[00921842]柴油机燃油喷射及喷雾燃烧系统关键技术与应用

柴油机广泛应用于商用汽车、载重汽车、工程机械、农业机械、发电设备、船舶、国防装备等领域，对国民经济的发展具有重要的支撑作用，其技术水平直接决定了配套产品性能。柴油机具有优良的燃油经济性、耐久性和CO<,2>的低排放性，但其发展受到氮氧化物(NOx)和颗粒(PM)排放高、噪声大等因素的挑战，其中对燃油喷射及喷雾燃烧过程的研究成为关键。中国在先进的燃油喷射及喷雾关键理论技术的研发及探索新型的燃烧方式及其有效实现等方面与国外存在较大差距，导致柴油机相关产品在国内外市场竞争中处于劣势，难以满足国民经济发展和节能减排战略需要。围绕上述问题，该项目在国家及省部级项目支持下，取得如下关键技术的突破：1)共轨式燃油喷射系统关键理论与技术。揭示了共轨喷射系统内部非稳态流动响应机制，提出了基于内部非稳态流动的系统可靠性设计方案；建立了高速电磁阀磁场的二维物理-数学模型，结构优化后的高速电磁阀响应时间缩短，攻克了高速电磁阀瞬态响应稳定性的技术难题；创新提出一种新型增压式共轨喷射系统结构，彻底改变了蓄压式共轨喷射系统喷油量及喷油规律不理想的缺点，取得了共轨喷射系统关键技术的突破。2)柴油机喷雾雾化理论与技术。建立了喷嘴内空穴流动的可视化测试系统，解决了小喷嘴、高压力、短的喷油持续期所造成的难以试验的问题；发展喷嘴内部空穴流动物理数学模型，揭示了喷嘴内空穴流动流态及流动规律；基于X射线同轴相衬成像技术实现了微小喷嘴内部精细三维结构的的测试；揭示了空穴湍流雾化机理，并基于此实现了喷嘴结构的优化设计，提出新型结构喷嘴；建立起耦合喷嘴内部流动的喷雾初次雾化模型，实现了向发动机CFD模型的嵌入，攻克了发动机CFD模型中喷雾及雾化模型的薄弱环节。喷油系统结构及燃油喷射策略优化后的柴油机油耗降低5%，改善了排放性能。3)HCCI燃烧关键理论与技术。获得了实现HCCI燃烧过程的关键技术参数，开发了HCCI燃烧过程基于复合进排气系统的预混合气制备装置；提出一种实现燃油与缸内空气快速混合的新思路，研制开发出一种新型的HCCI燃烧系统。有效实现了柴油机的高效清洁燃烧。该项目授权国家发明及实用新型专利9项，发表论文100余篇，其中SCI、EI检索论文72篇，培养研究生30多名。研究成果被国内外公开发行的科技刊物引用467次，受到中国内燃机学会及同行的高度评价。该项目研究成果被国内大量柴油机企业直接或间接应用，具有应用证明的单位近3年新增总产值达129.75亿元，利润5.53亿元，为其发展作出了重要贡献，并出口创汇8994.353美元，加速了中国柴油机行业技术的发展和进步，取得了明显的经济、社会和环境效益。