聪明燃料

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主动燃料设计技术让汽车喝上“聪明燃料”

澳门新葡8455最新网站,传统的柴油车喝的是柴油、汽油车喝的是汽油,在未来,汽车应该喝“聪明燃料”。而这一“聪明燃料”,就是由上海交大内燃机研究所黄震教授团队研究出来的。经过近二十年的研究,黄震教授带领团队建立了燃料设计理论,揭示了燃料特性与燃料空气混合、着火与燃烧反应路径、排放与效率之间的复杂耦合关系,在液体雾化动力学、内燃机燃烧学等领域取得了重要突破与进展。这一项目获得了2013年度国家自然科学二等奖。

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内燃动力广泛用于汽车、船舶、农业机械、工程机械和发电站等,内燃动力消耗全球约三分之二的石油资源,也是大气有害排放物氮氧化物、PM2.5等的主要贡献者,二氧化碳主要排放源之一。“在这样的情况下,内燃动力的节能减排尤为重要。”黄震教授告诉记者。

汽车发动机是大气有害排放物氮氧化物、PM2.5等的主要贡献者,也是二氧化碳主要排放源之一。受传统发动机燃烧理论的局限性及燃料单一理化特性局限,压燃式发动机的氮氧化物和碳烟排放高,火花点火式发动机热效率低。车用发动机面临着节能减排的重大挑战。上海交通大学燃烧与环境技术研究中心黄震教授团队经过近二十年的研究,提出了燃料设计与喷射控制理论,阐明了燃料特性对发动机燃烧化学反应路径与反应速率的影响机理,揭示了燃料特性与燃空混合、着火与燃烧反应路径、排放与效率之间的复杂耦合关系。在最新一期的Frontiers
in Energy上发表的黄震团队的研究论文Active fuel design – A way to manage
the right fuel for HCCI
engines,介绍了最新研究进展。黄震教授发展了一种主动燃料设计新技术,让发动机喝上“Smart
fuel聪明燃料”,采用双喷嘴在发动机中喷射理化特性各异的燃料,进行主动燃料设计,通过喷射管理进行燃烧模式优化,对缸内混合气形成和燃烧放热过程进行精细控制,实现了全工况范围内燃烧相位、放热速率和形态的调制,解决了均质充量压燃燃烧着火控制、低负荷失火、高负荷拓展的技术瓶颈,达到发动机高效、无烟、超低NOx排放。

作为学术带头人,黄震提出的燃料设计控制内燃机燃烧与排放的思想已在美国、日本等引起了同行的广泛关注与高度评价,为内燃机的高效清洁燃烧和未来发动机燃料多样化开辟了一条全新的途径。

该技术的突破为内燃机的高效清洁燃烧和未来发动机燃料多样化开辟了一条新途径。可以想见,在未来,汽车在不同行驶工况的情况下,如怠速、城市工况、高速公路工况,就会自动“喂”不同理化特性的“聪明燃料”,这将有望从源头上解决汽车尾气的污染排放问题。

作为这项基础研究的重要成果,黄震教授进一步提出了“聪明燃料”的概念。根据汽车不同行驶工况,如怠速、城市工况、高速公路工况,喂不同理化特性的“聪明燃料”,来精确控制发动机燃烧与排放。在上海交大内燃机研究所的发动机实验室中,这种喝上了“聪明燃料”的发动机所排出的碳烟微粒和氮氧化物等可以达到零排放水平,而这一成果将有望获得产业化。

该项目的研究得到了国家科学技术部973基础研究项目的资助。