《基於柴油類燃料-汽油類燃料兩階段順序高溫放熱燃燒模式的基礎研究》是依託上海交通大學，由呂興才擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於柴油類燃料-汽油類燃料兩階段順序高溫放熱燃燒模式的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：呂興才
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
提出一種基於雙燃料兩階段順序高溫放熱的新型燃燒模式，其工作機理是利用預混合高十六烷值燃料在壓縮行程末期釋放的熱量和活性基來觸發和控制上止點附近直噴的汽油類燃料著火與燃燒，使其燃燒歷程唯一穿越當量比-溫度圖上高溫、無煙、超低NOx區域。以正庚烷-汽油類燃料為研究對象，從調製汽油類燃料在高溫低氧的活化熱氛圍環境中混合氣形成物理時間尺度和著火化學時間尺度入手，定量解析汽油類燃料碳煙生成的臨界範圍，闡明其碳煙-NOx半島遷移特性，著重探索旨在拓寬高溫、無煙、超低NOx的發動機運行區域的方法。深刻認識熱強度、活化強度、運行因素對汽油類燃料著火特性的影響機理，探索後噴料燃燒過程對預混合燃燒產生的排放物的後續氧化效果，揭示全燃燒歷程範圍內各種排放物生成途徑與演化機理。系統研究柴油-汽油雙燃料順序燃燒的著火機理、燃燒路徑控制、排放與效率的最佳化等問題，為發動機全工況範圍內實現高效超低排放提供一條新的途徑。
結題摘要
近二十年來，國際上提出了包括均質壓燃在內多種新型燃燒模式，但是都存在一定的局限性。根據發動機的燃燒過程分析，理想的高效清潔燃燒模式是燃燒路徑能夠穿越碳煙和氮氧化物生成半島時間的區域。為此，本項目提出了兩階段順序高溫放熱燃燒（Dual-fuel sequential combustion）新概念。首先探討了汽油類燃料在高溫低氧環境下影響著火延遲和混合氣形成的主要因素，開展了正庚烷-汽油類燃料（異辛烷、乙醇、丙醇、丁醇）四種組合下的雙燃料順序燃燒特徵，發現了高辛烷值燃料在高溫低氧（或者活化熱氛圍）下的三種著火模式，揭示了正庚烷-乙醇在全工作歷程範圍內實現無煙-超低氮氧化物排放的機理。為了深入探明雙燃料順序燃燒的CO和HC排放生成途徑和控制策略，採用三維CFD結合化學動力學開展了數值模擬研究，發現了CO、HC、NOx的生成渠道以及影響因素。此後，開展了正庚烷-汽油雙燃料順序燃燒的研究，並與反應活性控制燃燒(RCCI)進行了比較研究。進一步提出了低反應活性燃料採用兩階段噴射順序放熱燃燒的研究，考察了進氣增壓、廢氣再循環對這一燃燒模式的影響，發現了順序放熱燃燒實現超低排放的方法。最後，採用汽油/柴油混合燃料兩階段噴射順序放熱燃燒，結合預混合比例最佳化、進氣增壓、廢氣再循環在全工況範圍內實現了超低排放。研究成果發表標註基金資助號的SCI論文9篇，項目負責人也獲得國家傑出青年科學基金的資助，獲得2013年度國家自然科學二等獎。
