微波等離子點火技術及其在汽車工業中的套用

《微波等離子點火技術及其在汽車工業中的套用》是依託清華大學，由張貴新擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微波等離子點火技術及其在汽車工業中的套用
• 依託單位：清華大學
• 項目負責人：張貴新
• 項目類別：面上項目

項目摘要

至2050年我國轎車擁有量將達到4億輛，目前城市中的空氣污染50%來自汽車的廢氣排放。因此汽車的能耗和廢氣排放成為全社會關注的焦點。而這又主要取決於發動機的性能。其中發動機的點火方式直接影響著發動機的能耗和尾氣排放。目前汽油發動機標準點火方式是火花點火，其燃燒速度較慢、燃燒不充分、能量利用率低且產生大量有害氣體。本項目將探索新的發動機點火方式，以尋求一種有別於電動與新能源汽車的全新節能減排途徑。本課題擬將微波電漿技術套用於發動機的點火，使發動機燃燒室內的燃料混合物大體積均勻地同時點燃，使燃燒更迅速、更充分，大幅提高發動機的效率。課題擬開展微波傳導與饋入技術及最佳控制的方法的研究，通過電場仿真與實驗，研究微波輸送、饋入、諧振和電漿形成過程，研究微波電磁場對燃油燃燒化學反應的影響，探索微波等離子點火技術在汽車中套用的理論基礎和實用技術。為我國節能減排和汽車工業自主技術研發做出貢獻.

結題摘要

在過去的20年間裡，汽車工業迅速發展，由此帶來了大量的能源消耗和廢氣排放。在燃燒過程中因微波作用產生的電漿具有很高的化學活性，同時微波有很好的助燃特性，所以微波點火是一種非常具有前景的點火方式。目前國內外對微波點火方法的研究還很少，本項目主要的研究目標是提出一種新型的微波點火方法，其點火效果要優於火花塞點火系統。本項目對圓柱形微波諧振腔展開研究，提出了基於圓柱形諧振腔的微波點火方法。圓柱形諧振腔主要有TE111和TM010這兩種諧振模式。本項目分別設計了基於這兩種的諧振模式的實驗裝置。利用基於TE111諧振模式的實驗裝置成功實現了點火，但是工作氣壓較低，只有0.012MPa；而利用基於TM010諧振模式的實驗裝置可實現1MPa下的穩定點火，這種點火方式可以提高點火可靠性、拓寬稀薄燃燒的極限。最後，本項目還通過在TM010諧振腔內部增加多個金屬尖端的方式實現了多點點火。與火花塞點火相比，這種點火方式可以加快燃燒速度，減少熱損失，提高燃燒效率。