面向缸内直喷汽油机燃烧调控的若干基础问题研究
批准号:
51876163
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
黄佐华
依托单位:
学科分类:
燃烧学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨锐、吕鑫、张鸣稚、赵浩然、刘洋、秦晓康、张玮杰、赵倩
中文摘要
内燃机高效清洁燃烧是提高能源利用率和降低排放的重要途径,缸内直喷汽油机是实现高效清洁内燃机的有效途径。本项目采用定容燃烧装置,开展喷雾与燃烧的耦合性研究,将喷雾作为混合气形成和燃烧的调控手段,研究喷雾形态对充量形态的调控规律、对火核形成和火焰传播的作用规律以及稀燃能力拓展。通过基础层面的研究阐明各参数的影响规律、多参数间的耦合作用规律,定量阐明喷射、流动、分层下的燃烧规律,为高效低污染发动机燃烧调控提供基础数据、方案优化和技术路径。在燃烧基础层面形成系统性的规律认识,为发动机燃烧现象的解析和燃烧调控提供支撑。
英文摘要
High efficient and clean combustion is key route to increase energy utilization efficiency and decrease emissions of engines, while direct injection gasoline engine is an effective approach to realize this task. This project will study the coupling effect between spray and combustion by using the constant volume facility. Spray is adopted as the regulating method for mixture formation and combustion. The effects of spray modes and patterns on charge formation, flame nuclei formation and propagation as well as lean capability will be studied. The fundamental research can clarify the influence law for each individual parameter and the coupling law from multi-parameters, and quantitatively characterize the combustion processes from spray, flow and stratification. The research can provide the database, optimization and technological route for engine combustion regulation. The research can make systematic understanding in fundamental aspect of combustion, and assist the clarification of engine combustion and regulation.
缸内直喷汽油机可降低20%的CO2排放,是汽油机实现双碳目标的重要方式。本项目以喷雾引导的缸内直喷汽油机为背景,采用参数可调控的定容燃烧装置系统开展燃烧调控中若干关键问题的基础性研究,阐明关键因素的影响规律和耦合作用,开展了缸内直喷汽油机喷雾与混合气形成过程的实验测量与理论分析,掌握缸内直喷汽油机喷雾特征、喷雾演变规律、喷雾点火和燃烧特性,形成了单一燃料和混合燃料缸内直喷喷雾和燃烧规律认识。发现环境温度高于燃料临界温度时,喷雾坍塌现象加剧,喷射锥角显著降低,喷雾贯穿距及其发展速度显著增加,实现了燃料缸内多孔喷雾的可视化测量及其喷雾宏观形态演变规律的解析。发现常温环境下,喷雾液相截面面积随乙醇占比提高而减少,环境温度增加,乙醇占比对喷雾液相截面面积的影响程度呈现先增后减降现象,实现了汽油醇喷雾液相截面面积的可视化定量测量,形成了单一燃料和混合燃料喷雾液相截面面积演变规律认识。揭示了超临界条件下汽油、乙醚及其混合燃料喷雾宏观蒸发现象的机理,发现喷雾由亚临界转入超临界时,喷雾发生坍塌现象,乙醚蒸汽相燃料生成速率因油束间相互作用的增强和超临界自由行程的降低得到抑制,实现了亚临界、超临界下喷雾的可视化测量及其喷雾破碎与发展的演变规律认识。相较于预混均质燃烧,发现超稀薄工况下喷雾燃烧具有更加宽广的可燃域,点火时刻提前对增强燃烧稳定性有重要作用,点火和燃烧稳定性主要受喷雾引起的点火位置附近湍流扰动和燃料浓度的影响,环境氛围中活性组分可显著增强超稀薄燃烧的稳定性,提前点火正时、优化喷射压力和活性组分介入实现了超稀薄燃烧下的点火稳定性和快速燃烧。发现点火时刻点火位置附近的燃油密度对分层燃烧起关键作用,高温环境由于液相燃料充分蒸发使得点火位置整体燃料密度降低,抑制了分层燃烧改善稀薄燃烧的效果,高温环境减弱了点火位置的分层效果,在稀薄燃烧环境下使得整体燃烧速度降低。喷雾分层燃烧促进效果是由环境温度对点火位置分层效果和后续燃烧效果的耦合作用结果。研究成果为汽油机燃烧调控提供理论指导和技术路线支撑。
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DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
燃烧科学与技术
影响因子:
--
作者:
[葛睿涵, 胡二江, 高群飞, 黄佐华]
通讯作者:
黄佐华
Time-resolved droplet size and velocity distributions in a dilute region of a high-pressure pulsed diesel spray
高压脉冲柴油喷雾稀释区域的时间分辨液滴尺寸和速度分布
DOI:
10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.12.147
发表时间:
2019-04
期刊:
International Journal of Heat and Mass Transfer
影响因子:
5.2
作者:
[Zehao Feng, Chenglong Tang, Yue Yin, Peng Zhang, Zuohua Huang]
通讯作者:
Zuohua Huang
DOI:
10.1016/j.combustflame.2020.06.023
发表时间:
2020-10
期刊:
Combustion and Flame
影响因子:
4.4
作者:
[G. Yin;Qunfei Gao;Erjiang Hu;Jiawei Xu;Mengliu Zhou;Zuo-hua Huang]
通讯作者:
G. Yin;Qunfei Gao;Erjiang Hu;Jiawei Xu;Mengliu Zhou;Zuo-hua Huang
Low temperature ignition delay times measurements of 1,3,5-trimethylbenzene by rapid compression machine
快速压缩机测定1,3,5-三甲苯的低温着火延迟时间
DOI:
10.1016/j.fuel.2018.12.077
发表时间:
2019
期刊:
Fuel
影响因子:
7.4
作者:
[Yang Liu, Chenglong Tang, Yingtao Wu, Meng Yang, Zuohua Huang]
通讯作者:
Zuohua Huang
Effects of hydrogen injection strategy on the hydrogen mixture distribution and combustion of a gasoline/hydrogen SI engine under lean burn condition
稀薄燃烧条件下喷氢策略对汽油/氢SI发动机氢混合气分布和燃烧的影响
DOI:
10.1016/j.ijhydene.2022.05.197
发表时间:
2022-07-21
期刊:
INTERNATIONAL JOURNAL OF HYDROGEN ENERGY
影响因子:
7.2
作者:
[Pan, Shiyi, Wang, Jinhua, Huang, Zuohua]
通讯作者:
Huang, Zuohua
共 8 条
面向发动机燃料的着火、火焰传播及反应动力学研究
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批准号:91441203
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:300.0万元
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批准年份:2014
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负责人:黄佐华
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依托单位:
若干燃料的着火特性、层流火焰传播和化学反应动力学研究
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批准号:51136005
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项目类别:重点项目
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资助金额:290.0万元
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批准年份:2011
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负责人:黄佐华
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依托单位:
正庚烷添加含氧燃料燃烧物种鉴别及化学反应动力学分析的基础研究
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批准号:10979036
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:36.0万元
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批准年份:2009
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负责人:黄佐华
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依托单位:
内燃机新型含氧辛烷值增强剂燃烧的基础性研究
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批准号:50876085
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项目类别:面上项目
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资助金额:35.0万元
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批准年份:2008
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负责人:黄佐华
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依托单位:
含氧混合燃料发动机燃烧规律及相关基础性研究
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批准号:50576070
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2005
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负责人:黄佐华
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依托单位:
缸内直喷天然气(天然气掺氢)发动机燃烧规律研究
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批准号:50422261
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:29.0万元
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批准年份:2004
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负责人:黄佐华
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依托单位:
汽油机不稳定工况时可燃混合气淬熄机理和排放的研究
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批准号:59506008
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:9.0万元
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批准年份:1995
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负责人:黄佐华
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依托单位:
国内基金
海外基金