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    快速壓縮機實驗室

    清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室

           

    為了實現節能減排的目標,高效內燃機需要面對的主要問題包括燃燒過程的組織和爆震的抑制,以獲得穩定、快速、清潔的燃燒。其中的主要科學問題則是化學反應、激波、湍流以及各因素的相互作用。

    快速壓縮機實驗室隸屬于清華大學汽車系汽車節能與安全國家重點實驗室,擁有世界一流的可視化快速壓縮機,由于其對發動機工況良好的復現以及對復雜問題的降維和解耦,既能解決實際發動機問題,也能針對基礎燃燒開展研究。同時,快速壓縮機靈活性強,能適應寬溫度壓力范圍,可以配套壓力傳感、可視化、組分采集等多種檢測手段,還能外接一維爆震腔、飛行時間質譜等設備,拓寬研究領域。本實驗室主要從事的研究既有基礎理論,包括:

           1)化學反應動力學機理的開發和驗證;

           2)受限空間內爆燃轉爆轟的動力學過程解析;

           3)單液滴蒸發與著火模型開發。

    也有基于工程需求的實際問題,包括:

          1)耦合化學反應機理的三維CFD模擬發動機的燃燒與排放;

          2)發動機爆震檢測與抑制方法;

          3)顆粒物與機油誘發早燃的機理;

          4)燃料設計與新型燃燒模式。

    自2013年快速壓縮機實驗平臺成功搭建以來,已經承擔并完成了包括國家自然科學基金重點項目及面上項目、863、973等多個科研項目的研究,還與美國通用汽車、康明斯、雅富頓等多家企業開展了國際合作,已發表被SCI檢索論文20余篇,被EI檢索論文10余篇。在爆震領域,更是突破性地首次揭示了發動機超級爆震本質是爆轟燃燒,因此受邀撰寫了綜述文章,為解決爆震難題提供了明確的方向。

    超級爆震(Deto-Knock)

    直噴增壓小排量是汽油機節油有效途徑。但隨著增壓比提高(負荷增大至20bar以上平均有效壓力BMEP時),出現了新的敲缸模式,極具破壞性,瞬時缸內壓力甚至超過400bar,德國大眾VW(2005)稱為Unwanted Pre-ignition (不希望的早燃),奧地利AVL(2009)稱為Mega Knock (大爆震), 英國Shell (2009)稱之為Super-knock(超爆),美國西南研究院SWRI (2011)稱為LSPI(低速早燃),  清華大學(2006)稱之為 “超級爆震”(因超級爆震壓力震幅△p>5.0MPa,超過常規爆震1~2個數量級以上, 因此我們在2006年國家863項目研究報告中把它叫做“”),但當時國際上對其燃燒機理不明確。本項目研究團隊一直致力于超級爆震研究,到2013年通過光學診斷發現了“超級爆震中存在爆轟(Detonation)”,將超級爆震的英文正式命名為“”,發表在“發動機研究”國際知名期刊上(IJER 2...

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