创新燃烧理论 践行低碳减排——工程热物理专家、天津大学姚春德教授

2010-09-27

创新燃烧理论 践行低碳减排

——工程热物理专家、天津大学姚春德教授

姚春德，1955年6月出生，博士，天津大学教授，博士生导师。内燃机燃烧学国家重点实验室副主任，中国工程热物理学会常务理事，中国汽车工程学会理事和特聘专家，中国内燃机学会中小功率柴油机分会副主任，《工程热物理学报》编委，《工程力学》编委，是《Applied Thermo Energy》、《Energy and Fuel》等国际刊物的论文评审专家。1993年至1994年赴德国亚琛工业大学师从国际著名的内燃机专家皮辛格教授进修柴油机高效、低污染燃烧技术。1995年赴美国威斯康星州先进发动机技术发展公司工作一年。

姚春德教授长期从事内燃机燃烧基础理论方面的研究，他提出用应力波理论计算低惯量喷油嘴的针阀落座冲击应力，由此得出的计算公式修正了美国人Buman, P.G.在其著作“Fuel Injection and Controls for Internal Combustion Engines”中所提的计算公式，使其成为当前行业内普遍采用的低排放喷嘴针阀落座应力的相关计算依据。另外，还提出用燃油束撞击法形成混合气的新方法，不仅丰富和发展了柴油机混合气形成的理论，而且为节能型单缸柴油机提供了具有自主知识产权的燃烧系统。除此之外，还大胆突破一些多年来由外国人形成的条条框框，根据我国实际情况开发研制了低排放、高效率的球形燃烧室柴油机的增压燃烧系统以及超长行程高速柴油机，还主持设计和研制了轿车用柴油机以及发动机与汽车底盘优化匹配的专家系统，为相关企业的生产应用发挥重要作用并产生较大的经济效益。

近年来，为了减少石油进口以及降低内燃机有害排放，他又提出了柴油/甲醇组合燃烧的新理论。该理论着眼于国家的能源安全，同时减少柴油机微粒和NOx排放，用甲醇替代柴油，利用甲醇汽化潜热值高、并且含氧的特性，不仅大幅度减少柴油机的有害物排放量，而且实现用甲醇高比例地替代柴油。应用中在不需要采用目前先进的排气后处理技术便可将原柴油机的排放水平提高一个等级的成果，同时30%柴油可以用甲醇替代。我国是煤蕴藏量较大的国家，而甲醇可以从煤中生产。因此，该理论的实施对我国汽车工业实现可持续发展，减轻石油短缺的危机，保障国家能源安全意义重大。目前已经在发动机台架上完成了调试并进行了多台车实车道路试验，在上海、山西等地都可以看到试验车在道路上运行的身影，目前正在积极将其扩大到更大规模的车队。另外，利用生物资源减少石油消耗也是他的一个重要的研究方向，在国家自然科学基金支持下，已经完成“生物基汽油添加剂的工作机理”的研究课题。这是首次将生物添加剂运用于汽油之中的一个积极探索，目的在于在发动机上同时实现节能和减排的双重目标，以实现可持续发展。通过上述工作，希望在减少石油消耗和降低机动车有害排放物方面为国家做出更大的贡献。

多年来，姚春德承担并完成的项目和课题有5项国家自然科学基金课题，1项国家自然科学基金重点课题。还承担并完成了如国家科技部“863项目”、“清洁汽车行动项目”、省级“八五”攻关课题等等。另外，还参加国家重大基础研究规划“973项目”的申报及其相关研究工作。在国内外科技刊物和会议上发表论文近200篇，被SCI/Ei机构等收录100余篇。编著《先进发动机技术与原理》一部。获国家教委科技进步二等奖1项，并获王宽诚奖学金和容闳奖教金，被评为国家教委和人事部的"优秀留学回国人员"、遴选为原机械工业部的首批跨世纪学科带头人。获得国家发明和实用新型专利9项。曾给本科生和研究生教授过内燃机学、内燃机原理、排污与净化等多门课程。目前主要教授研究生的《高等热力发动机原理》、《燃烧理论》等课程。已培养的硕士和博士研究生数十名，都在国内外的科研、教学领域及其大型企事业单位发挥重要作用。