004年，东风柳州汽车有限公司研究人员使用CFD软件对某型两厢车发动机舱的高低速流动进行了三维数值模拟，得到发动机舱流动特征、散热能力及结构改进建议[15]。2005年，华中科技大学研究人员[16]使用FLUENT软件计算汽车外流场与发动机舱内流场，以及发动机舱的散热特性和温度场特性，利用发动机舱空气最高温度值判别温度状态是否满足设计要求。
2 动力舱三维基本模型
动力舱内包含多个系统及装置，主要是以换热器和风扇为主的单元形式。为使三维模拟接近实际，必须抓住这些装置的主要特征，有针对性地采用软件中的基本模型及模块进行模拟，本文主要针对FLUENT软件中的模型，归纳以下的模拟方法。
2.1 热交换器
动力舱中具有热交换性质的装置包含空调系统的冷凝器，涡轮增压系统的中冷器，发动机冷却系统的散热器等。这些装置一般具有多翅片、多管路和狭小缝隙特征。在动力舱模拟过程中，难于对其具体结构以及特征进行有效仿真，但它们宏观共性均具有压降特性的通气形态，同时冷热流体互换，一种流体将热量传递给另一种流体。借助该显著特征，三维模拟主要采用4种基本模型对热交换器单元的流动及换热过程进行三维模拟，分别为散热器模型、多孔介质模型、多孔跳跃模型以及换热器模型。
2.1.1 散热器模型
散热器模型（Radiator模型）是一种对热交换单元简化的模型，即不考虑模型厚度，热交换元件被假定成一个无限薄的面，只对其速度与压降特性以及换热特性进行模拟，以便突出体现热交换。散热器模型是将压降和热交换系数作为散热器法相速度的函数而定义其数学模型。
华中科技大学研究者[16]曾在货车内流场分析中，对冷凝器、中冷器、散热器都采用了这种模型，通过试验数据拟合出压强损失系数与速度的关系式以及散热系数与速度的关系式，以模拟散热器特性。2009年，索文超等[17]将散热器简化，定义压力损失系数为多项式，并输入散热器单位面积的散热量来进行模拟。
2.1.2 多孔介质模型
多孔介质模型（Porous 模型）是近年来用于对动力舱内热交换单元进行模拟的重要手段，模拟分析中假设热交换单元如同多孔介质，实现有形模拟，达到冷热流体换热，通过输入惯性阻力系数、粘性阻力系数等参数以及多孔介质固体部分的体热生成率等参数来定义通过多孔介质后流体的压降及热交换特征。
丁铁新等[18]对装载机整车罩壳内的散热器用多孔介质模型进行了模拟，多孔介质的物性通过液压油散热器试验确定。同时，毕小平等[19]对换热器芯体应用了多孔介质模型，通过输入空气流过多孔介质时的压力损失和多孔介质向空气的散热量进行了模拟。
2.1.3 多孔跳跃模型
多孔跳跃模型（Porous Jump模型）实际上是多孔介质模型的一维简化，类似于模拟已知速度与压降特性关系的薄膜，与多孔介质模型相比，多孔跳跃模型的收敛性和稳定性较好，节省计算资源[20]。其具体过程也是将模型简化为无限薄面，通过介质表面渗透性、压力跳跃系数等参数体现多孔跳跃介质的特征。
西北工业大学研究者[21]利用多孔介质的Darcy定律，结合风阻性能试验，得到多孔跳跃介质表面渗透性和压力跳跃系数，对散热器进行了模拟。2009年，袁侠义等[3]采用同样的方法模拟了动力舱内的散热器冷凝器等。
2.1.4 换热器模型
换热器模型（Heat Exchanger模型）可分两种，分别为传热单元数模型（Number of Transfer Units，NTU）和简化效率模型。前者的NTU模型中，不考虑冷却剂的相变，即可以用于模拟散热器、中冷器等单相流情况；后者的简化效率模型中，冷却剂性质可以被定义为压强和温度的函数，因此可以计算相变换热器，如空调冷凝器。
在换热器模型中，冷却剂的温度是沿流动方向变化的，可将热交换器划分成一些传热单元，通过定义冷却剂路径、冷却单元数量、冷却剂性质以及压降等参数来逐个对每个传热单元进行计算，最终得到整个热交换器的流动及换热特性。这种方法与上述几种计算热交换器的方法相比，考虑了冷却剂侧的流动与外部空气侧传热耦合效应，使模拟结果更贴近实际。
清华大学研究者[22]曾将散热器划分为多个计算单元区域，应用效能－传热单元数（ε-NTU）法进行换热计算。这种计算方法可以考虑到冷却剂温度沿流动方向的变化。2009年，周建军等[23]对散热器的热力学特性采用了换热器模型结合试验数据进行模拟，而其阻力特性采用了多孔介质模型，获得较好的分析结果。
2.2 风扇
动力舱内的风扇起着组织舱内气流，引导气流通过热交换元件的重要作用，气流通过风扇后有一个压升，一般采用的传统方法是以风扇性能曲线对风扇进行模拟。若考虑到风扇的转动对于流场产生的影响，目前在FLUENT中可采用MRF模型（Moving Reference Frame模型）或者滑移网格模型（Moving Mesh模型）。
2.2.1 风扇模型
风扇模型（Fan模型）是将风扇的几何特征和流动特征参数化，简化成一个无限薄的面，模拟风扇对流场的影响。在风扇边界条件中，风扇一般以风扇性能曲线，即静压与流速的函数关系曲线，风扇中心和旋转轴位置，以及径向速度和切向速度来模拟风扇流动特征。Fan模型具有计算速度快、稳定性高的特点。但Fan模型的缺点是其很依赖前期的试验数据，而这些试验数据又受试验时的环境和条件的影响[24]。
目前，对于风扇的模拟基本上都采用了风扇模型这种方式进行。
2.2.2 MRF模型
MRF模型（Moving Reference Frame模型）是一种定常计算模型，认为网格单元做匀速运动，这种方法适合计算区域上各点的速度等特征基本相同的问题，例如旋转的风扇。MRF模型是最简单的用于处理模型中有运动物体存在的一种方法。在使用MRF模型时，需要对计算域内的不同运动方式的子区域进行划分，单独对每个子区域进行运动方式的控制，子区域间可通过相接面进行数据交换。与Fan模型相比，MRF模型可获得更多的信息，如叶片上的流场、风扇特性、风扇效率以及叶片上的载荷分布等。
德国贝尔公司Knaus等[25]曾使用MRF模型，通过对动量方程添加科式离心力的方式对风扇进行模拟。丁铁新等[18]在对风扇模拟的几种方法进行比较之后，对风扇叶片等细节未做较大简化，直接用MRF模型进行模拟也得到了较为满意的结果。
2.2.3 滑移网格模型
滑移网格模型（Moving Mesh模型）是用于模拟风扇旋转效应的另外一种方法，采用这种方法计算出来的流场就是实际的流场，可以实时地观察到风扇的空间位置变化[18]。但与MRF模型相比，这种方法的计算时间长，计算量大，目前还是比较难于把握。
2.3 其它部件
在动力舱内部，还存在着一些辅助的部件，膨胀水箱、蓄电池以及发动机进排气装置等。一些塑料元件可以当作绝热边界来进行处理，而金属元件可以先给定一定的固定温度，从模拟计算的结果中，提取出相应位置的散热量，再将其作为边界条件，重新进行计算[26]。或者也可当作固定热源处理，给予一定的体积热源。
3 一维与三维联合应用
一维仿真计算周期短，可控性强，可从整体角度把握系统，研究系统中各部分间的影响关系和关联特性。而三维数值模拟计算关注细节和微观现象，可以观测到一维仿真无法观测到的局部情况，如面体内的流场、温度场、速度场等，观察到一些因素的作用和趋势。随着计算机资源的提升，计算方法的进步，以及客观工程分析要求，越来越多采用一维与三维联合应用。动力舱热流动分析数值模拟的趋势是将一维仿真与三维模拟计算结合起来，发挥两者的优势，从而达到更好的模拟效果[27]。
奥地利的AVL公司致力于将热管理系统内外流动联合仿真，在热管理系统空气侧流场使用SWIFT软件，热管理系统模拟使用一维热流体系统分析软件FLOWMASTER，发动机缸内燃烧和水套内流动使用三维热流体数值模拟软件 FIRE，并通过 CRUISE软件实现一维和三维系统计算数据的交换和衔接[2]。
英国MIRA公司和 JAGUAR公司利用 FLUENT
计算了发动机舱内流动与传热，使用 FLOWMASTER对冷却系统循环进行仿真，使用GT-POWER对发动机工作过程进行模拟，并将3个密切关联、相互影响的计算系统的边界条件和计算结果进行整合，各自的模拟结果为其它部分的计算提供边界条件，交换数据，互相修正，系统地研究了热管理系统性能和发动机舱内的流场以及温度场分布[28]。事实上，随着汽车和发动机数字化工程的发展，逐步完善的发动机过程仿真、空调过程仿真及整车行驶热空气动力学过程仿真等促进了动力舱多热力系统模型分析方法的不断进步。
4 结论
动力舱是车辆的重要的组成部分，也是汽车热管理涉及的主要问题。动力舱散热直接影响整车的动力性及经济性，致使动力舱热流动分析越来越受到重视，也成为评估和优化整车性能的重要途径。动力舱热流动分析涉及复杂的流动、传热、发动机工作过程、空调运行过程，以及环境热舒适性等诸多问题，面临多系统交互和性能制约，既要从全局角度进行掌控，也要从局部细节进行具体分析。一维与三维联合仿真是未来汽车开发设计的发展需求，因此集成各个系统之间耦合分析必将是未来的发展趋势。
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(一)数据分类
一般在电力自动化系统中,可以根据数据来源的不同将其分为原始数据以及再生数据。原始数据指的就是在现场直接采集的数据,再生数据具体是指在原始数据的基础之上进行二次加工得到的数据。根据电力自动化系统的特点可以将数据进行更为细致的分类:
首先就是现场的实时数据,指的就是在现场实时采集到的数据,其特点就是数据量特别大,因此对于此类数据的存储提出了更高的要求。第二就是基础数据,指的是电力设备数学的一些数据,其属于设备管理的基本范畴之内,例如线路或者发电机等。第三就是日常的运行数据,主要有电力自动化系统中记录的数据以及各种职能部门在工作中处理的数据。最后就是市场数据,因为电力行业的市场化改革正在逐步进行,所以将市场数据纳入数据分类中也是适应发展趋势的必然要求。
(二)数据获取
获取数据也可以被称为采集数据,指的是电力自动化的输入,分为数据的采集以及处理和转发等三个环节。与电力自动化系统相对应的就是数据的传输是采集的关键。目前来看针对数据的传输,主要有有线以及无线两种主要方式,有线传输的方式包括了光纤和电缆等,无线传输的方式有微波以及无线扩频等。目前我国电力系统发展中主要采用的传输方式是有线传输,但是无线传输在一些特殊区域发挥出重要作用,因为无线传输具有减少铺设线路的优点所以在一些偏远地区的电网数据采集来说就具有较大优势。但是无线传输中的一些技术问题还是有待解决的,比如数据的实时性以及可靠性等。如果解决了这些问题,无线传输可能成为电力自动化系统发展的新重点。
二、电力自动化系统中数据的特点分析
(一)唯一性的特点
在电力自动化系统中存在着大量的数据,这些数据的特点就是具备一定的独立性,但是在子系统进行交流的过程中这些数据也会包含其他子系统中的大量数据,所以子系统之间的数据会存在交叉现象,如果不能对这些数据进行妥善处理的话就会出现数据冗余的问题。一旦出现了数据的冗余很可能导致系统在处理数据时能力降低湖或者更新速度较慢,严重的话还可能导致系统数据的可信度降低。所以说为了能有效的保证数据的唯一性,就需要对数据库进行统一的管理以及日常维护工作。通常来说对于离线数据库可以比较容易进行管理,实现其唯一性难度不高,但是针对实时数据库就需要将数据库的信息映射到不同工作站的内存中,就需要在线进行统一管理来确保不同子工作站的数据库进行更新来避免重复性。
(二)数据共享性
目前在数据的共享方面主要的方式有文件的共享、基于web的数据共享以及直接方位内存和网络通讯、内存数据库等。基于web的数据共享,是通过互联网的共享数据。目前随着我国信息化的进行以及网络的普及,互联网的影响已经深入到了社会的不同层面以及角落,网络带宽也越来越大,网速也逐步提高,这就使得web数据共享方式变得更为可行。跟其他的数据共享方式比起来,基于web的数据共享技术充分利用了互联网技术,具有高效率低成本的优势,但是其缺点也较为明显,实时性较差。近年来,因为基于内存数据库的数据共享方式具有结构简单同时灵活性和实时性较好、访问速度较快等优点所以得到了快速发展,这也是之后电力自动化系统发展的主要方向。基于内存的数据共享指的就是把数据放在内存中,其缺点就是开放性不够好。为了实现其开放性可以利用dcom技术来实现其访问接口。
三、数据流的安全性
目前伴随着计算机以及网络技术的快速发展,把数据流作为信息载体的系统内部数据管理方式开始成为主流,通常来说数据流的特点就是实时性以及连续性、顺序性,其过程中就是从数据进入系统开始,数据在系统内的各个环节进行流动,其运动的基本策略跟系统的功能有关。随着我国电力系统自动化水平的不断提升出现了越来越多的需要处理的数据流,数据的结构也更加复杂。所以只有进行合理的部署,数据流才可以逐步的提高其传输的效率来保证电力自动化系统的安全性以及可靠性。数据流在电力自动化系统中的关键,就是要解决系统的统一接口的问题以及实现子系统之间的互联。其未来发展的基本方向就是实现电力自动化系统的数据流优化策略。 随着电力系统中数据的存
储了急剧增加,互联网中的病毒等也开始泛滥,但是碍于一些硬件设备的限制导致了电力系统中的数据备份等还是不够完善,这就大大的增加了数据丢失的风险。数据丢失很可能会导致电位运行的不稳定甚至是瘫痪。所以说数据的安全问题成为了现在电力自动化发展中十分重要的问题。可以从以下几个角度入手谈及提高数据安全性。
第一就是制度完善来确保数据安全。要在企业内逐步制定以及完善有关计算机使用和数据安全维护的规章制度,通过加强对工作人员的思想教育来提高员工对于数据安全的重视晨读,并且在之后的日常工作中要按照操作规范等来进行数据的传输以及保存,形成良好的数据安全意识。
第二就是硬件设施的安全性,针对控制室的设计等要符合建筑规范,水电的安装要符合技术要求,同时还需要安装防火以及防盗、防雷等措施。控制室要有必要的安全保卫措施。
最后就是技术性的安全,系统要有完整性,要安装必备的防病毒软件,并且及时的对操作系统等进行升级,同时定式更新病毒库。有关数据要进行及时的备份。计算机来设置密码,重要的文件要加密。数据的删除要进行记录以便可以恢复误操作的数据。要坚持网络专用制度,把电力自动化的网络跟商业网络隔离开来。同级别部门之间进行互相访问是需要设置密码,下级对于上级网络的访问需要进认证,通过技术上的进步来确保数据的安全才是核心所在。
结语:
电力自动化系统是一个会涉及到多方面内容的系统,其核心就是数据的处理。正确有效的数据处理是保证电力自动化系统安全有效运转的必要手段。目前随着计算机技术以及网络技术的发展,在电力系统中的运用让数据的处理凸显出更高的价值。尤其是我国目前无线网络逐步兴起,无线网络数据传输的可靠性以及实时性等问题解决之后,必将成为数据处理的重要增长点,所以基于无线网络的数据处理等将是一个新的课题。
参考文献:
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1、电力自动化系统概述
电力自动化系统不仅可以对电力系统的运行调度体制实行在线的提升与完善，而且还可以根据具体的需求对其进行科学合理的测量装置的安装，使得电力系统实现了对控制机制的有效升级。电力系统所包含的功能多种多样，现已被广泛应用于各大行业。自动化系统在电力系统中的合理应用，使得相关的各种电力资源都能够更加科学合理地输送到配电网的各大领域当中。并且还能够实现对电力资源的变电处理。也只有电力设备长久地稳定运行，才使得电力资源可以进行更加科学合理的调配，进而实现国家整体经济的不断增长。
2、电力自动化系统中对于电子信息技术的具体应用
2.1、发电厂自动化中的应用
发电厂在整个电力系统的自动化控制中起着十分重要的作用。发电厂对其起着十分重要的影响。而发电厂中所涉及的设备部件都比较繁多，所以很难实现对其进行统一而有效的管理。因此，科学合理的自动化控制方式对于发电厂的自动化控制有着非常重要的意义。发电厂中的分散控制系统和测控系统可以通过一根总线连接在一起后，就可以对后台所串联的计算机自动化进行有效的控制。使得各个零部件都能够实现科学合理的控制与监督，进而实现对发电厂的有效控制。
2.2、变电站自动化中的应用
电能在生产后，需要利用变电站对其进行一系列的处理。首先，电厂将所生产的电能先输送至变电站，只有变电站对其进行升压处理后才能传送至用户的使用客户端，然后再利用客户端对高压再进行降压处理，方可将其送入居民住户。电子信息技术在变电站自动化控制系统中的应用可以有效保障变电站的基本性能，并将不断改善电力自动化系统的性能。变电站中所应用到的电子信息技术主要包括计算机技术、信息处理技术和现代通信技术等等。电子信息技术在变电站中的良好运用实现了对电力系统的实时监控。极大地改善了传统变电站的不稳定性，从而使得变电站的电力自动化系统更加可靠和安全。
2.3、配电网自动化中的应用
配电网自动化其实就是把计算机的相关技术、相关的通信技术和自动化技术相结合，然后采用比较先进的配电设备来实现配电系统的自动化控制。配电网中所包含的配电设备主要有电缆以及变压器等一系列设备，这些设备对于我国的配电网来说都是非常重要的组成部分。将自动化有效应用于配电网中后，便可以对配电网实施有效的监测，从而大大降低了我国配电网的运行成本，进一步提升了配电网运行过程的安全性能以及稳定性能。在以往的配电网运行过程当中，主要依赖人工的操作，这样就很容易给操作人员带来一定的安全隐患，一段操作不当便有可能出现意外，甚至造成一定的人身伤害。而且，相关管理人员的缺乏也会对配电网的运行带来一定的不良影响。而电子信息技术在配电网中的应用，不仅确保了相关操作人员的安全，还提升了配电网系统运行的稳定性。
2.4、电网调度自动化中的应用
我国的电网调度主要包括：电力调度中心的网络系统、相关的工作站点、发电站、变电站的部分设备和下一级的调度中心等等内容。将电子信息技术应用于电力调度自动化系统当中，主要指的是对电子信息三方面技术的有效运用，分别是：对计算机控制系统的一些设备的监控技术的应用、分线运行安全技术的应用和电网经济调度技术的应用。将电子信息技术应用于网调度控制系统当中，不仅可以在很大程度上提升电网调度的安全性以及稳定性，并且还可以对电网调度中对电能的分配处理环节提供一定的帮助。另外，还有效提升了电力系统的管理水平，使得电力系统的运行过程更加稳定、安全以及经济。为我国电力自动化系统的供电工作提供了更加有效的保障。
总而言之，电力能源是人们生产生活当中不可或缺的重要能源。所以，电力企业必须有效确保电力自动化系统的安全性以及高效运行才能为人们的生产以及生活的正常进行提供有效的保障。电子信息技术在电力自动化系统中的运用，很好地提升了电力系统的供应质量以及供应效率，进一步提高了电力自动化系统的性能，进而更好地为我国社会经济的发展与建设提供更加有力的保障。
作者:陈碧琰 肖克勇 单位:国网浙江省电力公司宁波供电公司
参考文献:
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电力系统正在随着电子信息技术的进一步推广而逐渐走向智能化、自动化，大部分基于电子信息技术的相关技术被设置到电力系统的自动化中进行系统运行控制和管理，这些技术的设置和部署则增强或加大了电力系统的自动化，促进系统工作效率，降低了电力系统相关内容的管理难度，同时信息化技术能帮助电力化系统进行实时的远程在线监测功能，相关工作人员可以根据调度策略进行系统的远程控制系统的启动应用。
1电力自动化系统概述分析
电力系统能把发电、电力资源输送、配电及用户用电完整联系在一起，电力自动化系统则把相关自动化技术、微机技术及其它先进技术等联系在一起，其主要作用是为电力自动化系统的配置用户提供科学的设备管理和在线监测服务，或者其他相关服务，以此来为电力系统的稳定运行提供保障。电力自动化系统具有很强的灵活性，因此他可以很好的保证电力资源输送等各方面安全性能，同时又能根据客户实际需求进行个性化的模块设计，兼具电力系统的让机器能够更好的服务于人类，实现人机交互，同时又实现不同语言的交互和转换。
2电子信息技术的应用意义
电力系统环节多且结构复杂，在社会和人们的日常生活当中他的应用往往遍布世界各地，其所输送的电力能源直接关系和影响到社会的各个层面，又严重地影响着社会经济的发展、持续和稳定、高速等，在这些方面具有十分重要的影响意义。在电力管理工作方面，这些应用需求对电力系统自身的发展和应用提出了更高的、更为严格的要求，因此，我们必须试图提升工作效率，在原来的工作上增加复杂程度，同时在电力系统中安装部署电子信息系统的自动控制系统、继电保护系统、自动调度系统、实时监控系统来提升电力系统的自动化。
3电力自动化系统中的电子设备与电子技术
3.1电子信息硬件设备
电力系统实现自动化的过程是通过定时查询电子信息硬件设备和特定位置的状态参数的信息和数据采集，经过分析和处理后根据返回结果调整相关参数完成的。在电子信息硬件设备中又包涵数据采集设备、调度控制设备等。数据采集设备的部署能够采集诸如继电保护动作信号、开关状态等信息，这些信息和数据被传输到监控中心经过分析后，由监控中心下发调节和控制指令，这时电力系统的参数会根据需求发生更改，在调度控制设备接收到控制指令后执行，以此来实现电力系统的自动化调节过程。电力自动化系统中应用的电子设备具体有包括远方终端装置、远动通道、调度中心远东通信接口装置等。
3.2电子信息系统
电力系统自动化的实现需要与之相关的电子设备、配套管理和控制软件的支持。管理与控制内容的不同导致电力自动化系统中所应用的软件系统的差异，其软件系统由能量管理系统和在线监控与数据采集系统等组成。能量管理系统的应用于电力系统中产生的电能分配、调度与和管理，并且与此同时进行相关数据记录和运算过程。在线监测系统能够有效的控制和调整数据采集设备的工作状态，并且分析和处理异常事故的原因，同时记录电网运行状态。
4电子信息技术在电力自动化系统中的应用
4.1发电厂自动化
分布式自动化综合控制系统由控制中心、现场总线、相关电子设备等构成，是发电厂一般应用较为普遍的电子信息采集与控制系统。多组控制设备有控制中心对电厂的多个控制回路实现控制的独立性，报护与监控设备则被直接部署和安装到现场开关柜，读取相关信号或执行某些指令。
4.2电网调度自动化
电力系统生产的电力按照使用需求输送到不同的地区供用户使用的过程由电网自动化调度系统实现。电网自动化系统由上级调度中心、工作站、下级调度中心、变电站终端等电子设备构成，可以同时监控整个电网的运行状态，可以降低人工调度的工作强度，另外又保证电力系统的稳定性和安全性。具体的地，电网调度系统还能降低其发电过程的运行成本。
4.3变电站自动化
电子信息技术的应用是实现变电站的自动化运行。是电子信息系统在应用中对变电站二次设备相关功能进行优化和重组时，使这些设备能够对变电站相关设备的运行状态、运行参数等进行监控、测量和调整。变电站优化系统由过程层、间隔层和站控层等三部分构成，依据此三部分的相互合作完成变电站系统的自动化。
5结语
电子信息技术作为电力自动化系统运行过程当中最关键也是最重要的应用技术，其对电力系统自动化的稳定运行具有重要的影响意义。在此还要求电力单位与相关工作人员从多角度分析并加以把握控制电子信息技术在电力自动化系统中的实际应用，确保电力系统自动化的有效运营。
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