舰载涡扇发动机高低温起动试验与分析

为验证某舰载涡扇发动机在高低温环境条件下起动特性,基于高低温起动验证试车台,通过模拟高低温进气和保温条件,开展了采用RP-3燃油和RP-5燃油的涡扇发动机高低温起动性能对比试验。分析了不同环境温度下发动机起动点火性能的变化规律;对比了不同环境温度、燃油种类、转速上升率对发动机起动性能的影响。试验结果表明,大气温度由60℃下降到-20℃,主燃烧室供油到点着火时间延长约1~2 s;在-20~60℃内,采用RP-3和RP-5两种燃油,发动机起动性能基本一致;给定转速上升率降低0.1%/s,低温起动时间延长0.01~0.06(相对值),在高压换算转速n_(Hcor)=0.3~0.5(相对值)转速范围内,反馈转速上升率与给定上升率最大差异为28.2%;整个起动转速范围内,主燃油供油流量最高下降10.8%,燃油总管压力p_(f)与高压压气机出口压力p_(31)之差最高下降10.1%。

低温环境下柴油机冷起动性能试验研究

为改善柴油机冷起动性能,对某排量为2.5 L、采用进气加热器预热的柴油机开展环境温度为-30℃极寒条件下的冷起动试验,研究压缩比、节气门开度、预热方式、控制策略等对柴油机冷起动性能的影响。试验结果表明:压缩比为17.0,采用进气加热器时,柴油机加热时间较长,功率消耗大,无法正常起动;增大压缩比和节气门开度,能够提高压缩终了时缸内混合气的压力和温度,改善低温时柴油机的冷起动性能,但效果不佳;采用预热塞预热,柴油机起动迅速,起动时间为3.95 s,可有效提高柴油机冷起动性能;预热塞和燃油油束的相对距离通常设置为0.4~2.0 mm。

某型航空发动机核心机起动点火性能优化方案研究

在某型发动机核心机试验中,出现起动喷火、点火时间波动、点火时间过长等现象。该文通过对该型核心机起动点火时的影响因素进行分析,找出影响该次试验的关键因素是分配器后的燃油管路填充速度偏慢,点火时燃油喷嘴进口压力偏低,喷嘴在低压差情况下燃油雾化效果差,导致不能在第一时间点着火。结合试验数据与发动机实际附件特性,提出该型核心机的起动点火优化方案,增大起动点火前初始供油流量,延后开始供油与点火时间后,达到优化点火电嘴的工作环境,加快点火速度,减少点火前的燃油泄漏的目的。试验结果表明,优化方案可解决该型核心机在地面台架试验时的起动点火问题。

航空发动机起动系统性能匹配与分析

发动机起动系统匹配的好坏直接影响起动功能、性能能否满足指标要求。在起动系统设计阶段,提出一种适用于工程应用的以辅助动力装置和空气涡轮起动机为主的起动系统性能匹配与计算方法,根据得到的匹配功率,结合起动需求进行评估,保证满足发动机起动包线范围内的起动要求。最后,以某型发动机起动系统匹配分析为例,验证了计算方法的可行性,研究了匹配过程可能遇到的问题并提出改进措施,能够为起动系统设计提供技术支撑。

Revisiting the benchmark problem of starting control of combustion engines

Starting of combustion engines is a typical transient operating mode that has sigrdficant influence to the engine performance.Due to the distinct variations in the pathes of air intake and fuel injection,the model of the engine system contains considerable uncertain parameters.To search effective control schemes that guarantee desired performance,engine starting control is proposed as a benchmark challenge problem.As a challenging result,a model-based control scheme is developed perviously.In this work,the benchmark problem is revisited and a modification for the fuel injection path control of the previous work is proposed by integrating a time sequence regressive based parameter tuning strategy.Validation by the benchmark problem simulator shows that although the new strategy has simple structure,similar control performance is obtained.Especially,the new strategy has potential extensibility with learning based methods to further improve the performance of the benchmark problem on engine starting control.

某型核心机起动研究

针对某型核心机起动过程中转速异常下降、燃气涡轮出口总温偏高和起动时间偏长的问题,分析了影响核心机起动性能的因素。结合试验数据和性能计算模型,提出了核心机起动过程供油规律的优化方案。试验结果表明,优化供油规律,可以有效解决核心机起动过程中转速异常下降的问题,降低燃气涡轮出口总温,缩短起动时间,提高核心机的起动性能。

发动机高原地面启动实验初步研究

为了解决某种飞机在海拔3500m高原机场的地面启动问题。突破其规定的>2500m不能启动的限制。研制了专门的发动机启动试车台架,在海拔高度分别为400m,2800m,3650m的三个机场进行涡轮启动机单独启动带转和与发动机共同工作启动试验。分别得到了启动机单独工作和与发动机共同工作的地面启动高度特性。实验表明:高度自400m增加到3650m,启动机功率下降的同时,压气机转速下降10 67%,带转的发动机高压压气机转速下降7 64%,但不出现排气超温。共同工作时,发动机点火成功时间延迟10s,启动过程延长28s,排气温度升高160℃。经过对启动机和发动机的初步调整试验研究,使发动机启动时间缩短6s,并改善了启动参数的变化规律。使得发动机在保证参数不超标的前提下启动成功。

膜法富氧进气改善直喷式柴油机的起动性能

在一台四冲程直喷式柴油机上进行了富氧进气改善起动性能的试验研究.使用膜法富氧系统为柴油机供应φO2,in=23%,25%和27%的3种富氧气体,实时测量起动过程中缸内压力和烟度、NOx、HC、CO排放,并与φO2,in=21%进气(环境空气)时所测数据进行比较.结果表明:采用富氧进气能够提高柴油机的起动性能,使之更快进入怠速暖机阶段;同时显著降低烟度、HC、CO排放,但NOx排放增加.

195柴油机功率油耗CAT系统的研制

本系统是在吸取ＢＳＹ－１型检测仪机械系统精华的基础上，而研制的一套完整的集机械、微电子、软件工程技术为一体的计算机辅助测试系统。实现了对扭矩、转速、功率、油耗的计算机辅助测试及曲线绘制。由于本系统采用了动态实时图象显示技术及在线数字屏幕输出，增加了系统的实用性、直观性。本系统可在几分钟内完成对１９５柴油机的功率、油耗测试，解决了目前国内机械式功率油耗测试仪安装操作复杂、测试精度低、误差大、计算繁琐、效率低的问题，具有广泛的推广前景及应用价值。

车用柴油机起动性能研究

人们发现 ,一些满足排放法规的车用柴油机投入使用后 ,在寒冷地区起动困难 ,而且起动后排气管冒浓白烟 ,这不仅给用户带来不便 ,还污染环境 ,成为低排放车用柴油机需要解决的一个问题。本文介绍了解决这一问题所进行的试验研究工作。研究结果表明 ,过小的供油提前角是造成这个问题的主要因素 。

用瞬时转速法判定柴油机起动性能

介绍了一种新的测量起动性能的装置及原理，并给出了３台柴油机的实测结果。ＺＢＪ９０００２－８７标准规定，根据各缸排气温度的差别来判断全部气缸是否都着火。在本文中，作者提出根据飞轮在一个工作循环中的瞬时转速变化曲线，将更容易得出准确的结论。

起动电流在发动机气密性检测中的应用

针对传统的发动机气密性检测需要拆卸发动机的缺点,提出了一种基于起动电流的不解体实车在线检测方法。在对发动机不供油起动阶段各缸工作行程、起动阻力矩、瞬时转速、电压和电流的变化规律及相互关系进行了理论建模后,通过柴油机智能检测节点同步采集的实测信号验证了理论模型的正确性。针对F3L912型柴油机提取工作相位难的问题,采用压缩上止点指数来定位压缩行程上止点,进而实现故障缸的定位,并引入了归一化的气缸密闭性参数来判断气缸密闭一致性。在对正常、轻微漏气及严重漏气3种工况下提取的参数进行分析后,证实了提取的参数能够有效区分这些工况。本研究方法在实车在线不解体的情况下实现了发动机气密性故障的定性、定缸和定量判断。

弹用涡喷发动机地面起动试验研究

为获得弹用涡喷发动机的起动性能参数,设计了发动机地面起动试验系统。系统由发动机试车台、信号采集测量系统、时序控制系统、供油系统、高压吹转系统等分系统组成。利用该系统对某型弹用涡喷发动机进行地面起动试验,获得发动机转速,推力,压气机出口压力等参数,利用试验数据获得发动机起动性能。试验结果表明,该发动机具有快速的起动加速性和较好的起动可靠性。

离心压气机温升效应对涡轴发动机起动性能的影响

介绍了涡轴发动机起动过程中部件材料温升对离心压气机效率影响的数学模型。按照某涡轴发动机起动供油规律,利用建立的数学模型计算了此发动机起动性能,并和发动机试验结果进行比较,以验证模型建立的准确性。然后,利用建立的数学模型分析部件材料温升对燃气涡轮轴发动机起动性能的影响。

低气压、低温对柴油机起动性能影响分析

针对高海拔、低温环境下柴油机难以起动的问题，以WD615．77柴油机为例分析了低气压、低温对柴油机起动性能的影响，计算了WD615．77柴油机在不同海拔和温度条件下的压缩终点温度、压力和过量空气系数。研究结果表明，温度每下降10℃，海拔每升高1000m，发动机压缩终点压力下降15％，压缩终点温度下降21％，过量空气系数下降8％，着火温度升高13％；随着海拔的升高和温度的降低，柴油机的着火范围逐渐减小。

缸内直喷汽油机低速性能的优化

通过仿真与试验相结合的方法对2.0,L涡轮增压缸内直喷汽油机的低速性能进行了研究,分析了进气滚流比及喷油开始时刻对其性能的影响.使用高滚流气道并对喷油开始时刻进行优化,可有效改善燃烧稳定性和燃油经济性,但其对燃油湿壁问题的改善并不理想.采用两段喷油策略及改变喷油器安装角,对喷雾碰壁问题进行了优化.结果显示:与单段喷射相比,两段喷射可使燃油碰壁和壁面油膜量大幅下降,混合气均匀度也得到进一步提高.适当减小喷油器安装角可使燃油碰壁明显降低,壁面油膜量降低38%,且混合气也更均匀.

基于目标起动转速变化规律的起动过程瞬态喷油量控制策略研究

提出了一种基于目标起动转速变化规律的起动过程瞬态喷油量的控制策略以改善柴油机起动性能,详细介绍了这种控制策略的起动过程瞬态喷油量的确定方法,并在2.8T型4缸直喷高压共轨柴油机上与恒定油量控制方法和标定转矩MAP控制方法进行了台架对比试验。结果表明:标定转矩MAP控制方式虽然NO_x排放量最低,但燃烧效率普遍较低,HC与CO排放水平较高;而基于目标转速变化规律的控制策略可根据起动过程中目标转速的变化所对应的需求转矩精确地控制起动过程各循环的瞬态喷油量,实现对起动过程喷油量的循环控制,使各循环燃烧效率均保持在高水平,有效地降低了CO_2排放,且在保持HC和CO排放水平较低的前提下明显降低了NO_x排放量,同时很好地改善了起动到怠速的过渡过程转速的波动现象。

喷射方式对2.0L直喷柴油机起动首循环燃烧过程的影响

基于2.0TC型高压共轨直喷增压柴油机,定义燃烧效率作为起动工况燃烧过程的评价指标,试验研究了不同喷射方式对起动首循环燃烧过程及起动过程瞬态燃烧过程的影响。研究结果表明:采用三次喷射方式时,起动首循环燃烧效率明显优于单次喷射或两次喷射方式,且三次喷射方式中两次预喷量的不同分配,对起动首循环的燃烧效率影响很大;混合气的着火特性好未必有利于改善首循环燃烧效率,滞燃期是控制首循环燃烧效率的关键;对于三次喷射方式,首循环燃烧效率的好坏不能决定起动过渡工况的平均燃烧效率,所以对起动首循环和起动过程的喷射方式有必要分别进行控制。

高压共轨柴油机冷起动关键控制参数优化的试验研究

以某直列6缸柴油机高压共轨系统为研究对象,研究了柴油机冷起动控制参数和可控变量,并建立了共轨系统冷起动优化控制方案,通过改变共轨系统燃油喷射压力、格栅预热时间、喷射时刻等相关参数,改善并优化冷起动燃烧过程,采用试验标定验证了优化方案的可行性。研究结果表明,关键参数优化可以明显改善柴油机的冷起动性能,保证柴油机快速起动,满足车用柴油机的使用要求,为柴油机的低温起动标定提供依据。

汽车燃气加热器与LNG发动机联合运行试验

设计重型卡车汽车燃气加热器与液化天然气(LNG)发动机联合运行系统,以解决LNG重型卡车寒区起动困难问题。通过联合运行试验,研究联合运行稳定性及联合运行对LNG发动机冷车起动性的影响。试验结果表明:联合运行过程中,汽车燃气加热器起动顺利,燃烧稳定;利用汽车燃气加热器加热发动机冷却液,对LNG发动机的冷起动改善效果明显。因此,采用联合运行可以有效改善LNG发动机在寒区的起动性。