科创中国

内燃机节能减排是国家重大需求，针对我国燃油及其模型燃料开展基础燃烧实验、理论和模拟研究，对明确高性能燃料特征、燃油配方优化和发动机性能提升有着重要的指导意义。本项目依托于西安交通大学动力工程及多相流国家重点实验室，针对高性能燃油开发的需求构建实际汽油、柴油模型燃料，开展宽工况条件下的点火、火焰传播和物种浓度特性的测量与表征，阐明温度、压力、当量比、辛烷值、十六烷值和代表性组分等多因素对模型燃料燃烧特性的影响机制；基于实验数据和量化计算开发适用于发动机宽工况下的高保真燃油化学动力学模型；开展发动机实际工况下的CFD仿真，明确不同内燃机工作方式下动力性、经济性、排放与燃油特性间的匹配要求，为认识我国发动机燃料燃烧规律，明确适用于高性能发动机的燃油特征指标提供支撑。

（1）针对高性能内燃机在高压缩比、超稀薄、强流动等极端条件下实现高效稳定燃烧的需要，构建汽油、柴油模型燃料并开展宽工况下的点火、火焰传播和物种浓度的基础燃烧特性的实验测量与表征，揭示温度、压力、当量比、辛烷值、十六烷值和代表性组分等多因素对燃油燃烧特性的影响机制。为高性能燃料设计开发（如辛烷值100以上汽油、清洁柴油、燃油掺混添加剂等）提供基础燃烧研究支撑。（2）通过量子化学计算开展燃烧反应动力学研究，开发可预测发动机宽工况范围下燃油燃烧特性的详细化学动力学模型。开展实际工况下发动机高保真CFD仿真，明确不同工作方式发动机的性能、污染物生成特性与燃油特性间的适应性要求，从燃油与发动机性能匹配的角度揭示适用于不同燃烧方式的高性能燃油特征。

内燃机在交通运输、国防装备和国民经济中的重要动力装置，广泛应用于汽车、船舶舰艇、应急动力、工程机械、农业机械等。与此同时，内燃机每年消耗我国石油资源的60%以上，是实现我国“碳达峰、碳中和”目标的主战场之一^[1]。随着油耗及排放法规要求的不断提高，追求更高热效率，实现内燃机的节能减排已经成为全球共识。

主研单位：西安交通大学项目组人员：姜雪、赵浩、张齐英、刘曦宇、张天琦

1.揭示点火和火焰传播规律

2.揭示实验规律、开发燃烧化学反应动力学模型

3.解析发动机性能与燃油特性的匹配关系

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