膜法富氧技术对高海拔柴油发动机性能的影响

目的通过膜法富氧技术提高柴油发动机的高海拔使用性能。方法以卷式富氧膜为富氧气体来源,以发动机自身动力为动力来源,设计出富氧装置制造富氧气体。采用并联进气方式,在发动机进气系统增加旁通管路通过富氧装置为发动机补充富氧气体以提高进气的氧含量。通过高海拔发动机模拟台架和高海拔实装试验考察富氧技术对发动机性能的影响。结果高海拔发动机模拟台架试验结果表明,海拔的增加使发动机的高海拔使用性能明显下降,与平原相比,模拟海拔5000 m时,柴油机功率平均下降43.2%,燃油消耗率平均增加74.0%;使用富氧技术后,发动机的高海拔使用性能回复,在模拟海拔5000 m,柴油机应用富氧装置后功率平均提高9.9%,燃油消耗率平均下降8.4%。唐古拉泵站的柴油发电机高海拔实装表明,使用富氧装置后,平均单位发电量油耗下降8.52%。试验过程中,使用了富氧技术的发动机工作稳定、可靠。结论膜法富氧技术运用于柴油机,可有效提高柴油机的高海拔使用性能。     

基于性能参数退化的发动机推进剂加速退化试验建模

目的 针对某火箭弹发动机推进剂加速退化试验数据,建立性能参数退化模型,分别基于最大伸长率和最大抗拉强度等不同参数,计算推进剂的激活能和不同温度下的加速因子。方法 建立基于退化轨迹的性能参数退化模型,对发动机推进剂进行加速退化试验建模,利用最小二乘法计算性能变化参数,利用阿伦尼斯模型计算加速模型的参数,并得到激活能和加速因子。结果 针对推进剂加速试验数据,给出推进剂激活能和不同温度下加速因子的计算方法。采用基于退化轨迹的性能参数退化模型,可有效评估推进剂的寿命。结论 该方法可有效地对推进剂加速试验数据进行建模,给出激活能和加速因子,更能反映推进剂的寿命特征,为寿命评估提供支撑。     

航空发动机燃油系统附件低温试验方法

目的 探索一种航空发动机燃油系统附件低温试验方法.方法 梳理对比国内外航空发动机燃油系统附件低温试验方法的差异,分析国内外标准规定的试验温度差异的来源,检测3号喷气燃料的实际低温特性,验证?51℃的试验温度对3号喷气燃料的不适用性.分析航空发动机系统附件低温工作时会升温的特点,提出尽量模拟起动过程的低温试验方法.结果 利用提出的试验方法,在环境温度为?55℃、燃油温度为?40℃下,进行了135 h低温试验,额外单独进行1000次模拟发动机低温起动过程.试验过程中,某型主燃油泵调节器工作正常,并随某航空发动机通过了某飞机在我国北方某机场的高寒试飞试验.结论 GJB 241A规定的燃油温度?51℃或黏度12 mm2/s对应的温度(?56℃)不适用于3号喷气燃料,环境温度为?55℃,燃油温度为?40℃,并尽量模拟发动机低温起动过程的低温试验方法能够有效验证航空发动机燃油系统附件的低温工作能力.     

超燃冲压发动机性能的准二维计算方法

为了能在双模态超燃冲压发动机流道方案初步论证中提供一种较快速的发动机性能计算方法,在二维N-S方程基础上,引入一维完全燃烧计算方法,提出了预估超燃冲压发动机性能的准二维计算方法。该方法能够计入激波、边界层分离等对发动机性能的影响,可在较短时间计算出整机推力、比冲性能和沿程热力学参数。通过对自由射流发动机计算,验证了此方法。并在此基础上,初步分析了燃料喷注位置和流道构型对发动机性能的影响。      

性能退化对民机巡航阶段污染物排放的影响研究

发动机性能退化将会影响污染物排放,以往污染物排放估算模型未充分考虑性能退化对排放量的影响.因此本文对原有污染物估算模型进行修正,将民机实际运行中表征发动机健康状态的主要参数EGT作为特征量融入到污染物排放估算模型中,提出改进的形成氧化法以及P3-T3方法,定量估算性能退化对污染物排放的影响.使用GE90-115B发动机历史QAR数据,计算航空发动机处于不同健康水平下的巡航阶段污染物排放特性.研究结果表明：航空发动机性能退化将会显著影响巡航阶段污染物排放特性.其中,性能退化严重时航空发动机CO、UHC以及黑碳的巡航阶段平均排放指数较健康状态时分别升高87.52%、247.76%以及19.68%,而NO_x的平均排放指数则下降55.33%.因此在对性能退化的发动机进行污染物评估时必须考虑性能退化的影响.     

基于性能参数退化的某弹用O型橡胶密封圈贮存寿命评估

目的研究某弹用O型橡胶密封圈的性能参数退化规律,并准确预测其贮存寿命。方法设计4个不同温度下的恒定应力加速退化试验,记录每个温度下不同时间点的性能退化数据,根据退化参数利用高分子材料性能变化与退化时间关系式及阿伦尼乌斯(Arrhenius)方程,建立O型橡胶密封圈压缩永久变形率与贮存时间的老化动力学方程。结果对照当地各个季节的平均温度值,建立了寿命评估模型,并由此预测了该型密封圈在自然环境贮存条件下的失效寿命在8年左右。结论该寿命评估值比较接近实际测量值,精度良好,可为O型橡胶密封圈在自然贮存条件下的寿命评估提供有价值的参考依据。     

某机械陀螺长贮性能演变规律及性能退化模型研究

目的 针对长期贮存后机械陀螺的性能退化会影响制导系统侧偏和射程的问题,提出一种性能退化预测模型的建立方法,用于掌握机械陀螺长贮性能退化规律。方法 首先,针对机械陀螺结构特性和贮存环境,确定敏感应力为温度,加速模型为阿仑尼乌斯模型,开展机械陀螺的加速贮存试验。其次,对加速贮存试验过程中的机械陀螺进行周期性的参数检测,分析各性能参数随试验时间的性能退化演变规律,确定垂直漂移为其退化敏感参数。最后,拟合垂直漂移参数在各温度应力下的性能退化曲线,建立性能退化轨迹模型。结果 采用实际自然环境贮存6、7、8、10 a的性能数据对模型进行验证,模型预测准确度分别为86.70%、96.28%、91.53%、85.92%。结论 建立的性能退化模型评估准确度在85%以上,该模型可应用于指定贮存时间下机械陀螺仪的性能退化行为预测。     

机场LTO循环颗粒物排放量评估方法研究

为更加精确地计算机场起降循环颗粒物排放量,文章在国际民航组织提出的一阶近似方法的基础上,利用实测QAR数据,对燃油流量、工作时间以及非挥发性颗粒物排放指数进行修正;运用P_3-T_3方法,对挥发性有机颗粒物排放指数进行修正。以GE90-115B型发动机历史QAR数据为基础,计算某次飞行起降循环的颗粒物排放量。分析结果表明,相比一阶近似方法,修正方法能够更加准确地量化起降循环颗粒物排放对机场大气环境的影响,为机场的节能减排工作提供参考。     

我国典型工程机械燃油消耗量及排放清单研究

建立非道路移动机械排放清单是对其污染进行控制的基础.本研究参考美国环保署NONROAD模型中非道路移动源排放模拟的基本方法,建立基于实际燃油消耗率估算我国工程机械燃油消耗量及排放清单的方法.通过调查分析我国典型工程机械的保有量构成、活动水平、实际燃油消耗率和排放因子等相关参数,估算了2007年我国挖掘机和装载机两类典型工程机械的油耗量及排放量.结果表明,我国2007年挖掘机和装载机的柴油总消耗量为1.21×107 t,占当年全国各行业柴油总消耗量的9.7%;NOx和PM的总排放量分别6.81×105 t和5.31×104 t,与当年全国道路机动车的NOx和PM排放总量相比,工程机械的排放已经不容忽视.尽快加严并有效实施我国工程机械用发动机排放标准对控制其排放具有重要意义.     

涡轴发动机燃气涡轮叶片热腐蚀机理分析与改进

目的 提高航空发动机燃气涡轮工作叶片的结构完整性、安全性和可靠性。方法 以某型涡轴发动机燃气涡轮转子叶片热腐蚀案例为研究对象，详细阐述热腐蚀下燃气涡轮转子叶片的结构破坏形式，分析发生热腐蚀部位的分布规律。通过冶金分析方法，研究燃气涡轮转子叶片的热腐蚀-疲劳失效形式。结果 燃气涡轮叶片高摩擦系数的区域在高温燃气的冲刷效应以及热盐腐蚀的作用下，发生表面涂层腐蚀剥落。涂层腐蚀剥落部分的叶片合金基体受到高温燃气的氧化与侵蚀后，形成了热腐蚀坑。腐蚀坑表面的凹凸处出现应力集中，并萌生裂纹，最终引起叶片疲劳断裂。结论 探究了典型腐蚀性物质对燃气涡轮转子叶片的耐高温涂层与镍基合金基体侵蚀与氧化的化学本质，最后针对燃气涡轮转子叶片热腐蚀问题提出了改进建议，可对防范航空涡轴发动机热腐蚀问题提供有益参考。     

成都市典型非道路工程机械排气烟度分析

采用不透光烟度计采集了成都市典型工程机械(挖掘机、装载机、叉车和压路机)排气烟度,研究了机械功率对其活动水平(燃油消耗量和年均工作时间)的影响,同时也研究了机械发动机构造和机械排放标准对其排气烟度的影响;同时,采用氮硫测定仪分析了机械油品硫含量,研究了硫含量对其排气烟度的影响.试验结果表明:机械功率越大的工程机械,燃油消耗量和年均工作时间数越高.成都典型工程机械排气烟度排放水平最低的为装载机,最高的为压路机;同时,超高排放装载机与叉车的占比较高.工程机械排气烟度受机械发动机排量、机械发动机构造、机械发动机排放标准和机械用油的综合影响,通过对工程机械装配电控发动机、提高原机排放标准和使用低硫燃油均能直观反映出机械排气烟度不同程度的改善.此外,油品中硫含量越高,机械排气烟度越大.     

Investigation to meet China II emission legislation for marine diesel engine with diesel methanol compound combustion technology

In order to reduce the pollutant emission and alleviate the pressure of petroleum resources shortage and greenhouse gas emission at the same time, the use of clean and renewable alternative fuel for marine engines is a promising option. In this study, a marine diesel engine, which was modified to run in diesel methanol compound combustion (DMCC) mode, was investigated. After the diesel injection parameters were calibrated, and combined with a sample after-treatment device DOC (diesel oxidation catalyst), the engine could meet the requirements of China II legislation. The overall MSP (methanol substitute percent) reached 54.1%. The value of each pollutant emission was much lower than that in China II emission legislation, and there was almost no methanol and formaldehyde emissions. When methanol was injected into the inlet manifold, the intake air temperature decreased a lot, as well as the exhaust gas temperature, which were beneficial to increase engine thermal efficiency and improve engine room environment. Compared with the engine running in pure diesel mode, when the engine ran in diesel/methanol dual fuel mode, the combustion phase was advanced, and the combustion duration became shorter. Therefore, the engine thermal efficiency increased, and fuel consumption decreased significantly.     

废气再循环系统参数对柴油机燃烧特征的影响

为进一步优化柴油机燃烧过程,减少燃烧污染物排放.围绕EGR（exhaust gas recirculation,废气再循环技术）废气组分和废气温度等系统参数对柴油机燃烧特征的影响机制,采用试验与模拟相结合方法,分别研究了通入废气、N₂、CO₂时以及不同EGR废气温度时对柴油机燃烧过程的影响,阐明了燃烧关键中间产物的生成规律.结果表明,①通入CO₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最低,滞燃期最长,燃烧持续期最短,·OH、H₂O₂、CH₂O·和CO等关键中间组分的生成规律与通入N₂时相反.②通入N₂时,柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最高,滞燃期最短,燃烧持续期最长并;并且通入N₂时,·OH的峰值最高,形成时刻最早,H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低且形成时刻提前.③随着废气温度增加,缸内最大爆发压力降低,放热率曲线由单峰向双峰分布发展,放热率峰值有较大幅度的降低,滞燃期缩短,燃烧持续延长,缸内·OH、H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低,并且生成的区域范围变窄.④废气成分中,CO₂对燃烧过程和关键中间产物的影响最大,是阻滞燃烧反应的主要气体成分,通过控制EGR废气成分和温度可以有效改善柴油机燃烧过程,拓宽EGR技术的工况使用范围.研究显示,EGR废气成分对燃烧中间产物的自由基衍化历程影响较大,有必要进一步开展EGR废气成分预处理研究,精确控制EGR废气温度,有助于改善燃烧过程,控制排放污染物中间产物的生成历程和排放量.      

不同负荷CNG/汽油两用燃料电控发动机排放物对环境影响研究

CNG/汽油两用燃料发动机的开发是交通运输领域解决能源危机和环境污染的问题最为便捷和有效的途径.基于一台4RB2电控汽油机加装顺序喷射天然气系统,在完成动力性标定的基础上,开展了发动机在不同负荷CNG/汽油两种燃烧模式下,能量消耗和NOx、HC、CO等有害排放物对环境影响研究.结果发现,各测试负荷工况下,发动机燃用CNG的能耗比燃用汽油的低,NOx、HC、CO三种有害排放物亦优于汽油燃烧模式,说明了CNG作为点燃式发动机燃料对保护环境的优越性.     

柴油机排气控制的研究进展

伴随着柴油机排放标准的日益严格,柴油机排气控制愈来愈受到重视。对降低柴油机微粒和NOx排放的发动机改造、燃料改进和排气后处理技术进行了综述,并指出了今后的努力方向。     

发动机的绿色化学设计

发动机绿色化学设计以发动机化学设计概念和发动机化学反应器模型为基础,旨在实现发动机材料选择、能源利用和环境效应之间的最佳综合效益．发动机燃料系统绿色化学设计的范畴包括：汽油无铅化与汽油抗磨性,柴油低硫化与柴油润滑性,生态燃料与生态摩擦学,汽油机沉积物与汽油清净剂,柴油机颗粒（碳烟）与消烟助燃剂． 发动机润滑系统绿色化学设计的范畴包括：润滑油和添加剂与排放催化转化,润滑剂生物降解性与生物降解润滑剂,润滑油使用与质量监控． 发动机燃料／润滑系统材料绿色化学设计的范畴包括：催化助燃／补燃作用,低散热发动机高温润滑,发动机机械与化学材料制造． 发动机绿色效应的实现取决于发动机诸系统绿色化学设计问题的解决程度．     

汽油加生物添加剂对发动机废气排放的影响研究

通过发动机的台架试验,系统研究了将一种热带植物提取物作为添加剂加入到不同成分的汽油中对汽油机废气排放特性的影响．结果表明：对于93^#高清洁汽油和93^#成分汽油,除了未燃碳氢(HC)略有上升外,其他排放物如氮氧化物NOx、一氧化碳等有所减少,CO2排放有明显的改善．对于乙醇汽油,则HC和CO2略有上升．     

单缸摩托车发动机中低速性能优化

目的 解决某单缸摩托车发动机台架测试时中低速扭矩线性度差的问题.方法 基于CFD数值分析方法,运用热力学仿真分析软件GT-Power对发动机进行建模和标定,然后对原方案发动机进行摸底分析,最后通过优化配气机构和进排气系统来实现改善中低速性能的目标.结果 优化后的发动机台架测试结果中,发动机中低速扭矩线性度改善,动力性和经济性及排放都达到项目预期目标,峰值功率达到16 kW(9500 r/min),峰值扭矩达到18.6 N·m(7000 r/min),最低比油耗为183 g/(kW·h),CO、THC、NOx排放量分别为840、83、54 mg/km.配气机构运动学动力学性能与可靠性提升,进排气凸轮丰满系数分别达到5.14、5.15.结论 原方案中低速扭矩线性度差的原因为此转速段充气效率较低.优化凸轮型线、空滤器、消声器、排气管道参数能更好地利用进排气管道谐振效应来提升发动机中低速动力性能.     

缸内漏气对柴油机性能影响研究

目的研究柴油机缸内漏气状况对柴油机动力输出性能的影响。方法针对150 mm缸径单缸柴油机,采用加装模拟漏气装置以及在GT-suit中建立模拟漏气的单缸机工作过程仿真模型的方式,研究不同漏气面积开度对单缸柴油机缸内最大爆发压力、功率以及有效比油耗的影响。结果在同一工况下,随着模拟漏气装置开度的增加,单缸机的最大爆发压力的最大降幅为7.22%,功率的最大降幅为7.02%,燃油消耗率的最大增幅为5.70%。结论在同一工况下,随着模拟漏气装置开度的增加,单缸柴油机的缸内最大爆发压力和功率随之显著下降,有效比油耗上升。     

Emissions of intermediate volatility organic compound from waste cooking oil biodiesel and marine gas oil on a ship auxiliary engine

Ship auxiliary engines contribute large amounts of air pollutants when at berth.Biodiesel,including that from waste cooking oil(WCO),can favor a reduction in the emission of primary pollutant when used with internal combustion engines.This study investigated the emissions of gaseous intermediate-volatile organic compounds(IVOCs) between WCO biodiesel and marine gas oil(MGO) to further understand the differences in secondary organic aerosol(SOA) production of exhausts.Results revealed that WCO exhaust exhibited similar IVOC composition and volatility distribution to MGO exhaust,despite the differences between fuel contents.While WCO biodiesel could reduce IVOC emissions by 50% as compared to MGO,and thus reduced the SOA production from IVOCs.The compositions and volatility distributions of exhaust IVOCs varied to those of their fuels,implying that fuel-component-based SOA predicting model should be used with more cautions when assessing SOA production of WCO and MGO exhausts.WCO biodiesel is a cleaner fuel comparing to conventional MGO on ship auxiliary engines with regard to the reductions in gaseous IVOC emissions and corresponding SOA productions.Although the tests were conducted on test bench,the results could be considered as representative due to the widely applications of the test engine and MGO fuel on real-world ships.