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清華大學(xué)車輛學(xué)院“氨氫融合”碳中和內(nèi)燃機(jī)連續(xù)取得重要進(jìn)展
2022年3月22日，清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)團(tuán)隊(duì)在氨氫發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒技術(shù)上取得新突破。利用氫氣點(diǎn)火形成分布式燃?xì)馍淞饕及被旌蠚?，?shí)現(xiàn)了氨發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，這在國(guó)際上未見(jiàn)報(bào)道。緊接著在3月28日，與東風(fēng)商用車公司聯(lián)手在其龍擎DDi13重型車發(fā)動(dòng)機(jī)上實(shí)現(xiàn)氨/柴燃料點(diǎn)火成功，屬國(guó)內(nèi)首臺(tái)氨燃料重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)。這是在2021年10月10日研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)氨氫發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火成功后取得的最新進(jìn)展，標(biāo)志著車輛學(xué)院新能源內(nèi)燃機(jī)研究邁入“氨=氫2.0”階段。
隨著我國(guó)“碳達(dá)峰”與“碳中和”目標(biāo)的提出，內(nèi)燃機(jī)低碳化、零碳化勢(shì)在必行。氫和氨都是未來(lái)的碳中和燃料，車輛學(xué)院在2021年根據(jù)國(guó)家雙碳目標(biāo)及時(shí)將氨氫動(dòng)力作為三個(gè)重要研發(fā)方向之一?！鞍睔淙诤稀庇欣趹?yīng)對(duì)單一氫能利用在運(yùn)輸、存儲(chǔ)、車載、安全、成本等方面的技術(shù)挑戰(zhàn)，氨作為氫能載體的利用技術(shù)是當(dāng)前和未來(lái)國(guó)際前沿科技創(chuàng)新。
點(diǎn)火能量高和燃燒速率低是氨發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中的兩大技術(shù)瓶頸。相比于傳統(tǒng)碳?xì)淙剂?，氨的反?yīng)活性低、自燃溫度高，其最小點(diǎn)火能為汽油的60倍以上，層流火焰速度約為汽油的1/5。針對(duì)氨發(fā)動(dòng)機(jī)高效清潔燃燒難題，清華大學(xué)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)團(tuán)隊(duì)提出了預(yù)混多火焰燃燒概念（MPC，multipoint premixed combustion），即使用高能射流點(diǎn)火代替?zhèn)鹘y(tǒng)火花點(diǎn)火，通過(guò)向主燃燒室中噴射富含氫自由基的高溫燃?xì)?，形成分布式氣相射流點(diǎn)火，制造多個(gè)點(diǎn)火源并引發(fā)強(qiáng)湍流，從而引燃主燃室中的低反應(yīng)活性混合氣，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的點(diǎn)火性能并提高燃速。
“氨氫融合”無(wú)碳燃料將有力推動(dòng)我國(guó)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，加速產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，屬于動(dòng)力機(jī)械領(lǐng)域的重大技術(shù)變革。清華大學(xué)先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)團(tuán)隊(duì)將砥礪前行，深入探索氫氨混合氣燃燒機(jī)理，探尋最佳燃燒方式，突破產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用瓶頸，為研發(fā)“氨氫融合”碳中和專用發(fā)動(dòng)機(jī)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
傳統(tǒng)燃料與氨燃料著火的缸內(nèi)燃燒光學(xué)診斷
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