[01367405]内燃机高效减排与目标特征控制关键技术开发及应用

1、课题来源与背景 内燃机作为各种汽车和备份电源的动力源,应用十分广泛,但普遍存在的排放污染严重和可见光、红外、声学目标特征信号强烈,易受侦察打击等军民领域应用难题却一直难以解决,制约了其应用发展。本成果致力于破解上述难题,开发覆盖军民用领域、功率品种齐全的系列化内燃机高效减排与低目标特征产品,推动内燃机行业的科技发展,促进社会进步和国防建设。 2、技术原理及性能指标 本项目研究并实现的多种系统产品的主要性能指标分别为： 2.1 有铅汽油车用发动机稀土颗粒三元催化净化消声器技术指标 （1）插入损失：29.8dBA ; （2）功率损失比： 1.68%; （3）初始净化率： 70%; （4）使用寿命： 30000km; （5）怠速污染物排放值：CO：0.1%,HC：100ppm; （6）排气污染排放值：CO 58g,HC+NO× 19g; 2.2 无铅汽油车用发动机纳米三效催化净化消声器技术指标 （1）贵金属含量低于传统商业化催化剂20%以上; （2）尾气排放达到国IV标准。 2.3 固定式柴油机电站净化指标 一体式机组NO×、HC、CO排放分别达到1.754 g/kWh、0.244 g/kWh、0.492 g/kWh和0.185 g/kWh;分体式机组则分别达到1.238 g/kWh、0.194 g/kWh、0.272 g/kWh和0.102 g/kWh。 2.4 低目标特征信号系列内燃机电站技术指标 （1）噪声：平均降噪量＞20dBA; （2）红外：在3～5μm波段,目标及背景在红外热图上无明显的灰度级峰值（辐射温度标准差对比应不大于30%）;在8～14μm波段,目标在红外热图上呈现2～4个灰度级差明显的斑点,其中一个斑块表面平均辐射温度与所处典型背景的平均辐射温度差在 4℃内。 3、主要技术创新点 （1）建立封闭空间结构-声耦合系统等效电路模型,利用宽频隔声材料与矩阵式通风消声、壁板夹层通风热屏蔽与高温孔口红外抑制相结合的方式,实现军用机动式通用内燃机低目标特征控制; （2）利用碱性溶液喷淋水洗中和、单/双循环强制散热与负压式排气相结合的方式,实现固定式通用内燃机高效净化和军用固定式通用内燃机低目标特征控制; （3）利用金属纤维毡微粒捕集、烟气混合冷却相结合的方式,实现机动式通用内燃机碳烟净化和军用机动式通用内燃机烟羽可见光/红外目标特征控制; （4）利用超声膜扩散法合成AuRh双金属纳米粒子并制备负载型纳米金属催化剂,降低反应温度,提高催化活性和降低贵金属用量,实现无铅汽油车用内燃机高效、经济的排放控制; （5）利用稀土颗粒及多孔/缝隙动态结构相结合的方式,实现有铅汽油车用内燃机尾气净化与低阻消声。 4、技术的成熟程度,适用范围和安全性 系列化有铅汽油车用汽油机稀土颗粒三元催化净化消声器、系列化无铅汽油车用汽油机纳米三元催化净化消声器、大型固定式环保柴油发电机组和低目标特征车载发电机组、坑道用发电机组、方舱电站、拖车电站、汽车电站、发射车电站舱等内燃机高效减排和低目标特征的产品,形成了覆盖军民用领域、功率等级齐全的内燃机高效减排与低目标特征的产品序列,成果可广泛应用于各种车用汽油机及通用内燃机的尾气处理,减少尾气中有害气体的排放,有效保护环境;还可广泛应用于我军各型地面内燃机装备的目标特征控制,降低目标的红外、噪声等目标特征信号,大大提升装备的战场生存能力和作战保障能力。因此,本成果的推广应用可推动在用车和新车的尾气净化,通用环保机组的大规模使用以及低目标特征军用内燃机产业的蓬勃发展。