1）研究成果主要内容
化石燃料在可预见的未来仍是车用内燃机实现高效燃烧的主要能源，但随着石油价格的持续攀高及能源战略安全、环境污染问题的考虑，全球各国不得不重视车用替代燃料及其多样化的发展。我室研究人员针对我国石油资源严重短缺、煤炭资源相对富足的现状，着力探索煤炭清洁利用的途径和技术，最终确立以煤基甲醇及其聚合物的车用技术为主；再生生物质能源研究为辅的研究目标。甲醇的车用技术开发分为汽油机技术（甲醇汽油）、柴油机技术（甲醇-柴油双燃料）及新型燃烧模式（均质压燃）三种；甲醇聚合物以聚甲氧基二甲醚（DMMn）为代表，其低聚合物以汽油机应用技术为主，高聚合物以柴油机应用技术为主进行开发；此外实验室对不同来源的生物柴油和生物乙醇的车用技术进行了持续性的研究。评估期间，以此系列研究为主线承担/完成了包括“二甲醚/甲醇二元燃料着火及火焰传播的实验和理论研究”、“甲醇汽车试点运行性能检测与研究”、“多点喷射甲醇-柴油双燃料发动机独立式电控系统开发”、“气凝胶内微纳尺度传热机理研究”、“柴油/正戊醇混合燃料高效清洁燃烧研究”“陕西省甲醇汽车试点数据采集和检测”等国家及省部级重点项目10余项；承担/完成“煤基车用汽油性能实验”、“车用甲醇燃料识别系统开发”、“醇烃高清洁车用燃油使用性能台架评价实验”等横向课题20余项，相关研究成果得到了较好的转化应用。
2）主要科技创新贡献
（1）开发了多点喷射独立式甲醇-双燃料发动机电控系统，其集成了原柴油机ECU功能，可独立完成双燃料模式的运行，不再像其他双燃料ECU需要原机ECU辅助运行，利用此系统改造了实验用发动机平台进行了大量科学研究。
（2）在中小负荷下，利用“随机停缸”的新型控制策略运行双燃料模式，并利用这一策略有效扩展了双燃料发动机在小负荷下的运行范围，减少了小负荷下的HC排放。通过调整发动机喷射策略及数值计算，探索了双燃料发动机粗暴燃烧的产生机理；通过多次喷射策略，有效降低了双燃料发动机的缸内压升率，减少了发动机发生粗暴工作的情况，提高了发动机的可靠性。
（3）改造的发动机在甲醇/柴油双燃料模式下对柴油的最高替代率达到70%以上，平均替代率超过40%，燃料费用降低15%左右；烟度排放降低40%以上，NOx、CO和HC排放基本不增加。研究团队与陕西汽车集团有限责任公司兰德公司（现陕汽集团新能源研究所）合作，所开发的成果在陕北、内蒙、山东等地以改装重型卡车的形式推广应用，取得了良好的经济效益和社会效益。
（4）按国家相应标准或规范对陕西省甲醇汽车试点车辆动力性、经济性和环保性，对M100车用燃料理化性、安全性和车辆适应性以及对M100燃料加注站进行检测或检查，对试点车辆燃用M100车用甲醇燃料开展了科学合理的评价，以试点采集数据为基础，建立了陕西省首个甲醇汽车试点运行数据库，科学规范保存陕西省甲醇汽车试点运行采集数据，方便数据调取及后期数据处理；
（5）编写首部《陕西省甲醇汽车试点实施方案》，为陕西省决策咨询委提供决策咨询建议4项，方便省领导科学合理制定甲醇汽油、甲醇汽车试点产业政策；编写两部甲醇燃料和甲醇汽车有关教材，录制国家级精品视频公开课，开展从业人员培训，为陕西省培养了一批甲醇从业人员，为后续甲醇汽车产业发展奠定良好的基础。
（6）以一台双缸柴油机为基础开发了具备燃料改质、环境条件控制、缸内预喷射等功能的新型均质压燃（HCCI）实验平台，对以醇类为代表的多种替代燃料的发动机缸内燃烧过程进行了全面的研究，考察了进气温度、混合气组分、运行工况等参数对燃烧过程的影响，通过协调调整各参数，大大拓展了多种燃料的HCCI运行范围，为这种新型燃烧模式的实用性奠定了重要的理论基础。
（7）在进行应用型研究的同时，也开展了大量的理论试验与计算工作；利用CFD软件、化学反应动力学软件及自行搭建的模型等计算工具对替代燃料的蒸发、雾化、流动、传热等过程进行了模拟计算；利用自制的容弹、喷管、小型反应器等试验装置对对替代燃料的蒸发、雾化、流动、传热等过程进行了模拟性实验，并得出了大量的基础数据，支撑了相关应用技术研究的开展。
3）国内外影响的主要证据
2015-2017年内，本成果方向共发表学术论文51篇，其中，SCI收录23篇；获授权发明专利7项。大量成果已经在Fuel、Applied Thermal Engineering、Journal of the Energy Institute等多家国外知名科技期刊发表；甲醇汽车试点（国家）项目产出的成果已成功通过科技部门的验收。
序号 | 成果产出类型 | 成果名称 | 完成人 | 刊物、出版社或授权单位名称 | 年、卷、期、页或专利号 | 收录情况 |
1 | 科研 项目 | 甲醇汽车试点（国家） | 刘生全 | 陕西省工业和信息化厅 | 2017 | 通过验收 |
2 | 论文 | Impacts of acetone on the spray combustion of Acetone-Butanol- Ethanol (ABE)-diesel blends under low ambient temperature | 张春化 | Fuel | 2015,142: 109-16 | SCI IDS:AU6FN |
3 | 论文 | Effects of rapid burning charac- teristics on the vibration of a common-rail diesel engine fueled with diesel-methanol dual-fuel | 张春化 | Fuel | 2016, 170: 176-84 | SCI DOI:10.1016/j.fuel.2015.12.045 |
4 | 论文 | Effects of diesel injection parameters on the rapid combus- tion and emissions of an HD common-rail diesel engine fueled with diesel-methanol dual-fuel | 张春化 | Applied Thermal Engineering | 2016,108: 1214-25 | SCI DOI:10.1016/j.applthermaleng.2016.08.029 |
5 | 论文 | Effects of co-combustion ratio on rapid combustion, cyclical variation and emissions of a heavy-duty diesel engine fueled with diesel-methanol dual-fuel | 张春化 | Environmental Progress & Sustainable Energy | 2017, 477: 149-160 | SCI DOI:10.1002/ep.12601 |
6 | 论文 | Experimental investigation of a turbo- charged CRDI diesel engine fueled with Tung oil-diesel -ethanol microemulsion fuel. | 祁东辉 | Renewable Energy | 2017,113: 1201-7 | SCI DOI:10.1016/j.renene.2017.06.105 |
7 | 论文 | Spectral collocation method for radiative-conductive porous fin with temperature dependent properties | 马菁 | Energy Conversion and Management | 2016, 111: 279-88 | SCI DOI:10.1016/j.enconman.2015.12.054 |
8 | 论文 | Study on the knock tendency and cyclical variations of a HCCI engine fueled with n-butanol/n-heptane blends | 张春化 | Energy Conversion and Management | 2017, 133: 548-57 | SCI DOI:10.1016/j.enconman.2016.10.074 |
9 | 论文 | Combustion characteristics and operation range of a RCCI combustion engine fueled with direct injection n-heptane and pipe injection n-butanol | 张春化 | Energy | 2017,125: 439-48 | SCI DOI:10.1016/j.energy.2017.02.148 |
11 | 论文 | Combustion characteristics and performance of a methanol fueled homogenous charge compression ignition (HCCI) engine | 张春化 | Journal of the Energy Institute | 2016, 89(3): 346-53 | SCI DOI:10.1016/j.joei.2015.03.005 |
12 | 论文 | Spectral collocation method for convective-radiative transfer of a moving rod with variable thermal conductivity | 马菁 | International Journal of Thermal Sciences | 2015,90: 187-96 | SCI IDS:CC1FV |
13 | 论文 | Development and application of a control scheme to reduce insufficient operation of an NG-diesel dual-fuel automobile | 张春化 | Journal of Automobile Engineering | 2016,230(1): 61-9 | SCI DOI:10.1177/0954407015578039 |
14 | 论文 | A review on present situation and development of biofuels in China | 陈昊 | Journal of the Energy Institute | 2016, 89: 248-55 | SCI DOI:10.1016/j.joei.2015.01.022 |
15 | 论文 | Simulation of combined conductive, convective and radiative heat transfer in moving irregular porous fins by spectral element method | 马菁 | International Journal of Thermal Sciences | 2017, 118: 475-87 | SCI DOI:10.1016/j.ijthermalsci.2017.05.008 |
16 | 论文 | Influence of fuel temperature on combustion and emission of biodiesel | 陈昊 | Journal of the Energy Institute | 2016, 89: 231-9 | SCI DOI:10.1016/jj.joei.2015.01.024 |
17 | 发明 专利 | 一种甲醇汽油润滑性的测定方法 | 刘生全 马志义 | 国家知识产权局 | ZL201210520463.1 | |
18 | 发明 专利 | 一种橡胶密封圈耐甲醚渗透扩散实验装置及测试方法 | 李跟宝 | 国家知识产权局 | ZL201410527848.X | |
19 | 发明 专利 | 微乳化柴油及其制备方法 | 董元虎 | 国家知识产权局 | ZL201210590857.4 | |
20 | 发明 专利 | 四冲程单缸柴油机用凸轮轴改装为六冲程用凸轮轴的方法 | 陈昊 | 国家知识产权局 | ZL201310500554.3 | |
21 | 专著 | 醇醚燃料与汽车应用技术 | 刘生全 | 机械工业出版社 | 2015 | |
