一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法技术

本发明专利技术介绍了一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法，包括以排气温度为依据检测航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积状态检测；以摄氏温度为427℃做为航空活塞发动机上排气温度的理论最低控制温度，持续监控发动机各缸排气温度；发现排气温度低于427℃时，人工干预或ECU中内置附加专项监控和干预程序将发动机的油气混合比向贫油方向调整并配合适当增加发动机功率，保持发动机排气门温度不低于427℃的沉积阈值，及时消除气缸内抗爆产物的易于沉积状态。本发明专利技术能够有效发现航空活塞发动机运行中存在的气缸内抗爆产物沉积状态，减少航空活塞发动机气缸内抗爆产物的沉积量，提高了发动机的运行可靠性；不需要对发动机进行改装，不增加额外成本，使用方便。使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法


[0001]本专利技术涉及一种航空发动机技术，特别是一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法。

技术介绍

[0002]活塞发动机的爆震是能够对发动机造成严重损害的恶性故障，导致发动机连杆折断等发动机失效的故障屡见不鲜，而航空活塞发动机的空中失效又极易导致机毁人亡的严重事故，所以尽管在学术领域提出活塞发动机工作在接近爆震边界时能够提高热效率和经济性，但在航空器领域对航空活塞发动机的爆震则严防死守力求远离爆震边界以提高发动机的运行安全性。
[0003]活塞发动机的爆震是个古老的课题，自活塞发动机的诞生开始工程领域就没有停止过对活塞发动机爆震的研究。其中在燃油中添加抗爆剂提高燃料辛烷值是最基本的经济方法。但抗爆剂完成抗爆使命后出现在气缸内沉积对发动机工作造成不良影响又是一个非常棘手的问题，所以又在燃油中按比例加入引出剂帮助抗爆产物排出气缸。目前航空活塞发动机使用的航空汽油中添加的抗爆剂是四乙基铅（(CH3CH2)4Pb），引出剂是溴乙烷（C2H5Br）。研究指出采用(CH3CH2)4Pb作抗爆剂的航空汽油的抗爆机理为(CH3CH2)4Pb燃烧后生成烟雾状的PbO和Pb颗粒参与焰前反应，降低缸内混合气中过氧化物浓度、延长着火诱导期，反应式为
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(1)为避免或降低PbO和Pb沉积对发动机造成影响，在燃油中又按比例加入排铅剂C2H5Br与PbO或Pb反应生成熔点和沸点都很低的PbBr2随废气排出，反应式为(2)式(1)的(CH3CH2)4Pb分解在200℃开始出现，接近300℃时(CH3CH2)4Pb分解产物充分参与焰前反应发挥抗爆作用，在500~600℃时(CH3CH2)4Pb分解趋于完全；式(2)的C2H5Br分解在480~525℃开始出现。两个反应式对温度的不同需求保证了抗爆和排铅两个反应发生的先后顺序。
[0004]工程实践中某型以含铅航空汽油为燃料的航空活塞发动机在运行中出现了严重的排气门积铅现象，带来严重的气缸压缩性衰减、气门烧蚀等系列重大发动机疑难故障，缩短了发动机的使用寿命，带来一定的发动机运行安全性问题。而且气门积铅也是航空维修领域内长期难以解决的行业技术难题。
[0005]基于环保因素，车用汽油已实现了无铅化，航空汽油的无铅化也成为环保因素下的发展趋势。但无铅化不都等于无抗爆剂化，无铅汽油中同样含有抗爆剂，只是将抗爆剂由铅基改换为非铅基而已，本质上的抗爆和产物引出机理是相同的，同样地采用金属氧化物微粒产生抗爆作用，也同样需要用引出剂将抗爆产物转化为低熔点金属盐排出气缸。所以在能够导致铅基抗爆产物沉积的条件下非铅基抗爆产物同样能够出现沉积，如果在目前的铅基抗爆剂基础上不能有效解决抗爆产物沉积的技术难题而只单纯将燃料更换为非铅基抗爆剂的无铅汽油，则出现同样的气缸内抗爆产物沉积的结果将不可避免。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法，可以有效解决含铅汽油条件下航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的行业技术难题，并引申至无铅汽油条件下解决气缸内抗爆产物沉积的技术问题。
[0007]本专利技术的特点是不需要改变发动机任何原有硬件构型，也不需要投入额外成本去升级改良燃油品质，只需控制发动机运行中的排气温度不低于一定阈值即可实现有效抑制气缸内抗爆产物沉积的目的，避免了传统运行方式下因气缸内抗爆产物沉积而带来诸多发动机疑难故障的问题，提高了航空活塞发动机的运行安全性，并为以航空汽油为燃料的新型航空活塞发动机的燃油控制系统优化提供了参考。
[0008]为了实现解决上述技术问题的目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法，对于人工控制的航空活塞发动机，包括如下步骤：步骤一：以排气温度为依据检测航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积状态检测；以摄氏温度为427℃做为航空活塞发动机上排气温度的理论最低控制温度，持续监控发动机各缸排气温度，当发现排气温度低于427℃的阈值时就判断为进入“气缸内抗爆产物易于沉积”的状态，并执行步骤二；步骤二：发现排气门温度低于427℃时，人工干预将发动机的油气混合比向贫油方向调整并配合适当增加发动机功率，保持发动机排气温度不低于427℃的沉积阈值，及时消除气缸内抗爆产物的易于沉积状态。
[0009]一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法，对于ECU控制的航空活塞发动机，包括如下步骤：步骤一：以排气温度为依据检测航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积状态检测；以摄氏温度为427℃做为航空活塞发动机上排气温度的理论最低控制温度，持续监控发动机各缸排气温度，当发现排气温度低于427℃的阈值时就判断为进入“气缸内抗爆产物易于沉积”的状态，并执行步骤二。
[0010]步骤二：利用ECU控制模式对航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积物进行自动消除：ECU，即电子控制单元；在采用ECU控制模式的航空活塞发动机上，通过ECU即电子控制单元控制喷油量的，实现排气温度不低于427℃，如果排气温度低于427℃，则自动调整喷油脉冲占空比减少供油使气缸内混合气向贫油方向转化并辅助自动改变发动机功率状态，提高排气温度，实
现对航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积状态的实时检测和自动消除。
[0011]更具体的，所述的排气温度是指在发动机排气歧管中使用热电偶测量到的发动机工作过程中排出的废气的温度。
[0012]该技术方案的原理为：（一）、选择排气温度为依据检测航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积状态检测的原理：对含铅汽油条件下航空活塞发动机气缸内抗爆沉积物的成分分析和抗爆沉积物沉积机理的研究表明沉积物的主要成分为PbBr2，当气缸内部件的表面温度高于PbBr2熔点373℃时，PbBr2接触到这些炽热的部件表面后以液态存在，将会在排气行程被高速排气流吹离部件表面并随排气流排出气缸；而如果气缸内温度较低部件的表面温度低于PbBr2熔点373℃时，PbBr2将能够以固态形式沉积附着在这些部件表面。所以PbBr2倾向于沉积在表面温度更低的部件表面上，但缸内部件的表面温度是实时变化的，取决于加热与散热的平衡，与发动机的构型设计以及发动机运行功率状态密切相关。运行实践中排气门头上出现的沉积物较多，排气门上出现沉积物后造成气门/气门座之间密封不严引起气缸压缩性衰减，以及排气门散热不良引起排气门烧蚀等系列故障，所以排气门上的沉积物是重点研究解决对象。
[0013]为了使PbBr2不容易在排气门上沉积附着，就必须保证排气门温度高于PbBr2的熔点373℃；资料显示排气门周向温度分布不均，最大周向温差可达50℃，所以应保证排气门上最低温度点的局部温度不低于373℃。由此可得到排气门理论最低控制温度为373+50=423℃。考虑当前航空领域内活塞发动机以国外进口为主，这些发动机上温度指示多采用华氏温标，将理论沉积阈值423℃转换为华氏温标为793.7℉，并考虑工程实践中的使用便利因素，将华氏温标的793.7℉再向上取整为800℉，对应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法，对于人工控制的航空活塞发动机，其特征是：包括如下步骤：步骤一：以排气温度为依据检测航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积状态检测；以摄氏温度为427℃做为航空活塞发动机上排气温度的理论最低控制温度，人工持续监控发动机各缸排气温度，当发现排气温度低于427℃的阈值时就判断为进入“气缸内抗爆产物易于沉积”的状态，并执行步骤二；步骤二：发现排气温度低于427℃时，人工干预将发动机的油气混合比向贫油方向调整并配合适当增加发动机功率，保持发动机排气温度不低于427℃的沉积阈值，及时消除气缸内抗爆产物的易于沉积状态。2.一种抑制航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积的方法，对于ECU控制的航空活塞发动机，其特征是：包括如下步骤：步骤一：以排气温度为依据检测航空活塞发动机气缸内抗爆产物沉积状态检测；以摄氏温度为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟现召，张洪涛，付小蓉，
申请(专利权)人：洛阳北郊机场有限责任公司，
类型：发明
国别省市：