压燃式发动机高效低温燃烧的基础研究

针对压燃式发动机低温燃烧存在的问题，利用激光可视化与测量技术，采用定容燃烧弹、快速压缩机和高压激波管，结合发动机台架试验开展低温燃烧的基础研究。研究燃料理化特性、喷射策略、废气再循环、缸内湍流对燃料与空气混合、着火延迟的影响机理，探索全历程范围内缸内燃料空气混合的控制方法,揭示高比例废气再循环（低氧）条件下的燃料化学反应动力学机理；研究全历程温度范围内、高比例废气再循环（低氧）条件下HC、CO、NOx和碳烟的生成、演化与控制机理，认识低温燃烧的排放影响规律；探讨燃烧室的边界传热传质、CO和HC排放、放热率相位与形态等对发动机热效率影响的基本规律；探索低温燃烧的燃料设计与喷射、空气稀释、湍流混合与放热模式协同控制方法，提出压燃式发动机低温燃烧控制、负荷拓展、HC、CO排放改善、热效率提高的有效途径，发展压燃式发动机高效清洁低温燃烧新理论与技术。

本项目针对不同理化特性的燃料，如汽油柴油混合燃料、生物柴油乙醇混合燃料等燃料，利用可视化技术和定容喷雾装置开展了喷射喷雾特性研究，揭示了燃料的理化特性对喷雾宏观以及微观特征的影响规律，并通过计算手段分析了正庚烷和二甲醚混合燃料的蒸发特性。在快速压缩机以及激波管等着火特性测试装置上开展了正庚烷/醇类混合燃料，正庚烷/汽油混合燃料，生物柴油替代物癸酸甲酯，以及癸酸甲酯/正庚烷，癸酸甲酯/乙醇等混合燃料在不同当量比、温度和压力条件下的着火延迟特性和化学反应动力学机理的研究，并分析了二氧化碳对燃料着火过程的热作用、稀释作用和化学作用。同时，在单缸发动机测试平台上开展了汽油柴油混合燃料、生物柴油/乙醇混合燃料在低温燃烧模式下的各种污染物生成、演变与抑制机理的研究，阐述了燃料理化特性对低温预混合燃烧模式中NOx和碳烟排放此消彼长关系的影响规律，分析了发动机运转参数等对发动机热效率影响的基本规律，并基于不同性质的燃料提出了进气增压结合废气再循环手段拓展发动机高效清洁运行范围的手段，最终提出了一条压燃式发动机低温燃烧控制、负荷拓展、排放改善、热效率提高的可能途径，发展了压燃式发动机高效清洁低温燃烧新理论与技术。