《甲醇替代柴油的關鍵基礎問題研究》是依託天津大學，由姚春德擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：甲醇替代柴油的關鍵基礎問題研究
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：姚春德
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
柴油引燃均質高辛烷值甲醇混合氣是壓燃式發動機實現高效燃燒的一種有前景的方式。但是，這種高著火差異性的二元燃料燃燒化學反應動力學及其燃燒特性尚未得到充分認識。本課題主要研究內容是：1、揭示高著火性燃料在著火性不良燃料均質混合氣中的著火和燃燒化學反應動力學機理，構建著火模型；2、研究兩種不同著火性燃料的高溫燃燒特性，闡明二元燃料燃燒時的相互作用；3、研究壓燃式發動機套用不同著火性二元燃料時的燃燒邊界及其拓寬途徑，建立二元燃料燃燒過程的控制方法；4、研究二元燃料在壓燃燃燒時的排放物生成特性，提出排放氣體無害化的技術途徑。在以上工作基礎上建立二元燃料燃燒化學反應動力學模型，創建內燃機二元燃料燃燒理論，促進發動機燃料多元化利用和發展。
結題摘要
為緩解我國面臨的能源安全和環保的壓力，採用我國產量大，產能富餘，生產原料立足於國家資源稟賦的甲醇是重要的選擇。甲醇是甲醇單碳燃料，但是與柴油不互溶、著火溫度遠高過柴油，本課題的主要研究任務就是圍繞如何將甲醇用於壓燃式柴油機而展開，解決其中的關鍵科學問題。研究中採用理論和試驗相結合方式，在研製的可用於觀察雙燃料著火的定容彈以及發動機台架上，同時結合計算模擬等方面手段全面開展了工作。主要內容包括（1）甲醇與柴油雙燃料著火和燃燒特性及其化學反應問題；（2），甲醇在不同環境條件下的混合氣形成特性；（3）柴油噴射參數和進排氣等邊界條件對兩種燃料共燃時性能的影響；（4）甲醇柴油二元燃料燃燒的邊界及其拓寬的途徑；（5）甲醇與柴油共燃時的排放特性及其清潔化途徑。經過5年的努力，建立了柴油甲醇二元燃料燃燒的研究用平台，提出雙燃料著火滯燃期經驗公式，提出了無尿素輔助的低排放技術路線，確立了拓寬雙燃料經濟運行的途徑，明確了二元燃料的發動機的熱平衡關係，發現了甲醇與柴油共燃時的能量流分布特性。同時將甲醇系統裝到整車上檢驗甲醇在柴油車上套用效果。到整個課題完成時，發表論文61篇，國際刊物上31篇，主要發表在發表在英文的國際刊物如Fuel，Energy，Applied Energy，Applied Thermal Engineering等刊物上。發表的文章得到國內外同行的關注，其中在2015年Fuel，140卷上同期發表3篇我們的研究論文，其中2篇論文的引用數高達77次，為年度高被引論文。此外，發表在2017年Fuel，188卷上的論文引用數為23次，也是高被引論文。獲批專利21件，其中發明專利8件。獲得省部級一等獎在內的4次獎項。出版一本專著《柴油/甲醇二元燃料燃燒理論與實踐》。培養了研究生14名，其中博士生10名，碩士生4名。提出的柴油甲醇組合燃燒技術被工信部組織的專家鑑定為國際領先水平。該技術安裝的重卡參加工信部甲醇汽車試點，通過了驗收。目前，柴油甲醇組合燃燒技術正逐步得到推廣套用。另外，已經將甲醇成功用於船舶和機車柴油機。
