创新开展了均质压燃燃烧理论研究,提出了燃HCCI简化动力学模型,建立了与CFD耦合模型优化工具;创新提出了预混合分层压燃概念,丰富发展了内燃机燃烧理论;构建了燃烧边界条件与燃料化学协同控制规律的理论框架。开展了柴油机强化低温燃烧基础理论研究,提出了柴油机低温燃烧控制技术路线,发明了柴油机新型燃烧系统,研制成功无后处理器国4柴油机。开展替代燃料HCCI燃烧理论和燃烧新技术研究,提出了替代燃料HCCI燃烧反应动力学机理,提出了双燃料HCCI燃烧技术和甲醇复合燃烧技术,国际同行评价为“研究居于国际前列”;提出的内部EGR控制的准均质天然气燃烧系统应用于产业界。获国家科技发明二等奖1项,省部级科技奖励3项,获通用汽车中国高校创新人才一等奖和中国内燃机学会突出贡献奖。在国内外发表论文64篇,其中SCI收录论文20篇,EI收录52篇,论文SCI他引59篇次,申请国家发明专利3项,授权1项。
Internal Combustion Engine;Combustion Mode;Chemical Reaction Kinetics;Fuel Properties;Spray Mixing Mechanism
本项目主要围绕内燃机燃烧模式设计的基础理论问题开展研究,主要研究内容包括以下四个方面。(1)多尺度喷雾混合机理及混合气浓度分布特性研究。通过Fuel-tracer激光诊断,定量揭示了不同燃烧模式下混合气燃空当量比与燃料活性分布。(2)不同燃烧模式下燃烧反应及有害排放生成机理的研究。揭示了缸内燃油早喷工况下soot排放不仅与滞燃期有关,还与燃油碰壁后的混合气状况及燃烧生成soot的物理及化学演化过程相关。传统燃烧和低温燃烧工况下,滞燃期和燃料含氧是降低碳烟的主要因素。(3)燃料替代混合物燃烧化学反应动力学研究。构建了内燃机燃烧边界条件下统一的TRF+X燃料替代混合物燃烧反应动力学模型,以正庚烷/异辛烷/甲苯作为基础,针对柴油燃料替代物增加环己烷、汽油替代物增加二异丁烯、以及添加正丁醇/DMF等含氧燃料的混合燃料机理。(4)高效清洁燃烧模式设计控制策略研究。基于低温燃烧,双燃料早喷,晚喷等不同燃烧模式的研究,提出了依据发动机不同负荷,选择不同燃烧模式,实现全负荷工况的高效清洁燃烧过程。通过本项目的研究,在基础理论层面,构建了内燃机高效清洁燃烧模式设计统一的理论框架;在应用基础层面,提出内燃机全工况范围高效清洁燃烧模式控制策略。项目执行4年来,已发表学术论文25篇,其中SCI收录论文15篇,4篇进入ESI高被引论文,已投稿待发表论文5篇;申请国际发明专利1项,国家发明专利23项,授权国家发明专利11项;培养博士后1名,博士研究生10名,硕士研究生5名。