Theoretical Investigations on Abnormal Combustion of Hydrogen IC Engine 氢内燃机异常燃烧的理论研究

      在氢气发动机效率提升的过程中，异常燃烧是块“绊脚石”，也是严峻挑战。为揭开其发生机理，我们通过数值模拟进行了深入探究。我们锁定了两个关键诱发机制—表面反应和润滑油，并分别模拟了它们“诱发”异常燃烧的可能性。研究中发现，当温度在800K左右时，采用详细化学反应模型预测的自燃现象与实验结果存在显著偏差。为更好预测与优化氢气发动机，我们尝试改进此问题。分析表明，表面反应虽然会影响发动机气缸壁附近的气体成分，但对火焰传播影响不大。而润滑油的“诱发机制”则从两方面展开：一是润滑油自身发生自燃，直接点燃混合气；二是其产生的积碳因高温发热，成为点火源。数值模拟结果显示，无论压缩冲程中混合气里混入润滑油，还是缸内存在高温积碳，都会在上止点前引发自燃，这说明机油确实是导致早燃的“元凶”之一。此外，还研究了水蒸气对点火延迟的影响。最后我们发现，在低温高压环境下，将偏离麦克斯韦能量分布的分子动能修正值引入反应速率计算，能显著提高800K附近自燃预测的准确性。

      森吉泰生博士（Dr. Yasuo Moriyoshi）1990 年从东京工业大学获得博士学位，同年加入日本千叶大学。现任千叶大学工学院教授、千叶大学次世代移动动力源研究中心主任及可持续发动机研究中心主任。该中心是日本国内高校规模最大、设备最先进的内燃动力能源研究集群。森吉泰生博士是国际汽车工程师学会（SAE International）Fellow、日本汽车工程师学会（JSAE）Fellow和日本机械工程师学会（JSME）Fellow，日本机械学会内燃机技术部长、液体微粒化学会会长，担任内燃机领域国际著名期刊《International Journal of Engine Research》主编，是世界内燃机领域的权威专家，在学术与行业内享有极高盛誉。其长期从事高效内燃机技术研究，如缸内气体运动、燃油喷雾、分层充气燃烧、循环间波动、均质充量压缩点火 (HCCI) 、燃烧控制、点火系统、异常燃烧以及增压系统等方面，重点针对绿色低碳燃料如天然气及氨氢等开发高效清洁燃烧技术，发表学术论文超300篇，担任2025年第十一届先进发动机系统建模与诊断国际会议大会主席，获日本机械学会杰出研究与贡献奖、内燃机技术部研究业绩奖、JSAE浅原学术奖等荣誉。