[00961566]内燃机气流快速检测与评价技术及应用

该项目属动力机械工程领域。内燃机是应用范围最广的动力装置，消耗中国石油总量的60%，是城市大气主要污染源，内燃机节能减排是国家重大需求。燃烧技术是内燃机核心技术，包含“油”和“气”两大要素，通过合理设计并精确控制“气”，实现油气在毫秒量级时间内快速混合和充分反应是高效清洁燃烧的根本需要。然而，内燃机中气流为高瞬变、强随机和强压缩的湍流，规律异常复杂，即使世界四大内燃机研发机构（德国FEV、奥地利AVL、美国SwRI、英国Ricardo)的相关技术也难以准确评价气流状态，严重制约内燃机燃烧技术的发展。另外，内燃机制造过程中较小的偏差便可引起气流的显著变化，造成燃烧恶化，国际上尚无气流在线检测技术，导致内燃机生产制造一致性失控，实际产品的油耗及排放难以达到样机水平。该项目在863计划、国家自然科学基金及80余项校企合作项目支持下，针对内燃机气流的“设计”和“一致性控制”问题开展研究，在气流“测试-评价-设计”全路径取得了系列原创成果：提出了变压差气流测试方法，发明了快速检测内燃机进气流动特性的气流试验台和缸盖模糊识别系统，测试效率相比欧美传统定压差技术提高5倍以上，首次实现了气流测试由“实验室研发”到“生产线在线检测”的重大突破，攻克了内燃机生产制造中气流一致性控制的世界难题。揭示了内燃机缸内气体流动特性的基本规律，提出了进气终了滚流比和进气/压缩终了涡流比的预测方法，首次实现了压缩终了涡流比的预测；发明了高灵敏涡流动量计，涡流角动量测虽示值重复性0.67%FS,示值线性度±0.20%FS,优于国际上最先进的英国Cussons扭矩仪，实现了气流的准确评价。提出了气流主导的燃烧系统正向开发思想，发明了多目标气流全参数化设计方法。通过气流的主动、灵活设计，研发了髙滚流快速燃烧系统以及系列高、中、低涡流燃烧系统，显著提升了内燃机产品的性能。该项目申请发明专利16项，授权11项；授权实用新型专利10项、软件著作权6项；发表论文224篇，其中SCI收录36篇，SCI引用172次，CNKI引用1360次;主持制定行业标准1项；获天津市技术发明一等奖、中国机械工业科学技术一等奖、教育部科技进步一等奖各1项，中国专利优秀奖2项；成果分别通过了教育部和中国机械工业联合会组织的同行专家鉴定，均认为“达到国际领先水平”。在核心技术基本被欧美和日本垄断的内燃机行业，该项目实现了中国在局部关键技术的突破。2010年上汽集团全球设备招标中，德国FEV、奥地利AVL和日本Horiba均采用该项目发明的气流试验台与其另外设备打包进行投标，项目成果得到了国际同行的高度认可。基于该项目技术，研发并在线检测了YC6L等系列内燃机，近三年累计产量79万台，创造直接经济效益38.2亿元、利润2.6亿元；此外，该技术也广泛应用于潍柴、东风等80余家主流汽车、内燃机单位，国内市场占有率95%。该项目从根本上改变了中国长期依赖国外气流技术的局面，十年来协助企业攀登了国I至国V排放法规的5个技术台阶，有力推进了内燃机节能减排和行业技术进步。