基于临界温度的生物质燃料低温燃烧及排放特性研究

生物质燃料可有效缓解对石油的依赖，而开发高效低污染发动机燃烧方式对满足日益严格的排放法规及缓解我国能源短缺现状、维护国家能源安全具有重要的现实意义。本项目利用可控热氛围燃烧器提供低温燃烧所需要的热氛围，围绕典型生物质燃料中央射流稳定自燃的决定性因素- - 临界温度开展研究。试验及模拟研究燃料特性、分子结构、燃料含氧及协流热、氧氛围、协流湍流、环境背压等参数对射流燃料稳定自燃临界温度的影响。在临界温度区内，开展中央射流火焰的燃烧特性及瞬态排放特性研究，揭示临界温度的典型特征，深入研究各因素对火焰燃烧与排放特性的影响，并进一步利用单缸试验发动机上开展基于临界温度的低温燃烧控制探索研究，为低温燃烧及排放控制提供理论依据。

生物质燃料是一种可再生的新能源，开发利用生物质燃料不仅能缓解能源危机，而且可以减轻环境污染；而开发高效低污染发动机燃烧方式对满足日益严格的排放法规及缓解我国能源短缺现状、维护国家能源安全具有重要的现实意义。本项目利用可控热氛围燃烧器提供低温燃烧所需要的热氛围，围绕典型生物质燃料（乙醇、二甲醚等）中央射流稳定自燃的决定性因素——临界温度开展研究。在临界温度区内，开展中央射流火焰的燃烧特性及瞬态排放特性研究，揭示临界温度的典型特征，深入研究各因素对火焰燃烧与排放特性的影响，对射流火焰的宏观及微观特性进行测量，从自燃延迟时间、火焰起升高度、自燃点位置以及活化基浓度等角度提出评价临界温度的判断标准并进行一致性验证。通过试验及模拟研究，揭示了燃料特性、分子结构、燃料含氧及协流热、氧氛围、协流湍流、环境背压等参数对射流燃料稳定自燃临界温度的影响规律。对汽油HCCI 试验发动机进行改造，实现进气道喷射生物质燃料（生物乙醇）的低温燃烧，研究了不同典型工况条件对低温燃烧及排放的影响。利用Fluent软件建立乙醇HCCI燃烧数值模型，研究了乙醇HCCI燃烧过程中间组分分布以及排放物生成规律，研究结果为临界温度在实际发动机低温燃烧实现过程中的应用提供理论依据及指导。本项目的研究内容基本按照原定年度计划进行，总体完成了项目计划书的全部内容，达到了项目研究目标，录用发表学术论文共28篇，其中SCI收录3篇、EI收录11篇、国际会议论文6篇，在本项目资助下，培养博士生1人、硕士生4人，在读博士生2人，在读硕士生1人，共8人。