一种新概念内燃机_基于多孔介质燃烧技术的超绝热发动机.pdf

第 2 卷第 3 期 . 2, . 3 热 科 学 与 技 术 V o l N o 2003 年 9 月 Journa l of Therma l Sc ience and Technology Sep. 2003 ( ) 文章编号: 2003 一种新概念内燃机——基于 多孔介质燃烧技术的超绝热发动机 解 茂 昭 ( 大连理工大学 动力工程系, 辽宁 大连　116024 ) 摘要: 多孔介质中的超绝热燃烧是一种先进的燃烧技术, 具有高效低污染的特点。将这一技术应用于发动机 领域, 有可能引起内燃机技术和产业的一场重大革新。介绍超绝热燃烧的概念, 讨论了多孔介质中往复流动 下超绝热燃烧的特点, 对多孔介质发动机的工作循环作了简单的热力学分析。在此基础上, 对当前国外超绝 热发动机的基础研究进行综述, 着重介绍了分别由美国、日本和德国提出的三种超绝热发动机的方案的理论 和实验研究进展, 以期引起我国内燃机界对这一发展动向的关注。 关键词: 内燃机; 多孔介质; 燃烧; 超绝热 中图分类号: TK 464 文献标识码: A 焰温度可超过与未经预热的混合气状态相应的绝 0　引　言 ( 热火焰温度, 故此称为超绝热燃烧 应当指出, 从 随着人类迈入 21 世纪, 资源和环境的问题愈 严格的科学意义上讲, “超绝热”的提法是不确切 加突出。如何实现高效和清洁燃烧是国际内燃机 的, 容易引起误解; 鉴于国际学术界已经接受了 ) 界共同面临的一个最紧迫的课题。人们纷纷把目 它, 也沿用之 。图 1 利用可燃混合物在多孔介质 光转向一些基于全新理念并有诱人前景的新型发 内流动和燃烧过程中焓值沿流向的变化描述超焓 动机, 当前世界各国正投入巨资进行研发的 或超绝热的概念。虚线表示没有预热的自由空间 H CC I 发动机即是突出的一例。此外, 人们还提出 燃烧系统中焓的变化, 实线表示有预热的多孔介 了其他一些新概念发动机。本文专题介绍其中一 质燃烧系统中焓的变化。在没有预热的燃烧系统 种, 即基于多孔介质燃烧技术的超绝热发动机。 中, 由于存在热损失, 温度达不到绝热火焰温度, 而有预热的燃烧系统中, 由于反应混合气进入反 1　超绝热燃烧的概念 应区前被预热, 上游的焓值迅速升高, 在流动过程 20 世纪 70 年代初,W e inb erg [ 1 ] 提出了超绝 中产生超焓或超绝热火焰。超绝热燃烧的实现就 热燃烧或过焓燃烧的概念, 并从理论上预言如果 能把热量尽可能地从热的产物转移到冷的反应物 流中去, 超绝热燃烧就有可能实现。 绝热燃烧是指无论稳定燃烧还是非稳定燃 烧, 在燃烧过程中没有热量损失的理想燃烧。而超 绝热燃烧是通过多孔介质取代自由空间, 利用其 相对于气体而言强大得多的蓄热功能和辐射特 性, 实现热反馈, 即将燃烧产生的热量及尾